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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　摩尔分数 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

1.3.1　理想溶液及其热力学特征 4

1.2.3　偏摩尔量间的关系 4

1.3　真实溶液的处理方法 4

1.3.2　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 13

1.4.1 多元金属熔体中组分的活度相互作用系数 13

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 16

1.4.4　应用 18

1.4.5　二阶活度交互作用系数 19

1.5.3　适用公式 20

1.5.2　物理意义 20

1.5.4　二元系中△Gi计算 20

1.5　相对偏摩尔性质（偏摩尔混合性质） 20

1.5.1 定义 20

1.5.5　标准溶解Gibbs自由能 21

1.6　超额热力学性质 23

1.7 Gibbs-Duhem方程在二元系中的应用 24

1.7.1 由一个组分的活度求另一组分的活度 24

1.7.2　α函数法 25

1.7.3　Gibbs-Duhem方程式的变通形式 26

1.8　活度的测定 27

1.8.1 蒸气压法 27

1.8.2　化学平衡法 28

1.8.3　分配平衡法 30

1.8.4 电动势法 31

1.9　正规溶液模型及性质 31

1.9.2　正规溶液的性质 32

1.9.1 正规溶液的定义及正规溶液模型特点 32

1.9.3　S-正规溶液的似晶格模型 33

1.9.4　正规溶液性质的应用 38

1.9.5　三元系、多元系正规溶液 39

1.10　似正规溶液和亚正规溶液 41

1.10.1 似正规溶液模型 41

1.10.2　亚正规溶液模型 42

思考题 44

习题 44

第2章　吉布斯自由能变化 46

2.1　标准Gibbs自由能变化的计算及实验测定 46

2.1.1　范特霍夫等温方程 46

2.1.2 化学反应的△G和△G？ 47

2.1.3　△G？的计算 48

2.1.4　标准Gibbs自由能变化的实验测定 52

2.2　化学反应等温方程式应用 55

2.2.1 有溶液组分参加化学反应的△G计算 55

2.2.2　化学反应等温方程式的应用 57

2.3　冶金平衡体系的热力学分析 62

2.3.1　化合物的稳定性 62

2.3.2　多相化学反应的平衡 65

2.3.3　有不同价态的化合物参加反应的平衡 67

2.3.4 同时平衡体系的热力学分析 71

2.3.5　氧化物的炭热还原热力学分析 75

2.4　平衡移动原理在冶金与材料制备过程中的应用 78

2.4.1 改变温度 78

2.4.3 改变活度 80

2.4.2　改变压力 80

思考题 82

习题 82

第3章　相图 85

3.1 二元相图的基本类型 85

3.1.1 概述 85

3.1.2　二元相图的类型 85

3.1.3　二元相图的几何元素 85

3.1.4　相变反应的类型 88

3.2　几个典型的二元相图 89

3.2.1 Fe-O二元相图 89

3.2.2　Fe-C二元相图 90

3.2.3　CaO-SiO2二元系 91

3.3.2　组成三角形 93

3.3.1 概述 93

3.3　三元相图的一般原理 93

3.3.3　组成三角形中各组分组成关系 94

3.4 三元相图的基本类型 95

3.4.1 概述 95

3.4.2　三元共晶型相图 96

3.4.3　生成异分熔点化合物的三元系相图 99

3.4.4　生成三元化合物的体系 104

3.4.5　有包晶及固溶体的体系 105

3.4.6　有液相分层的三元系 106

3.5　实际相图及其应用 107

3.5.1 复杂相图的分析方法 107

3.5.2　CaO-SiO2-Al2O3三元相图分析及应用 107

3.5.3 CaO-FeOn-SiO2相图 112

3.5.4 由相图计算活度 114

习题 117

第4章　熔渣及冶金熔体反应热力学 119

4.1　熔渣结构及相关的理论模型 119

4.1.1 熔渣中质点间作用力与离子存在形态 119

4.1.2　熔渣中氧化物的分类和熔渣碱度 121

4.1.3　分子理论简介及碱度表示法 122

4.1.4　完全离子溶液模型 123

4.1.5　正规溶液模型 125

4.1.6　Flood模型 128

4.1.7　麻森（Masson）模型 130

4.2　熔渣的氧化能力 131

