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冶金物理化学简明教程（第二版）1章液热力学.ppt110页
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?第一章.溶液热力学
冶金过程涉及多种溶液：
高温冶金过程在熔融的反应介质中进行，
??如炼钢、铝电解、粗铜的火法精炼等 ；
产物或中间产品为熔融状态物质，
??如高炉炼铁、硫化铜精矿的造锍熔炼
1.1.1物质的量浓度
为溶液体积
in 为V中所含的物质的量
其国际单位（SI）：mol/m3 ; 常用单位：mol/dm3
溶质i的质量摩尔浓度定义为溶液中溶质i的物质的
量ni除以溶剂A的质量mA， 定义式为
SI单位为 : mol/kg
1.1.2质量摩尔浓度
1.1.3物质的量分数（摩尔分数）
ni为组分i的物质的量
为溶液中各组分物质的量的总和
xi为量纲1的量，其SI单位为1 .
1.1.4质量分数
物质i的质量分数定义为物质i的质量mi除以溶液的总质量 1
SI单位为1。
1.1.5 质量浓度
定义式为 i
式中为物质的质量，V为溶液体积。可见ρi是单位
体积中含有物质i的质量，也叫质量密度，其SI单位
容量性质Φ是温度、压力及溶液中各组分物质的
? ?innnPT ,21,,,???
1 2 3, , ...... in n n n 分别为溶液中各组分物质的量（mol）
组分i的偏摩尔量（偏摩尔性质）Φi定义如下
1.2. 偏摩尔性质
?? ??偏摩尔自由熵
?? ??偏摩尔自由焓
?? ??偏摩尔自由能
此处应注意：
①只有容量性质才有Φi；
? ?? ?? ??? ?
②下脚标表示恒T、P，除i外其余组分的物质的量
不变；不符合此条件，则不能称其为偏摩尔量。
③Φi是强度性质，其与组分性质、温度、压力、溶液
组成有关。
偏摩尔性质的具体定义为：在恒温、恒压下，物系的
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在线咨询下载客户端关注微信公众号&&&分类：煤气厨房中常用的一种物质．是许多城市居民家用的一种主要燃料．为了更多地了解煤气，某校903班琦琦同学上网查询了下面一段材料：煤气是一种重要的燃料，它的主要成分是一氧化碳，它是一种没有颜色、没有气味的气体；它极难溶于水；1升一氧化碳约重1.25g；一氧化碳燃烧放出大量热量，燃烧后产生能使澄清石灰水变浑浊的气体；在冶金工业上，通常在高温下用一氧化碳与铁的氧化物（如氧化铁或四氧化三铁）反应生成铁和能使澄清石灰水变浑浊的气体．一氧化碳燃烧后产生的气体使澄清石灰水变浑浊实质上是该气体与石灰水中的氢氧化钙反应生成水和难溶于水的碳酸钙的缘故．但一氧化碳是造成空气污染的一种主要气体；它能与血液中的血红蛋白结合形成稳定的物质，从而使血红蛋白不能很好地与氧气结合，造成生物体缺氧而发生煤气中毒；日常生活中为了防止煤气中毒，常在煤气中加入少量有强烈刺激性气味的物质--硫醇等，当煤气泄漏时，人们就可以从嗅到硫醇等物质的气味觉察到煤气的泄漏，以便及时采取措施．阅读上面材料后，你发现一氧化碳具有哪些物理性质？一氧化碳具有哪些化学性质？煤气厨房中常用的一种物质．是许多城市居民家用的一种主要燃料．为了更多地了解煤气，某校903班琦琦同学上网查询了下面一段材料：煤气是一种重要的燃料，它的主要成分是一氧化碳，它是一种没有颜色、没有气味的气体；它极难溶于水；1升一氧化碳约重1.25g；一氧化碳燃烧放出大量热量，燃烧后产生能使澄清石灰水变浑浊的气体；在冶金工业上，通常在高温下用一氧化碳与铁的氧化物（如氧化铁或四氧化三铁）反应生成铁和能使澄清石灰水变浑浊的气体．