?G03??1077500?2?115526??846448J
16. 计算下列反应的标准吉布斯能的变化
1）[Ti] + [N] = Ti N（s）
2）[Mn] +（FeO）=（MnO）+ [Fe]
MnO的熔点为2056K，熔化焓为44769J/mol。
解：（1）Ti（s）+ 1/2N2 = Ti N（s） ?G01??33631?09T3. 2①8
Ti（s） = [Ti] ?G02??31130?44.98T ② 1/2N2 = [N] ?G03?3600?23.89T ③
①-②-③：
[Ti] + [N] = Ti N（s） ?G0?30878?011T4. 35（2）Mn（l）+ 1/2O2 = MnO（s） ?G01??407354?88.37T ①
Fe（l）+ 1/2O2 = FeO（s） ?G02??25606?15T3. 6 ②8 MnO（s）= MnO（l） ?G03?4476?921.T 7 7 ③ MnO（l）=（MnO） ?G04?0 ④ FeO（l）=（FeO） ?G05?0 ⑤ Mn（l）= [Mn] ?G06??38016T ⑥ Fe（l）= [Fe] ?G07?0 ⑦
①-⑥+③+④：[Mn] + 1/2O2 =（MnO）
?G0008??G01??G3?G?4?G ?0 6 ⑧
②-⑦+⑤：[Fe] + 1/2O2 =（FeO）
?G00009??G2??G5?G? 7 ⑨ ⑧-⑨：[Mn] +（FeO）=（MnO）+ [Fe]
?G000010??G??G?G?G?0?G?013?472?G0?5G?061?065?2?451.
⑩T8
0 ?P70
4. 在1540℃下、与含有2.10%C的铁液平衡的气相的(PCOPCO2)平?1510。如在此铁液中加入2%的硅，而碳的浓度仍保持在前值时，(PCOPCO2)平?2260。试求ecsi。 解：CO2 + [O] = 2CO
2PCO对Fe-C系： k1? cPCO2?fc?[%C]222PCO对Fe-C-Si系： k2? cPCO2?fc?[%C]siT?1813K，k1?k2，[%C]?[%C]si
所以 1510?2260fsic 即：fcsi?1.50
si又 lgfcsi?ec?[%Si]
所以 e?siclgfcsi[%Si]?0.0876
5. 在1600℃，测得与含磷量为0.65%，含氧量为0.0116%的铁液平衡的气相的
(PH2OPH2平PO)?0.0494。试求fOP及eO。已知lgfO??0.2[%O]，反应H2 + [O] = H2O（g）的平衡常数
K=3.855。
解：H2 + [O] = H2O k?3.855
k?PH2OPH2?fO?[%O]?3.855?0.094
fO?0.0116?fO?1.105
OO又 fO?fO?fOP fO?0.99 5所以 fOP?所以 e?POfOOfO?1.11
?lg1.110.65?0.07
lgfOP[%P]7. 氮在铁液中的溶解度计算式为lg[%N]?188.1/T?1.246。1550℃时Fe-N-C系内氮的溶解
C度为0.0368%，而[%C]=0.54%。试求eN。
解：[%N]?0.045 （纯铁液中）
[%N]C?0.0368 （Fe-C-N）
NC由aN相等得： fN[%N]?fNNfN[%N C]C所以 fN?[%N]0.045??1.22 3[%NC]0.0368ClgfNlg1.223所以 e???0.162
[%C]0.54CNP139
5. 请从CaO-SiO2-Al2O3系相图中绘出或说明组成为45% CaO、35% SiO2、20% Al2O3的炉渣冷却过程中液相及固相成分的变化，并用中心规则计算熔渣凝固后的相成分。 解：体系位于?CS?CAS2?C2AS中，最终相成分为CS,CAS2,C2AS，
其共晶点在图3-25中的点4。
L?C2AS?C2AS?CS?C2AS?CS?CAS2
根据重心规则：
oa?1.8WC2AS??100%??100%?43.9% (?3.0%)
aa?4.1ob?2.0WCS??100%??100%?46.5% (?3.0%)
?bb4.3oc?0.3WCAS2??100%??100%?10.3% (?1.0%)
cc?2.96. 从CaO-SiO2-FeO系相图回答下列问题：（1）组成为20tO、40êO、40% SiO2的炉渣在1600℃是否熔化？（2）碱度为2.3、FeO为10%的炉渣需在什么温度才能溶化？若FeO含量下降到20%，在此温度应有什么相析出？其量是多少？
解：（1）从图中20tO,40%SiO2,40êO的熔点为1330℃，所以在1600℃时可以熔化。
êO?2.3，êO?%SiO?100?40 %SiO 所以 êO?41.8，%SiO?18.2 该体系熔点为1700℃，
