北京科技大學 冶金物理化學第二章 作業答案_第1頁
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文檔簡介

1、第一章作業總結P3178計算氧氣轉爐鋼熔池(受熱爐襯為鋼水量的10%)中,每氧化0.1%的Si使鋼水升溫的效果。若氧化后SiO2與CaO成渣生成2CaOSiO2(渣量為鋼水量的15%),需要加入多少石灰(石灰中有效灰占80%),才能保持堿度不變(0.81kg),即;增加的石灰吸熱多少?(答案:1092.2kJ)欲保持爐溫不變,還須加入礦石多少kg? 已知:鋼的比定壓熱容;爐渣和爐襯的比定壓熱容;礦石的固態平均比熱容;礦石熔化潛熱; 解: 硅氧化所產生的化學熱不僅使鋼水升溫,而且也使爐渣、爐襯同時升溫。忽略其他的熱損失。設有鋼水質量mst,根據硅的氧化反應是放熱反應,所以鋼水升溫約24.67K。

2、方案一:過剩堿度:氧化后SiO2與CaO成渣生成2CaOSiO2,即渣中的(CaO)減少,堿度減小,減少的量是與氧化后SiO2結合CaO的量。所以需要增加石灰,使得堿度不變。工程堿度:氧化后的SiO2使得(SiO2)增多,(CaO)不變,堿度減小,所以需要增加石灰。方案二:Si氧化成(SiO2),增加的SiO2量為,根據堿度,要使堿度不變,CaO需要增加3倍的生成SiO2量。則氧化熱、成渣熱、石灰吸熱欲保持恒溫為礦石的熔點。以Fe2O3為例,熔點=1838K=1465。設礦石融化后后,剛好保持體系溫度不變。則:則當mst=1000kg,需加入礦石9.539kg.1112在298923K(Al的

3、熔點)溫度范圍內,計算Al2O3的標準生成吉布斯自由能與溫度的關系。已知;解:;定積分法: 不定積分法:T=298K時,求出將此結果代入(2)式,求出注:定積分法和不定積分法,最好不要混用,調理要清晰,邏輯要順暢。13利用氣相與凝聚相平衡法求1273K時FeO的標準生成吉布斯自由能。已知:反應在1273K時的標準平衡常數=0.668;解: (1) (2)(2)-(1)=(3)得 (3)14利用吉布斯自由能函數法計算下列反應在1000K時的已知1000K時的下列數據物質Mg(l)-47.20MgO(s)-48.1-601.8物質O2(g)-212.128656.7解:首先,將氣態O2的fef值換

4、算為參考溫度為298K時的fef,即注:需要把O2 在0K 的焓函數fef 換算成參考溫度為298K時的fef是本題的關鍵。另外,計算要準確,過程和結果數據要匹配。P31711指出1000K時,在標準狀態下,下述幾種氧化物哪一個最容易生成。已知各氧化物的標準生成吉布斯自由能如下: = J/mol = J/mol = J/mol = J/mol解: 比較氧化物生成的難易程度,由反應的決定。在標準狀態下,在1000K時,在相同的條件,比如1molO2,各組元的,所以各氧化物的反應吉布斯能因為所以MnO最易生成。15用Si熱法還原MgO,即Si(s)+2MgO(s)=2Mg(s)+SiO2(s)的標

5、準吉布斯自由能與溫度的關系為試計算(1)在標準狀態下還原溫度; (2)若欲使還原溫度降到1473K,需創造什么條件?作業反饋及疑難問題分析:一半人能做對這題。(1)不知道1473K 時Mg 已呈氣態,因而對問題(2)無從下手解決是最常見的錯誤。(2)0解:(1)欲使反應進行,需 算得 (2)鎂的熔點為648,沸點1107(1380K),故鎂在1473K時,是氣態。 欲使還原溫度降到1473K,需滿足16已知在460-1200K溫度范圍內,下列兩反應的與T的關系式如下:問:將鐵放在含有CO220%、CO75%、其余為氮氣的混合氣體中,在總壓為202.65KPa,溫度為900的條件下,有無Fe3C

6、生成?若要使Fe3C生成,總壓需多少?解: (1) (2)(1)-(2)=(3)得: (3)故不能生成。設總壓為P,設T=900=1173K,17計算反應ZrO2(s)=Zr(s)+O2(g)在1727時的標準平衡常數及平衡氧分壓。指出1727時純ZrO2坩堝在1.3X10-3Pa真空下能否分解,設真空體系中含有21%的O2。已知ZrO2(s)=Zr(s)+O2(g) 解:T=1727=2000K ZrO2不會分解。18在600下用碳還原FeO制取鐵,求反應體系中允許的最大壓力。已知 J/mol (1) J/mol (2) J/mol (3)作業反饋及疑難問題分析:一半同學做錯了這道題,即認為單一氣體的氣壓即是總壓,計算出不同氣體的分壓取最大值為總壓。實則總壓為所有氣相分壓之和。解法一: (1) (2) (3)2(1)+(2)=(4) (4)T=600=873K, (1)+(1/2

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