一氧化碳燃烧后产生的气体使澄清石灰水变浑浊实质上是该气体与石灰水中的氢氧化钙反应生成水和难溶于水的碳酸钙的缘故．但一氧化碳是造成空气污染的一种主要气体；它能与血液中的血红蛋白结合形成稳定的物质，从而使血红蛋白不能很好地与氧气结合，造成生物体缺氧而发生煤气中毒；日常生活中为了防止煤气中毒，常在煤气中加入少量有强烈刺激性气味的物质--硫醇等，当煤气泄漏时，人们就可以从嗅到硫醇等物质的气味觉察到煤气的泄漏，以便及时采取措施．阅读上面材料后，你发现一氧化碳具有哪些物理性质？一氧化碳具有哪些化学性质？科目:最佳答案根据题干叙述可知，一氧化碳是无色无味的气体，极难溶于水，密度为：1.25g1L=1.25g/L，故填：物理性质有：颜色为无色；没有气味；状态为气态；溶解性难溶于水；密度为1.25g/L．一氧化碳具有可燃性，具有还原性，能与血红蛋白结合，故填：化学性质有：可以燃烧；能与金属氧化物反应；能与血红蛋白反应．解析
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关注我们官方微信关于跟谁学服务支持帮助中心金属是一类重要的材料，人类生活和生产都离不开金属．（1）如图是金属活动性顺序表中铜、铁和铝元素被人类大规模开发、利用的大致年限．①铝的利用比铁、铜晚得多，这个事实与下列哪些因素有关BD．A．铝在地壳中含量高&&&&B．铝相对活泼C．铝的硬度小&&&&&&&&&&D．铝的冶炼相对难②目前铝合金在多个领域替代易生锈的钢铁，其主要原因是铝的表面生成一层致密的氧化膜，对铝起到保护作用．（2）在生活中金属的许多应用都是由金属的物理性质决定的．下表罗列了一些金属的物理性质．请根据表中提供的信息和你的生活经验，写出菜刀、锤子等不用铅制的原因铅的硬度小易碎；密度大，同体积的铅与铁相比重；铅有毒．（答出三点）．（3）下面罗列了一些金属与氧气反应的实验事实．I．常温下，钠、钾极易与空气中的氧气反应，都生成氧化物．Ⅱ．常温下，镁、铝与空气中的氧气反应，生成致密氧化膜．Ⅲ．常温下，铁很难与干燥的空气反应，在纯氧中点燃，火星四射，生成黑色的氧化物．Ⅳ．铜与氧气在加热时反应，生成黑色的氧化铜．V．真金不怕火炼请你根据上述实验事实回答问题：①用化学方程式表示铁与氧气的反应3Fe+2O2 Fe3O4．②对比分析上述五点实验事实，能得出的结论有：结论一大多数金属能与氧气反应、结论二不同的金属与氧气反应的条件不同，活动性不同．．物理性质物理性质比较导电性（以银的导电性为100作标准）&密度单位：g/cm3&熔点单位：℃&硬度（以金刚石的硬度为10作标准）&
解：（1）①铝的利用比铁、铜晚得多，是因为铝比它们活泼，易和其它物质反应，所以难冶炼；②铝与氧气反应在表面生成一层致密的氧化膜，使内部的铝与氧气隔绝起到了保护作用；（2）选择菜刀、锤子材料时不仅考虑硬度、密度还要考虑是否有毒，请根据表中提供的信息及生活经验，菜刀、锤子等不用铅制的原因有铅的硬度小易碎；密度大，同体积的铅与铁相比重；铅有毒．（3）铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，化学方程式为 3Fe+2O2& Fe3O4由上述五种事实可知大多数金属能与氧气反应，不同的金属与氧气反应的条件不同，活动性不同．故答案为：（1）①BD&& ②铝的表面生成一层致密的氧化膜，对铝起到保护作用；（2）铅的硬度小易碎；密度大，同体积的铅与铁相比重；铅有毒．（3）3Fe+2O2& Fe3O4大多数金属能与氧气反应；不同的金属与氧气反应的条件不同，活动性不同．（1）①根据越活泼越难冶炼考虑；②根据铝能形成保护膜考虑（2）要从硬度和密度以及是否有毒三方面分析，要根据菜刀、锤子需要具备的特点考虑；（3）根据金属与氧气反应的事实分析总结规律．冶金物理化学_百度百科
