鍍鋅鐵皮鋅鍍層厚度的測定

1、鍍鋅鐵皮鋅鍍層厚度的測定鍍鋅鐵皮鋅鍍層厚度的測定專題六專題六 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,當當“馬口鐵馬口鐵”鐵罐被腐蝕時，銹斑呈點狀分布，銹孔容易穿鐵罐被腐蝕時，銹斑呈點狀分布，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，銹斑容易在而白鐵皮水槽被腐蝕時，銹斑容易在表面上擴展開來，鍍鋅層先被腐蝕而內(nèi)部的鐵卻不易被銹表面上擴展開來，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）負極：負極：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）負極：負極：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，常常見用白鐵皮鋅是銀白色的金屬。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，表面很快就變成藍灰色放在空氣里，表面很快就變成藍灰色生銹了。這是因生銹了。這是因為鋅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，它能嚴嚴實實地覆蓋在可是這層氧化鋅卻非常致密，它能嚴嚴實實地覆蓋在鋅的表面，保護里面的鋅不再生銹，鋅就很難被腐蝕。正鋅的表面，保護里面的鋅不再生銹，鋅就很難被腐蝕。正因為這樣，人們便在白鐵皮表面鍍了一層鋅防止鐵生繡。因為這樣，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，卻保護了鐵皮不受腐蝕。一直到鋅全離子，自己爛穿了，卻保護了鐵皮不受腐蝕。一直到鋅全部腐蝕完了，鐵才受到威脅。用鍍鋅的辦法保護內(nèi)部的鐵，部腐蝕完了，鐵才受到威脅。用鍍鋅的辦法保護內(nèi)部的鐵，效果挺好。在輪船的外殼上，鉚上一塊鋅板，可以保護船效果挺好。在輪船的外殼上，鉚上一塊鋅板，可以保護船體。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。 鍍鋅量標準值：鍍鋅量標準值： 鍍鋅量是表示鍍鋅板鋅層厚度的一個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。 如何測定鍍鋅層厚度和鍍鋅量？如何測定鍍鋅層厚度和鍍鋅量？ 通過適當?shù)耐緩脚c方法，測定出鍍鋅鐵皮中鋅通過適當?shù)耐緩脚c方法，測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,計算求計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定原理鍍鋅鐵皮鋅鍍層厚度的測定原理 本實驗利用鍍鋅鐵皮被腐蝕前后的質(zhì)量本實驗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)來測定鍍鋅來測定鍍鋅鐵皮的鋅鍍層厚度。鐵皮的鋅鍍層厚度。教材實驗原理分析教材實驗原理分析負極：負極：Zn 2e Zn2+正極：正極：2H+ 2e H2 開始：產(chǎn)生氫氣速率較快（原電池原理）開始：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）實驗原理實驗原理m：用用_測量反應(yīng)前后的質(zhì)量測量反應(yīng)前后的質(zhì)量 用用_來溶解鐵皮表面的鋅鍍層來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)慢實驗現(xiàn)象實驗現(xiàn)象操作要點操作要點1、鍍鋅鐵片反應(yīng)前后質(zhì)量的精確測量與讀數(shù)。、鍍鋅鐵片反應(yīng)前后質(zhì)量的精確測量與讀數(shù)。2、鋅在酸中完全溶解后，產(chǎn)生氫氣顯著變慢，準、鋅在酸中完全溶解后，產(chǎn)生氫氣顯著變慢，準確判斷鋅完全反應(yīng)是本實驗最重要的一環(huán)。確判斷鋅完全反應(yīng)是本實驗最重要的一環(huán)。若判斷過早則會使鋅未完全溶解若判斷過早則會使鋅未完全溶解若過遲會使鐵部分溶解若過遲會使鐵部分溶解3、數(shù)據(jù)的準確記錄與處理及誤差分析。、數(shù)據(jù)的準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、電子天平要準確讀數(shù)：由于電子天平精密度高，稍、電子天平要準確讀數(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)定下來后再讀數(shù)。數(shù)。3、要及時記錄數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)對定量分析實驗是至關(guān)重要、要及時記錄數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)對定量分析實驗是至關(guān)重要的。如果前面有任何一處數(shù)據(jù)忘記記錄，都會使后續(xù)的。如果前面有任何一處數(shù)據(jù)忘記記錄，都會使后續(xù)實驗喪失意義。實驗喪失意義。注意事項注意事項方案方案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，通過測量氫氣的體積，計算鐵皮中，使其完全溶解，通過測量氫氣的體積，計算鐵皮上的鋅的質(zhì)量。上的鋅的質(zhì)量。（1）下列裝置中不能用于測量氣體體積的裝置是）下列裝置中不能用于測量氣體體積的裝置是 E 反應(yīng)所需時間反應(yīng)所需時間太長；太長； 測量氫氣體積測量氫氣體積易產(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，一段時間后，取出鐵片，洗凈、烘干、溶液中，一段時間后，取出鐵片，洗凈、烘干、稱量（稱量（W2），計算鐵皮上的鋅的質(zhì)量。），計算鐵皮上

10、的鋅的質(zhì)量。Zn FeSO4 ZnSO4 Fe W 56 965W W1W2 鋅與鐵的活動鋅與鐵的活動性差異不大，反性差異不大，反應(yīng)幾乎難以進行。應(yīng)幾乎難以進行。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 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 操作簡單，但操作簡單，但反應(yīng)速率過慢，反應(yīng)速率過慢，時間較長。時間較長。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，一段時間后，取出鐵片，洗滌、烘溶液中，一段時間后，取出鐵片，洗滌、烘干后稱量。干后稱量。FeFeZnFeSO4溶溶液液負極：負極：Zn 2e Zn2+正極：正極：2H+ 2e H2 設(shè)計較為合設(shè)計較為合理。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，一段時間后（當石墨表面無氣泡析出溶液中，一段時間后（當石墨表面無氣泡析出時），取出鐵片，洗滌、烘干后稱量。時），取出鐵片，洗滌、烘干后稱量。石墨石墨FeZnNaOH溶溶液液負極：負極：Zn 2e Zn2+正極：正極：2H2O 2e H22OH 設(shè)計合理。設(shè)計合理。一些思考一些思考另外一種測量其厚度的方法：另外一種測量其厚度的方法： 方法是用螺旋測微器直接測量鐵片反應(yīng)前后的厚度，方法是用螺旋測微器直接測量鐵片反應(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。用螺旋測微器測鐵片的厚度用螺旋測微器測鐵片的厚度數(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)