2017-2018学年高中化学苏教版（浙江专版）选修6教学案：专题6+课题2+镀锌铁皮锌镀层厚度的测定+Word版含答案.docVIP

课题2镀锌铁皮锌镀层厚度的测定 [浙江选考·加试要求] ————————————————————————————————————— 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＝，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。 方案2： 原理 Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑，Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑。 过程 将镀锌铁皮投入足量的6 mol·L－1盐酸中，使其完全溶解，通过测定生成H2的体积，计算混合物中锌的质量。 方案3： 原理 Zn＋FeSO4===Fe＋ZnSO4。 过程 将镀锌铁皮投入足量的FeSO4溶液中，使其充分反应后，取出铁皮，用水冲洗、烘干后，称量，根据反应前后铁皮的质量差，计算锌镀层的质量。 [实验与拓展] 实验流程 实验一：镀锌铁皮与盐酸的反应 (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)将镀锌铁皮A放入烧杯中，加入40 mL 6 mol·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)，立即将未反应的铁片取出，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)分别用镀锌铁皮B、C重复进行实验步骤(3)、(4)。 (6)根据实验所得数据，求出镀锌铁皮的锌镀层厚度。 实验二：镀锌铁皮与氢氧化钠溶液的反应 (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)将镀锌铁皮A放入烧杯中，加入约40 mL 6 mol·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。 对点集训 1．在镀锌铁皮的锌镀层厚度的测定过程中，下列操作会导致测定结果偏高的是(　　) A．过早判断反应终点 B．过迟判断反应终点 C．锌在酸中溶解后，铁皮未烘干就去称重 D．在测定铁皮的面积时测得面积比铁皮的实际面积大 解析：选B　过迟判断反应终点导致部分铁溶解，m1－m2偏大而引起结果偏高。过早判断反应终点、铁皮未烘干就去称重则使m1－m2偏小而引起结果偏低。 2．实验是化学的最高法庭。以镁条、铝片为电极，以稀NaOH溶液为电解质溶液构成的原电池，人们普遍认为铝是负极。某研究性学习小组为探究该原电池究竟谁是负极，发生怎样的电极反应，进行了如下实验： 如图，剪取约8 cm的镁