4.2.1　熔渣的氧化能力表征 131

4.2.3　渣中a（FeO）的实验测定 132

4.2.2　其他氧化物对熔渣氧化能力的贡献 132

4.3　熔渣的去硫能力 135

4.4　熔渣的去磷能力 138

4.4.1　碱性渣氧化去磷 138

4.4.2　还原去磷 139

4.4.3　磷酸盐容量和磷化合物容量 139

4.4.4　去磷平衡和光学碱度 141

4.5　熔渣中组元活度的实验测定 141

4.5.1 SiO2活度 142

4.5.2　CaO活度 143

4.5.3　MnO活度 144

4.6　气体在渣中的溶解 146

4.6.1 水蒸气在渣中的溶解 146

4.5.4　P2O5活度 146

4.6.2　氮在渣中的溶解 147

4.7　熔渣的物理化学性质 148

4.7.1　熔渣的熔化温度 148

4.7.2　熔渣的黏度 149

4.7.3　熔渣的表面性质 151

4.8　铁液中碳氧反应的热力学 154

4.8.1 CO-CO2混合气体与铁液中［O］的平衡 154

4.8.2 CO-CO2混合气体与铁液中［C］的平衡 154

4.8.3　铁液中［C］、［O］平衡 155

4.9　钢液脱氧反应热力学 156

4.9.1　沉淀脱氧原理 156

4.9.2　脱氧产物组成 158

4.9.3　脱氧反应平衡的相关系图 159

4.9.4　锰、硅、铝的脱氧反应 160

4.9.5 复合脱氧 163

4.10　选择性氧化——奥氏体不锈钢去碳保铬问题 165

思考题 168

习题 168

第5章　熔锍 170

5.1　造锍熔炼的主要化学反应 170

5.2　造锍熔炼的热力学分析 171

5.2.1 lgpO2-1/T图 171

5.2.2 lgpO2-lgpS2图 173

5.3　铜锍的组成和物理化学性质 178

5.3.1　铜锍的化学组成 178

5.3.2　铜锍的物相组成 179

5.4　铜锍系相平衡图 180

5.4.1 三元系相平衡图 180

5.4.2 四元系相平衡图 184

5.5　铜锍的吹炼 186

5.5.1 铜锍吹炼过程的热力学 186

5.5.2　间断吹炼过程 188

5.5.3　连续吹炼 192

5.5.4 富氧吹炼 193

5.5.5 闪速吹炼 193

思考题 194

习题 194

第6章　熔盐 195

6.1　熔盐的物理化学性质 196

6.2.1 熔盐结构模型简介 201

6.2　熔盐结构 201

6.2.2　熔盐结构模型分析 203

6.3　熔盐相图 206

6.4　熔盐电解 208

6.4.1　熔盐电解质 209

6.4.2　电解的原料 211

6.4.3　电极过程 211

6.4.4　电解槽结构 212

思考题 213

习题 213

7.1 浸出过程热力学 214

7.1.1 电位pH图（？-pH） 214

第7章 电解质水溶液 214

7.1.2　非金属水系电位pH图 218

7.1.3 络合物-水系的电位-pH图 221

7.1.4　高温水溶液热力学和电位pH图 225

7.1.5 电位pH图在湿法冶金中的应用 231

7.2　湿法分离提纯过程 234

7.2.1 沉淀法与结晶法 234

7.2.2　离子交换法 237

7.2.3　有机溶剂萃取法 240

7.3　金属的电沉积过程 244

7.3.1　法拉第定律和电流效率 244

7.3.2　金属的还原过程 245

7.3.3　金属电沉积过程中的阴极极化和超电势 247

7.3.4　金属阳极与阳极过程 251

7.3.5　金的电解精炼 254

思考题 255

习题 256

第8章　冶金动力学 257

8.1 引言 257

8.2　化学反应动力学基础 258

8.2.1　化学反应的反应速率及速率方程 258

8.2.2　速率方程的确定 259

8.2.3　温度对反应速率的影响及活化能 261

8.2.4　稳态近似 264

8.3　冶金反应动力学基础 266

8.3.1 确定限制环节的方法 267

8.3.2　界面反应与吸附 268

8.3.3　扩散理论 270

8.4　多相反应动力学特征 271

8.5　气-固反应动力学——未反应核模型 272

8.6　液-液相反应动力学 277

8.6.1 液液相反应的基本规律——双膜理论 277

8.6.2　熔渣与金属液间的界面反应动力学 279

8.6.3　脱硫反应动力学 281

8.7　气-液相反应动力学 282

8.7.1　气-液反应动力学的基本规律 282

8.7.2　脱碳反应动力学 285

8.7.3　气泡冶金动力学 287

8.7.4　真空冶金动力学 289

思考题 291

习题 291

参考文献 292