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冶金物理化学
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冶金物理化学是由冶金工程与物理化学相融合形成的交叉学科。冶金物理化学是冶金学科的基础，它是用物理化学的理论与方法，研究冶金与材料制备过程中的物理现象和化学变化。
冶金物理化学学科简介
其研究对象分为六个分支学科：①冶金热力学：研究多元多相复杂冶金体系的冶金热力学、化合物的热力学数据、表面和界面热力学。②冶金反应动力学：研究冶金反应微观与宏观动力学、结晶动力学、材料制备过程的动力学、分形体的冶金反应动力学、纳米粒子的冶金反应动力学。③冶金电化学和固体电化学：研究渣-金界面反应的电化学机理、新型电池的物理化学、固体电解质电池和电化学传感器。④冶金熔体和溶液理论：研究冶金熔体（熔渣、熔锍、熔盐和金属熔体）的物性、冶金熔体的热力学模型和结构、水溶液和电解质溶液的物性及乳浊液、悬浊液及无机高分子溶液结构。⑤材料物理化学：研究材料制备过程的热力学和动力学，材料的组成、组织、结构及其与性质或功能的关系，材料与使用环境间相互作用的物理化学，材料的组成、结构和性质的遗传行为等。⑥计算冶金与材料物理化学：多元、多相冶金体系平衡与相图计算，MC方法、MD方法、模式识别技术、人工神经网络技术、支持向量计算法等在冶金中的应用，量子化学计算在冶金中的应用，冶金过程的计算机模拟和专家系统，以及冶金数据库等。[1]
传统的冶金物理化学指冶金过程物理化学，其学科内容包括冶金过程热力学、冶金过程动力学及冶金熔体3部分。随着学科的不断发展，与相关学科的交叉融合，新的冶金物理化学学科包括了冶金热力学与热化学、冶金动力学与过程强化、冶金熔体、冶金电化学基础理论及电化学工程、有色金属二次资源化学、材料物理化学与新能源材料、纳米材料制备物理化学、资源与环境的物理化学、绿色冶金与材料制备的物理化学、冶金非线性理论、外场作用的冶金物理化学、生物冶金物理化学、冶金物理化学研究的新方法、新测试技术和新仪器等。
冶金物理化学学科内容
冶金热力学与热化学是利用化学热力学的原理研究冶金反应过程的可能性(方向)及反应达到平衡的条件，以及在该条件下反应物能达到的最大产出率，确定控制反应过程的参数(温度、压力、浓度及添加剂的选择)。
冶金动力学与过程强化是利用化学动力学的原理及物质、热能、动量传输的原理来研究冶金过程的速率和机理，确定反应过程速率的限制环节，从而得出控制或提高反应的速率，缩短冶炼时间，增加生产率的途径。
冶金熔体是火法冶金反应中参加的具体物质，包括金属互治的金属熔体、氧化物互治的熔渣及硫化物互溶的熔锍等。它研究熔体的相平衡、结构及其物理和化学性质，而熔体的组分是反应的直接参加者，熔体的结构及性质则直接控制反应的进行。
冶金电化学是利用电化学的知识来设计和指导冶金过程的理论。常见的有电解铝冶金、电解锰冶金、贵重金属的电解冶金等。
有色金属二次资源化学是利用冶金物理化学的方法进行有色金属资源的回收利用及深加工处理。
