镀锌铁皮厚度测定

课题2 镀锌铁皮镀层厚度的测定

一、实验的基本原理

本实验利用镀锌铁皮腐蚀前后的质量差(△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。

二、实验关键点

1、镀锌铁片反应前后质量的精确测量与读数。

2、如何判断镀锌铁皮锌片恰好反应完，铁片基本没反应

3、数据的准确记录与处理及误差分析。

三、如何把握实验关键点

此课题本人做了三个实验：

实验一：镀锌铁皮与盐酸的反应

实验原理：镀锌铁皮在盐酸中构成原电池，锌与盐酸先反应，当反应气泡迅速减少时，锌已基本反应完。

实验样品：镀锌铁皮（约5c m×5c m）3片

仪器：烧杯（培养皿）、酒精灯、火柴、三脚架、石棉网、镊子、玻璃棒、尺（精度为0.1cm），电子天平（精度为0.001g）。

试剂：6mol·L-1盐酸

实验步骤：

1.取三块镀锌铁皮(A、B、C，截自同一块镀锌铁皮)，分别量出它们的长度与宽度。

2．用电子天平分别称量三块镀锌铁皮（A、B、C）的质量。

3．将镀锌铁皮A放入烧杯中，加入约40mL 6mol·L-1盐酸。反应时用玻璃棒小心翻动镀锌铁皮，使铁皮两边锌镀层都充分反应，到反应速率突然减小时（产生气泡的速率变得极慢），立即将未反应的铁皮取出，用自来水冲洗掉附着的酸液。

4．将铁片放在石棉网上，用酒精灯小火烘干，冷却后用电子天平称量。

5．分别用B、C重复进行实验步骤3、4。

6．根据实验所得数据，求出镀锌铁皮的镀锌铁皮的锌镀层厚度。

附录象

实验二:镀锌铁皮与氢氧化钠溶液的反应

实验原理：锌能溶于强碱溶液而铁不能与强碱溶液反应，反应的化学反应方程式为：

Zn + 2NaOH + 2H2O=== Na2[Zn(OH)4] + H2↑

实验步骤：

1.取三块镀锌铁皮(A、B、C，截自同一块镀锌铁皮)，分别量出它们的长度与宽度。

2．用电子天平分别称量三块镀锌铁皮（A、B、C）的质量。

3．将镀锌铁皮A放入烧杯中，加入约40mL 6mol·L-1氢氧化钠。反应时用玻璃棒小心翻动镀锌铁皮，使铁皮两边锌镀层都充分反应，到反应速率为零（几乎不产生气泡）时，将未反应的铁皮取出，用自来水冲洗掉附着的碱液。

4．将铁片放在石棉网上，用酒精灯小火烘干，冷却后用电子天平称量。

5．分别用B、C重复进行实验步骤3、4。

6．根据实验所得数据，求出镀锌铁皮的镀锌铁皮的锌镀层厚度。

附照片

问题和讨论:

由于实验一镀锌铁皮中的锌和铁都能与盐酸反应,所以锌与盐酸是否恰好完全反应比较难判断,不同的实验者会有比较大的偏差，因此，实验误差大。而实验二锌与强碱溶液而铁不能与强碱溶液反应可以使锌充分反应,不存在是否完全反应的判断问题，比较精确。但时间比较长，每反应一次就需要大约45分钟时间。为解决既能准确判断又在短时间内完成，实验做了少许改进。在实验一的酸溶液中加几滴双氧水。若出现明显黄色，则说明锌层已反应完。实验三镀锌铁皮与滴加双氧水的盐酸的反应

1.取三块镀锌铁皮(A、B、C，截自同一块镀锌铁皮)，分别量出它们的长度与宽度。

2．用电子天平分别称量三块镀锌铁皮（A、B、C）的质量。

3．在40mL 6mol·L-1盐酸中先滴几滴双氧水，再将镀锌铁皮A放入烧杯中，

当反应液中有黄色出现时，立即取出铁片，用自来水冲洗掉附着的酸液。

4．将铁片放在石棉网上，用酒精灯小火烘干，冷却后用电子天平称量。 5．分别用B 、C 重复进行实验步骤3、4。

6．根据实验所得数据，求出镀锌铁皮的镀锌铁皮的锌镀层厚度。 实验数据如下：

附录象

四、实验注意事项

1、电子天平要小心使用：因电子天平属精密仪器，应要求学生小心使用防止损坏。

2、电子天平要准确读数：由于电子天平精密度高，稍有影响（比如对着它大声说话）都有可能使它的读数发生变化。所以要等在不受外界影响的情况下，天平显示数据稳定下来后再读数。

3、要及时记录数据：数据对定量分析实验是至关重要的。如果前面有任何一处数据忘记记

录，都会使后续实验丧失意义。

五、一些思考

5．1 根据教材提供的材料，回顾本人做的三个实验，“实验一”反应迅速，耗时短；实验原理简单易理解等。但终点判断不很容易，实验误差相对较大。“实验二”我把它作为

判定镀锌层标准厚度的基准实验。实验原理简单，但费时。而且经过实验，发现该实验也不很精确。有的老师认为铁不与氢氧化钠反应，反应时间长一些，可以确保锌层的反应完全，从而确保精确度。通过实验后发现反应的溶液中有大量的Fe 3+，说明合金上的铁元素也参与了反应），致使锌层会变厚，精确度下降。“实验三”反应迅速，耗时短；实验原理简单易理解等。且终点容易判断，实验误差相对较小。根据原电池原理，只要有锌存在，铁不可能参与反应。但实际上铁肯定要参与反应，只是少一些反应，所以Fe 2+很快会产生，但看不到黄色。当出现黄色时，说明有较多的Fe 3+，说明有大量的铁开始参与反应，此时说明锌已反应完。立即取出，误差较小。

5．2 借签省级培训材料，使用螺旋测微仪也是一个较好的方法。螺旋测微仪精确到0．０１ｍｍ，因此可以读数到０．００１ｍｍ。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。

注：测定厚度为四次测定(铁皮上均匀取如下图四个点)的平均值

通过上表可以看出，此法操作简便，设备要求较低，对部分没有电子天平的学校来说，不失为一种好的方法．我也直接用螺旋测微器尝试了好几组实验，都可以得到大致结果，但相对来说误差还是比较大的，大概在１０％左右．当然以上方法只代表我的个人看法，是否有其它的更好的测定方法有待广大教师进一步研究和探讨。