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绪论1

第1章 溶液热力学2

1.1 引言2

1.1.1 物质的量浓度2

1.1.2 质量摩尔浓度2

1.1.3 物质的量分数2

1.1.4 质量分数2

1.1.5 质量浓度3

1.2 偏摩尔性质3

1.2.1 定义3

1.2.2 集合公式和G-D方程3

1.2.3 偏摩尔量间的关系4

1.3 真实溶液的处理方法4

1.3.1 理想溶液及其热力学特征4

1.3.2 稀溶液的化学势5

1.3.3 真实溶液6

1.4 活度相互作用系数14

1.4.1 多元金属熔体中组分的活度相互作用系数14

1.4.2 活度相互作用系数间的关系15

1.4.3 组分活度相互作用系数的测定17

1.4.4 应用19

1.4.5 二阶活度交互作用系数20

1.5 相对偏摩尔性质（偏摩尔混合性质）21

1.5.1 定义21

1.5.2 物理意义21

1.5.3 适用公式21

1.5.4 二元系中△Gi计算22

1.5.5 标准溶解Gibbs自由能23

1.6 超额热力学性质24

1.7 Gibbs-Duhem方程在二元系中的应用26

1.7.1 由一个组分的活度求另一组分的活度26

1.7.2 α函数法27

1.7.3 Gibbs-Duhem方程式的变通形式28

1.8 活度的测定29

1.8.1 蒸气压法29

1.8.2 化学平衡法29

1.8.3 分配平衡法31

1.8.4 电动势法32

1.9 正规溶液模型及性质33

1.9.1 正规溶液的定义及正规溶液模型特点33

1.9.2 正规溶液的性质34

1.9.3 S-正规溶液的似晶格模型35

1.9.4 正规溶液性质的应用40

1.9.5 三元系、多元系正规溶液42

1.10 似正规溶液和亚正规溶液44

1.10.1 似正规溶液模型44

1.10.2 亚正规溶液模型46

思考题46

习题46

第2章 吉布斯自由能变化49

2.1 标准Gibbs自由能变化的计算及实验测定49

2.1.1 范特霍夫等温方程49

2.1.2 化学反应的△G和△G？50

2.1.3 △G？的计算51

2.1.4 标准Gibbs自由能变化的实验测定55

2.2 化学反应等温方程应用58

2.2.1 有溶液组分参加化学反应的ΔG计算58

2.2.2 化学反应等温方程的应用60

2.3 冶金平衡体系的热力学分析65

2.3.1 化合物的稳定性66

2.3.2 多相化学反应的平衡69

2.3.3 有不同价态的化合物参加反应的平衡71

2.3.4 同时平衡体系的热力学分析75

2.3.5 氧化物的碳热还原热力学分析80

2.4 平衡移动原理在冶金与材料制备过程中的应用83

2.4.1 改变温度83

2.4.2 改变压力85

2.4.3 改变活度85

思考题87

习题87

第3章 相图91

3.1 二元相图的基本类型91

3.1.1 概述91

3.1.2 二元相图的类型91

3.1.3 二元相图的几何元素91

3.1.4 相变反应的类型94

3.2 几个典型的二元相图95

3.2.1 Fe-O二元相图95

3.2.2 Fe-C二元相图96

3.2.3 CaO-SiO2二元系98

3.3 三元相图的一般原理99

3.3.1 概述99

3.3.2 组成三角形99

3.3.3 组成三角形中各组分组成关系100

3.4 三元相图的基本类型102

3.4.1 概述102

3.4.2 三元共晶型相图102

3.4.3 生成异分熔点化合物的三元系相图106

3.4.4 生成三元化合物的体系111

3.4.5 有包晶及固溶体的体系112

3.4.6 有液相分层的三元系113

3.5 实际相图及其应用114

3.5.1 复杂相图的分析方法114

3.5.2 CaO-SiO2-Al2O3三元相图分析及应用115

3.5.3 CaO-FeOn-SiO2相图119

3.5.4 由相图计算活度122

习题125

第4章 熔渣及冶金熔体反应热力学127

4.1 熔渣结构及相关的理论模型127

4.1.1 熔渣中质点间作用力与离子存在形态127

4.1.2 熔渣中氧化物的分类和熔渣碱度129

4.1.3 分子理论简介及碱度表示法130

4.1.4 完全离子溶液模型131

4.1.5 正规溶液模型134

4.1.6 Flood模型137

4.1.7 麻森（Masson）模型139

4.2 熔渣的氧化能力140

