2014年北京科技大学809冶金物理化学考研真题解析(最后两道题有答案)
北京科技大学804物理化学A2014到2003十二套考研真题
(C)
(D) 电导池常数 Kcell
12. 下列说法不属于可逆电池特性的是： (A) 电池放电与充电过程电流无限小 (B) 电池的工作过程肯定为热力学可逆过程 (C) 电池内的化学反应在正逆方向彼此相反
2
()
(D) 电池所对应的化学反应 ΔrGm = 0
13. 讨论固体对气体等温吸附的朗格缪尔理论中，其最重要的基本假设为：( )
则 1100℃时反应 C(s) + 2Cu2S(s) = 4Cu(s) + CS2(g) 的 K ) 8.99×10-5 (C) 3.69×10-5 (D) 3.69×10-8
11. 对于同一电解质水溶液，当其浓度逐渐增加时，何种性质将随之增加：( )
(A) 稀溶液范围内的 (B)
()
(A) NO2 气体缓慢膨胀，始终保持化学平衡 NO2 = NO + (1/2)O2
(B) NO2 气体以一定速度膨胀，解离出来的 NO + (1/2)O2 总是低于平衡组成
(C) SO3 气体在解离为 SO2 + (1/2)O2 的条件下膨胀
(D) 水在-10℃时等温结冰
8. 2 摩尔液态 C2H5OH 在正常沸点完全转变为气态时，一组不变的热力学函数
()
10. 在 1100℃时 ，发生下列反应：
(1) C(s) + 2S(s) = CS2(g)
K (1)= 0.258
(2) Cu2S(s) + H2(g) = 2Cu(s) + H2S(g)
K (2)= 3.9×10-3
(3) 2H2S(g) = 2H2(g) + 2S(s)
K (3) = 2.29×10-2
华现象，有紫色气体出现，若维持温度不变，向容器中充入氧气使之压力达到
北京科技大学-冶金物理化学-模拟三套卷及答案
北京科技大学-冶金物理化学-模拟三套卷及答案-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN北京科技大学2012年硕士学位研究生入学考试模拟试题（一）试题编号：809 试题名称：冶金物理化学一．简答题（每题7分，共70分）1.试用热力学原理简述氧势图中各直线位置的意义。
2.简述规则溶液的定义。
3.简述熔渣分子结构理论的假设条件。
4.已知金属氧化反应方程式（1）、（2）、（3），判断三个方程式中，哪个M是固相，液相，气相？确定之后，计算M的熔点和沸点。
已知（1）2M+O2 = 2MO（s）ΔG1θ= -1215000 + 192.88T（2）2M+O2 = 2MO（s）ΔG2θ = -1500800 + 429.28T（3）2M+O2 = 2MO（s）ΔG3θ = -1248500 + 231.8T5. 简述三元系相图的重心规则。
6. 试推导当O2在气相中的分压小于0.1Pa时硫容量的一种表达式。
7. 试写出熔渣CaO-SiO2的光学碱度的表达式。
8. 推导在铁液深度为H的耐火材料器壁上活性空隙的最大半径表达式。
9. 简述双膜传质理论。
10. 试推气固相反应的未反应核模型在界面化学反应为限制环节时的速率方程。
二．计算题（30分）在600℃下用碳还原FeO制取铁，求反应体系中允许的最大压力。
已知：FeO（s） = Fe（s）+ 1/2 O2(g) Δr Gθ= 259600 –62.55T ，J/molC(s) + O2 = CO2(g) Δr Gθ= -394100 + 0.84T，J/mol2C(s) + O2(g) = 2CO(g) Δr Gθ= -223400 - 175.30T ，J/mol 三．相图题（25分）1）标明各相区的组织。
2）分析x点的冷却过程，画出冷却曲线，并用有关相图的理论解释。
四．对渣-钢反应 [A] +(B2+) = (A2+) + [B] （25分）(1)分析该反应有几个步骤组成。
北京科技大学冶金物理化学2008-2009学年期末试题(A)试题and答案
装 订 线 内 不 得 答 题自觉遵 守考 试 规 则，诚 信 考 试，绝 不作 弊（2）简单氧化物分子与复杂氧化物分子在高温时存在化学反应平衡，平衡时简单氧化物分子摩尔分数就是该氧化物的活度。
4.试写出正规溶液定义。
