(正式上課)鍍鋅鐵皮鍍層厚度的測(cè)定

1、鍍鋅鐵皮鋅鍍層厚度的測(cè)定鍍鋅鐵皮鋅鍍層厚度的測(cè)定 有些盛放食品的鐵罐是用有些盛放食品的鐵罐是用“馬口鐵馬口鐵”( (鍍錫鐵皮鍍錫鐵皮) )制的制的, , 當(dāng)當(dāng)“馬口鐵馬口鐵”鐵罐被腐蝕時(shí)，銹斑呈點(diǎn)狀分布，銹孔容易鐵罐被腐蝕時(shí)，銹斑呈點(diǎn)狀分布，銹孔容易 穿透鐵罐；穿透鐵罐； 屋檐的水槽、澆花用的水壺和水桶等器具一般是用屋檐的水槽、澆花用的水壺和水桶等器具一般是用白白 鐵皮鐵皮( (鍍鋅鐵皮鍍鋅鐵皮) )制成的制成的, ,而白鐵皮水槽被腐蝕時(shí)，銹斑容而白鐵皮水槽被腐蝕時(shí)，銹斑容 易在表面上擴(kuò)展開來，鍍鋅層先被腐蝕而內(nèi)部的鐵卻不易易在表面上擴(kuò)展開來，鍍鋅層先被腐蝕而內(nèi)部的鐵卻不易 被銹蝕。被銹蝕。

2、你知道造成這種現(xiàn)象的原因嗎你知道造成這種現(xiàn)象的原因嗎? 鍍鋅鐵皮的腐蝕（白鐵皮）鍍鋅鐵皮的腐蝕（白鐵皮） 負(fù)極：負(fù)極：Zn 2e Zn2+ 正極：正極：2H 2e H2 析氫腐蝕析氫腐蝕 2H2O O2 4e 4OH 吸氧腐蝕 吸氧腐蝕 鍍錫鐵皮的腐蝕（馬口鐵）鍍錫鐵皮的腐蝕（馬口鐵） 負(fù)極：負(fù)極：Fe 2e Fe2+ 正極：正極：2H 2e H2 析氫腐蝕析氫腐蝕 2H2O O2 4e 4OH 吸氧腐蝕 吸氧腐蝕 鋅是銀白色的金屬。提水的小鐵桶，常常見用白鐵鋅是銀白色的金屬。提水的小鐵桶，常常見用白鐵 皮做的，在它的表面有著冰花狀的結(jié)晶，這就是鋅的結(jié)晶皮做的，在它的表面有著冰花狀的結(jié)晶，這就

3、是鋅的結(jié)晶 體。在白鐵皮上鍍了鋅，主要是為了防止鐵被繡蝕。體。在白鐵皮上鍍了鋅，主要是為了防止鐵被繡蝕。 然而，奇怪的是，鋅比鐵卻更易生銹：一塊純金屬然而，奇怪的是，鋅比鐵卻更易生銹：一塊純金屬 鋅，放在空氣里，表面很快就變成藍(lán)灰色鋅，放在空氣里，表面很快就變成藍(lán)灰色生銹了。這生銹了。這 是因?yàn)殇\與氧氣化合生成氧化鋅的緣故。是因?yàn)殇\與氧氣化合生成氧化鋅的緣故。 可是這層氧化鋅卻非常致密，它能嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí)地覆蓋在可是這層氧化鋅卻非常致密，它能嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí)地覆蓋在 鋅的表面，保護(hù)里面的鋅不再生銹，鋅就很難被腐蝕。正鋅的表面，保護(hù)里面的鋅不再生銹，鋅就很難被腐蝕。正 因?yàn)檫@樣，人們便在白鐵皮表面鍍了一層鋅防

