鍍鋅鐵皮鋅鍍層厚度的測(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)定專題六專題六 物質(zhì)的定量分析物質(zhì)的定量分析 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，銹孔容易穿鐵罐被腐蝕時(shí)，銹斑呈點(diǎn)狀分布，銹孔容易穿透鐵罐；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鐵白鐵皮皮(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)，銹斑容易在而白鐵皮水槽被腐蝕時(shí)，銹斑容易在表面上擴(kuò)展開(kāi)來(lái)，鍍鋅層先被腐蝕而內(nèi)部的鐵卻不易被銹表面上擴(kuò)展開(kāi)來(lái)，鍍鋅層先被腐蝕而內(nèi)部的鐵卻不易被銹蝕

2、。蝕。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：H 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：H 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(jiàn)用白鐵皮鋅是銀白色的金屬。提水的小鐵桶，常常見(jiàn)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)晶體。做的，在它的表面有著冰花狀的結(jié)晶，這就是鋅的結(jié)晶體

3、。在白鐵皮上鍍了鋅，主要是為了防止鐵被繡蝕。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：一塊純金屬鋅，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)灰色放在空氣里，表面很快就變成藍(lán)灰色生銹了。這是因生銹了。這是因?yàn)殇\與氧氣化合生成氧化鋅的緣故。為鋅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止鐵生繡。因?yàn)檫@樣，人們便

4、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。 鍍鋅量標(biāo)準(zhǔn)值：鍍鋅量標(biāo)準(zhǔn)值： 鍍鋅量是表示鍍鋅板鋅層厚度的一個(gè)普遍采用的有效方鍍鋅量是表示

5、鍍鋅板鋅層厚度的一個(gè)普遍采用的有效方法。有兩面鍍鋅量相同（即等厚鍍鋅）和兩面鍍鋅量不同法。有兩面鍍鋅量相同（即等厚鍍鋅）和兩面鍍鋅量不同（即差厚鍍鋅）兩種。（即差厚鍍鋅）兩種。 鍍鋅量的單位為鍍鋅量的單位為g/m2。 如何測(cè)定鍍鋅層厚度和鍍鋅量？如何測(cè)定鍍鋅層厚度和鍍鋅量？ 通過(guò)適當(dāng)?shù)耐緩脚c方法，測(cè)定出鍍鋅鐵皮中鋅通過(guò)適當(dāng)?shù)耐緩脚c方法，測(cè)定出鍍鋅鐵皮中鋅的質(zhì)量（的質(zhì)量（mZn)，然后根據(jù)，然后根據(jù)mZnhs2,計(jì)算求計(jì)算求得鍍鋅層的厚度得鍍鋅層的厚度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 本實(shí)驗(yàn)利用鍍鋅鐵皮被腐蝕前后的質(zhì)量本實(shí)驗(yàn)利用鍍鋅鐵皮被腐蝕前后的質(zhì)量差差(m)以及鋅的

6、密度以及鋅的密度()和鍍鋅鐵皮單側(cè)的和鍍鋅鐵皮單側(cè)的面積面積(S)并結(jié)合公式并結(jié)合公式 h =m/(2S)來(lái)測(cè)定鍍鋅來(lái)測(cè)定鍍鋅鐵皮的鋅鍍層厚度。鐵皮的鋅鍍層厚度。教材實(shí)驗(yàn)原理分析教材實(shí)驗(yàn)原理分析負(fù)極：負(fù)極：Zn 2e Zn2+正極：正極：2H+ 2e H2 開(kāi)始：產(chǎn)生氫氣速率較快（原電池原理）開(kāi)始：產(chǎn)生氫氣速率較快（原電池原理）后期：產(chǎn)生氫氣速率顯著減慢（原電池消失）后期：產(chǎn)生氫氣速率顯著減慢（原電池消失）實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理m：用用_測(cè)量反應(yīng)前后的質(zhì)量測(cè)量反應(yīng)前后的質(zhì)量 用用_來(lái)溶解鐵皮表面的鋅鍍層來(lái)溶解鐵皮表面的鋅鍍層電子天平電子天平(0.001g)6 mol/LHClmZn2Sh m2S鍍鋅

