鍍鋅鐵皮鋅鍍層厚度的測定

關(guān)于鍍鋅鐵皮鋅鍍層厚度的測定第一頁，共十九頁，2022年，8月28日

有些盛放食品的鐵罐是用“馬口鐵”(鍍錫鐵皮)制的,當(dāng)“馬口鐵”鐵罐被腐蝕時(shí)，銹斑呈點(diǎn)狀分布，銹孔容易穿透鐵罐；屋檐的水槽、澆花用的水壺和水桶等器具一般是用白鐵皮(鍍鋅鐵皮)制成的,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)部的鐵卻不易被銹蝕。你知道造成這種現(xiàn)象的原因嗎?第二頁，共十九頁，2022年，8月28日鍍鋅鐵皮的腐蝕（白鐵皮）負(fù)極：Zn－2e－＝Zn2+正極：H＋＋2e－＝H2↑析氫腐蝕

2H2O＋O2

＋4e－＝4OH－吸氧腐蝕鍍錫鐵皮的腐蝕（馬口鐵）負(fù)極：Fe－2e－＝Fe2+正極：H＋＋2e－＝H2↑析氫腐蝕

2H2O＋O2

＋4e－＝4OH－吸氧腐蝕第三頁，共十九頁，2022年，8月28日

鋅是銀白色的金屬。提水的小鐵桶，一般是用白鐵皮做的，在它的表面有著冰花狀的結(jié)晶，這就是鋅的結(jié)晶體。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，放在空氣里，表面很快就變成藍(lán)灰色——生銹了。這是因?yàn)殇\與氧氣化合生成氧化鋅的緣故?？墒沁@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，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。

第四頁，共十九頁，2022年，8月28日檢索咨詢犧牲陽極的陰極保護(hù)在被保護(hù)的金屬器件上附著一種更易失去電子的金屬或合金的方法，稱為“犧牲陽極的陰極保護(hù)”。這種方法可以應(yīng)用于防止水下的船殼、鋼鐵設(shè)備和地下管道的腐蝕。第五頁，共十九頁，2022年，8月28日

通過適當(dāng)?shù)耐緩脚c方法，測定出鍍鋅鐵皮中鋅的質(zhì)量（mZn)，然后根據(jù)mZn＝hsρ×2,計(jì)算求得鍍鋅層的厚度h鍍鋅鐵皮鋅鍍層厚度的測定原理如何測定鍍鋅層厚度和鍍鋅量？第六頁，共十九頁，2022年，8月28日方案1.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(jì)算鐵皮上的鋅的質(zhì)量。（1）下列裝置中不能用于測量氣體體積的裝置是E

反應(yīng)所需時(shí)間太長；測量氫氣體積易產(chǎn)生誤差較大第七頁，共十九頁，2022年，8月28日方案2.將一定質(zhì)量的鍍鋅鐵皮（W1）投入到足量的FeSO4溶液中，一段時(shí)間后，取出鐵片，洗凈、烘干、稱量（W2），計(jì)算鐵皮上的鋅的質(zhì)量。Zn＋FeSO4

＝ZnSO4

＋Fe△W569WW1－W2

鋅與鐵的活動(dòng)性差異不大，反應(yīng)幾乎難以進(jìn)行。第八頁，共十九頁，2022年，8月28日方案3.將一定質(zhì)量的鍍鋅鐵皮投入到足量的鹽酸溶液中，使其完全溶解，再在所得溶液中加入過量的NaOH溶液，過濾、洗滌、烘干、灼燒沉淀，最后稱量。Zn＋2HCl＝ZnCl2＋H2↑Fe＋2HCl＝FeCl2＋H2↑ZnCl2＋4NaOH＝Na2ZnO2＋2NaCl＋2H2OFeCl2＋2NaOH＝Fe(OH)2↓+2NaCl4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O

沉淀的獲取和稱量較為困難，精度不高。第九頁，共十九頁，2022年，8月28日方案4.將一定質(zhì)量的鍍鋅鐵皮投入到足量的NaOH溶液中，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，但反應(yīng)速率慢，時(shí)間較長。第十頁，共十九頁，2022年，8月28日方案5.將一定質(zhì)量的鍍鋅鐵皮與另一純鐵片用導(dǎo)線連接，放入FeSO4溶液中，一段時(shí)間后，取出鐵片，洗滌、烘干后稱量。FeFe－ZnFeSO4溶液負(fù)極：Zn－2e－＝Zn2+正極：2H+

＋2e－＝H2↑

設(shè)計(jì)較為合理。第十一頁，共十九頁，2022年，8月28日方案6.將一定質(zhì)量的鍍鋅鐵皮與石墨用導(dǎo)線連接，放入NaOH溶液中，一段時(shí)間后（當(dāng)石墨表面無氣泡析出時(shí)），取出鐵片，洗滌、烘干后稱量。石墨Fe－ZnNaOH溶液負(fù)極：Zn－2e－＝Zn2+正極：2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－

設(shè)計(jì)合理。第十二頁，共十九頁，2022年，8月28日

本實(shí)驗(yàn)利用鍍鋅鐵皮被腐蝕前后的質(zhì)量差(△m)以及鋅的密度(ρ)和鍍鋅鐵皮單側(cè)的面積(S)并結(jié)合公式

h=△m/(2ρS)來測定鍍鋅鐵皮的鋅鍍層厚度。教材實(shí)驗(yàn)原理分析負(fù)極(Zn)：Zn－2e－＝Zn2+正極(Fe)：2H+

＋2e－＝H2↑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）,Zn被完全反應(yīng)第十三頁，共十九頁，2022年，8月28日實(shí)驗(yàn)原理△m：①用____________________測量反應(yīng)前后的質(zhì)量②用________________來溶解鐵皮表面的鋅鍍層電子天平(0.001g)6mol/LHClmZn2ρSh＝△m2ρS＝第十四頁，共十九頁，2022年，8月28日鍍鋅鐵片在HCl中產(chǎn)生H2的速率由快迅速轉(zhuǎn)慢實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象操作要點(diǎn)1、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(zhǔn)確判斷鋅完全反應(yīng)是本實(shí)驗(yàn)最重要的一環(huán)。若判斷過早則會(huì)使鋅未完全溶解－－（）若過遲會(huì)使鐵部分溶解－－（）3、反應(yīng)后從酸液中取出的鐵皮應(yīng)先用蒸餾水沖洗，再用濾紙吸干，然后低溫加熱烘干，冷卻后稱量第十五頁，共十九頁，2022年，8月28日一些思考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，則厚度差的1/2即為鍍鋅鐵皮的鋅鍍層厚度(h)。具體比較見下表。用螺旋測微器測鐵片的厚度第十六頁，共十九頁，2022年，8月28日數(shù)據(jù)記錄鍍鋅鐵皮質(zhì)量(g)面積(mm2)厚度*(mm)反應(yīng)前7.1601708.50.555反應(yīng)后6.650O.509數(shù)據(jù)處理①鋅鍍層厚度(mm)依據(jù)

h=△m/(2ρS)(鋅的密度ρ=7.14g/cm3)h=(7.160－6.650)(2×7.14×103×1708.5)

=0.021mm②鋅鍍層厚度(mm)依據(jù)厚度差的1/2即為鍍鋅鐵皮的鋅鍍層厚度(h)

h=(0.555－0.509)/2=0.023mm注：測定厚度為四次測定(鐵皮上均勻取四個(gè)點(diǎn))的平均值第十七頁，共十九頁，2022年，8月28日1、電子天平要準(zhǔn)確讀數(shù)：由于電子天平精密度高，稍有影