4、止鐵生繡。因?yàn)檫@樣，人們便在白鐵皮表面鍍了一層鋅防止鐵生繡。 鋅比鐵活潑，如果遇到銹蝕，鋅不斷放出電子，成為鋅比鐵活潑，如果遇到銹蝕，鋅不斷放出電子，成為 離子，自己爛穿了，卻保護(hù)了鐵皮不受腐蝕。一直到鋅全離子，自己爛穿了，卻保護(hù)了鐵皮不受腐蝕。一直到鋅全 部腐蝕完了，鐵才受到威脅。用鍍鋅的辦法保護(hù)內(nèi)部的鐵，部腐蝕完了，鐵才受到威脅。用鍍鋅的辦法保護(hù)內(nèi)部的鐵， 效果挺好。在輪船的外殼上，鉚上一塊鋅板，可以保護(hù)船效果挺好。在輪船的外殼上，鉚上一塊鋅板，可以保護(hù)船 體。鋅板爛得差不多了，再換上一塊新的。體。鋅板爛得差不多了，再換上一塊新的。 檢索咨詢檢索咨詢 犧牲陽極的陰極保護(hù)犧牲陽極的陰極保護(hù)

5、在被保護(hù)的金屬器件上在被保護(hù)的金屬器件上 附著一附著一 種更易失去電子的金屬或合金的方法，種更易失去電子的金屬或合金的方法， 稱為稱為“犧牲陽極的陰極保護(hù)犧牲陽極的陰極保護(hù)”。這種。這種 方法方法 可以應(yīng)用于防止水下的船殼、可以應(yīng)用于防止水下的船殼、 鋼鐵設(shè)備和地下管道的腐蝕。鋼鐵設(shè)備和地下管道的腐蝕。 通過適當(dāng)?shù)耐緩脚c方法，測(cè)定出鍍鋅鐵皮中通過適當(dāng)?shù)耐緩脚c方法，測(cè)定出鍍鋅鐵皮中 鋅的質(zhì)量（鋅的質(zhì)量（m mZn Zn) )，然后根據(jù) ，然后根據(jù)體積的計(jì)算式體積的計(jì)算式, ,計(jì)算計(jì)算 求得鍍鋅層的厚度求得鍍鋅層的厚度h h 鍍鋅鐵皮鋅鍍層厚度的測(cè)定原理鍍鋅鐵皮鋅鍍層厚度的測(cè)定原理 如何測(cè)定鍍鋅層

6、厚度和鍍鋅量？如何測(cè)定鍍鋅層厚度和鍍鋅量？ 本實(shí)驗(yàn)利用鍍鋅鐵皮與酸反應(yīng)前后的質(zhì)量差本實(shí)驗(yàn)利用鍍鋅鐵皮與酸反應(yīng)前后的質(zhì)量差 (m)來確定鋅鍍層的質(zhì)量來確定鋅鍍層的質(zhì)量 教材實(shí)驗(yàn)教材實(shí)驗(yàn)原理分析原理分析 負(fù)極：負(fù)極：Zn 2e Zn2+ 正極：正極：2H+ 2e H2 待鋅在酸中完全溶解后，產(chǎn)生的速率待鋅在酸中完全溶解后，產(chǎn)生的速率顯著減慢顯著減慢，可以借此，可以借此 判斷鋅鍍層是否反應(yīng)完全判斷鋅鍍層是否反應(yīng)完全 速率為什么會(huì)顯著減慢？速率為什么會(huì)顯著減慢？ 金屬鐵也可與鹽酸反應(yīng)，為什么該方案可行呢？金屬鐵也可與鹽酸反應(yīng)，為什么該方案可行呢？ 鍍鋅鐵片在鍍鋅鐵片在HCl中產(chǎn)生中產(chǎn)生H2的速率由快迅

7、速轉(zhuǎn)慢的速率由快迅速轉(zhuǎn)慢 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 操作要點(diǎn)操作要點(diǎn) 1、用、用電子天平電子天平去稱量反應(yīng)前后貼片的質(zhì)量去稱量反應(yīng)前后貼片的質(zhì)量 2、反應(yīng)時(shí)用玻璃棒小心、反應(yīng)時(shí)用玻璃棒小心翻動(dòng)翻動(dòng)鍍鋅鐵皮。鍍鋅鐵皮。 3、鋅在酸中完全溶解后，、鋅在酸中完全溶解后，產(chǎn)生氫氣顯著變慢產(chǎn)生氫氣顯著變慢，準(zhǔn)，準(zhǔn) 確判斷鋅完全反應(yīng)是本實(shí)驗(yàn)確判斷鋅完全反應(yīng)是本實(shí)驗(yàn)最重要的一環(huán)最重要的一環(huán)。立即將鐵。立即將鐵 片析出。片析出。 若判斷過早則會(huì)使鋅未完全溶解（若判斷過早則會(huì)使鋅未完全溶解（ ） 若過遲會(huì)使鐵部分溶解（若過遲會(huì)使鐵部分溶解（ ） 4、用自來水沖洗掉附著的酸液。、用自來水沖洗掉附著的酸液。 5、用酒精燈小

