2025年大學《資源化學》專業(yè)題庫——金屬燃燒與材料加工技術(shù)考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項字母填在括號內(nèi)）1.下列金屬中，標準燃燒焓（ΔH°<0xE2><0x82><0x9F>）絕對值最大（即最易燃）的是？A.NaB.MgC.AlD.Fe2.在恒定壓強下，金屬氧化反應自發(fā)進行的判據(jù)是？A.ΔG<0xE2><0x82><0x9F>>0B.ΔG<0xE2><0x82><0x9F><0C.ΔS<0xE2><0x82><0x9F>>0D.ΔS<0xE2><0x82><0x9F><03.金屬在高溫下與氧氣發(fā)生劇烈氧化燃燒的過程，在冶金中主要對應于？A.礦石破碎B.礦石焙燒C.礦石選別D.金屬精煉4.影響金屬燃燒速率的主要因素不包括？A.金屬本性B.溫度C.氧氣濃度D.加工劑種類5.高爐冶煉中，鐵礦石主要發(fā)生氧化反應的溫度區(qū)間大約在？A.100-300°CB.500-700°CC.900-1100°CD.1500-1800°C6.下列哪種設備不屬于冶金過程中用于處理高溫煙氣、回收熱能的類型？A.煙氣余熱鍋爐B.文丘里洗滌器C.真空精煉爐D.鍋爐省煤器7.在金屬塑性加工中，軋制的主要目的是？A.提高金屬的導電性B.改變金屬的尺寸和形狀C.提高金屬的耐腐蝕性D.降低金屬的熔點8.金屬焊接的本質(zhì)是？A.冷加工變形B.熔化連接C.晶體生長D.相變控制9.粉末冶金技術(shù)的主要優(yōu)點之一是能夠制造？A.超高強度鋼B.任何復雜形狀的零件C.優(yōu)異的導電性D.低成本大型結(jié)構(gòu)10.下列哪種方法不屬于金屬表面改性技術(shù)？A.氣相沉積B.離子注入C.熱軋成型D.激光表面處理二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在橫線上）1.金屬燃燒產(chǎn)生的熱量，在冶金過程中可用于__________和__________。2.理想氣體狀態(tài)方程為__________，其中R為摩爾氣體常數(shù)。3.影響反應速率常數(shù)的主要因素是__________和催化劑。4.冶金爐窯按照爐料與火焰的相對位置可分為__________爐和__________爐。5.煙氣中的主要污染物SOx是指__________，NOx是指__________。6.金屬塑性變形是通過晶體內(nèi)部的__________和__________來實現(xiàn)的。7.焊接方法按焊接過程可分為__________焊接和__________焊接。8.提高金屬燃燒效率，可以減少__________的排放，并提高__________的回收率。9.材料的導熱性、導電性與其內(nèi)部的__________和__________密切相關(guān)。10.綠色冶金強調(diào)在資源利用和生產(chǎn)過程中實現(xiàn)__________、__________和__________。三、判斷題（每小題2分，共10分。請將“正確”或“錯誤”填在括號內(nèi)）1.任何金屬在空氣中都能無限燃燒。（）2.熱力學平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)。（）3.爐渣的主要作用是保護爐襯和去除雜質(zhì)。（）4.金屬的延展性越好，越容易進行塑性加工。（）5.粉末冶金可以直接制造形狀復雜的零件，無需后續(xù)機加工。（）四、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述金屬燃燒反應動力學研究的主要內(nèi)容。2.簡述提高煙氣中粉塵去除效率的常用方法及其原理。3.簡述軋制和鍛造這兩種塑性加工方法的根本區(qū)別。4.簡述開發(fā)綠色冶金技術(shù)的重要意義。五、計算題（每題10分，共20分）1.已知反應2Mg(s)+O2(g)→2MgO(s)的標準燃燒焓ΔH°<0xE2><0x82><0x9F>=-1204kJ/mol。計算該反應的標準吉布斯自由能變ΔG°<0xE2><0x82><0x9F>在900°C(1173K)下的值。（假設ΔS°<0xE2><0x82><0x9F>不變，并已知MgO(s)在298K時的標準熵S°<0xE2><0x82><0x9F>=56.5J/(mol·K)，O2(g)的S°<0xE2><0x82><0x9F>=205J/(mol·K)，Mg(s)的S°<0xE2><0x82><0x9F>=32.7J/(mol·K)）2.某金屬在空氣中進行氧化燃燒，反應活化能Ea=200kJ/mol。若反應溫度從800°C提高到900°C，估算反應速率常數(shù)增大的倍數(shù)。（假設指前因子A不變）六、論述題（10分）結(jié)合冶金過程，論述金屬燃燒與材料加工技術(shù)之間的相互關(guān)系及其協(xié)同效應。試卷答案一、選擇題1.B2.B3.B4.D5.C6.C7.B8.B9.B10.C二、填空題1.供熱；產(chǎn)生熔體2.PV=nRT3.溫度4.火焰通過爐料；爐料通過火焰5.二氧化硫；二氧化氮6.位錯；晶界7.熔化；壓力8.污染物；金屬資源9.能帶結(jié)構(gòu)；晶體缺陷10.