钢铁冶金原理课件ppt.ppt

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1、认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目第一章第一章 冶金热力学基础冶金热力学基础 化学反应的标准吉布斯能变化及平衡常数化学反应的标准吉布斯能变化及平衡常数 溶液的热力学性质活度及活度系数溶液的热力学性质活度及活度系数 溶液的热力学关系式溶液的热力学关系式活度的测定及计算方法活度的测定及计算方法 标准溶解吉布斯能与标准溶解吉布斯能与溶液中反应的标准吉布斯能的计算溶液中反应的标准吉布斯能的计算 123451认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”

2、项目 化学反应的吉布斯能变化化学反应的吉布斯能变化 1.1 理想气体的吉布斯能变化理想气体的吉布斯能变化对于对于1 mol的理想气体，吉布斯能变化的基本式为：的理想气体，吉布斯能变化的基本式为：恒温下：恒温下：理想气体状态方程：理想气体状态方程：G0气体在气体在TK及及P=1atm的标准吉布斯能；的标准吉布斯能；G气体在气体在TK及及P的吉布斯能。的吉布斯能。12认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目1.2 化学反应的吉布斯能变化化学反应的吉布斯能变化aA+bB=cC+dD 13认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开

3、始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目1.3 化学反应的判据化学反应的判据 14认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目1.4 平衡常数平衡常数K及的及的GO计算法计算法 1.4.1 1.4.1 实验法实验法实验法实验法1.4.2 1.4.2 计算法计算法计算法计算法 例题：例题：纯化合物的标准生成自由能可由绝对熵法求出。纯化合物的标准生成自由能可由绝对熵法求出。(由单质生成的化合物称为纯化合物由单质生成的化合物称为纯化合物)例题：例题：利用物质的热力学数据计算利用物质的热

4、力学数据计算GO，计算平衡常数。，计算平衡常数。例题：例题：15认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目溶液的热力学性质活度及活度系数溶液的热力学性质活度及活度系数22.1 常用溶液组分浓度单位及其换算关系变化常用溶液组分浓度单位及其换算关系变化%i重量百分浓度重量百分浓度ni组分组分i的摩尔数的摩尔数xi组分组分i的摩尔分数的摩尔分数ci体积摩尔浓度（体积摩尔浓度（mol/m3溶液）溶液）p标准总压数标准总压数pii的标准分压数的标准分压数6认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对

5、扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目2.2 溶液的基本物理化学定律溶液的基本物理化学定律分配定律：分配定律：拉乌尔（拉乌尔（Raoult）定律）定律 亨利亨利(Henry)(Henry)定律定律西华特（西华特（SivertSivert）定律）定律1/2i2=i 若组元在全部浓度范围内都服从亨利定律，若组元在全部浓度范围内都服从亨利定律，则必然也服从拉乌尔定律。则必然也服从拉乌尔定律。27认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目2.3 活度及活度系数活度及活度系数2.3.1 2.3.1 活度及活度系数的概念活度

6、及活度系数的概念活度及活度系数的概念活度及活度系数的概念定义：定义：活度是校正的浓度（或称有效浓度）。活度是校正的浓度（或称有效浓度）。同拉乌尔定律比较对浓度进行校正同拉乌尔定律比较对浓度进行校正同拉乌尔定律比较对浓度进行校正同拉乌尔定律比较对浓度进行校正 活度活度 活度系数活度系数表达式：表达式：活度表达式有两种：活度表达式有两种：28认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目同亨利定律比较，对浓度进行校正同亨利定律比较，对浓度进行校正同亨利定律比较，对浓度进行校正同亨利定律比较，对浓度进行校正 活度活度 活度系数活

7、度系数活度活度 活度系数活度系数29认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目2.3.2 2.3.2 化学位与活度的标准态的关系化学位与活度的标准态的关系化学位与活度的标准态的关系化学位与活度的标准态的关系以纯物质作为标准态以纯物质作为标准态 以假想纯物质为标准态以假想纯物质为标准态 以服从亨利定律以服从亨利定律1%溶液为标准态溶液为标准态 210认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目2.4 活度标准态的选择与转换活度标准态的选择与转换2.