解：正规溶液定义：过剩混合热不为零（Δmix H m E ≠0），过剩混合熵为零的溶液(Δmix S m E＝0）叫做正规溶液。
5.试写出硫容量的一种表达式。
解：当气相分压小于0.1Pa 时，硫以硫化物的形式存在。
硫化物容量表示为：⎪⎪⎭⎫⎝⎛⋅⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=--∑2222)32()(2/1%S O S O S a n K p p S w C γθ 当体系的气相分压大于0.1Pa 时，渣中硫以硫酸盐形式存在，定义硫酸盐的容量为：2/12/3%22)(⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=θθp p p p S w C S O S6.简述有效边界层的定义。
答：当流体速度为u b 的粘性流体绕固体表面流动时，由于表面的摩擦作用在固体表面附近会形成具有很大速度梯度的区域。
在固体表面上流体速度u x 为零，而在距固体表面一小距离处，流体速度就等于99%的流体本体速度u b 。
这个区域叫速度边界层，距固体表面这一距离称为速度边界层厚度δu 。
当含某一组元A 浓度为C b 的流体绕固体表面流动时，如果由于流体与固体表面含组元A 的浓度不同，则会在固体垂直方向建立起浓度梯度。
在固体表面上组元A 的浓度为C s ，而在距固体表面一小距离处，组元A 的浓度就降到99%的流体本体浓度C b 。
这个区域叫浓度边界层，距固体表面这一距离称为浓度边界层厚度δc 。
为了数学上的处理方便，将分子扩散（D ）和湍流传质（ED ）折算成稳态的分子扩散，为此由浓度为C s 的固体表面点作浓度曲线的切线，使之与本体浓度C b 的延长线相交于一点，过这点作一平行于固体表面的平面，该平面与固体表面之间的区域称为有效边界层，其厚度用δc ′表示。
2014年北京科技大学考研初试--冶金物理化学真题
北京科技大学2014年硕士研究生入学考试
冶金工程
一、解答
1、 等温方程式∆G θ =-RT ln K θ两边所描述的状态？它们的关系（数值上相等）。
2、 运用氧势图分析炼不锈钢去碳保铬在标准态下和非标准态下得最低还原温度。
3、 菲克第一定律与多相反应动力学基本方程的联系与区别。
4、 推导渣硫化物的容量，及其在冶金中的意义。
5、 推导二元正规溶液的,ln mix i m i H RT γ∆=。
6、 7、 根据图中气体反应物A 在未反应核中浓度分布图（界面化学反应控速时的），回答：
（1）哪一步是控速环节。
（2）推导它为控速环节时的速率方程。
二、首先要你用分子理论计算FeO 的活度，再代入∆G 中判断渣能否氧化含C 0.5%的钢液，其中还要用元素的活度相互作用系数求钢中C 的活度系数。
三、在成分点为m 的液体（其量为W m ）中加入1/2W m 的固体A 得新液相;
（1）分析得到的新液相的冷却过程（三元共晶型的M 1点）；
（2）分别得到多少一次初晶和二次结晶A ；
四、渣中（CaO ）氧化钢液中S ，已知钢液中[S]的传质为控速环节，反应平衡是S 为0.01%；
（1）写出反应式，并分析反应机理（液/液反应机理）；
（2）计算将钢液中S 从0.1%脱到0.02%所需时间；
（3）从动力学分析影响脱硫速率的主要因素；。
北京科技大学历年金属学考研试题及答案
科目：金属学1、名词解释:（10分）（1）点阵畸变（2）组成过冷（3）再结晶温度（4）滑移和孪生（5）惯习现象2、说明面心立方、体心立方、密排六方（c/a≥1.633）三种晶体结构形成的最密排面，最密排方向和致密度。
（10分）3、在形变过程中，位错增殖的机理是什么？（10分）4、简述低碳钢热加工后形成带状组织的原因，以及相变时增大冷却度速度可避免带状组织产生的原因。
（10分）5、简要描述含碳量0.25%的钢从液态缓慢冷却至室温的相变过程（包括相变转换和成分转换）。
（10分）6、选答题（二选一，10分）（1）铸锭中区域偏析有哪几种？试分析其原因，并提出消除区域偏析的措施。
（2）固溶体结晶的一般特点是什么？简要描述固溶体非平衡态结晶时产生显微偏析的原因，说明消除显微偏析的方法。
7、简述金属或合金冷塑性变形后，其结构、组织和性能的变化。
