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

你知道造成这种现象的原因吗? 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。

镀锡铁皮的腐蚀(马口铁)负极：Fe -2e- = Fe2+

正极：H+ +2e- = H2↑2H2O + O2 +4e- = 4OH-

析氢腐蚀吸氧腐蚀

镀锌铁皮的腐蚀(白铁皮)负极：Zn -2e- = Zn2+

正极：H+ +2e- = H2↑2H2O + O2 +4e- = 4OH-

析氢腐蚀吸氧腐蚀

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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？

镀锌铁皮锌镀层厚度的测定原理

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=2 h s xρ,计算求得镀锌层的 厚度h

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

反应所需时间 太长；测量氢气 体积易产生误差E 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 65 56 W △W 9 W 1 - 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 Fe + 2HCl = = ZnCl2+ H2↑ FeCl2+ H2↑

ZnCl2+4NaOH = Na2ZnO2+2NaCl + 2H2O 沉淀的获取 FeCl2+2NaOH = Fe(OH)2 ↓+ 2NaCl 2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O

和称量较为困 难，精度不高。 4Fe(OH)2+ O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3ZnCl2+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↑ = Na2Zn(OH)4+ H2↑

Zn +2NaOH+2H2O

操作简单，但反 应速率过慢，时 间较长。

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。 负极：Zn -2e- = Zn2+ 正极：2H+ +2e- = H2↑Fe Fe-Zn H2SO4溶液

设计较为合理。

教材实验原理分析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。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。

镀锌层溶解前

镀锌层溶解后

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。 判断反应终点的实验现象： 锌在酸中完全溶解后，不能形成原电池，电化学 原因：腐蚀消失，余铁与酸发生化学腐蚀，生成氢气速率减慢

2.锌镀层厚度 (h)测定(P83)

h =△m/(2ρS)注：(P82)

镀锌层总体积

V= △m/ρ =2hS

电子天平(0.001g)测量反应前后的质量 ①用___________________

1:4稀硫酸 来溶解铁皮表面的锌镀层 ② 用_______________③用________________ 直尺(1mm毫米) 来测量铁皮的面积

3.实验步骤1.取样 2.称量m1 3.溶解.洗涤 4.烘干、称量 m2 5.重复2次 6.数据处理

记录与结论数据记录铁片A,长 5.00 cm宽 镀锌 5.06cm 铁片 铁片B,长 4.92cm宽4.90cm 铁片C,长 4.98cm宽5.00cm 镀锌铁 镀锌铁片A,m1(A)=5.464克 片A 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B 镀锌 铁片C

数据处理单侧厚 平均厚 相当平 度/cm 度/cm 均偏差

/%3.93x1 0-4 3.89x1 3.91x1 0-4 0-4 3.91x1 0-4

0.34%