資源高效利用；能源節(jié)約；環(huán)境保護三、判斷題1.錯誤2.正確3.正確4.正確5.正確四、簡答題1.金屬燃燒反應動力學主要研究金屬與氧化劑（通常是氧氣）之間反應的速率、影響因素以及反應機理。具體包括確定反應速率方程，分析溫度、氧氣濃度、反應物表面積、催化劑等對反應速率的影響，并闡明反應發(fā)生的微觀過程（如表面吸附、化學反應、表面脫附等步驟）。2.常用方法及其原理：①布袋除塵器：利用布袋過濾煙氣，通過慣性碰撞、攔截、擴散和靜電力等作用捕集粉塵，原理是過濾。②電除塵器：利用高壓電場使煙氣中的粉塵顆粒荷電，然后在電場力作用下使荷電粉塵從煙氣中分離沉降，原理是電泳。③文丘里洗滌器：使高速煙氣通過文氏管喉部時，與液滴強烈碰撞、乳化，粉塵被液體包裹后捕集，原理是碰撞、乳化。3.軋制主要在冷態(tài)或溫態(tài)下進行，利用軋輥的擠壓作用使金屬發(fā)生塑性變形，改變其形狀和尺寸，變形主要發(fā)生在塑性階段。鍛造通常在熱態(tài)下進行，利用錘擊或壓力使金屬坯料發(fā)生塑性變形，改變其形狀和尺寸，變形過程伴隨顯著的溫降和相變。4.開發(fā)綠色冶金技術(shù)的重要意義在于：能夠最大限度地開發(fā)利用資源，減少對自然資源的消耗；有效節(jié)約能源，降低生產(chǎn)過程中的能耗和碳排放；減少污染物（如SOx,NOx,粉塵,重金屬等）的排放，保護生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。五、計算題1.解：1.計算反應的標準熵變ΔS°<0xE2><0x82><0x9F>:ΔS°<0xE2><0x82><0x9F>=ΣnS°(產(chǎn)物)-ΣnS°(反應物)=[2×S°(MgO)]-[2×S°(Mg)+S°(O2)]=[2×56.5-(2×32.7+205)]J/(mol·K)=[113-(65.4+205)]J/(mol·K)=(113-270.4)J/(mol·K)=-157.4J/(mol·K)2.計算ΔS°<0xE2><0x82><0x9F>在1173K下的值（假設不變）:ΔS°<0xE2><0x82><0x9F>(1173K)=-157.4J/(mol·K)3.計算ΔG°<0xE2><0x82><0x9F>在1173K下的值:ΔG°<0xE2><0x82><0x9F>(T)=ΔH°<0xE2><0x82><0x9F>-TΔS°<0xE2><0x82><0x9F>=-1204×103J/mol-1173K×(-157.4)J/(mol·K)=-1204×103J/mol+185.0×103J/mol=-101.0×103J/mol=-101.0kJ/mol結(jié)果：ΔG°<0xE2><0x82><0x9F>(1173K)=-101.0kJ/mol2.解：1.根據(jù)阿倫尼烏斯方程ln(k2/k1)=Ea/R*(1/T1-1/T2)2.已知：Ea=200kJ/mol=200×103J/mol,R=8.314J/(mol·K)3.T1=800°C=1073K,T2=900°C=1173K4.代入計算：ln(k2/k1)=(200×103J/mol)/(8.314J/(mol·K))*[(1/1073K)-(1/1173K)]=24055.8*[(0.000929-0.000855)K?1]=24055.8*(0.000074K?1)=1.7895.求k2/k1:k2/k1=e^1.789≈5.98結(jié)果：反應速率常數(shù)增大的倍數(shù)約為6倍。六、論述題金屬燃燒與材料加工技術(shù)是資源化學領域的兩個重要環(huán)節(jié)，它們相互依存、相互促進，共同構(gòu)成了從資源到最終產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化過程。金屬燃燒主要指金屬及其礦石在高溫下的氧化反應過程，是冶金工業(yè)獲取金屬熔體或進行礦石預處理的基礎。其核心在于能量的輸入（燃燒釋放的熱量）和化學反應的控制（選擇合適的反應條件、去除雜質(zhì)、回收有價物質(zhì)）。材料加工技術(shù)則是指將金屬熔體或粉末等原料，通過物理或化學方法，加工成所需形狀、尺寸和性能最終產(chǎn)品的技術(shù)。其核心在于材料在受力、加熱或化學作用下的變形、相變和結(jié)構(gòu)調(diào)控。兩者的相互關(guān)系與協(xié)同效應體現(xiàn)在：1.能量來源:金屬燃燒（如礦石焙燒、熔煉）提供高溫熱源，為后續(xù)的材料加工（如鑄造、熱軋、熱處理）提供必要的能量條件。燃燒過程的效率直接影響加工過程的能耗和生產(chǎn)成本。2.原料準備:金屬燃燒過程（如焙燒、roast）可以改變礦石的性質(zhì)，使后續(xù)的冶煉或加工更容易進行，例如降低熔點、去除部分雜質(zhì)、富集有價金屬。例如，菱鎂礦通過高溫焙燒生成氧化鎂，再用于加工或冶煉。3.中間產(chǎn)物:燃燒過程產(chǎn)生的熔融態(tài)金屬或中間化合物，可以直接作為材料加工的原料。例如，高爐熔煉產(chǎn)生鐵水，用于鑄造或后續(xù)的軋制、鍛造等加工。4.過程優(yōu)化:材料加工過程中的工藝參數(shù)（如溫度、壓力、時間）需要與燃燒過程產(chǎn)生的熱量和熔體性質(zhì)相匹配。同時，對燃燒過程的精確控制（如溫度分布、反應速率）也有助于獲得符合