2024年昆明理工大學(xué)冶金工程專業(yè)考試試題及答案解析考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項的字母填在括號內(nèi)）1.下列物質(zhì)中，屬于純凈物的是（）。A.空氣B.鋼鐵C.水煤氣D.氧化鋁2.在恒溫恒壓條件下，一個反應(yīng)體系的吉布斯自由能減少，則該反應(yīng)（）。A.不可能自發(fā)進行B.可能自發(fā)進行C.一定自發(fā)進行D.處于平衡狀態(tài)3.金屬在高溫下發(fā)生氧化時，通常屬于（）。A.鏈式反應(yīng)B.零級反應(yīng)C.一級反應(yīng)D.自催化反應(yīng)4.在多相催化反應(yīng)中，催化劑通常具有（）的特點。A.高選擇性B.高穩(wěn)定性C.高活性D.以上都是5.下列關(guān)于熔體的描述，錯誤的是（）。A.熔體具有粘度B.熔體沒有固定熔點C.熔體是熱力學(xué)均勻的D.熔體中溶質(zhì)原子總是均勻分布6.在鋼鐵冶煉過程中，轉(zhuǎn)爐煉鋼主要利用（）進行氧化脫碳。A.純氧B.空氣C.氫氣D.氮氣7.連鑄連軋工藝的主要優(yōu)點不包括（）。A.提高金屬成材率B.實現(xiàn)金屬連續(xù)生產(chǎn)C.降低生產(chǎn)成本D.減少金屬內(nèi)部缺陷8.下列有色金屬中，主要以氫氧化物形式存在的為（）。A.銅B.鋁C.鉛D.鋅9.冶金過程中，傳質(zhì)過程通常受（）控制。A.化學(xué)反應(yīng)速率B.濃度梯度C.溫度梯度D.濃度梯度和溫度梯度10.冶金固體廢物資源化利用的主要目的是（）。A.減少廢物體積B.滿足填埋空間C.實現(xiàn)資源循環(huán)D.降低處理成本二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在橫線上）1.鐵碳相圖中的Acm線表示______。2.冶金反應(yīng)動力學(xué)研究的是化學(xué)反應(yīng)速率與______之間的關(guān)系。3.濃差電池是利用______產(chǎn)生電動勢的裝置。4.熔體粘度的大小主要取決于熔體的______和______。5.氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法的核心是______。6.連鑄坯在軋制過程中，通過______和______來實現(xiàn)減面增寬。7.鋁土礦是提取______的主要原料。8.冶金過程中，提高反應(yīng)溫度通常可以______反應(yīng)速率。9.粉末冶金技術(shù)的主要優(yōu)點之一是能夠制備______材料。10.冶金廠常用的除塵設(shè)備有______和______。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述奧氏體化過程對鋼鐵組織和性能的影響。2.簡述濕法冶金與火法冶金的主要區(qū)別。3.簡述提高冶金反應(yīng)速率的主要途徑。4.簡述冶金固體廢物分類的意義。四、計算題（每題10分，共30分）1.某反應(yīng)在恒溫恒壓下進行，已知該反應(yīng)的焓變ΔH為-100kJ/mol，熵變ΔS為-50J/(mol·K)。計算在800K時，該反應(yīng)的吉布斯自由能變ΔG，并判斷該反應(yīng)在此溫度下是否能自發(fā)進行（設(shè)R=8.314J/(mol·K)）。2.已知某熔體在1300K時的粘度為0.1Pa·s，其活化能Ea為100kJ/mol。求該熔體在1400K時的粘度。（設(shè)粘度與溫度的關(guān)系符合阿倫尼烏斯方程，R=8.314J/(mol·K)）3.某鐵水含碳量為4.0%，現(xiàn)要將其吹煉成含碳量為0.05%的鋼水。設(shè)吹煉過程中碳的回收率為98%。求需要吹煉的鐵水與氧氣的理論耗氧量比（按質(zhì)量計）。（假設(shè)鐵的相對原子質(zhì)量為56，氧的相對原子質(zhì)量為32）五、論述題（15分）結(jié)合冶金傳輸原理的基本概念，論述強化高爐冶煉的主要途徑及其原理。試卷答案一、選擇題1.D2.C3.C4.D5.D6.A7.D8.B9.D10.C二、填空題1.碳在奧氏體中的最大溶解度2.溫度、濃度、催化劑等3.濃度差4.化學(xué)成分、溫度5.純氧吹煉6.壓下量、展寬系數(shù)7.鋁8.提高9.特種10.布袋除塵器、文丘里洗滌器三、簡答題1.奧氏體化過程使鋼的組織轉(zhuǎn)變?yōu)閱蜗鄪W氏體。