蘇教版高中化學(xué)《鍍鋅鐵皮鍍層厚度的測定》

1、6-2鍍鋅鐵皮鍍層厚度的測定本課題是繼食醋總酸含量測定后的定量實驗。定量分析實驗在科學(xué)研究中占有極其重要的地位。本課題主要介紹定量分析的一般過程，定量分析實驗方案的設(shè)計、常用定量分析儀器電子天平的使用方法，以及如何記錄和處理數(shù)據(jù)，如何書寫物質(zhì)的定量分析實驗報告等。是全書兩個定量分析實驗的其中一個。建議用1課時完成。一、實驗?zāi)繕?biāo)（1）初步學(xué)會用電子天平稱量物質(zhì)的質(zhì)量。（2）學(xué)會用化學(xué)方法測定鍍鋅鐵皮的鋅鍍層厚度。（3）了解測定過程中產(chǎn)生誤差的原因，并能對實驗中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。（4）學(xué)會書寫定量測定與分析實驗報告。二、實驗預(yù)習(xí) 在“知識預(yù)備”部分的教學(xué)中，我們首先要引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)鐵的性質(zhì)和探究鋅的性

2、質(zhì)，復(fù)習(xí)原電池工作原理、電鍍的目的等，使學(xué)生不僅掌握教材上介紹的測定原理和測定方法，而且讓學(xué)生自己設(shè)計實驗方案，并進(jìn)行預(yù)備實驗，通過分析比較找出操作方便省時、裝置簡單的測定方法。在數(shù)據(jù)記錄與處理的教學(xué)中，建議教師提醒學(xué)生注意數(shù)據(jù)的記錄與儀器的精密度相吻合。三、實驗儀器及藥品（或用品） 電子天平、燒杯、鑷子、直尺（精密度為1mm）、6mol.l-1的鹽酸、酒精燈、三腳架、石棉網(wǎng)、濾紙等。四、基本原理 本實驗利用鍍鋅鐵皮腐蝕前后的質(zhì)量差（m）以及鋅的密度（）和鍍鋅鐵皮單側(cè)的面積（s）來測定鍍鋅鐵皮的鋅鍍層厚度。即：h=m/（2s）五、操作要點：1準(zhǔn)確量取一定面積的鐵皮2準(zhǔn)確判斷反應(yīng)終點。反應(yīng)終點的

3、實驗現(xiàn)象：鍍鋅鐵片在hc1中產(chǎn)生h2的速率明顯減少，并且顏色變暗。若判斷過早則鋅溶解不完全；判斷過遲會使部分鐵溶解，這樣都會使實驗的準(zhǔn)確度下降。3鍍鋅鐵片反應(yīng)前后質(zhì)量的精確測量與讀數(shù)，尤其反應(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，然后加熱烘干，冷卻后稱量。六、思考與建議 該實驗依據(jù)教材提供的實驗方案具有以下一些優(yōu)點：反應(yīng)迅速，耗時短；終點容易判斷；實驗原理、裝置簡單易理解等。 在此前的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)了解了鋅、鐵的一些物理化學(xué)性質(zhì)，同時也學(xué)習(xí)了電化學(xué)的相關(guān)內(nèi)容，因此，在本節(jié)教學(xué)中不必過多的介紹鋅的電化學(xué)腐蝕原理。本節(jié)的重點在于培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計實驗和數(shù)據(jù)處理的能力。在前面一個課題的學(xué)

4、習(xí)中學(xué)生已經(jīng)初步了解了一些有關(guān)物質(zhì)的定量分析的一般方法。所以在教學(xué)過程中引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用定量分析實驗的一般方法展開對本課題內(nèi)容的學(xué)習(xí)與研究。 本課題安排在食醋總酸含量的測定之后，學(xué)生將會對物質(zhì)的定量分析有了新的認(rèn)識，同時也會豐富學(xué)生定量分析的思維。本課題在結(jié)構(gòu)上作了一些突破，課題中除了提供了“知識預(yù)備”中的“鋅的電化學(xué)腐蝕”相關(guān)知識外，同時還在“檢索咨詢”里介紹了測定鋅鍍層的其它方法。如利用鋅能溶解于naoh溶液，而鐵不能在其中溶解的性質(zhì)，再測反應(yīng)前后的質(zhì)量差。這樣可促使學(xué)生思考還有哪些方法可以完成對鋅鍍層厚度的測定，從而營造了一個積極思維、勇于探索的學(xué)習(xí)氛圍。 本實驗用到了精度達(dá)0.001g的電

5、子天平。由于老教材中的化學(xué)實驗并不需要該儀器，所以很多學(xué)校目前可能沒有該儀器。這樣該實驗便無法按照剛才所述原理進(jìn)行。我們可以用另一種方法測量其厚度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。數(shù)據(jù)記錄鍍鋅鐵皮質(zhì)量（g）面積（mm2）厚度*（mm）反應(yīng)前9.75525000.475反應(yīng)后9.5050.461數(shù)據(jù)處理鋅鍍層厚度（mm）依據(jù)h=m/（2s）（鋅的密度=7.14g/cm3）h=（9.755-9.505）/（27.251031708.5）=0.007mm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.

6、475-0.461）/2=0.007 mm注：測定厚度為鍍鋅鐵皮上隨機(jī)取五個點的平均值 分析兩種方法的實驗結(jié)果可知，依據(jù)教材所提供的方法和直接用螺旋測微器測厚度所得到的結(jié)果非常接近。再重復(fù)以上比較實驗，同樣得到了非常接近的結(jié)果。所以，在實際操作中可以用螺旋測微器直接測定的方法代替教材提供的方法。七、探索其它實驗方案 方案1：將鍍鋅鐵片投入足量的6moll-1鹽酸中，使其完全溶解，通過測量生成氫氣的體積，計算出鐵片上的鋅的質(zhì)量。 方案2：將鍍鋅鐵片投入足量的6moll-1鹽酸中，使其完全溶解，再在所得溶液中加入過量的naoh溶液，將沉淀過濾，待濾渣烘干、灼燒后，再稱量。 方案3：將鍍鋅鐵片投入足

7、量的6moll-1naoh溶液中，待充分反應(yīng)后，取出鐵片，用水沖洗、烘干后，再稱量。 方案4：將鍍鋅鐵片與另一塊純鐵片用一根導(dǎo)線連接起來，放入盛有3moll-1硫酸亞鐵溶液的燒懷中，過一段時間后，取了鐵片，用水沖洗、烘干后，再稱量。 方案5：將鍍鋅鐵片與石墨用一根導(dǎo)線連接起來，放入盛有6moll-1naoh溶液中，當(dāng)石墨棒過一段時間后，取出鐵片，用水沖洗、烘干后，再稱量。 學(xué)生根據(jù)自己設(shè)計的方案進(jìn)行實驗，實驗結(jié)束后，再通過：實驗所需時間、終點的現(xiàn)象、裝置和操作的復(fù)雜程度、準(zhǔn)確度等讓學(xué)生對自己的實驗方案和其他同學(xué)的實驗方案進(jìn)行對比，最后得出的結(jié)論： 方案1：要使整個一塊鍍鋅鐵片完全反應(yīng)完，需要很長時間，且測量氣體體積時容易產(chǎn)生誤差。 方案2：操作麻煩，且過濾時的濾渣很難刮干凈，不可避免有少量留在濾紙上，因此實驗精確度不高。 方案3：操作簡單，但反應(yīng)速率很慢，即使加熱、增大naoh溶液度，反應(yīng)速率仍很