8、4.1 2.4.1 处理冶金反应时标准态的选择处理冶金反应时标准态的选择处理冶金反应时标准态的选择处理冶金反应时标准态的选择2依据：依据：使组分在溶液中表现的性质与其作为基准的拉使组分在溶液中表现的性质与其作为基准的拉乌尔定律或亨利定律所得的值尽可能相近。乌尔定律或亨利定律所得的值尽可能相近。铁铁形成饱和溶液的组分形成饱和溶液的组分B以纯物质为标准态以纯物质为标准态 溶液属于稀溶液，溶液属于稀溶液，KH标准态标准态 熔渣中组分的活度一般选用纯物质标准态熔渣中组分的活度一般选用纯物质标准态 11认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了

9、“精准扶贫”项目纯物质标准态与假想纯物质标准态纯物质标准态与假想纯物质标准态 活度之间的转换关系活度之间的转换关系 22.4.2 2.4.2 标准态的转换标准态的转换标准态的转换标准态的转换12认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目假想纯物质标准态与重量浓度标准态假想纯物质标准态与重量浓度标准态 活度之间的转换关系活度之间的转换关系 213认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目纯物质标准态与重量浓度标准态纯物质标准态与重量浓度标准态 活

10、度之间的转换关系活度之间的转换关系 214认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目2.4.32.4.3的物理意义的物理意义的物理意义的物理意义 表示溶液中组元表示溶液中组元i在浓溶液中服从拉乌尔定律和在在浓溶液中服从拉乌尔定律和在 稀溶液中服从亨利定律两定律间的差别。稀溶液中服从亨利定律两定律间的差别。是组元是组元i在在服从亨利定律浓度段内以纯物质在在服从亨利定律浓度段内以纯物质i为为 标准态的活度系数。标准态的活度系数。是不同标准态的活度及活度系数相互转换的是不同标准态的活度及活度系数相互转换的 转换系数。转换系数

11、。是计算元素标准溶解吉布斯能的计算参数。是计算元素标准溶解吉布斯能的计算参数。215认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目溶液的热力学关系式溶液的热力学关系式33.1 溶液的偏摩尔量溶液的偏摩尔量3.4.1 3.4.1 偏摩尔量定义偏摩尔量定义偏摩尔量定义偏摩尔量定义16认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目偏摩尔量三个重要公式偏摩尔量三个重要公式 微分式微分式 集合式集合式 吉吉杜方程（杜方程（GibbsDuhemGibbsDuhem

12、）吉吉杜方程说明在恒温恒压下，各组分杜方程说明在恒温恒压下，各组分的化学势随浓度的变化不是彼此独立的，的化学势随浓度的变化不是彼此独立的，而是互为补偿的。而是互为补偿的。317认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目3.2 理想溶液理想溶液 3.2.1 3.2.1 定义定义定义定义理理想想溶溶液液：在在一一定定温温度度下下，溶溶液液中中所所有有组组元元都都服服从从拉拉乌乌尔尔定定律律。完美溶液：完美溶液：所有组元在全部浓度范围内都服从拉乌尔定律。所有组元在全部浓度范围内都服从拉乌尔定律。3.2.2 3.2.2 关系式

13、关系式关系式关系式318认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目3.3 稀溶液稀溶液 4.2.1 4.2.1 定义定义定义定义4.2.2 4.2.2 关系式关系式关系式关系式稀溶液：稀溶液：溶溶质质的蒸气的蒸气压压服从亨利定律，服从亨利定律，溶溶剂剂的蒸气的蒸气压压服从拉服从拉乌乌尔尔定律的溶液。定律的溶液。319认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目3.4 实际溶液关系式实际溶液关系式以纯物质为标准态以纯物质为标准态 集合式集合式多元系

14、多元系 以重量以重量1%浓度为标准态浓度为标准态 320认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目3.5 正规溶液正规溶液 对于二元系对于二元系 正规溶液：正规溶液：对于多元系对于多元系 正规溶液：正规溶液：321认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目活度的测定及计算方法活度的测定及计算方法 4.1 蒸气压法蒸气压法 原理：原理：例题：例题：4.2 分配定律法分配定律法 原理：原理：例题：例题：4.3 化学平衡法化学平衡法 利用利用平衡常数

