第八章固相反应复习习题及提纲
第八章化学动力学基本原理（习题）
第八章 化学动力学基本原理（习题）第八章 化学动力学基本原理一、填空题2、硝酸异丙烷在水溶液中被碱中和，其反应速率常数可表示为lgk=11.899-3163/T ，该反应的表观活化能为 。
3、今将某物质A 放入一反应器内，反应了3600s ，消耗掉75%，设反应分别为一级，二级，零级反应。
则反应进行了7200s 时，对于各级反应，A 物质的剩余量分别为 、 和 。
4、某化合物的分解反应是一级反应，设反应的活化能E=14.43×104J ·mol -1，已知557K 时该反应的速率常数k=3.3×10-2s -1，现要控制反应在10min 内转化率达到90%，则应控制该反应的温度为 。
5、比较两相同类型的反应I 和II ，发现活化能E I >E II ，速率常数k I >k II ，其原因在于 。
6、在T ，V 恒定时，反应A(g)+B(g)→D(g) t=0时，P A,0=800kPa ，t 1=30s 时，P A,1=400kPa ，t 2=60s 时P A,2=200kPa ，t 3=90s 时，P A,3=100kPa 时此反应的半衰期t 1/2= ，反应级数n= ，反应的速率常数k= 。
. 7、阿累尼乌斯活化能是 。
.8、气相有效分子碰撞理论的基本观点是 。
.9、根据活化络合物理论，液相分子重排反应的活化能E a 和活化焓△r H m 之间的关系是 。
.10、由经验规则“温度每增加10K ，反应速率增加二倍”可知，在T 1=298K 时和T 2=308K 时符合这规律的活化能值E a = 。
11、恒容化学反应aA+bB →gG+hH 的各物质的速率常数分别为k A ，k B ，k G ，k H ，它们之间的关系是 。
12、某放射性元素的半衰期5d ，则15d 后所剩下的同位素为原来的 。
13、某反应物反应掉8/9时所需要的时间是反应掉2/3时所需要时间的二倍，则该反应为 级反应。
金属固态相变原理习题及解答
第二章1、钢中奥氏体的点阵结构，碳原子可能存在的部位及其在单胞中的最大含量。
奥氏体是碳在γ-Fe中的固溶体，碳原子在γ-Fe点阵中处于Fe原子组成的八面体间隙中心位置，即面心立方晶胞的中心或棱边中点。
八面体间隙：4个2、以共析碳钢为例说明奥氏体的形成过程，并讨论为什么奥氏体全部形成后还会有部分渗碳体未溶解？奥氏体的形成是由四个基本过程所组成：形核、长大、剩余碳化物的溶解和成分均匀化。
按相平衡理论，从Fe-Fe3C相图可以看出，在高于AC1温度，刚刚形成的奥氏体，靠近Cem 的C浓度高于共析成分较少，而靠近F处的C浓度低于共析成分较多（即ES线的斜率较大，GS线的斜率较小）。
所以，在奥氏体刚刚形成时，即F全部消失时，奥氏体的平均C浓度低于共析成分，这就进一步说明，共析钢的P刚刚形成的A的平均碳含量降低，低于共析成分，必然有部分碳化物残留，只有继续加热保温，残留碳化物才能逐渐溶解。
3、合金元素对奥氏体形成的四个阶段有何影响。
钢中添加合金元素并不影响珠光体向奥氏体的转变机制，但影响碳化物的稳定性及碳原子在奥氏体中的扩散系数。
另一方面，多数合金元素在碳化物和基体相中的分布是不均匀的，故合金元素将影响奥氏体的形核与长大、剩余碳化物的溶解、奥氏体成分均匀化的速度。
①通过对碳扩散速度影响奥氏体的形成速度。
②通过改变碳化物稳定性影响奥氏体的形成速度。
③对临界点的影响：Ni、Mn、Cu等降低A1温度；Cr、Mo、Ti、Si、Al、W、V 等升高A1温度。
④通过对原始组织的影响进而影响奥氏体的形成速度：Ni、Mn等往往使珠光体细化，有利于奥氏体的形成。
在其它条件相同的情况下，合金元素在奥氏体中的扩散速度比碳在奥氏体中的扩散速度小100-10000倍。