4.2.1 熔渣的氧化能力表征140

4.2.2 其他氧化物对熔渣氧化能力的贡献141

4.2.3 渣中a-(Fe？)的实验测定142

4.3 熔渣的去硫能力144

4.4 熔渣的去磷能力148

4.4.1 碱性渣氧化去磷148

4.4.2 还原去磷149

4.4.3 磷酸盐容量和磷化合物容量149

4.4.4 去磷平衡和光学碱度151

4.5 熔渣中组分活度的实验测定152

4.5.1 SiO2活度152

4.5.2 CaO活度154

4.5.3 MnO活度154

4.5.4 P2O5活度156

4.6 气体在渣中的溶解157

4.6.1 水蒸气在渣中的溶解157

4.6.2 氮在渣中的溶解158

4.7 熔渣的物理化学性质159

4.7.1 熔渣的熔化温度159

4.7.2 熔渣的黏度160

4.7.3 熔渣的表面性质162

4.8 铁液中碳氧反应的热力学165

4.8.1 CO-CO2混合气体与铁液中［O］的平衡165

4.8.2 CO-CO2混合气体与铁液中［C］的平衡166

4.8.3 铁液中［C］、［O］平衡166

4.9 钢液脱氧反应热力学167

4.9.1 沉淀脱氧原理167

4.9.2 脱氧产物组成169

4.9.3 脱氧反应平衡的相关系图171

4.9.4 锰、硅、铝的脱氧反应172

4.9.5 复合脱氧175

4.10 选择性氧化——奥氏体不锈钢去碳保铬问题177

思考题180

习题180

第5章 熔锍182

5.1 造锍熔炼的主要化学反应182

5.2 造锍熔炼的热力学分析183

5.2.1 lgpo2-1/T图184

5.2.2 lgpo2-lgps2图185

5.3 铜锍的组成和物理化学性质190

5.3.1 铜锍的化学组成190

5.3.2 铜锍的物相组成191

5.4 铜锍系相平衡图192

5.5 铜锍的吹炼197

5.5.1 铜锍吹炼过程的热力学198

5.5.2 间断吹炼过程199

5.5.3 连续吹炼204

5.5.4 富氧吹炼205

5.5.5 闪速吹炼205

5.6 闪速熔炼206

5.6.1 引言206

5.6.2 奥托昆普闪速炉的构造206

5.6.3 闪速熔炼的主要环节207

思考题208

习题208

第6章 熔盐210

6.1 熔盐的物理化学性质211

6.2 熔盐结构216

6.2.1 熔盐结构模型简介217

6.2.2 熔盐结构模型分析219

6.3 熔盐相图222

6.4 熔盐电解224

6.4.1 熔盐电解质225

6.4.2 电极过程227

6.4.3 电解槽结构228

思考题229

习题229

第7章 电解质水溶液230

7.1 浸出过程热力学230

7.1.1 电位-pH图（？-pH）230

7.1.2 非金属-水系电位-pH图235

7.1.3 络合物-水系的电位-pH图238

7.1.4 高温水溶液热力学和电位-pH图242

7.1.5 电位-pH图在湿法冶金中的应用248

7.2 湿法分离提纯过程252

7.2.1 沉淀法与结晶法252

7.2.2 离子交换法255

7.2.3 有机溶剂萃取法258

7.3 金属的电沉积过程262

7.3.1 法拉第定律和电流效率262

7.3.2 金属的还原过程264

7.3.3 金属电沉积过程中的阴极极化和超电势266

7.3.4 金属阳极与阳极过程269

7.3.5 金的电解精炼272

思考题274

习题274

第8章 冶金动力学276

8.1 引言276

8.2 化学反应动力学基础277

8.2.1 化学反应的反应速率及速率方程277

8.2.2 速率方程的确定279

8.2.3 温度对反应速率的影响及活化能280

8.2.4 稳态近似284

8.3 冶金反应动力学基础285

8.3.1 确定限制环节的方法287

8.3.2 界面反应与吸附288

8.3.3 扩散理论290

8.4 多相反应动力学特征291

8.5 气-固反应动力学——未反应核模型293

8.6 液-液相反应动力学297

8.6.1 液-液相反应的基本规律——双膜理论297

8.6.2 熔渣与金属液间的界面反应动力学300

8.6.3 脱硫反应动力学303

8.6.4 脱磷反应动力学304

8.7 气-液相反应动力学305

8.7.1 气-液反应动力学的基本规律305

8.7.2 脱碳反应动力学308

8.7.3 气泡冶金动力学310

8.7.4 真空冶金动力学313

思考题314

习题314

参考文献316