（2）R? 若tO?20%，则%SiO2?24.2%，êO?55.8% 该体系熔点为1900℃，析出C2S。
1.8?100%?45% (?3.0%) 4.07．试用分子理论假说计算与下列组成的熔渣平衡的铁液中氧的浓度。熔渣成分：21.63êO, 5.12%MgO, 7.88%SiO2, 46.56tO, 11.88t2O3, 6.92%Cr2O3.在1893K、与纯氧化铁渣平衡的
WC2S?铁液氧浓度为0.24%。假定溶渣中有FeO，(2CaO?SiO2)2，CaO?Fe2O3，FeO?Cr2O3化合物分子存在，CaO?MgO与CaO同等看待。
解：计算各氧化物的摩尔数：
45.5621.63nFeO??0.647，nCaO??0.386，
72565.127.88?0.128，nSiO2??0.131， 406011.886.92nFe2O3??0.074，nCr2O3??0.046，
1601521n(2CaO?SiO2)2?nSiO2?0.066，nCaO?Fe2O3?nFe2O3?0.074，
2nMgO?nFe2O3?Cr2O3?nCr2O3?0.046
nRO(自）?（nFeO?nCaO?nMgO)?(2nSiO2?nFe2O3?nCr2O3)所以 ?0.647?0.386?0.128?(2?0.131?0.074?0.046)
?0.779
?n?niRO(自）?n(c2s)2?nCF3?nFC?0.965 3nFeO(自）0.647?0.046??0.623
0.965?ni所以 aFeO?xFeO(自）?又 1893K，纯FeO： aFeO(纯）?[%O]0.249??1，即L0?0.249 L0L0所以 [%O]渣?aFeO?L0?0.623?0.249?0.155
8. 略。
9．试用完全离子溶液模型及CaO?SiO2?FeO系的等活度曲线图分别计算下列组成的熔渣在1600℃时FeO的活度。熔渣成分为45êO， 15%SiO2， 18tO， 16.8%MgO， 1.2%P2O5， 4.0%MnO。
解：熔渣成分：
45êO,15%SiO2,18tO,16.8%MgO,1.2%PO25,4.0%MnO 1600℃，CaO?SiO2?FeO，完全离子溶液模型。 计算公式：aFeO?xFe2??xO2? 先计算：xFe2??nFe2??n?，xO2??nO2??n
? nCa2??nCaO? nMn2??nMnO4518?0.804，nFe2??nFeO??0.250 56724.014.8??0.056，nMg2??nMgO??0.420 7140 所以：?n??nCa2??nFe2??nMn2??nMg2??1.53 nSiO4??nSiO2?4151.2?0.250，nPO3??2nP2O5?2??0.017
460142 所以：?n??nO2??nSiO4??nPO3??1.323
44 即：aFeo?xFe2??xO2???n??n?nFe2??nO2???0.250?0.056?0.130
1.53?1.323 查图：?n?0.804?0.250?0.056?0.420?0.250?0.0085?1.7885
0.250?0.14
1.78850.250?0.0085?0.14 xSiO2?P2O5?1.78850.804?0.420?0.056?0.72 xCaO?MgO?MnO?1.7885 xFeO? 所以：aFeO?0.30
11．把组成为20tO， 10%MnO， 10%MgO，40êO，20%SiO2的熔渣与含氧0.1%的钢液接触，试问此渣能否使钢液中氧含量再增高？温度1600℃。 解：
根据渣成分求渣中FeO的活度aFeO aFeO?xFeO ?n(自Fe)O/?in?ni?nFeO?nRO(自)?n(C2S)2
1120? n(C2S)2?nSiO2???0.167
2260nRO(自)?(nCaO?nMnO?nMgO)?2nSiO2 ?(∴ ?ni?40101020?0.437 ??)?2?5672406020?0.437?0.167?0.882 72∴ aFeO(渣)?nFeO(自)/?ni?0.278/0.882?0.315 又根据钢液含[%O]?0.1%,计算出的FeO的活度为：
aFeO?[%O]/LO?0.1/0.23?0.435
aFeO(渣)?0.315 ＜ aFeO(钢)?0.435
∴ 此渣不能是钢液中氧含量再增高。 或 [%O]渣?aFeO(渣)?LO?0.315?0.23?0.07% ∴ [%O]渣?0.07% ＜ [%O]钢?0.1% ∴ 此渣不能使钢液中增氧。
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