此外，碳化物形成元素还会减小碳在奥氏体中的扩散速度，这将降低碳的均匀化速度，因此，合金钢均匀化所需时间常常比碳钢长得多。
4、钢在连续加热时珠光体奥氏体转变有何特点。
○1在一定的加热速度围，临界点随加热速度增大而升高。
习题集
※<第一章炼铁概论>1.试说明以高炉为代表的炼铁生产在钢铁联合企业中的作用和地位。
2.简述高炉冶炼过程的特点及三大主要过程。
3.画出高炉本体剖面图，注明各部位名称和它们的作用。
4.试述焦炭在高炉炼铁中的三大作用及其质量要求。
5.高炉冶炼的产品有哪些？各有何用途？6.熟练掌握高炉冶炼主要技术经济指标的表达方式。
※<第二章铁矿粉造块>1.高炉冶炼对矿石（天然矿，烧结矿，球团矿）有何要求，如何达到这些要求？2.烧结过程中固体燃料燃烧有几种反应，用热力学分析哪一种反应占主导地位？3.简述固相反应的特点及其对烧结反应的影响。
4.简述影响烧结矿还原性的因素以及提高还原性的主攻方向。
5.烧结过程蓄热从何而来，为什么高料层厚度作业能提高烧结矿质量，降低燃耗？6.简述铁精矿粉的成球机理，并讨论影响其质量的因素。
7.碱度高低对烧结矿各项指标有何影响？8.从烧结矿和球团矿性能比较，说明合理炉料结构的组成。
※<第三章高炉冶炼过程物理化学>1.结合铁矿石在高炉不同区域内的性状变化（固态、软熔或成渣）阐述铁氧化物还原的全过程，及不同形态下还原的主要特征。
2.在铁氧化物逐级还原的过程中，哪一个阶段最关键，为什么？3.何谓“间接”与“直接”还原？在平衡状态、还原剂消耗量及反应的热效应等方面各有何特点？4.试比较两种气态还原剂CO和H2在高炉还原过程中的特点。
5.当前世界上大多数高炉在节约碳素消耗方面所共同存在的问题是什么？如何解决？6.为什么通常用生铁中的含硅量来表示炉温？7从“未反应核模型”以及逆流式散料床的还原过程特点出发如何改善气固相还原过程的条件，提高反应速率，以提高间接还原度？8.何谓“耦合反应”，其基本原理是什么？在什么条件下必须考虑其影响？9.高炉炉渣是怎样形成的，造渣在高炉冶炼过程中起何作用？10.何谓“熔化”及“熔化性温度”？二者的异同及对冶炼过程的意义，是否熔化温度越低越好，为什么？11.炉渣“粘度”的物理意义是什么？以液态炉渣的微观结构理论，解释在粘度上的种种行为。
习题和思考题
《无机材料科学基础》习题和思考题第一章晶体1.球体按立方最紧密堆积方式堆积，取出立方晶胞，画出立方晶胞中的四面体空隙和八面体空隙的位置分布图。
2.用鲍林规则分析氧化镁晶体结构。
已知镁离子半径为0.65Å，氧离子半径为1.40Å。
（1）确定晶胞中质点的位置坐标；（2）计算每个晶胞中含氧化镁“分子”数，（3）已知晶胞常数a=4.20 Å，求氧化镁堆积系数和密度，（4）氧化镁晶体中最邻近的两个镁离子中心距为多少？次邻近的两个镁离子中心距为多少？最邻近和次邻近的两个氧离子中心距为多少？（5）画出氧化镁晶胞的（111）、（110）、（100）面的质点分布图并在图上标出氧离子的密排方向，求个面的面密度。
3．已知纤锌矿结构中存在两套硫离子和两套锌离子的六方底心格子，并已知锌离子填充在硫离子最紧密堆积体的四面体空隙中，现以一套硫离子的等同点为基准取六方晶胞，画出晶胞中的质点分布图，计算晶胞中所含式量分子数。
4．完成下表5. 六方最紧密堆积与四方最紧密堆积的堆积密度相同，为什么许多氧化物是以氧离子的立方最紧密堆积为基础，而较少以六方最紧密堆积为基础？6. 用鲍林规则分析镁橄榄石的结构：P48 图2-18（1）标记为50的Mg2+与哪几个氧离子配位形成[MgO6]八面体？写出O2+的标高；（2）标记为25的两个O2+与哪几个镁离子配位？写出Mg2+离子的标高；（3）标记为75的O2+离子与哪几个镁离子配位？写出Mg2+离子的标高；（4）标记为0和50的两个Mg2+的[MgO6] 八面体共用几个顶点？写出O2+的标高；（5）[SiO4] 和 [MgO6] 之间、[MgO6]和[MgO6] 八面体之间有那些连接方式？（6）镁橄榄石的晶胞是什么形状？计算晶胞中含有的式量分子数。
