课题2 镀锌铁皮锌镀层厚度的测定
[浙江选考•加试要求]
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1.电子天平的使用。
2.镀锌铁皮锌镀层厚度测定的原理(与酸或碱反应)和操作流程。
3.实验数据的处理和测定过程中产生误差的原因分析。
锌的电化学腐蚀
用化学方法测定镀锌铁皮镀层厚度是原电池、电解及电镀知识的迁移和应用。当将镀锌铁皮放到酸中时,能迅速形成原电池,同时产生大量的氢气。其中锌是负极,铁是正极,电极反应如下:
负极:Zn-2e-===Zn2+;
正极:2H++2e-===H2↑。
当锌完全溶解后,铁与酸反应产生氢气的速率会显著减慢,并以此作为判断锌镀层是否完全反应掉的依据。
[器材与原理]
相关器材
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0.1 cm)、电子天平(精度为0.001 g)。
相关原理
(1)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,都会增加实验误差。判断锌在酸中完全溶解的实验现象是产生氢气速率显著变慢,其依据是锌反应完原电池作用消失,铁和酸反应减慢。
(2)结合计算公式:h=m1-m22ρS,本实验产生误差的主要原因有:镀锌铁片长、宽测量;反应前后铁皮质量称量;终点判断;反应后铁皮洗涤;铁皮未烘干。措施:提高测量工具的精密度,减小系统误差。重复测量三次,取平均值,减小偶然误差。
(3)测定锌镀层质量的其他方法
为了减缓露置在空气中的铁的电化学腐蚀,在铁皮表面往往镀上一薄层锌,通常称“白铁皮”。“白铁皮”具有较强的耐腐蚀性,是生产中常用的金属材料之一。锌镀层是铁皮的保护膜,这层膜的厚度及均匀度是判断镀层质量的重要指标。
方案1:
原理 Zn能溶于强碱溶液中,但铁不与强碱反应。反应的化学方程式为
Zn+2NaOH+2H2O===Na2[Zn(OH)4]+H2↑。
过程 称量镀锌铁皮的总质量,然后将镀锌铁皮投入足量的NaOH溶液中,使其反应完全后,取出铁皮,用水冲洗,烘干称量,通过称量反应前后铁皮的质量,计算两者的质量差,即为锌镀层的质量。