奧氏體晶粒較細小，塑性好，為后續(xù)軋制變形和獲得優(yōu)良性能創(chuàng)造了條件。奧氏體化的溫度和時間會影響奧氏體晶粒大小，進而影響鋼的晶粒度組織和最終性能。2.濕法冶金利用水溶液作為溶劑和反應(yīng)介質(zhì)，通常在較低溫度下進行，適用于處理某些有色金屬和難熔金屬，流程較長，可能產(chǎn)生廢水污染?；鸱ㄒ苯鹄酶邷厝廴跔顟B(tài)進行反應(yīng)，通常處理能力大，速度快，適用于處理鐵、銅、鉛、鋅等多數(shù)金屬，但能耗高，可能產(chǎn)生煙氣污染。3.提高冶金反應(yīng)速率的主要途徑包括：升高反應(yīng)溫度、增大反應(yīng)物濃度或分壓、增加接觸面積（如使用催化劑、細化顆粒）、使用攪拌或循環(huán)流動促進混合、選擇合適的反應(yīng)介質(zhì)等。4.冶金固體廢物分類有助于根據(jù)廢物的性質(zhì)和成分，采取不同的處理和處置方法，如回收利用、安全填埋、焚燒處理等，實現(xiàn)資源化利用、減少環(huán)境污染、提高處理效率和經(jīng)濟性。四、計算題1.解：ΔG=ΔH-TΔSΔG=-100kJ/mol-(800K)*(-50J/(mol·K))*(1kJ/1000J)ΔG=-100kJ/mol+40kJ/molΔG=-60kJ/mol因為ΔG<0，所以該反應(yīng)在800K時能自發(fā)進行。2.解：根據(jù)阿倫尼烏斯方程，ln(η)=A-Ea/(RT)，對溫度變化，有：ln(η2/η1)=-Ea/R*(1/T2-1/T1)ln(η1400/η1300)=-100000J/mol/(8.314J/(mol·K))*(1/1400K-1/1300K)ln(η1400/η1300)=-12014.8*(-0.000769)ln(η1400/η1300)≈9.26η1400/η1300≈e^9.26≈9488.7η1400≈η1300*9488.7η1400≈0.1Pa·s*9488.7≈948.9Pa·s（注意：實際計算中可能因取值或精度不同有微小差異，但數(shù)量級和趨勢應(yīng)正確）3.解：設(shè)鐵水質(zhì)量為100kg，需處理的碳量為：(100kg*4.0%)-(100kg*0.05%)=4kg-0.05kg=3.95kgC理論需氧量：3.95kgC*(2molO2/12molC)*(32kgO2/1molO2)*(1kgC/1000gC)=3.95*(2/12)*(32/1000)kgO2=0.2107kgO2實際耗氧量比需考慮回收率：實際耗氧量=理論耗氧量/回收率實際耗氧量=0.2107kgO2/0.98≈0.215kgO2鐵水與氧氣的理論耗氧量比（質(zhì)量比）：鐵水:理論氧氣=100kg:0.2107kg≈100:0.21鐵水:實際氧氣=100kg:0.215kg≈100:0.215（通常題目要求的是處理單位質(zhì)量鐵水所需的理論或?qū)嶋H氧氣量之比，這里按處理100kg鐵水所需氧氣量計算，實際比值約為100:0.215，約等于465:1。若題目意圖是氧氣與鐵水質(zhì)量流率比，則需明確。按字面計算100kg鐵水需0.21kg理論氧或0.215kg實際氧）更正計算：處理100kg鐵水所需氧氣量理論耗氧量=3.95kgC*(2/12)*(32/1000)kgO2/kgC=0.2107kgO2實際耗氧量=0.2107kgO2/0.98≈0.215kgO2耗氧量比（按處理100kg鐵水計）：理論耗氧量比=0.2107kgO2/100kgFe=0.002107kgO2/kgFe實際耗氧量比=0.215kgO2/100kgFe=0.00215kgO2/kgFe若題目要求氧氣與鐵水質(zhì)量比，則理論比為0.21:100，實際比為0.215:100。按題目格式，可表示為：理論耗氧量比：0.21實際耗氧量比：0.215五、論述題強化高爐冶煉的主要途徑及其原理如下：1.提高風(fēng)口前理論燃燒溫度：原理是提高煤氣熱值和溫度，增加煤氣傳給爐料的熱量，加速物理化學(xué)過程，提高冶煉強度和生鐵質(zhì)量。主要通過富氧噴煤、噴吹油料、提高風(fēng)溫等手段實現(xiàn)。2.強化爐料下降速度和改善料柱透氣性：原理是加快煤氣與爐料的接觸反應(yīng)速率，提高冶煉效率。通過提高風(fēng)量、合理分布風(fēng)口、使用低熔點造渣料、控制爐渣堿度等手段實現(xiàn)。3.優(yōu)化煤氣利用：原理是提高煤氣在爐內(nèi)的有效利用率，減少熱量損失。通過調(diào)整風(fēng)口面積、合理控制富氧鼓風(fēng)、采用富氧爐頂噴