第二章晶体缺陷1.氧化镁为氯化钠型结构，氧化锂为反萤石型结构，在两种结构中氧离子都作立方最紧密堆积，为什么在氧化镁中主要的热缺陷是肖特基型，而在氧化锂中却是弗伦克尔型？萤石型结构的氧化物晶体中常见的热缺陷估计主要是什么类型？为什么？2.已知氯化钠晶体中肖特基缺陷形成焓为2.2ev，而氧化镁晶体中肖特基缺陷形成焓为6ev，试分别计算400℃时氯化纳晶体与氧化镁晶体中肖特基缺陷的浓度。
化学反应工程复习题
--
8.结合下图说明可逆放热反应最优温度序列的实施。
9、画出多段绝热反应器段间用原料冷激气和惰性气体冷凝时的最佳温度序列的实施情况。 10. 比较物理吸附和化学吸附的不同。 11. 简述全混流反应器的特点 12.可逆反应最优温度条件的实施有哪些方法?画图说明。 四、计算题 1．等温下在间歇反应器中进行一级不可逆液相分解反应 A → B ＋ Ｃ ,在 5 分钟内有 50% 的 A 分解,要达到分解率 7５%问需多少时间? 2． 在温度 555Ｋ、压力 0.２9４MPa 条件下在平推流反应器中进行反应,其动力学方程为 rA kCA ,已知 k＝０.27s-1 ,进料中含 A30%（摩尔分数)其余为惰性物料，Ａ的加料流率为 ６.3moｌ/s ,ｙA0=0．5 ，为使反应器出口转化率达 95% ，求反应器的体积。 3．一级不可逆反应 A → R ,在８5℃时 k=3.45ｈ-1 ，在一容积为 10m3 的连续釜式反应器
kmoｌ/L·mｉｎ,已知：2０℃时
k＝1.9７ L/kmoｌ.min , CA０ ＝0．0０4ｋmol/L ,加料速度为 V0＝1７1L/ｈ，转化率为０.8，
求:
①在平推流反应器中完成该反应所需的体积。
②在全混流反应器中完成该反应所需的体积。
10、有一液相二级不可逆反应，反应速率方程为: r A
６.循环比 R 表示循环物料的流量与
流量之比。
7.多级全混流模型的模型参数为
,其值可由实验确定。
8.对可逆放热反应，随温度升高,反应速率常数
;平衡常数
。
9.在若干个过程串连组成的系统中，若其中某一步的速率与其他各步相比慢了许多，则该步
骤就是整个过程的_____＿_＿＿步骤。
1０.气固相催化反应中消除外扩散影响常用的措施是
材料化学-固相反应习题及答案
第八章 相变1、一级相变：相变时两相化学势相等，但化学势的一级偏微商不相等。
发生一级相变时有潜热和体积的变化；二级相变：相变时两相化学势相等，其一阶偏微商也相等，但二阶偏微商不相等。
发生二级相变时无潜热和体积变化，只有热容量、膨胀系数和压缩系数的变化。
2、马氏体相变具有什么特征？它和成核－生成机理有何差别?特征：（1）母相与马氏体之间不改变结晶学方位关系（新相总是沿一定的结晶学面形成，新相与母相之间有严格的取向关系）；（2）相变时不发生扩散，是一种无扩散相变，马氏体在化学组成上与母体完全相同；（3）转变速度极快；（4）马氏体相变过程需要成核取动力，有开始温度和终了温度。
区别：成核－生长过程中存在扩散相变，母相与晶相组成可相同可不同，转变速度较慢，无明显的开始和终了温度。
3、均匀成核：从均匀的单相熔体中产生晶核的过程，其成核几率处处相同。
非均匀成核：借助于表面、界面、微粒裂纹、器壁以及各种催化位置而形成晶核的过程。
4、当一种纯液体过冷到平衡凝固温度 （T 0）以下时，固相与液相间的自由焓差越来越负。
试证明在温度T 0附近随温度变化的关系近似地为：00()V V H G T T T ∆∆=-，式中(0)V H ∆<为凝固潜热。