材料物理化学与新能源材料是冶金物理化学学科不断发展的另一新兴分支。它是将传统的冶金学理论运用于新型材料的制备和应用。目前该领域的研究和发展十分火热，发展方向也越来越多元和宽阔，涉及了高性能金属材料、功能材料、新能源材料等多方面。例如中南大学冶金及应用物理化学研究所在长期从事有色冶金的基础上，不断拓宽研究领域，近年来在光催化材料（TiO2、WO3）、催化剂开发、太阳能电池材料、薄膜材料领域取得巨大的研究成果。电池大王王传福就是毕业于中南大学该专业，从事新能源电动车电池技术的研发人员大多与该专业有关。
冶金物理化学的基础是物理化学、物理学、数学、冶金学、金属学等；与其相邻的学科有：材料化学、材料物理、材料科学与工程、物理化学和化学化工等。[1]
冶金物理化学开设课程
主修课程：物理化学、物理学、数学、冶金学、金属学、材料物理化学、冶金热力学、冶金动力学、湿法冶金配位化学、稀有金属冶金专论、重金属冶金专论、材料化学与工程、材料电化学、稀土化学与材料、新能源材料、表面物理化学等。
冶金物理化学专业开设学校
国内开设冶金物理化学专业的学校主要有：中南大学、东北大学、北京科技大学、重庆大学、昆明理工大学、江西科技大学、内蒙古科技大学、西安建筑科技大学等。
冶金物理化学学科愿景
该学科主要以基础理论的前沿探索与工程应用研究为发展方向，为解决我国有色金属行业重大科学问题培养人才。
．百度百科[引用日期]高等学校教材：冶金物理化学简明教程(田彦文，翟秀静，刘奎仁)【电子书籍下载 epub txt pdf doc 】
书籍作者：
田彦文，翟秀静，刘奎仁
书籍出版：
化学工业出版社
书籍页数：
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高等学校教材：冶金物理化学简明教程本书介绍了溶液热力学（包括偏摩尔性质、活度、活度系数、标准态、G—D方程及正规溶液等），Gibbs自由能变（包括化学反应等温方程、标准Gibbs自由能计算与实验测定、化学反应等温方程式及平衡移动原理应用等），相图（二元、三元相图基本类型及应用），熔渣及渣一金反应热力学（熔渣结构、碱度、熔渣的脱硫脱磷、熔渣的氧化能力及典型冶金熔体反应等），熔锍（造锍过程、熔锍吹炼等），电解质水溶液（电解质水溶液热力学、电位一pH图等），熔盐（熔盐化学、熔盐电解）、多相反应动力学（气一固反应、液一液反应和液一固反应动力学等）。　　本教材整体覆盖面宽，内容简洁，强调基础，结合实际，深入浅出，适用于冶金工程专业以及材料学等相关学科的本科生教材，同时也可以作为钢铁冶金、有色金属冶金及材料科学等相关专业的研究生及工程技术人员的参考书。绪论第1章 溶液热力学1.1 引言1.2 偏摩尔性质1.3 真实溶液的处理方法1.4 活度相互作用系数1.5 相对偏摩尔性质（偏摩尔混合性质）1.6 超额热力学性质1.7 Gibbs-Duhem方程在二元系中的应用1.8 活度的测定1.9 正规溶液模型及性质1.10 似正规溶液和亚规溶液思考题习题第2章 吉布斯自由能变化2.1 标准Gibbs自由能变化的计算及实验测定2.2 化学反应等温方程式应用2.3 冶金平衡体系的热力学分析2.4 平衡移动原理在冶金与材料制备过程中的应用思考题习题第3章 相图3.1 二元相图的基本类型3.2 几个典型的二元相图3.3 三元相图的一般原理3.4 三元相图的基本类型3.5 实际相图及其应用习题第4章 熔渣及冶金熔体反应热力学4.1 熔渣结构及相关的理论模型4.2 熔渣的氧化能力4.3 熔渣的去硫能力4.4 熔渣的去磷能力4.5 熔渣中组元活度的实验测定4.6 气体在渣中的溶解4.7 熔渣的物理化学性质4.8 铁液中碳氧反应的热力学4.9 钢液脱氧反应热力学4.10 选择性氧化——奥氏体不銹钢去碳保铬问题思考题习题第5章 熔锍第6章 熔盐第7章 电解质水溶液第8章 冶金动力学参考文献}