有色冶金原理

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常見問題

一、判斷、填充或解釋下列各題（每題 2分，共40分）1. 二元相圖分析中，包晶反應(yīng)的通式為：共晶反應(yīng)的通式為： 2. 氣氛的控制對冶金過程非常重要，氧勢是表示氣氛氧化能力強(qiáng)弱的物理量，它的定義是：在氧化物氧勢圖（吉布斯自由能圖）中，若反應(yīng)物發(fā)生相變，則其氧勢線斜率 3. 硅酸鹽熔體中硅氧絡(luò)合陰離子結(jié)構(gòu)隨O/Si而改變，由于Si-O之間的氧離子引力很大，因而爐渣中的SiO z-會(huì)吸引堿性氧化物離解出來的O2-，SiO z-愈來x y x y愈簡單，離子半徑愈來愈（填大或?。?，因此粘度愈來愈（填大或?。? .熔渣結(jié)構(gòu)離子理論的要點(diǎn)：① 9② 與晶體相同，熔渣中每個(gè)離子的周圍都是異號離子；③ 5. 熔锍又稱冰銅是冶金四大熔體之一，鉛冰銅的主要成分為、和其他硫化物6. 高溫下用C直接還原MeO反應(yīng)的自由度是多少？；影響反應(yīng)平衡因素有 7. 在溶液中還原MeO時(shí)兀（MeO）越小所需的％CO越（填高或低），當(dāng)還原產(chǎn)物Me形成溶液時(shí)兀（MeO）越小所需的％越（填高或低）8. 判斷：氧化精煉時(shí)，欲使雜質(zhì)M，氧化除去，其必要條件是：PO2（MO）VPO2 （MO）（填對或錯(cuò)）注：MO為主體金屬氧化物，M，O為雜質(zhì)金屬氧化物。

9. 金屬A和B的相圖為一形成簡單共晶的二元系，其共晶組成約在中點(diǎn)，能否用熔析法分離A和B？；金屬C和D的相圖為一具有局部固溶體的二元系，能否用區(qū)域精煉法分離C和D？ 10. 含于粗銅中的貴金屬（Au, Ag）能通過氧化精煉除去嗎？為什么？ O11. 何謂穩(wěn)定態(tài)擴(kuò)散？ 12. 謝伍德準(zhǔn)數(shù)（Sherword's Number）是表征的準(zhǔn)數(shù)，其表達(dá)式為： 13. 反應(yīng)AgNO3+NaCl = AgCl + NaNO 3的平衡條件能否表示在E-pH圖上？為什么？ 14. 在濕法冶金中，影響浸出速率的主要因素有那些：① ；② ;③ ;④ 15. 加壓氫還原過程中，用氫從溶液中還原金屬的可能性，可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電極電位的比較加以確定正電性的金屬實(shí)際上可以在溶液的任何酸度下用氫還原這個(gè)提法對嗎？（填對或錯(cuò)）在濕法冶金中，浸出過程受化學(xué)反應(yīng)控制時(shí)反應(yīng)的表觀活化能要（填大于、小于或等于）受擴(kuò)散控制時(shí)反應(yīng)的表觀活化能16. 何謂離子熵對應(yīng)原理？ 17. 什么叫超電勢？，陰極極化超電位增大有助于電解析出金屬為細(xì)小晶粒的說法是否正確？ 18. 濕法冶金包括三個(gè)主要過程① 、② 、③制取金屬或沉積。

19. 兩種離子共同放電的基本條件是：電解液中雜質(zhì)濃度越高則在陰極開始析出雜質(zhì)的電位越接近主體金屬析出電（填對或錯(cuò)）20?電解液中的三種傳質(zhì)方式：① ; ? :③ 二、簡答題（第1-4題中任選二題，多選解答正確不計(jì)分，錯(cuò)誤扣分，其余為必做題，共 40分）1. （本題 10 分）區(qū)域熔煉是粗金屬精煉（尤其是制取高純金屬）中常用的方法之一，如鍺和硅的提純過程中，只需重復(fù)區(qū)域熔煉過程五次即可使其雜質(zhì)降低到 10-9的水平試述區(qū)域熔煉的基本原理和方法，影響區(qū)域熔煉效果的因素有哪些？2. （本題10分）氧化物艾林漢圖中2C+O2==2CO反應(yīng)的氧勢線斜率是負(fù)值，試解釋其原因；這對高溫冶金有什么意義？3. （本題10分）簡述冰銅吹煉成粗銅的基本原理4. （本題10分）下圖是有一個(gè)不穩(wěn)定二元化合物C3S2生成的三元系CS-C2S-C2AS 相圖請應(yīng)用相圖的基本知識完成下列各題：（1）指出圖中對應(yīng)物質(zhì)的初晶區(qū)；（2） E點(diǎn)和P點(diǎn)分別是什么，其發(fā)生的反應(yīng)是什么？（3）試分析成分為x的熔體冷卻結(jié)晶過程de C — n k-St 二廠k+TT+ki n c其中C［和cn分別為I相和II相內(nèi)濃度，K為反應(yīng)的平衡常數(shù)，k和kn分別為I相、II相內(nèi)傳質(zhì)過程的速率常數(shù)，k是界面化學(xué)反應(yīng)的速率常數(shù)。