（10分）8、简述经冷变形的金属或合金在退火时其显微组织，储存能和性能的变化规律。
（10分）9、选答题（二选一，10分）（1）为了提高Al-4.5%Cu合金的综合力学性能，采用了如下热处理工艺制度，在熔盐浴中505℃保温30分钟后，在水中淬火，然后在190℃下保温24小时，试分析其原因以及整个过程中显微组织的变化过程。
（2）什么叫固溶体的脱溶？说明连续脱溶和不连续脱溶在脱溶过程中母相成分变化的特点。
10、简述固溶强化，形变强化，细晶强化和弥散强化的强化机理。
（10分）11、简述影响再结晶晶粒大小的因素有哪些？并说明其影响的基本规律。
（10分）12、画出铁碳相图，并写出其中包晶反应，共晶反应和共析反应的反应式。
（10分）13、选做题（二选一，10分）（1）如果其他条件相同，试比较下列铸造条件下，铸件中晶粒大小，并分析原因。
a.水冷模浇铸和砂模浇铸b.低过热度浇铸和高过热浇铸c.电磁搅拌和无电磁搅拌d.加入，不加入Al-Ti-B铅合金。
（2）什么叫形变织构？什么叫再结晶织构？简要说明形变织构，再结晶织构的形成机理。
北京科技大学冶金物理化学2007-2008学年期末试卷and答案
所以
Δ r G CO = −281160 − 84.18 × 1573 − 38.29 × 1573 × (0.678 + lg 4.5) = −493754.29(J/mol)
p O2 = p CO = 101325 Pa ，所以
Δ r G CO = −281160 − 84.18T + RT ln
1 2 f w[C ]%
2 C
= −281160 − 84.18T − 38.29T lg f C w[C ]% = −281160 − 84.18T − 38.29T (lg f C + lg w[C ]% )
1 = Δ r G θ − 2.303RT lg aSi aSi
= −816130 + 214.1T − 2.303RT (lg f Si + lg w[ Si]% )
Si C lg f Si = e Si ⋅ w[ Si ]% + e Si w[C ] % = 0.11 × 0.6 + 0.18 × 4.5 = 0.876
相应的反应为上式等号右边括弧内一项称为炉渣的硫化物容量用符号表示即的铁水兑入转炉中在1300下吹氧炼钢假定气体压力为10132510pa生成的为纯物质
一、简答（每小题 4 分，共 40 分） （1）用热力学原理简述氧势图中各直线位置的意义。 （2）试写出多元系铁溶液中组元的相互作用系数 eij 的表达式。 （3）简述熔渣分子结构理论的假设条件。 （4）简述正规溶液的定义。 （5）试从热力学原理说明熔渣的氧化还原性？ （6）简述三元系的重心规则。 （7）多相反应与均相反应的差异？在处理动力学问题上有什么不同？ （8）简述双膜理论。 （9）写出活性孔隙半径表达式。 （10）−
2014年北京科技大学冶金物理化学真题解析
北 京 科 技 大 学2014年硕士学位研究生入学考试试题=============================================================================================================试题编号： 809 试题名称： 冶金物理化学 （共7页） 适用专业： 冶金工程、冶金工程（专业学位） 说明： 所有答案必须写在答题纸上，做在试题或草稿纸上无效。
=============================================================================================================以下适合所有报考冶金工程专业的考生（但本科为生态学专业的考生不做）一、简要回答下列问题，每题10分（共70分）1．对于等温方程式ln G RT K ∅∅∆=-，方程式的左边和右边是描述同一个状态吗？如果是写出所描述的状态，如果不是，分别写出所描述的状态都是什么？它们之间的关系如何？答：方程式的左边和右边描述的不是同一个状态，左边的φG ∆是反应在标准态时产物的自由能与反应物的自由能的差，可以通过热力学数据表查出。