7、鐵片在鍍鋅鐵片在HCl中產(chǎn)生中產(chǎn)生H2的速率由快迅速轉(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、鍍鋅鐵片反應(yīng)前后質(zhì)量的精確測(cè)量與讀數(shù)。、鍍鋅鐵片反應(yīng)前后質(zhì)量的精確測(cè)量與讀數(shù)。2、鋅在酸中完全溶解后，產(chǎn)生氫氣顯著變慢，準(zhǔn)、鋅在酸中完全溶解后，產(chǎn)生氫氣顯著變慢，準(zhǔn)確判斷鋅完全反應(yīng)是本實(shí)驗(yàn)最重要的一環(huán)。確判斷鋅完全反應(yīng)是本實(shí)驗(yàn)最重要的一環(huán)。若判斷過(guò)早則會(huì)使鋅未完全溶解若判斷過(guò)早則會(huì)使鋅未完全溶解若過(guò)遲會(huì)使鐵部分溶解若過(guò)遲會(huì)使鐵部分溶解3、數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確記錄與處理及誤差分析。、數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確記錄與處理及誤差分析。1、電子天平要小心使用：因電子天平屬精密儀器，應(yīng)、電子天平要小心使用：因電子天平屬精

8、密儀器，應(yīng)要求學(xué)生小心使用防止損壞。要求學(xué)生小心使用防止損壞。2、電子天平要準(zhǔn)確讀數(shù)：由于電子天平精密度高，稍、電子天平要準(zhǔn)確讀數(shù)：由于電子天平精密度高，稍有影響都有可能使它的讀數(shù)發(fā)生變化。所以要等在不有影響都有可能使它的讀數(shù)發(fā)生變化。所以要等在不受外界影響的情況下，天平顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定下來(lái)后再讀受外界影響的情況下，天平顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定下來(lái)后再讀數(shù)。數(shù)。3、要及時(shí)記錄數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)對(duì)定量分析實(shí)驗(yàn)是至關(guān)重要、要及時(shí)記錄數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)對(duì)定量分析實(shí)驗(yàn)是至關(guān)重要的。如果前面有任何一處數(shù)據(jù)忘記記錄，都會(huì)使后續(xù)的。如果前面有任何一處數(shù)據(jù)忘記記錄，都會(huì)使后續(xù)實(shí)驗(yàn)喪失意義。實(shí)驗(yàn)喪失意義。注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)方案方案1.將一定質(zhì)量

9、的鍍鋅鐵皮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(guò)測(cè)量氫氣的體積，計(jì)算鐵皮中，使其完全溶解，通過(guò)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）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.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。），計(jì)算鐵皮上

10、的鋅的質(zhì)量。Zn FeSO4 ZnSO4 Fe W 56 965W 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.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(guò)量的使其完全溶解，再在所得溶液中加入過(guò)量的NaOH溶液，溶液，過(guò)濾、洗滌、烘干、灼燒沉淀，最后稱量。過(guò)濾、洗滌、烘干、灼燒沉淀，最后稱量。Zn 2HCl ZnCl2 H2Fe 2HCl FeCl2 H2ZnCl24NaOH Na2ZnO22NaCl 2H2O FeCl22NaOH Fe(OH)2 + 2

11、NaCl4Fe(OH)2+ O2 + 2H2O = 4Fe(OH)32Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O 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.將一定質(zhì)量的鍍鋅鐵皮投入到足量的將一定質(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 2NaOH Na2ZnO2 H2 操作簡(jiǎn)單，但操作簡(jiǎn)單，但反應(yīng)速率過(guò)慢，反應(yīng)速率過(guò)慢，時(shí)間較長(zhǎng)。時(shí)間較長(zhǎng)。方案方案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

12、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。FeFeZnFeSO4溶溶液液負(fù)極：負(fù)極：Zn 2e Zn2+正極：正極：2H+ 2e H2 設(shè)計(jì)較為合設(shè)計(jì)較為合理。理。方案方案6.將一定質(zhì)量的鍍鋅鐵皮與石墨用導(dǎo)線連接，放入將一定質(zhì)量的鍍鋅鐵皮與石墨用導(dǎo)線連接，放入NaOH溶液中，一段時(shí)間后（當(dāng)石墨表面無(wú)氣泡析出溶液中，一段時(shí)間后（當(dāng)石墨表面無(wú)氣泡析出時(shí)），取出鐵片，洗滌、烘干后稱量。時(shí)），取出鐵片，洗滌、烘干后稱量。石墨石墨FeZnNaOH溶溶液液負(fù)極：負(fù)極：Zn 2e Zn2+正極：正極：2H2O 2e H22OH 設(shè)計(jì)合理。設(shè)計(jì)合理。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(jiàn)下表。比較見(jiàn)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)前反應(yīng)前7.1601708.50.555反應(yīng)后反應(yīng)后6.650O.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)