15、计算活度平衡常数计算活度 例题：例题：原理：原理：422认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目4.4 饱和溶液中组元的活度饱和溶液中组元的活度 原理：原理：4.5 电动势法电动势法 原理：原理：将金属熔体或熔渣中的待测组元所参加的将金属熔体或熔渣中的待测组元所参加的反应组装成原电池或浓差电池，测定其电反应组装成原电池或浓差电池，测定其电动势。若电池反应的标准吉布斯能已知，动势。若电池反应的标准吉布斯能已知，待测组元活度可根据所测电动势待测组元活度可根据所测电动势E及电池反及电池反应的标准吉布斯能计算出来。应的标准吉

16、布斯能计算出来。例题：例题：423认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目4.6 用吉用吉杜方程计算二元系组分活度杜方程计算二元系组分活度 利用活度表示的吉布斯利用活度表示的吉布斯杜亥姆方程积分杜亥姆方程积分 曲曲线线与横坐与横坐标轴标轴不相交不相交 曲曲线线与与纵纵坐坐标轴标轴不相交不相交 特点：特点：424认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目利用以活度系数表示的利用以活度系数表示的吉布斯吉布斯杜亥姆方程积分杜亥姆方程积分 特点：特点

17、：曲曲线线与横坐与横坐标轴标轴相交相交 曲曲线线与与纵纵坐坐标轴标轴不相交不相交 425认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目4.7 用偏摩尔热力学函数计算活度用偏摩尔热力学函数计算活度 26认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目标准溶解吉布斯能与溶液中反应标准溶解吉布斯能与溶液中反应 的标准吉布斯能计算的标准吉布斯能计算 5.1 标准溶解吉布斯自由能标准溶解吉布斯自由能 i(l)=i i(l)标准态是纯液态标准态是纯液态i；i 标准态

18、有不同的选择。标准态有不同的选择。i 形成形成纯液态纯液态i标准态的溶液标准态的溶液 i(l)=i(l)527认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 i 形成形成假想纯液态假想纯液态i标准态的溶液标准态的溶液i(l)=iKH 528认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 i 形成形成服从亨利定律的服从亨利定律的1%溶液标准态的溶液溶液标准态的溶液 i(l)=i%1 529认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年

19、来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目5.2 溶解元素为固态的标准溶解吉布斯能计算溶解元素为固态的标准溶解吉布斯能计算分为两步：分为两步：（1 1）熔化）熔化 i(S)=i(l)（2 2）溶解）溶解 i(l)=i 1%i(s)=i 1%530认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目55.3 铁液中元素的标准溶解吉布斯自由能计算铁液中元素的标准溶解吉布斯自由能计算利用利用实验测实验测定的定的 计计算算 元素在铁液中形成理想溶液或近似理想溶液，元素在铁液中形成理想溶液或近似理想溶液，如如Mn，Co，Cr，N

20、b，W；元素在铁液中溶解度很小，在高温下挥发能元素在铁液中溶解度很小，在高温下挥发能力很大的元素，如力很大的元素，如Ca，Mg，元素与铁原子形成稳定的化合物，元素与铁原子形成稳定的化合物，如如A1，B，Si，Ti，V，Zr 气体溶解前不是液气体溶解前不是液态态，而是，而是100kPa的气相，故无的气相，故无 值值。以固以固态态溶解的元素的溶解的元素的 比以液比以液态态溶解的溶解的 值值要高些要高些 31认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目（）（）（）化学平衡法化学平衡法532认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始

21、对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目5.4 有溶液参加的反应标准吉布斯能变化计算有溶液参加的反应标准吉布斯能变化计算5线性组合线性组合33认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目在不同温度下测得碳酸钙的分解反应（在不同温度下测得碳酸钙的分解反应（CaCO3=CaO+CO2）的平衡常数如表所示。分别用图解法及回归分析法计算反应的平衡常数如表所示。分别用图解法及回归分析法计算反应的平衡常数、标准吉布斯能变化与温度的关系式。的平衡常数、标准吉布斯能变化与温度的关系式。34认识到了