而右边表示的是平衡态，φK 是反应的平衡常数，可以通过bBa A dD c C a a aa K =φ求出。
当dD cC bB aA +=+反应处于平衡态时，ln G RT K ∅∅∆=-成立。
2. 在Ellingham 图中，试用热力学原理分析，冶炼不锈钢去碳保铬在标态和非标态的最低温度（假设p CO =1）？答：已知，铬的氧化反应 和c 的氧化反应如下：)(32)(2)(3234l g l O Cr O Cr =+ ……① )()(2)(22g g l CO O C =+ ……② （②-①）÷2得到)()()(32)(3231l g l l Cr CO O Cr C +=+假设反应K RT G G ln +∆=∆φ，bT a G +=∆φ在标准态时，φG G ∆=∆，反应平衡时G ∆=0，求得反应温度baT -=1,即为标准态时去碳保铬的最低温度在非标准态时，K RT G G ln +∆=∆φ，反应平衡时，313232)(O Cr C Crco aa a p p K φφ=,由于Cr a =1，1,132==O Cr C a a ，因此p p K co=。
(NEW)北京科技大学809冶金物理化学历年考研真题汇编(含部分答案)
2014年北京科技大学809冶金物理化学考研 真题（回忆版）
2013年北京科技大学809冶金物理化学考研 真题
2012年北京科技大学809冶金物理化学考研 真题
2011年北京科技大学809冶金物理化学考研 真题
2010年北京科技大学809冶金物理化学考研 真题及详解
目 录
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2005年北京科技大学409冶金物理化学考研 真题
2004年北京科技大学409冶金物理化学考研 真题
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北 京 科 技 大 学 2014年硕士学位研究生入学考试试题=============================================================================================================试题编号： 809 试题名称： 冶金物理化学 （共7页） 适用专业： 冶金工程、冶金工程（专业学位） 说明： 所有答案必须写在答题纸上，做在试题或草稿纸上无效。
=============================================================================================================以下适合所有报考冶金工程专业的考生（但本科为生态学专业的考生不做）一、简要回答下列问题，每题10分（共70分）1．对于等温方程式ln G RT K ∅∅∆=-，方程式的左边和右边是描述同一个状态吗？如果是写出所描述的状态，如果不是，分别写出所描述的状态都是什么？它们之间的关系如何？答：方程式的左边和右边描述的不是同一个状态，左边的φG ∆是反应在标准态时产物的自由能与反应物的自由能的差，可以通过热力学数据表查出。
而右边表示的是平衡态，φK 是反应的平衡常数，可以通过bBa A dD c C a a aa K =φ求出。
当dD cC bB aA +=+反应处于平衡态时，ln G RT K ∅∅∆=-成立。
2. 在Ellingham 图中，试用热力学原理分析，冶炼不锈钢去碳保铬在标态和非标态的最低温度（假设p CO =1）？答：已知，铬的氧化反应 和c 的氧化反应如下：)(32)(2)(3234l g l O Cr O Cr =+ ……① )()(2)(22g g l CO O C =+ ……② （②-①）÷2得到)()()(32)(3231l g l l Cr CO O Cr C +=+假设反应K RT G G ln +∆=∆φ，bT a G +=∆φ在标准态时，φG G ∆=∆，反应平衡时G ∆=0，求得反应温度b aT -=1,即为标准态时去碳保铬的最低温度在非标准态时，K RT G G ln +∆=∆φ，反应平衡时，313232)(O Cr C Crco aa a p p K φφ=,由于Cr a =1，1,132==O Cr C a a ，因此φpp K co=。
