鍍鋅鐵皮鋅鍍層厚度的測定

關于鍍鋅鐵皮鋅鍍層厚度的測定15.07.2024

有些盛放食品的鐵罐是用“馬口鐵”(鍍錫鐵皮)制的,當“馬口鐵”鐵罐被腐蝕時，銹斑呈點狀分布，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，銹斑容易在表面上擴展開來，鍍鋅層先被腐蝕而內部的鐵卻不易被銹蝕。你知道造成這種現象的原因嗎?第2頁,共19頁，星期六，2024年，5月鍍鋅鐵皮的腐蝕（白鐵皮）負極：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）負極：Fe－2e－＝Fe2+正極：H＋＋2e－＝H2↑析氫腐蝕

2H2O＋O2

＋4e－＝4OH－吸氧腐蝕第3頁,共19頁，星期六，2024年，5月

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晶，這就是鋅的結晶體。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，表面很快就變成藍灰色——生銹了。這是因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。

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。一直到鋅全部腐蝕完了，鐵才受到威脅。用鍍鋅的辦法保護內部的鐵，效果挺好。在輪船的外殼上，鉚上一塊鋅板，可以保護船體。鋅板爛得差不多了，再換上一塊新的。

第4頁,共19頁，星期六，2024年，5月檢索咨詢犧牲陽極的陰極保護在被保護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”。這種方法可以應用于防止水下的船殼、鋼鐵設備和地下管道的腐蝕。第5頁,共19頁，星期六，2024年，5月

通過適當的途徑與方法，測定出鍍鋅鐵皮中鋅的質量（mZn)，然后根據mZn＝hsρ×2,計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6頁,共19頁，星期六，2024年，5月方案1.將一定質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，計算鐵皮上的鋅的質量。（1）下列裝置中不能用于測量氣體體積的裝置是E

反應所需時間太長；測量氫氣體積易產生誤差較大第7頁,共19頁，星期六，2024年，5月方案2.將一定質量的鍍鋅鐵皮（W1）投入到足量的FeSO4溶液中，一段時間后，取出鐵片，洗凈、烘干、稱量（W2），計算鐵皮上的鋅的質量。Zn＋FeSO4

＝ZnSO4

＋Fe△W569WW1－W2

鋅與鐵的活動性差異不大，反應幾乎難以進行。第8頁,共19頁，星期六，2024年，5月方案3.將一定質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9頁,共19頁，星期六，2024年，5月方案4.將一定質量的鍍鋅鐵皮投入到足量的NaOH溶液中，充分反應后，取出鐵片，洗滌、烘干后稱量。Zn＋2NaOH＝Na2ZnO2＋H2↑

操作簡單，但反應速率慢，時間較長。第10頁,共19頁，星期六，2024年，5月方案5.將一定質量的鍍鋅鐵皮與另一純鐵片用導線連接，放入FeSO4溶液中，一段時間后，取出鐵片，洗滌、烘干后稱量。FeFe－ZnFeSO4溶液負極：Zn－2e－＝Zn2+正極：2H+

＋2e－＝H2↑

設計較為合理。第11頁,共19頁，星期六，2024年，5月方案6.將一定質量的鍍鋅鐵皮與石墨用導線連接，放入NaOH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。石墨Fe－ZnNaOH溶液負極：Zn－2e－＝Zn2+正極：2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－

設計合理。第12頁,共19頁，星期六，2024年，5月

本實驗利用鍍鋅鐵皮被腐蝕前后的質量差(△m)以及鋅的密度(ρ)和鍍鋅鐵皮單側的面積(S)并結合公式

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

＋2e－＝H2↑開始：產生氫氣速率較快（原電池原理）后期：產生氫氣速率顯著減慢（原電池消失）,Zn被完全反應第13頁,共19頁，星期六，2024年，5月實驗原理△m：①用____________________測量反應前后的質量②用________________來溶解鐵皮表面的鋅鍍層電子天平(0.001g)6mol/LHClmZn2ρSh＝△m2ρS＝第14頁,共19頁，星期六，2024年，5月鍍鋅鐵片在HCl中產生H2的速率由快迅速轉慢實驗現象操作要點1、鍍鋅鐵片反應前后質量的精確測量與讀數。2、鋅在酸中完全溶解后，產生氫氣顯著變慢，準確判斷鋅完全反應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－－（）若過遲會使鐵部分溶解－－（）3、反應后從酸液中取出的鐵皮應先用蒸餾水沖洗，再用濾紙吸干，然后低溫加熱烘干，冷卻后稱量第15頁,共19頁，星期六，2024年，5月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16頁,共19頁，星期六，2024年，5月數據記錄鍍鋅鐵皮質量(g)面積(mm2)厚度*(mm)反應前7.1601708.50.555反應后6.650O.509數據處理①鋅鍍層厚度(mm)依據

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(鐵皮上均勻取四個點)的平均值第17頁,共19頁，星期六，2024年，5月1、電子天平要準確讀數：由于電子天平精密度高，稍有影響都有可能使它的讀數發(fā)生變化。所以要在