第三章 习 题
一、如图为固体碳还原MeO的平衡图。
（1） 分析温度低于1000℃时，碳还原的自由度。
（2） 说明固体碳还原MeO的必要条件，确定各凝聚相的稳定区 （3） 还原产物形成溶液时，各凝聚相稳定区有何变化。 （4） 总压增大时，各稳定区如何变化。
a %
co
T, K
二、某矿石中含Fe2O3、Fe3O4，现用CO+CO2混合气体在1000K时还原，试问还原气体中CO含量控制在多大范围，使得生成强磁性的Fe3O4，以便于磁选富集？
已知：3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2 △G1=－27564.19－57.03T（J） ……（1）
?Fe3O4+CO=3FeO+CO2 △G2=33262.8－41.42T（J） ……（2）
?FeO+CO=Fe+CO2 △G3=－19455.6 + 21.34T（J） ……（3）
??13Fe3O4+CO=Fe+CO2 △G4=－6276 + 6.49T（J） ……（4） 44
三、在850℃用CO气体在同样条件下还原某烧结矿和原矿（均为氧化矿），试验表明过程均为结晶化学反应步骤控制，并遵循收缩核模型规律。原矿经40分钟还原后，[1－
(1?R)]=0.206；烧结矿经1小时还原后，[1－(1?R)]=0.450，问哪种矿更易还原？为使
难还原的矿物还原速度加快，可采取什么措施？
四、一般类型的气固反应可用通式A（s）+B（g）=C（s）+D（g）表示，试草绘气固反应模型示意图。说明气固反应包含哪几个步骤（只写步骤名称）？
五、六、某铁矿中含Fe3O4和Cr2O3，现用CO+CO2混合气体在1000K进行选择性还原，使
1313Fe3O4还原为Fe，Cr2O3不还原，问气体中CO含量应控制在什么范围。 已知：（1）FeO+CO=Fe+CO2 △G1=－19455.6+21.340T（J）
（2）Fe3O4+4CO=3Fe+4CO2 △G2=33262.8－41.42T（J）
??21?（3）Cr2O3+CO=Cr+CO2 △G3=94140－1.26T（J）
33
六、某炼铅鼓风炉预热带中，PCO+PCO2=0.5×105Pa，试问600℃时，FeO（s）是否会被炉气还原？
已知：（1）C+CO2=2CO △
G1?=170707－174.485T（J）
?=－22803+24.27T（J） G2（2）FeO+CO=Fe+CO2 △
七、用干氢气还原MoO2为金属Mo。当总压为105pa时，反应于1600K下达平衡时，干氢气的利用率为多少？若把压力提高到106pa，干氢气的利用率又为多少？ 已知反应 H2+
1?O2=H2O △G1600=－158741，J …………（1） 2? Mo（s）+O2 = MoO2（s） △G1600=－310955，J …………（2）
八、在850℃下用H2还原某烧结矿，试验表明还原过程为结晶化学转变控制，并遵循收缩核模型规律，测得一小时后，尚有32%的矿粒未还原，求欲使90%的矿料还原所需的时间？
九、已知反应 3Fe(s)+2CO(g)=Fe3C(s)+CO2(g)
?G? = -160100+164.26T (J)，问在800℃，
CO和CO2分压分别为8.5×104Pa和1.5×104Pa的条件下，是发生铁的渗碳还是碳化铁的脱碳？在该温度及总压为1×105Pa的条件下，欲进行铁的渗碳，求气相中CO的最低浓度？
十、用CO还原ZnO的反应为：
ZnO (s)+CO(g)=Zn(g)+CO2(g) △Gθ=195607-132.72T (J)
试计算总压为101.3Kpa，温度为900℃时与固体ZnO平衡的Zn蒸气的分压。并确定是否有液态锌生成？
已知：液态锌的饱和蒸气压方程为：
lgPZn??5596?9.77(pa)
T
十一、某一致密氧化矿石（球形式样），用减重法进行H2还原试验，结果经过数据处理并作在图中。请问：该还原反应控制性环节是什么？加快H2还原反应速度的途径有哪些？
十二、已知NiO(S) + H2 = Ni(S) + H2O(g)，△Gθ = －1882.8 - 43.72T（J），问：冷轧纯镍片能否在按体积百分数计含95%H2O和5%H2的气氛中于750℃下退火而不遭氧化？
十三、图2为金属铜片氧化的动力学曲线 （1）简要写出金属氧化的主要步骤。 （2）解释金属铜片氧化的动力学曲线。 （3）说明铜片氧化过程的控制性环节。
τ(min)
?W增重
τ,h
图2
十四、MeCO3离解的动力学可以用收缩核模型描述，其控制性步骤为结晶化学反应。试
草绘MeCO3离解的收缩核模型图。写出MeCO3离解的步骤及速度表达式。
十五、利用铝在真空下还原氧化钙，反应式为6CaO+2Al(l)=3Ca(g)+3CaO·Al2O3(s)
问：1、反应在1200℃进行，体系的压力应如何控制？
2、拟在1.3Pa的真空下作业，求开始还原温度。 已知：
42Al(l)?2CaO(s)?2Ca(g)?Al2O3(s) …………（1） 33?△G1=564840 - 238.8T，J
Al2O3(s)+3CaO(s)=3CaO·Al2O3(s) ……………………………（2） ?△G2= -265684+164.3T，J
十六、矿石含Fe2O3，现用CO+CO2混合气体在1000K时还原，试问还原气体中CO含量应控制在多大范围，以使其生成FeO而造渣，达到与主体金属分离的目的？ 已知：（1）3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2
△G1= -27564 - 57.03T（J） （2）Fe3O4+CO=3FeO+CO2
△G2= 33263 - 41.42T（J） （3）FeO+CO=Fe+CO2
△G3= -19456+21.34T（J）
???（4）
?13Fe3O4?CO?Fe?CO2 44 △G4= -6276+6.48T（J）
十七、工业上可以用氢气还原氧化钒制取金属钒，在69%H2、31%H2O（体积）的气氛中，金属钒不被氧化为VO的最高温度为多少？
已知：2H2+O2=2H2O △G= -503921 + 117.36T （J） 2V(S)+O2=2VO(S) △G= -829300 + 156.1T （J）
??
十八、在105Pa，900℃时，用CO还原ZnO的反应为：
ZnO (s)+CO(g)=Zn(g)+CO2(g) △Gθ=195607-132.72T (J)
为了避免Zn(g)冷凝，求反应器所有部分允许的最低温度？ 已知：液态锌的饱和蒸气压方程为：
lgPZn??5596?9.77(pa)
T
十九、如图为Fe-O系用固体碳还原平衡图，请在图上标出Fe、FeO、Fe3O4各凝聚相的稳定区。写出铁氧化物高温还原和低温还原的顺序。
二十、已知反应
FeO+CO=Fe+CO2
△G?= -19455.6 + 21.34T （J）
问900℃时，在50%CO和50%CO2的气氛中，FeO能否被还原？
843K Fe—O系
T，K
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