镀锌铁皮镀锌层厚度的测定

专题六物质的定量分析苏教版《实验化学》课题2镀锌铁皮镀锌层厚度的测定有些盛放食品的铁罐是用“马口铁”(镀锡铁皮)制的,当“马口铁”铁罐被腐蚀时，锈斑呈点状分布，锈孔容易穿透铁罐；屋檐的水槽、浇花用的水壶和水桶等器具一般是用白铁皮(镀锌铁皮)制成的,而白铁皮水槽被腐蚀时，锈斑容易在表面上扩展开来，镀锌层先被腐蚀而内部的铁却不易被锈蚀。你知道造成这种现象的原因吗?镀锌铁皮的腐蚀（白铁皮）负极：Zn－2e－＝Zn2+正极：H＋＋2e－＝H2↑析氢腐蚀2H2O＋O2＋4e－＝4OH－吸氧腐蚀镀锡铁皮的腐蚀（马口铁）负极：Fe－2e－＝Fe2+正极：H＋＋2e－＝H2↑析氢腐蚀2H2O＋O2＋4e－＝4OH－吸氧腐蚀检索咨询牺牲阳极的阴极保护在被保护的金属器件上附着一种更易失去电子的金属或合金的方法，称为“牺牲阳极的阴极保护”。这种方法可以应用于防止水下的船壳、钢铁设备和地下管道的腐蚀。镀锌量标准值：镀锌量是表示镀锌板锌层厚度的一个普遍采用的有效方法。有两面镀锌量相同（即等厚镀锌）和两面镀锌量不同（即差厚镀锌）两种。镀锌量的单位为g/m2。如何测定镀锌层厚度和镀锌量？通过适当的途径与方法，测定出镀锌铁皮中锌的质量（mZn)，然后根据mZn＝2hsxρ,计算求得镀锌层的厚度h镀锌铁皮锌镀层厚度的测定原理方案1.将一定质量的镀锌铁皮投入到足量的盐酸溶液中，使其完全溶解，通过测量氢气的体积，计算铁皮上的锌的质量。（1）下列装置中不能用于测量气体体积的装置是E反应所需时间太长；测量氢气体积易产生误差F方案2.将一定质量的镀锌铁皮（W1）投入到足量的FeSO4溶液中，一段时间后，取出铁片，洗净、烘干、称量（W2），计算铁皮上的锌的质量。Zn＋FeSO4＝ZnSO4＋Fe△W65569WW1－W2锌与铁的活动性差异不大，反应几乎难以进行。方案3.将一定质量的镀锌铁皮投入到足量的盐酸溶液中，使其完全溶解，再在所得溶液中加入过量的NaOH溶液，过滤、洗涤、烘干、灼烧沉淀，最后称量。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沉淀的获取和称量较为困难，精度不高。ZnCl2＋4NaOH＝Na2Zn(OH)4＋2NaCl方案4.将一定质量的镀锌铁皮投入到足量的NaOH溶液中，充分反应后，取出铁片，洗涤、烘干后称量。Zn＋2NaOH＝Na2ZnO2＋H2↑操作简单，但反应速率过慢，时间较长。Zn＋2NaOH+2H2O＝Na2Zn(OH)4＋H2↑方案5.将一定质量的镀锌铁皮与另一纯铁片用导线连接，放入H2SO4溶液中，一段时间后，取出铁片，洗涤、烘干后称量。FeFe－ZnH2SO4溶液负极：Zn－2e－＝Zn2+正极：2H+＋2e－＝H2↑设计较为合理。本实验利用镀锌铁皮被腐蚀前后的质量差(△m)以及锌的密度(ρ)和镀锌铁皮单侧的面积(S)并结合公式h=△m/(2ρS)来测定镀锌铁皮的锌镀层厚度。教材实验原理分析负极：Zn－2e－＝Zn2+正极：2H+＋2e－＝H2↑开始：产生氢气速率较快（原电池原理）后期：产生氢气速率显著减慢（原电池消失）实验原理1.锌电化学腐蚀（P82）现象：镀锌铁皮在HCl中产生H2的速率由快转慢,颜色变暗。镀锌层溶解后镀锌层溶解前①用___________________测量反应前后的质量②用_______________来溶解铁皮表面的锌镀层③用________________来测量铁皮的面积电子天平(0.001g)1:4稀硫酸直尺(1mm毫米)注：（P82）判断反应终点的实验现象：准确判断锌完全反应是本实验最重要的一环。若判断过早则锌溶解不完全；判断过迟会使部分铁溶解，这样都会使实验的准确度下降。产生氢气显著减慢。2.锌镀层厚度(h)测定（P82）h=△m/(2ρS)原因：锌在酸中完全溶解后，不能形成原电池，电化学腐蚀消失，余铁与酸发生化学腐蚀，生成氢气速率减慢镀锌层总体积V=△m/ρ=2hS3.实验步骤1.取样2.称量m13.溶解.洗涤4.烘干、称量m25.重复2次6.