已知p CO =1，反应平衡时G ∆=0，得 0ln=++φp p RT bT a co0ln =-+φp RT bT a求得反应温度2T ,即为非标准态时去碳保铬的最低温度3. 已知Fe-Co 是一个二元正规溶液，证明在全浓度范围内，其摩尔混合焓与以纯物质为标准态的活度系数之间的关系为,ln mix i m i H RT γ∆=（其中，i=Fe,Co ）证明：因为S T H G ∆-∆=∆对二元正规溶液，0≠∆H mix ，id m mix m mix S S ,,∆=∆正规 因此id ,,,m mix m mix m mix S T G H ∆+∆=∆正规正规)ln ln (,Co Co Fe Fe m mix a x a x RT G +=∆正规，)ln ln (id ,Co Co Fe Fe m mix x x x x R S +-=∆因此，)ln ln ()ln ln (id,,,Co Co Fe Fe Co Co Fe Fe m mix m mix m mix x x x x RT a x a x RT S T G H +-+=∆+∆=∆正规正规又，以纯物质为标准态的活度与活度系数之间关系Co Co Co Fe Fe Fe x a x a γγ==所以m,,,ln ln )ln ln (Co mix Co m Fe mix Fe Co Co Fe Fe Co Fe Fe m mix H x H x RT x RT x x x RT H Co ∆+∆=+=+=∆γγγγ正规,ln mix i m i H RT γ∆= （其中，i=Fe,Co ）4. 对于熔渣反应222()2()11()()22g g S O S O --+=+,试推导熔渣硫化物容量Cs 的表达式，并讨论其在冶金中的意义？答：已知脱硫反应：222()2()11()()22g g S O S O --+=+，硫容量212))((22S O s P P S C -=,熔渣中硫容量越大，说明硫在渣中的一定的氧分压下溶解能力越强，越有利于铁液中硫的脱除。
5. 试证明：在1900K 的温度下，Fe-Ni 二元系溶液中,若Ni 的浓度在满足亨利定律的范围，则铁液中以纯Ni 为标准状态的Ni 的活度系数Ni Ni γγ∅=。
答：以Ni 为标准状态的Ni 的活度系数，NiNi R Ni R Ni x a ,,==γγ又φγNi NiH Ni R a a =,,因此，NiNi H NiNiNi H Ni H Ni R Ni R x a x a a a ,,,,,φγγ==由于Ni 的浓度在满足亨利定律的范围，Ni Ni H x a =,因此，φγγNi Ni R =,。
6. 试解释()d s b J k C C =-和菲克第一定律dCJ Ddx=-所表达的传质通量的物理意义的区别和联系？ 答：菲克第一定律dCJ Ddx=-描述的是全浓度范围内，物质扩散的方向和速度。
而()d s b J k C C =-指的是在固体和流体界面附近的传质过程中,物质的扩散方向和速度。
实际上是把固体和流体动力学反应看成是在界面处（0=y ），浓度边界层内的传质过程，即垂直于界面的一维稳态扩散过程。
7. 下图是描述气/固反应式为 A (g) + bB (s) = gG (g) + sS (s) 的未反应核模型在某一步为控速环节的几何表达。
试回答下述问题：1）该图所表达的控速环节是哪一步？2）试推导该图所表达的控速环节的速率方程。
答：1）从图中可以看出，Ai As Ab c c c ==，气体反应物在气相内、颗粒表面以及反应核界面上浓度相等，说明界面反应是限速环节。
2）气体固体反应的速率方程为Ab rea Ac c k r dtdn v 24π=-= 由于Ai As Ab c c c ==，因此球形颗粒的反应速率方程为Ai rea Ac c k r dtdn v 24π=-= 二、（25分）已知炼钢炉渣组成如下：组元 CaO SiO 2 MnO MgO FeO Fe 2O 3 P 2 O 5)(i w 27.60% 17.50% 7.90% 9.80% 29.30% 5.20% 2.70%其中，M FeO =72 M MnO =71 M CaO =56 M MgO =40 M SiO2=60 M P2O5=142 M Fe2O3=160 已知：钢液中其他成分为w[Si]=0.1%，w[O]=0.06%。