解：G H T S ∆=∆-∆，平衡温度T 0时，000,T V H G H T S S ∆∆=∆-∆=∆=，T<T 0时，00000V T T H G H T S H T H T T -∆∆=∆-∆=∆-=∆。
5、为什么在成核一生成机理相变中，要有一点过冷或过热才能发生相变 ? 什么情况下需过冷，什么情况下需过热。
解：由热力学，G H T S ∆=∆-∆，平衡时，0,m mH G H T S S T ∆∆=∆-∆=∆=， T m ：相变平衡温度；ΔH 相变热，温度T 时，系统处于不平衡状态，则0G H T S ∆=∆-∆≠，m m m mT T H T G H T H H T T T -∆∆∆=∆-=∆=∆，要使相变自发进行，0,0mT G H T ∆∆<∆<则，对放热过程如结晶，凝聚ΔH<0则ΔT>0,T m >0，必须过冷；对吸热过程如蒸发，熔融ΔH>0，则ΔT<0，T m >0，必须过热。
固体化学复习题及答案
第一章绪论1、固体化学的研究内容是什么？基本内容包括：固体物质的合成，固体的组成和结构，固相中的化学反应，固体中的缺陷，固体表面化学，固体的性质与新材料等。
固体化学主要是研究固体物质（包括材料）的合成、反应、组成和性能及相关现象、规律和原因的科学。
固体化学的研究内容十分广泛。
它与固体物理及其他许多学科相互交叉渗透，因此很难给出明确的，全面的研究范围。
它着重于研究固态物质（包括单晶、多晶、玻璃、陶瓷、薄膜、超微粒子等）的合成、反应、组成、结构和各种宏观和微观性质。
2、假如你是从事无机材料方面的研究者，你的研究成果可以在哪些国内外期刊上投稿，试列举出其中的20种期刊。
《中国稀土学报》《功能材料》《无机材料学报》《无机化学学报》《人工晶体学学报》《硅酸盐通报》《材料科学与工艺》《SCI》《材料科学技术学报（英文版）》《材料工程》《材料导报》《纳米科技》《Chemistry of Materials》《Crystal Growth & Design》《Inorganic Chemistry》《ACS Nano》《NANO letter》《Solar energy materials and solar cells》《Rare Earth Bulletin 》《Journal of Applied Crystallography 》《Journal of the Energy Institute 》《半导体学报》《玻璃与搪瓷》《无机硅化合物》《材料研究学报》；（10）《crystal growth and disign》；（11）《internatianal journal of inorganic materials》;（12）《inorganic materials 》；（13）《crystal research and techonolgy》；（14）；《journal of crystal growth 》；（15）《inorganic chemistry》；（16）《advanced founctional materials》；（17）《chemistry of materials》；（18）《japanese new materials》；（19）《journal of materials chemistry》；（20）《advanced materials》。
《金属固态相变教程》课后习题
一、金属固态相变的基本规律1．固态相变和液-固相变有何异同点?2．金属固态相变有哪些主要特征，哪些因素构成相变的阻力?3．为什么在金属固态相变过程中有时出现过渡相，晶体缺陷对固态相变形核有何影响?4．扩散型相变和无扩散型相变各有哪些特征?5．为什么大多数固态相变具有形核阶段？6．为什么金属固态相变复杂多样？阐述其在国民经济中的作用。
7．晶粒长大驱动力，晶粒长大时界面移动方向与晶核长大时的界面移动方向有何不同，8．阐述碳化物颗粒的粗化机理，钢的退火软化机理。
