上海高考新增實(shí)驗(yàn) 鐵皮鍍鋅厚測(cè)定

1、 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，銹孔容易鐵罐被腐蝕時(shí)，銹斑呈點(diǎn)狀分布，銹孔容易穿透鐵罐；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屋檐的水槽、澆花用的水壺和水桶等器具一般是用白白鐵皮鐵皮( (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)，銹斑容而白鐵皮水槽被腐蝕時(shí)，銹斑容易在表面上擴(kuò)展開來(lái)，鍍鋅層先被腐蝕而內(nèi)部的鐵卻不易易在表面上擴(kuò)展開來(lái)，鍍鋅層先被腐蝕而內(nèi)部的鐵卻不易被銹蝕。被銹蝕。你知道造成這種現(xiàn)象的原因嗎?第1頁(yè)/共20頁(yè)鍍鋅鐵皮的腐蝕（

2、白鐵皮）Zn 2e Zn2+2H 2e H2 析氫腐蝕2H2O O2 4e 4OH 吸氧腐蝕鍍錫鐵皮的腐蝕（馬口鐵）Fe 2e Fe2+2H 2e H2 析氫腐蝕2H2O O2 4e 4OH 吸氧腐蝕負(fù)極：正極：負(fù)極：正極：第2頁(yè)/共20頁(yè) 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3頁(yè)/共20頁(yè)檢索咨詢檢索咨詢犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù) 在被保護(hù)的金屬器件上在被保護(hù)的金屬器件上 附著一附

3、著一種更易失去電子的金屬或合金的方法，種更易失去電子的金屬或合金的方法，稱為稱為“犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)”。這種。這種方法方法 可以應(yīng)用于防止水下的船殼、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。鋼鐵設(shè)備和地下管道的腐蝕。第4頁(yè)/共20頁(yè)電鍍產(chǎn)品第5頁(yè)/共20頁(yè)電鍍?cè)黻?yáng)極：鍍層金屬（銅片）陰極：鍍件（鑰匙）電解質(zhì)溶液：含有鍍層金屬離子的溶液電極反應(yīng)：陽(yáng)極：Cu Cu 2e2e Cu Cu 2+2+陰極：Cu Cu 2+2+ +2e +2e Cu Cu 電解過(guò)程中，電解液中的陽(yáng)離子濃度近似認(rèn)為不變！第6頁(yè)/共20頁(yè) 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（m

4、mZnZn) )，然后根據(jù)m mZnZnhshs2 2, ,計(jì)算計(jì)算求得鍍鋅層的厚度求得鍍鋅層的厚度h 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)定原理如何測(cè)定鍍鋅層厚度和鍍鋅量？第7頁(yè)/共20頁(yè)方案方案1.1.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(guò)測(cè)量氫氣的體積，計(jì)算鐵皮上的鋅的質(zhì)量。（1 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)間太長(zhǎng)； 測(cè)量氫氣體積易產(chǎn)生誤差第8頁(yè)/共20頁(yè)方案方案2.2.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

5、鐵皮上的鋅的質(zhì)量。Zn FeSO4 ZnSO4 Fe W65 56 9W W1W2 鋅與鐵的活動(dòng)性差異不大，反應(yīng)幾乎難以進(jìn)行。第9頁(yè)/共20頁(yè)方案方案3.3.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(guò)量的NaOH溶液，過(guò)濾、洗滌、烘干、灼燒沉淀，最后稱量。Zn Zn 2HCl 2HCl ZnCl ZnCl2 2 H H2 2Fe Fe 2HCl 2HCl FeCl FeCl2 2 H H2 2ZnClZnCl2 24NaOH 4NaOH NaNa2 2ZnOZnO2 22NaCl 2NaCl 2H2H2 2O O FeClFeCl2 22NaOH 2NaOH

6、 Fe(OH)Fe(OH)2 2 + 2NaCl + 2NaCl4Fe(OH)4Fe(OH)2 2+ O+ O2 2 + 2H + 2H2 2O O 4Fe(OH) 4Fe(OH)3 32Fe(OH)2Fe(OH)3 3 Fe Fe2 2O O3 3 + 3H+ 3H2 2O O 沉淀的獲取和稱量較為困難，精度不高。第10頁(yè)/共20頁(yè)方案方案4.4.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 Zn 2NaOH 2NaOH Na Na2 2ZnOZnO2 2 H H2 2 操作簡(jiǎn)單，但反應(yīng)速率過(guò)慢，時(shí)間較長(zhǎng)。第11頁(yè)/共20頁(yè)方案方案5.5.將一

7、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。FeFeZnFeSO4溶液負(fù)極：Zn 2e Zn2+正極：2H+ 2e H2 設(shè)計(jì)較為合理。第12頁(yè)/共20頁(yè)方案方案6.6.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(wú)氣泡析出時(shí)），取出鐵片，洗滌、烘干后稱量。石墨FeZnNaOH溶液負(fù)極：Zn 2e Zn2+正極：2H2O 2e H22OH 設(shè)計(jì)合理。第13頁(yè)/共20頁(yè) 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()和鍍鋅鐵皮單側(cè)的面積(S)并結(jié)合公式 h =m/(2S)來(lái)測(cè)定鍍鋅鐵皮的鋅鍍

8、層厚度。教材實(shí)驗(yàn)教材實(shí)驗(yàn)原理分析負(fù)極：Zn 2e Zn2+正極：2H+ 2e H2 開始：開始：產(chǎn)生氫氣速率較快（原電池原理）產(chǎn)生氫氣速率較快（原電池原理）后期：后期：產(chǎn)生氫氣速率顯著減慢（原電池消失）產(chǎn)生氫氣速率顯著減慢（原電池消失）第14頁(yè)/共20頁(yè)實(shí)驗(yàn)原理m：用_測(cè)量反應(yīng)前后的質(zhì)量 用_來(lái)溶解鐵皮表面的鋅鍍層電子天平(0.001g)6 mol/LHClmZn2Sh h m2S第15頁(yè)/共20頁(yè)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(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)確判斷鋅完全反應(yīng)是本實(shí)驗(yàn)最重要的一環(huán)。3、數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確

9、記錄與處理及誤差分析。第16頁(yè)/共20頁(yè)1、電子天平要小心使用：因電子天平屬精密儀器.2、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)。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。注意事項(xiàng)第17頁(yè)/共20頁(yè)一些思考另外一種測(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，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(cè)微器測(cè)鐵片的厚度第18頁(yè)/共20頁(yè)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.509O.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) h =m/(2S)(鋅的密度鋅的密度=7.14g/cm3)h= (7.1606.650) (27.14103