試分析 c上式，說明何種情況下為界面化學(xué)反應(yīng)控制，何種條件下為擴(kuò)散控制，什么情況下屬混合控制6.（本題10分）簡述E-pH圖結(jié)構(gòu)原理和繪制要點(diǎn)？三、計(jì)算題（每題 10分，共20分）1. 工業(yè)生產(chǎn)中用硅熱法還原氧化鎂來制取金屬鎂試問:⑴在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，下面反應(yīng)的還原溫度是多少？ Si（s）+ 2MgO（s）= 2 Mg（g）+ SiO2（s） AG歸522500-211.71 T J/mol.⑵ 已知 2CaO八 + SiO〃、= Ca’SiO— AG歸-126236 - 5.02 T J/mol,當(dāng)加入（s） 2（s） 2 4（s）添加劑CaO后，還原溫度下降到多少？⑶在加入CaO的基礎(chǔ)上，若想使還原溫度繼續(xù)下降到1473K，應(yīng)釆取什么措施？2.溶液中含有活度均為1的Zn2+和Fe2+離子，已知?dú)湓阼F上的超電壓為0.40V，若要使離子的析出次序?yàn)镕e、H2、Zn，問25°C時(shí)溶液的pH值最大不超過多少？在此最大pH值的溶液中，H+開始放電時(shí)，F(xiàn)e2+濃度為多大？已知 s0 =—0.44 V, s0 =—0.763 VFe2+ /Fe Zn2+ /Zn一、判斷、填充或解釋下列各題（每題 2分，共40分）1. 對于爐渣的酸堿性，有時(shí)用硅酸度表示，有時(shí)也用堿度表示，請解釋：硅酸度= ;堿度= 。

2. 氣氛的控制對冶金過程非常重要，氧勢是表示氣氛氧化能力強(qiáng)弱的物理量，它的定義是在氧化物氧勢圖（吉布斯自由能圖）中，若反應(yīng)物發(fā)生相變，則其氧勢線斜率 3. 熔渣的結(jié)構(gòu)對其性質(zhì)具有較大影響，硅酸鹽熔渣中硅氧復(fù)合陰離子結(jié)構(gòu)隨 O/Si而改變，O/Si越大，則形成的硅氧復(fù)合陰離子結(jié)構(gòu) （填復(fù)雜或簡單），從而熔渣的粘度越（填大或小）根據(jù)熔渣的分子理論，熔渣的氧化性大小主要取決于 4. 熔锍是冶金四大熔體之一，鎳锍的主要成分為：、和其他硫化物5. 在溶液中還原MeO時(shí)x（MeO）越小所需的％CO越（填高或低），當(dāng)還原產(chǎn)物Me形成溶液時(shí)x（Meo）越小所需的％0越（填高或低）6. 對于具有多個(gè)化合價(jià)的金屬元素的氧化物在還原時(shí)遵從原則，當(dāng)溫度高于570￡時(shí)Fe2O3的還原順序?yàn)?7. “電熱連續(xù)結(jié)晶機(jī)除鉛鉍的方法”被稱為“二十世紀(jì)錫冶金最偉大的發(fā)明”之一，請問在電熱連續(xù)結(jié)晶機(jī)的槽頭（上端）得到的產(chǎn)品為，槽尾（下端）得到的產(chǎn)品為 8. 金屬 A 和 B 的相圖為一形成簡單共晶的二元系，其共晶組成約在中點(diǎn)，能否用熔析法分離A和B? ；金屬C和D的相圖為一具有局部固溶體的二元系，能否用區(qū)域精煉法分離C和D？。