9．掌握如下基本概念：固态相变；平衡转变；共析转变；平衡脱溶；扩散型相变；无扩散型相变；均匀形核；形核率二、钢中的奥氏体1．什么叫奥氏体?2．奥氏体的晶体结构，奥氏体的质量体积小、导热性差的原因是什么?3．试计算碳含量为2.11％(质量分数)的奥氏体中，平均几个晶胞有一个碳原子？4．说明亚共析钢的加热转变过程。
5．试计算奥氏体的八面体间隙大小。
6．试说明临界点A1、A3、Acm与加热、冷却过程小的临界点之间有何关系？7．何谓晶粒，晶粒为什么长大，细化奥氏体晶粒的措施有哪些?8．奥氏体晶粒异常长大的原因，为什么出现混晶，如何控制?9．共析钢的奥氏体形成过程．为什么铁素体先消失，部分渗碳体末溶解完毕？10．非平衡加热时，奥氏体形成特点是什么?三、珠光体共析分解1．何谓珠光体，本书中的定义与以往的书中的概念有何重要区别？2．影响珠光体片间距的因素有哪些?3．试述片状珠光体的形成过程。
4．试述影响珠光体转变动力学的因素。
5．试述珠光体转变为什么不能存在领先相?6．过冷奥氏体在什么条件下形成片状珠光体，什么条件下形成粒状珠光体?7．相间沉淀和珠光体分解有什么关系？8．将热轧空冷的20钢再重新加热到Ac1温度稍上，然后炉冷，试问所得的组织有何变化?四、马氏体相变1．熟悉以下基本概念：热稳定化、反稳定化、不变平面应变、惯习面、热弹性马氏体、形状记忆效应、正方度。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
习题
1．若由MgO和Al2O3球形颗粒之间的反应生成MgAl2O4是通过产物层的扩散进行的：
(1) 画出其反应的几何图形并推导出反应初期的速度方程。
(2) 若1300℃时D Al3+>D Mg2+，O2-基本不动，那么哪一种离子的扩散控制着MgAl2O4的
生成？为什么？
2．镍（Ni）在0.1大气压的氧气中氧化，测得其重量增量（μg/cm2）如下表：
(1) 导出合适的反应速度方程；(2) 计算其活化能。
3．由Al2O3和SiO2粉末反应生成莫来石，过程由扩散控制，扩散活化能为50千卡/摩尔，1400℃下，一小时完成10%，求1500℃下，一小时和四小时各完成多少？（应用扬德方程计算）
4．粒径为1μ球状Al2O3由过量的MgO微粒包围，观察尖晶石的形成，在恒定温度下，第一个小时有20%的Al2O3起了反应，计算完全反应的时间。
(1) 用扬德方程计算
(2) 用金斯特林格方程计算
(3) 比较扬德方程、金斯特林格方程优缺点及适用条件。
5．当测量氧化铝－水化物的分解速率时，发现在等温反应期间，重量损失随时间线性增加到50%左右，超过50%时重量损失的速率就小于线性规律。
速率随温度指数增加，这是一个由扩散控制的反应还是由界面一级控制的反应？当温度从451℃增至493℃时，速率增大到10倍，计算此过程的活化能（利用表9-1及图22进行分析）
6．由Al2O3和SiO2粉末形成莫来石反应，由扩散控制并符合扬德方程，实验在温度保持不变的条件下，当反应进行1小时的时候，测知已有15%的反应物起反应而作用掉了。
(1) 将在多少时间内全部反应物都生成产物？
(2) 为了加速莫来石的生产应采取什么有效措施？
7．试分析影响固相反应的主要因素。
8．如果要合成镁铝尖晶石，可供选择的原料为MgCO3、Mg(OH)2、MgO、Al2O3·3H2O、γ-Al2O3、α-Al2O3。
从提高反应速率的角度出发，选择什么原料较好？请说明原因。
复习提纲
1．广义固相反应的共同特点；固相反应机理；固相界面上的化学反应的三个过程。
2．固相反应的一般动力学关系及其意义；解释化学动力学范围；解释扩散动力学范围的特点，扩散动力学范围的三个动力学方程的表达式、各自所采用的模型极其适用
范围、有何优缺点。
分析影响固相反应的因素。