数据处理记录与结论数据记录数据处理铁片A，长5.00cm宽5.06cm铁片A，长4.92cm宽4.90cm铁片A，长4.98cm宽5.00cm镀锌铁片A，m1（Ａ）=5.464克镀锌铁片B，m1（Ｂ）=5.255克镀锌铁片C，m1（Ｃ）=5.429铁片A，m２（Ａ）=5.322铁片B，m２（Ｂ）=5.121铁片C，m２（Ｂ）=5.290镀锌铁片单侧厚度/mm平均厚度/mm相当平均偏差/%镀锌铁片A0.03930.03910.34%镀锌铁片B0.0389镀锌铁片C0.0391操作要点及误差分析1、镀锌铁片反应前后质量的精确测量与读数。2、锌在酸中完全溶解后，产生氢气显著变慢，准确判断锌完全反应是本实验最重要的一环。若判断过早则会使锌未完全溶解－－（）若过迟会使铁部分溶解－－（）3、数据的准确记录与处理及误差分析。若铁片反应后进行洗涤，没有进行烘干就马上称量（）若铁片取出烘干时间过长，则结果（）偏小偏大偏小偏小【例题】为了探究镀锌薄铁板上锌的质量分数ω(Zn)和镀层厚度,查询得知锌易溶于强碱:Zn+2NaOH+2H2O===Na2[Zn(OH)4]+H2↑｡据此,截取面积为S的双面镀锌薄铁板试样,剪碎､称得质量为m1g｡用固体烧碱和水作试剂,拟出下列实验方案并进行相关实验｡可选用的仪器装置如下图｡题型镀锌铁皮镀层厚度的测定方案甲:通过测量试样与碱反应生成的氢气体积来实现探究目标｡(1)选用B和________(填仪器标号)两个装置进行实验｡(2)测得充分反应后生成氢气的体积为VL(标准状况),ω(Zn)=________｡(3)计算镀层厚度,还需检测的一个物理量是________｡(4)若装置B中的恒压分液漏斗改为普通分液漏斗,测量结果将________(填“偏大”､“偏小”或“无影响”)｡D11652.9()22.4VVmm或等其他合理答案金属锌的密度偏大气体发生装置内的气压大于大气压，所以偏大方案乙:通过称量试样与碱反应前后的质量实现探究目标｡选用仪器C做实验,试样经充分反应,滤出不溶物､洗涤､烘干,称得其质量为m2g｡(5)ω(Zn)=________｡方案丙:通过称量试样与碱反应前后仪器､试样和试剂的总质量(其差值即为H2的质量)实现探究目标｡实验同样使用仪器C｡(6)从实验误差角度分析,方案丙________方案乙(填“优于”､“劣于”或“等同于”)｡121mmm劣于反应放热，导致水的挥发，且氢气的质量小，造成误差很大。3.校课外化学活动小组测定了某牌子的软包装橙汁上维生素C(分子式是C6H8O6)的含量｡下面是测定实验分析报告｡请填写有关空白:[测定目的]测定××牌软包装橙汁上维生素C的含量｡[测定原理]C6H8O6+I2―→C6H6O6+2H++2I-｡[实验用品及试剂](1)仪器和用品:(自选,略)｡(2)试剂:指示剂________(填名称)､浓度为7.50×10-3mol·L-1标准碘溶液､蒸馏水等｡淀粉[实验过程](1)洗涤仪器,检查滴定管是否漏液,润洗后装好标准碘溶液待用｡(2)打开橙汁包装,目测:颜色——橙黄色,澄清度——好｡用_______________(填仪器名称)向锥形瓶中移入20.00mL待测橙汁,滴入2滴指示剂｡酸式滴定管(3)用左手控制滴定管的__________(填部位),右手摇动锥形瓶,眼睛注视___________________________,直到滴定终点,滴定到终点的现象是_________________________｡活塞锥形瓶中溶液颜色的变化溶液显蓝色且半分钟内不褪色[数据记录与处理](请在下面空白处设计数据处理的表格,不必填数据)若经数据处理,滴定中消耗标准碘溶液的体积是15.00mL,则此橙汁中维生素C的含量是_________mg·L-1｡样品体积/mL标准碘液体积滴定前滴定后消耗体积平均值第一次第二次990解析:根据C6H8O6+I2―→C6H6O6+2H++2I-,则n(C6H8O6)=n(I2)=0.015L×7.50×10-3mol·L-1=1.125×10-4mol,m(C6H8O6)=1.125×10-4mol×176g·mol-1×1000mg·g-1=19.8mg,故维生素C的含量为119.89900.02mgmgLL。