镀锌铁皮锌镀层厚度的测定

关于镀锌铁皮锌镀层厚度的测定28.03.2024

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?第2页,共19页，2024年2月25日，星期天镀锌铁皮的腐蚀（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－吸氧腐蚀第3页,共19页，2024年2月25日，星期天

锌是银白色的金属。提水的小铁桶，一般是用白铁皮做的，在它的表面有着冰花状的结晶，这就是锌的结晶体。在白铁皮上镀了锌，主要是为了防止铁被绣蚀。然而，奇怪的是，锌比铁却更易生锈：一块纯金属锌，放在空气里，表面很快就变成蓝灰色——生锈了。这是因为锌与氧气化合生成氧化锌的缘故。可是这层氧化锌却非常致密，它能严严实实地覆盖在锌的表面，保护里面的锌不再生锈，锌就很难被腐蚀。正因为这样，人们便在白铁皮表面镀了一层锌防止铁生绣。

锌比铁活泼，如果遇到锈蚀，锌不断放出电子，成为离子，自己烂穿了，却保护了铁皮不受腐蚀。一直到锌全部腐蚀完了，铁才受到威胁。用镀锌的办法保护内部的铁，效果挺好。在轮船的外壳上，铆上一块锌板，可以保护船体。锌板烂得差不多了，再换上一块新的。

第4页,共19页，2024年2月25日，星期天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。第5页,共19页，2024年2月25日，星期天

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＝hsρ×2,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如何测定镀锌层厚度和镀锌量？第6页,共19页，2024年2月25日，星期天方案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较大第7页,共19页，2024年2月25日，星期天方案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△W569WW1－W2

锌与铁的活动性差异不大，反应几乎难以进行。第8页,共19页，2024年2月25日，星期天方案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。第9页,共19页，2024年2月25日，星期天方案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，但反应速率慢，时间较长。第10页,共19页，2024年2月25日，星期天方案5.将一定质量的镀锌铁皮与另一纯铁片用导线连接，放入FeSO4溶液中，一段时间后，取出铁片，洗涤、烘干后称量。FeFe－ZnFeSO4溶液负极：Zn－2e－＝Zn2+正极：2H+

＋2e－＝H2↑

设计较为合理。第11页,共19页，2024年2月25日，星期天方案6.将一定质量的镀锌铁皮与石墨用导线连接，放入NaOH溶液中，一段时间后（当石墨表面无气泡析出时），取出铁片，洗涤、烘干后称量。石墨Fe－ZnNaOH溶液负极：Zn－2e－＝Zn2+正极：2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－

设计合理。第12页,共19页，2024年2月25日，星期天

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)：Zn－2e－＝Zn2+正极(Fe)：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）,Zn被完全反应第13页,共19页，2024年2月25日，星期天实验原理△m：①用____________________测量反应前后的质量②用________________来溶解铁皮表面的锌镀层电子天平(0.001g)6mol/LHClmZn2ρSh＝△m2ρS＝第14页,共19页，2024年2月25日，星期天镀锌铁片在HCl中产生H2的速率由快迅速转慢实验现象操作要点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、反应后从酸液中取出的铁皮应先用蒸馏水冲洗，再用滤纸吸干，然后低温加热烘干，冷却后称量第15页,共19页，2024年2月25日，星期天一些思考另外一种测量其厚度的方法：

方法是用螺旋测微器直接测量铁片反应前后的厚度，则厚度差的1/2即为镀锌铁皮的锌镀层厚度(h)。具体比较见下表。用螺旋测微器测铁片的厚度第16页,共19页，2024年2月25日，星期天数据记录镀锌铁皮质量(g)面积(mm2)厚度*(mm)反应前7.1601708.50.555反应后6.650O.509数据处理①锌镀层厚度(mm)依据

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

=0.021mm②锌镀层厚度(mm)依据厚度差的1/2即为镀锌铁皮的锌镀层厚度(h)

h=(0.555－0.509)/2=0.023mm注：测定厚度为四次测定(铁皮上均匀取四个点)的平均值第17页,共19页，2024年2月25日，星期天1、电子天平要准确读数：由于电子天平精密度高，稍有影响都有可能使它的读数发生变化。所以要在不受外界