中南大学冶金原理题库(3)

的 T 求：（a）温度对铌中残余氧含量的影响；（b）计算1500K、2000K时残余氧含量

9．试根据图7-2分析1800℃时用镁作还原剂还原TiO2制取金属钛的可能性。

第十章 高温分离提纯过程

1．已知反应 4[C] + （Cr3O4） = 3[Cr] + 4CO的 J·mol-1

现金属炉料的成份w[Cr] = 18% Cr，w[Ni] = 9%Ni，w[C] = 0.35%，进行氧化精炼，系统中，求[Cr]和[C] 氧化的转变温度，以纯物质为标准态时，Cr3O4的活度视为1。（[Cr]、[C]表示钢中溶解度的Cr和C）。

2．已知下反应的标准吉布斯自由能变化

2Cu(l) + O2 = Cu2O(s) （1） T J·mol-1

Co(s) + O2 = Co （2） T J·mol-1

求1200℃时用氧化精炼法从铜中除钴时，最终含钴量（设CoO、Cu2O、Cu均为单质，Co在铜中的活度系数参见表10-3）。

3．试计算熔渣成分（摩尔分数）为x(CaO + MgO + MnO) = 50%，，，=25%时，1600℃下钢液中含w[C] = 2%，求钢液中残留的硅浓度。

（已知反应2[C]+[SiO2]=[Si]+2CO的=519303—291.6T J·mol-1 ）

4．粗铜中含杂质硫，加入O2使之氧化成SO2除去，已知铜液中反应2[O] + [S] = SO2(g)的 T J·mol-1

（[O]、[S]均以符合享利定律、质量浓度为1%的假想溶液为标准态）。

求1200℃下，当w[O]保持1%，气相=101Pa时，液铜中残留的硫量。

5．已知Sn-Cd合金含 w[Cd] = 1%，在955K时Cd在Sn中的活度系数为2. 26(纯物质为标准态)，Cd的饱和蒸气压KPa， Sn的饱和蒸气压为Pa。 求：（a）955K时上述合金中Cd的蒸气压；（b）气相中镉与锡的摩尔比；

（c）。

6．为提高蒸馏精炼的效果，从热力学上分析，你认为可采取什么措施。

7．温度为800K下，用氧化精炼法按下反应从粗铅中除锡

[Sn] + 2PbO(s) = 2Pb(l)+SnO2(s)

已知800K时反应 J·mol-1 J·mol-1

同时已知800K时，Sn在Pb中=2. 3。 求：（a）不加添加剂时，除Sn的限度；

（b）设加入NaOH作为熔剂，使熔渣中SnO2活度降为10-5（以纯物质为标准态），求除Sn限度。

8．已知Cu2S，SnS的与温度的关系分别为：

Cu2S J·mol-1

SnS J·mol-1

同时已知280℃时Cu在Sn中的溶解度w[Cu] = 3%，求在280℃锡加硫除铜时，铜的最小含量。

9．试分析熔析精炼与区域精炼在原理和工艺上的共同点及不同点。

第十一章 湿法分离提纯过程

1．综合掌握离子交换过程、萃取过程中分配比D熔渣还原过程中分配比L，氧化精炼过程中分配比L’及熔析精炼过程和区域精炼过程中分配比K的概念。

2．综合掌握离子交换过程、萃取过程、蒸馏过程中分离因数βA/B的概念。

3．设LiCl溶液中含少量杂Ca2+、pH值为2，可用什么方法分离，请拟定简单的分离方案。

4．试述离子交换过程及阳离子交换的萃取过程的基本原理。

5．影响离子交换过程中相对选择性的因素主要有哪些？

6．离子的相对选择系数、分配比和分离因素？它们之间有什么关系？

7．试分析络合剂在离子交换过程中的作用，如何利用络合剂提高离子交换过程中的分离因

素？

8．溶液中含Fe2+2g.l-1;Cu2+4g.l-1;Ni4g.l-1,试拟定分离方案？

9．试根据表11-3计算在25℃, ph=9，用Mg(OH)2除溶液中AsO43-, PO43-时，溶液中残留的AsO43-, PO43-浓度

10．已知C6H5COOH在水及苯中的分配比如下（20℃）：

0.289 0.195 0.150 0.098 0.079 g/100cm3

9.70 4.12 2.52 1.05 0.739 g/100cm3

试从热力学角度解释这些数据的计算结果。

11．为了将氯化铜(Cu2+)溶液变为硫酸铜(Cu2+)溶液，试问可采取哪些方法？并加以简要说明。

12．试述胺盐萃取过程的机理。 第三篇 冶金过程的动力学基础

第十三章 冶金过程的气(液)/固相反应动力学

1、铁钒精矿球团在1123K用CO还原。通过减重法测得还原深度 R与还原时间 t 的关系如下表：

t /min 10 20 30 40 50 60 70

R /% 12 23 32 40 46 52 59

试判断还原反应的速率限制步骤。

2、使用7.11mol/L的硫酸浸出钛铁矿。铁的浸出率 R 与浸出时间 t 的关系如下表所示。试判断浸出反应的速率限制步骤，并计算浸出反应的活化能。 T / °C t / min 20 30 40 50

60 70 80 95 9.40 13.31 17.80 21.91 25.55 30.01 33.78 100 10.79 16.77 23.43 28.13 31.00 36.29 40.54 105 12.50 19.85 26.25 31.87 38.14 41.68 45.74 110 15.41 23.14 29.77 35.86 42.06 47.71 52.60 118 19.84 31.08 40.24

47.17 55.55 60.57 65.11

3、试绘出完整的气/固反应模型示意图，说明反应包括哪几个环节，写出各环节分别为速率限制步骤时的速率方程。

4、某片状矿物呈现强烈的各向异性，在浸出时浸出反应只在如图的环面上进行，而上下两平面呈惰性。假定浸出反应受化学反应步骤控制，试导出浸出反应的动力学方程。

5、使用收缩核模型的前提条件是什么？

6、试分析可以采取那些措施强化浸出过程？

7、如何判断气/固反应的速度控制步骤？

8、如果被浸出颗粒为单一粒度、正立方体，浸出剂大大过量以至浸出过程中浓度几乎不变，那么在表面化学反应控制和生成物膜扩散控制条件下的动力学方程是什么？

9、有人实验测得FeCl3浸出黄铜矿时的表观反应活化能为87kJ/mol，而浸出闪锌矿的表观反应活化能为63kJ/mol。根此，某同学说因为浸出闪锌矿的的活化能数值小，所以其速度较快。此结论正确否？

第十四章 冶金过程的液(气)/液相反应动力学

1、双膜模型示意图如教材图14-1所示。在A相强烈搅拌的条件下，A的传质速度足够快而不成为速率限制步骤。试推导反应的动力学方程。（提示：反应受界面化学反应及B相的扩散步骤控制）。

2、双膜理论模型中两流动相间的界面为的平面界面，设想萃取时有一有机相浸没在水相中并呈球形，并假设其萃取反应远离平衡，你能否推导出萃取反应的动力学方程？如果推导出来了，请比较与气（液）反应的收缩核模型有何异同。

3、要增加萃取过程的速度，有那些可能的措施？ 第十五章 结晶过程

1、在某一温度下，实验测得一水溶液中沉淀过程的沉淀率 r 与沉淀时间 t 的关系如下：

t /min 10 20 30 40 50 60 70

r /% 0.4 6.5 27.0 63.2 92.3 99.0 100

试求此沉淀过程的动力学方程，并初步判断其成核机理。

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