C C e = 0.14，Si Ce = 0.08，C Oe =-0.34()[][]FeO O Fe =+ 12101052.35G T ∅∆=-[][]O C CO += 2220038.34G T ∅∆=--假设：渣中存在的复杂氧化物为2CaO·SiO 2 、CaO·Fe 2O 3 、4CaO·P 2O 5。
计算1600℃时，用此炉渣能否脱除w[C]=0.5%钢液中的碳。
答：已知()[][]FeO O Fe =+ ① 12101052.35G T ∅∆=-[][]O C CO += ② 2220038.34G T ∅∆=-- 炉渣脱碳综合反应①+②得][][)()(Fe CO C FeO g +=+反应前后的吉布斯自由能差K RT G G ln +∆=∆φ T=1600℃=1873KT T T G G G 69.909881034.382220035.5212101021-=---=∆+∆=∆φφφFeOC Fe coFeO C Fe co a a a p p a a a p p K )()(φφφ==由于Fe a =1，C C C x f a *=，接下来重点是求 铁水中C 的活度系数和渣中FeO 的活度 已知铁水为多元稀溶液，][%*lg 2j ef nj jii ∑==0576.01.0*08.006.0*34.05.0*14.0][%*][%*][%*lg =+-=++=Si e O e C e f SiC O C C C C 14.1=C f根据分子理论，渣中FeO 的活度可以根据下面求得493.0566.27===CaO M w n CaO CaO292.0605.17222===SiO SiO SiO M w n 111.0719.7MnO MnO MnO===M w n 245.0408.9MgO MgO ===MgO M w n407.0723.29===FeO FeO FeO M w n 0325.01602.5323232===O Fe O Fe O Fe M w n 019.01427.2525252===O P M w n O P O P 5232242MgO MnO (O P CaO O Fe CaO SiO CaO FeO CaO in n n n n n nn ∙∙∙++++++=∑剩）907.0407.0245.0111.0019.0*3-292.0-493.03--4--2-MgO MnO 525232MgO MnO 5232222=+++=+++=++++++=FeOO P SiO CaO O P O Fe SiO FeO O P O Fe SiO CaO n n n n n n n n n n n n n n n n ）（449.0907.0407.0====∑iFeO FeO FeO n n x a 已知条件atm p p co 1==φ（未给，作者自己认为）907.3449.0*5.0*14.11*1)(====FeO C C FeO C Fe coa x f a a a pp K φφ1.49831)907.3ln(*1873*314.81873*69.9098810ln 69.9098810ln -=+-=+-=+∆=∆K RT T K RT G G φG ∆<0，可见用此炉渣可以脱除w[C]=0.5%钢液中的碳。
三、（25分）在如下相图中的m 点，其质量为m W 。
往其中添加质量为12m W 的纯物质A 后，形成新的溶液。
试回答下列问题： 1）分析所形成新溶液体系的冷却过程；2）在冷却中能获得多少一次结晶的A 和二次结晶A ？答：1）假设在旧溶液中组元A 的重量分数为A W ，在新溶液中的重量分数为'A WAA m m mm A A W W W W W W W W >+=++=333.0322121*'新溶液中组元B 和组元C 的成分之比保持不变，因此可以过m 点画一条从定点A 至BC 的斜线，新溶液组元A 的成分沿着mA 的方向增加至'm 。