9. MeS能否用C、H2、CO還原劑直接還原為Me？含于粗銅中的貴金屬（Au, Ag）能通過氧化精煉除去嗎？ 10. 硫元素的存在會(huì)使鋼的性能受到極大影響，主要會(huì)發(fā)生現(xiàn)象，熔渣-鐵液間的脫硫反應(yīng)是什么？ .11. 何為準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)原理？；12. 施密特準(zhǔn)數(shù)（Schmidt Number）是表征的準(zhǔn)數(shù)，其表達(dá)式為： 13. 在電位-pH圖上，有電子得失而無H+參與的反應(yīng)表示為一條水平線；有電子得失且有H+參與的反應(yīng)表示為一條 ;無電子得失的反應(yīng)表示為一條 14. 在濕法冶金中，浸出過程受化學(xué)反應(yīng)控制時(shí)反應(yīng)的表觀活化能要（大于、小于或等于）受擴(kuò)散控制時(shí)反應(yīng)的表觀活化能當(dāng)浸出過程受內(nèi)擴(kuò)散控制時(shí)，影響浸出率的因素有、和 15. 加壓氫還原過程中，用氫從溶液中還原金屬的可能性，可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電極電位的比較加以確定正電性的金屬實(shí)際上可以在溶液的任何酸度下用氫還原這個(gè)提法對嗎？（填對或錯(cuò)）16. 何謂離子熵對應(yīng)原理？ 17. 什么叫超電勢？陰極極化超電位增大有助于電解析出金屬為細(xì)小晶粒的說法是否正確？ 18. 何謂平衡交換電流密度？ 19?兩種離子共同放電的基本條件是： ;電解液中雜質(zhì)濃度越高，則在陰極開始析出雜質(zhì)的電位越（填接近、高于或者低于）主體金屬析出電位。

20. 何謂槽電壓？ ;何謂理論分解電壓？二、簡答題（第1-4題中任選二題，多選解答正確不計(jì)分，錯(cuò)誤扣分，其余為必做題，共 40分）1. （本題 10 分）區(qū)域熔煉是粗金屬精煉（尤其是制取高純金屬）中常用的方法之一，如鍺和硅的提純過程中，只需重復(fù)區(qū)域熔煉過程五次即可使其雜質(zhì)降低到 10-9的水平試述區(qū)域熔煉的基本原理和方法，影響區(qū)域熔煉效果的因素有哪些？2. （本題10分）氧化物艾林漢圖中2C+O2==2CO反應(yīng)的氧勢線斜率是負(fù)值，試解釋其原因；這對高溫冶金有什么意義？3. （本題10分）簡述銅锍吹煉與鎳锍吹煉的主要異同點(diǎn)4. （本題10分）下圖是有一個(gè)不穩(wěn)定二元化合物C3S2生成的三元系CS-C2S-C2AS相圖請應(yīng)用相圖的基本知識完成下列各題：（1）指出圖中對應(yīng)物質(zhì)的初晶區(qū); （2）E點(diǎn)和P點(diǎn)分別是什么，其發(fā)生的反應(yīng)是什么？（3）試分析成分為 x的熔體冷卻結(jié)晶過程5、（本題 10 分）按雙膜理論導(dǎo)出某體系的總反應(yīng)速率式為：dc111T+k+k其中C［和Cn分別為I相和II相內(nèi)濃度，K為反應(yīng)的平衡常數(shù)，k和k［［分別為I相、II相內(nèi)傳質(zhì)過程的速率常數(shù)，k是界面化學(xué)反應(yīng)的速率常數(shù)。

試分C析上式，說明何種情況下為界面化學(xué)反應(yīng)控制，何種條件下為擴(kuò)散控制，什么情況下屬混合控制？6. （本題10分）在鋅的濕法冶金中，用鋅粉置換沉積鈷時(shí)，常添加As2O3,請簡述其原理三、計(jì)算題（每題 10分，共20分）1.（本題10分）高爐渣中（SiO2）與生鐵中的［Si］可發(fā)生下列反應(yīng)（ SiO2） +［Si］==2SiO（g）2問:1800K上述反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),SiO的分壓可達(dá)到多少Pa?已知:渣中（SiO2）活度為 0?09,生鐵中血[C]=4?1%,血[Si]=0?9%, esi = 0.109,ec = 0.18,Si SiSi(l) + SiO (s) = 2SiO(g) AGO = 633000 一 299.8T J/mol2Si(l) = [Si] AGO = —131500-17.24T J/mol2. (本題10分)溶液中含有活度均為1的Zn2+和Fe2+離子，已知?dú)湓阼F上的超電壓為0.40V,若要使析出次序?yàn)镕e、H2、Zn問25°C時(shí)溶液的pH值最大不超過多少？在此最大pH值的溶液中，H+開始放電時(shí)，F(xiàn)e2+濃度為多大？已知￡0 =一0.44 V, s e =—0.763 V.Fe2+ /Fe Zn 2+ /Zn。

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