北科大《冶金物理化学》期末总辅导(郭汉杰编写,非常有价值,完整版)..doc

2010年度 冶金物理化学期末辅导 郭汉杰 北京科技大学 说明 把各个知识点划分成三个等级； 1）最重要的等级――“重点掌握” 2）第二等级――“掌握” 3）第三等级――“了解” 1. 冶金热力学基础 冶金热力学基础(4点)： ●体系的自由能[☉纯物质i的自由能、☉溶液中i的自由能、☉气相中i的自由能、☉固相中i的自由能]； ●等温方程式； ●等压方程式； ●化学反应的标准自由能计算{2点：☉微、积分法（对结果进行最小二乘处理，使其变为二项式）、☉用已知的自由能（标准生成、溶解、自由能函数）} 重点掌握体系中组元i的自由能表述方法； （包括理想气体、液体、固体） 体系中组元i的自由能（J/mol） 注：实际上应该是组元i的化学位 (J/mol) 理想气体的吉布斯自由能 封闭的多元理想气体组成的气相体系中，任一组元i的吉布斯自由能为 －组分气体的实际压强，；－标准压强，，也即。 应该注意的是，高温冶金过程中的气体由于压强比较低，都可以近似看作理想气体。 液相体系中组元i的吉布斯自由能 在多元液相体系中，任一组元i的吉布斯自由能为 其中，----组元的活度，其标准态的一般确定原则是： 若i在铁液中，选1%溶液为标准态，其中的浓度为质量百分数，[%i]； 若i在熔渣中，选纯物质为标准态，其中的浓度为摩尔分数，； 若i是铁溶液中的组元铁，在其他组元浓度很小时，组元铁的活度定义为1。 固相体系中组元i的吉布斯自由能 在多元固相体系中，其中任一组元i的吉布斯自由能为 确定原则是： 若体系是固溶体，则i在固溶体中的活度选纯物质为标准态，其浓度为摩尔分数，； 若体系是共晶体，则i在共晶体中的活度定义为1； 若体系是纯固体i，则其活度定义为1。 2）重点掌握化学反应等温方程式 有三种情况 1），以上反应不可以自动进行； 2） ，以上反应可以自动进行； 3） ，以上反应达到平衡，此时 注： （1）是反应产物与反应物的自由能的差，表示反应的方向（反应能否发生的判据）； 表示任意时刻(不平衡状态)的压强商或活度商。 （2）是反应产物与反应物处于标准态时自由能的差，表示反应的限度（反应平衡态的度量）。的关系式，建立了体系处于标准态时能量差和处于平衡态时各组元量的关系。 是反应的平衡常数。 其中，组元A、B、C、D有三种情况 （1）若组元是固态时， （i=A,B,C,D）； (2) 若组元是气态时，，而是组元i的无量纲分压； （3）若组元存在与液态中，表示组元i的活度。其中，在一般情况下 若i在金属溶液中，活度的标准态选1%； 若i在炉渣中，则选纯物质为标准态。 3）重点掌握Van’t Hoff等压方程式 这即是Van’t Hoff等压方程式的微分式。若上式的为常数，可以得出积分式如下： 或 其中，B是不定积分常数，A也是常数。上式两边同乘-RT，亦可改变为 其中，左边为，右边为常数，用a表示，BR常数用b表示，则得 4）掌握用定积分法和不定积分计算及 定积分结果： 其中 ，，，均可由手册查出。 不定积分法结果 式中及为积分常数，由以下方法确定： 1）.用T=298K时的已知的值，通过上式可以求出； 2）.用T=298K时的已知的值与已知的求出，用1）中求出的代入，可求出。 5）重点掌握由物质的标准生成吉布斯自由能及标准溶解吉布斯自由能，求化学反应的 定义 恒温