22、贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目对于反应：对于反应：mM(s)+nN(g)=MmNn(s)M(s),MmNn(s)在在298K-TK温度内发生相变，其焓、熵的计算式为：温度内发生相变，其焓、熵的计算式为：N(g)N(g)为气态物质，无相变。则为气态物质，无相变。则 ：35认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目计算下列反应的标准吉布斯能变化及平衡常数的温度关系式。计算下列反应的标准吉布斯能变化及平衡常数的温度关系式。TiO2(S)+3C(石

23、石)=TiC+2CO解：查取反应中各化合物的标准生成吉布斯能解：查取反应中各化合物的标准生成吉布斯能对对于于有有溶溶解解态态物物质质参参加加的的反反应应，还应加上标准溶解吉布斯能。还应加上标准溶解吉布斯能。36认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 m M(s)+n N(g)=MmNn(s)M(s),MmNn(s)在在298K-TK温度内发生相变，温度内发生相变，其焓、熵的计算式为：其焓、熵的计算式为：N(g)为气态物质，无相变。则：为气态物质，无相变。则：37认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药

24、到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目38认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目39认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目分配定律：分配定律：在一定温度下，不相混合的两相在一定温度下，不相混合的两相 达到平衡时，组分达到平衡时，组分i在两相中的浓在两相中的浓 度比为常数。度比为常数。40认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目41认识

25、到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目42认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目在在1903K测得测得Fe-S系内硫的蒸汽压如下表所示。求硫系内硫的蒸汽压如下表所示。求硫的活度及活度系数。的活度及活度系数。(以假想纯物质为标准态以假想纯物质为标准态)10.08.06.04.03.02.01.0 ，Pa 12.0510.404.05.684.362.901.45计算公式：计算公式：43认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病

26、除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目44认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目在在1873K，与与纯纯氧氧化化铁铁渣渣平平衡衡的的铁铁液液中中氧氧含含量量为为0.211。实实验验测测 得得 在在 组组 成成 为为 41.93%CaO、2.74%MgO、42.58%SiO2、10.97%FeO、1.79%Fe2O3的的熔熔渣渣下下，铁铁液液中中的的平平衡衡氧氧含含量量为为0.048。计计算算此此渣渣内内FeO的的活活度度及及活活度度系系数数。熔熔渣渣中中FeO以以纯纯物物质质为为标标准准态态，

27、铁铁液液中中氧氧以以重重量量1浓浓度度溶溶液液为为标标准准态态，氧氧在在铁铁液液中形成稀溶液。中形成稀溶液。当当FeO为纯为纯FeO时：时：45认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目46认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目16000C用参比电极为用参比电极为Cr+Cr2O3的定氧探头测定钢液中的氧，构的定氧探头测定钢液中的氧，构成的电池为：成的电池为：Cr+Cr2O3 ZrO2(CaO)OFe E=310mV，计算，计算aO。（1）电

28、池反应）电池反应 47认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目（3）计算）计算aO（4）何种条件下，电池的正负极互换）何种条件下，电池的正负极互换?电池：电池：OFeZrO2(CaO)Cr,Cr2O348认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目在在1514，用，用CO+CO2混合气体与铁液中溶解的碳反混合气体与铁液中溶解的碳反应：应：CO2+C=2CO，测得不同碳浓度的气体分压比值，测得不同碳浓度的气体分压比值如下表所示。计算碳浓度为如下表

29、所示。计算碳浓度为1.06时的活度。时的活度。%C 0.100 0.216 0.425 0.6401.062.92 5.20(饱和)439319129252510032942反应的平衡常数为：反应的平衡常数为：平衡商：平衡商：K值与碳活度的标准态有关。值与碳活度的标准态有关。49认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目(1)碳以重量碳以重量1浓度溶液为标准态。浓度溶液为标准态。50认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目51认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目(2)碳以纯物质为标准态。碳以纯物质为标准态。52