8、火烘干、用酒精燈小火烘干 數(shù)據(jù)記錄數(shù)據(jù)記錄 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理 鍍鋅鐵皮鍍鋅鐵皮A 長(zhǎng)長(zhǎng)4.94cm，寬，寬4.9 cm m1（A）=2.455g m2（A）=2.201g 鍍鋅鐵皮鍍鋅鐵皮B 長(zhǎng)長(zhǎng)5.05cm，寬，寬5.0cm m1（B）=2.508g m2（B）=2.247g 鍍鋅鐵皮鍍鋅鐵皮C 長(zhǎng)長(zhǎng)5.05cm，寬，寬4.9 cm 鍍鋅鐵皮鍍鋅鐵皮C m1（C）=2.500g m2（C）=2.238g 鐵皮編號(hào)鐵皮編號(hào) 鍍鋅鐵皮厚鍍鋅鐵皮厚 度度 （單側(cè)）（單側(cè)） /cm 鋅鍍層平均鋅鍍層平均 厚度（單側(cè)）厚度（單側(cè)） /cm 相對(duì)平相對(duì)平 均偏差均偏差 /% 鍍鋅鐵皮鍍鋅鐵皮 A 鍍鋅鐵

9、皮鍍鋅鐵皮 B 鍍鋅鐵皮鍍鋅鐵皮 C 【記錄與結(jié)論】【記錄與結(jié)論】 （ 已知：鋅的密度已知：鋅的密度=7.14gcm-3 電子天平（精度電子天平（精度0.001g） 一些思考一些思考 另外一種測(cè)量其厚度的方法：另外一種測(cè)量其厚度的方法： 方法是用螺旋測(cè)微器直接測(cè)量鐵片反應(yīng)前后的厚度，方法是用螺旋測(cè)微器直接測(cè)量鐵片反應(yīng)前后的厚度， 則厚度差的則厚度差的1/2即為鍍鋅鐵皮的鋅鍍層厚度即為鍍鋅鐵皮的鋅鍍層厚度 (h)。具體。具體 比較見下表。比較見下表。 用螺旋測(cè)微器測(cè)鐵片的厚度用螺旋測(cè)微器測(cè)鐵片的厚度 數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 記記 錄錄 鍍鋅鐵皮鍍鋅鐵皮質(zhì)量質(zhì)量(g)面積面積(mm2)厚度厚度*(mm) 反應(yīng)

10、前反應(yīng)前7.1601708.50.555 反應(yīng)后反應(yīng)后6.650O.509O.509 數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 處處 理理 鋅鍍層鋅鍍層 厚度厚度(mm) 依據(jù)依據(jù)h=m/(2S) (鋅的密度鋅的密度=7.14g/cm3) h=(7.1606.650) (27.141031708.5) =0.021mm 鋅鍍層鋅鍍層 厚度厚度(mm) 依據(jù)厚度差的依據(jù)厚度差的1/2即為即為鍍鋅鐵皮的鋅鍍鍍鋅鐵皮的鋅鍍 層厚度層厚度(h) h=(0.5550.509)/2=0.023mm 注：測(cè)定厚度為四次測(cè)定注：測(cè)定厚度為四次測(cè)定(鐵皮上均勻取四個(gè)點(diǎn)鐵皮上均勻取四個(gè)點(diǎn))的平均值的平均值 方案方案1.1.將一定質(zhì)量的鍍鋅鐵皮

11、投入到足量的鹽酸溶液將一定質(zhì)量的鍍鋅鐵皮投入到足量的鹽酸溶液 中，使其完全溶解，通過測(cè)量氫氣的體積，計(jì)算鐵皮中，使其完全溶解，通過測(cè)量氫氣的體積，計(jì)算鐵皮 上的鋅的質(zhì)量。上的鋅的質(zhì)量。 （1 1）下列裝置中不能用于測(cè)量氣體體積的裝置是）下列裝置中不能用于測(cè)量氣體體積的裝置是 E 反應(yīng)所需時(shí)間反應(yīng)所需時(shí)間 太長(zhǎng)；太長(zhǎng)； 測(cè)量氫氣體積測(cè)量氫氣體積 易產(chǎn)生誤差易產(chǎn)生誤差 方案方案2.2.將一定質(zhì)量的鍍鋅鐵皮（將一定質(zhì)量的鍍鋅鐵皮（W1）投入到足量的）投入到足量的 FeSO4溶液中，一段時(shí)間后，取出鐵片，洗凈、烘干、溶液中，一段時(shí)間后，取出鐵片，洗凈、烘干、 稱量（稱量（W2），計(jì)算鐵皮上的鋅的質(zhì)量。

12、），計(jì)算鐵皮上的鋅的質(zhì)量。 Zn FeSO4 ZnSO4 Fe W 56 9 65W W1W2 鋅與鐵的活動(dòng)鋅與鐵的活動(dòng) 性差異不大，反性差異不大，反 應(yīng)幾乎難以進(jìn)行。應(yīng)幾乎難以進(jìn)行。 方案方案3.3.將一定質(zhì)量的鍍鋅鐵皮投入到足量的鹽酸溶液中，將一定質(zhì)量的鍍鋅鐵皮投入到足量的鹽酸溶液中， 使其完全溶解，再在所得溶液中加入過量的使其完全溶解，再在所得溶液中加入過量的NaOH溶液，溶液， 過濾、洗滌、烘干、灼燒沉淀，最后稱量。過濾、洗滌、烘干、灼燒沉淀，最后稱量。 Zn Zn 2HCl 2HCl ZnClZnCl2 2 H H2 2 Fe Fe 2HCl 2HCl FeClFeCl2 2 H H

13、2 2 ZnClZnCl2 24NaOH 4NaOH NaNa2 2ZnOZnO2 22NaCl 2NaCl 2H2H2 2O O FeClFeCl2 22NaOH 2NaOH Fe(OH)Fe(OH)2 2 + 2NaCl + 2NaCl 4Fe(OH)4Fe(OH)2 2+ O+ O2 2 + 2H + 2H2 2O O = = 4Fe(OH) 4Fe(OH)3 3 2Fe(OH)2Fe(OH)3 3 = Fe = Fe2 2O O3 3 + 3H + 3H2 2O O 沉淀的獲沉淀的獲 取和稱量較取和稱量較 為困難，精為困難，精 度不高。度不高。 方案方案4.4.將一定質(zhì)量的鍍鋅鐵皮投入

14、到足量的將一定質(zhì)量的鍍鋅鐵皮投入到足量的NaOH溶液溶液 中，充分反應(yīng)后，取出鐵片，洗滌、烘干后稱量。中，充分反應(yīng)后，取出鐵片，洗滌、烘干后稱量。 Zn Zn 2NaOH +2H2NaOH +2H2 2O O NaNa2 2Zn(OH)Zn(OH)4 4 H H2 2 操作簡(jiǎn)單，但操作簡(jiǎn)單，但 反應(yīng)速率過慢，反應(yīng)速率過慢， 時(shí)間較長(zhǎng)。時(shí)間較長(zhǎng)。 方案方案5.5.將一定質(zhì)量的鍍鋅鐵皮與另一純鐵片用導(dǎo)線連接，將一定質(zhì)量的鍍鋅鐵皮與另一純鐵片用導(dǎo)線連接， 放入放入FeSO4溶液中，一段時(shí)間后，取出鐵片，洗滌、烘溶液中，一段時(shí)間后，取出鐵片，洗滌、烘 干后稱量。干后稱量。 Fe FeZn FeSO4溶溶 液液 負(fù)極：負(fù)極：Zn 2e Zn2+ 正極：正極：Fe2+ 2e Fe 設(shè)計(jì)較為合理設(shè)計(jì)較為合理, 但不易判斷鋅是但不易判斷鋅是 什么時(shí)候反應(yīng)完。什么時(shí)候反應(yīng)完。 方