一、知识预备
1.锌的电化学腐蚀
锌的化学性质比铁活泼,如果镀锌铁皮的锌镀层被破坏,将在潮湿空气中发生电化学腐蚀,残留的锌镀层作为原电池的负极,锌先被腐蚀。将镀锌铁皮放到酸中时,发生原电池反应,铁皮表面的锌镀层溶解,电极反应式如下:
负极:Zn-2e-===Zn2+
正极:2H++2e-===H2↑
待锌在酸中完全溶解后,产生氢气的速率显著减慢,可以借此判断锌镀层是否反应完全。
思考1:表面镀锌的铁皮不易生锈,通称铅铁、白铁。镀锌铁为什么不易生锈呢?
提示 ①在铁的表面起到保护层的作用。②如果镀层破坏,还可以形成锌铁原电池,铁作正极,利用牺牲阳极的阴极保护法原理,铁受到保护。
2.镀锌层厚度的测定
称量与6 mol·L-1盐酸反应前后铁皮的质量(分别为m1、m2),两者之差就是锌镀层的质量(m1-m2),则锌镀层的总体积为V=,式中ρ为锌的密度,一般为7.14 g·cm-3。
若已知锌镀层单侧面积为S(可测),锌镀层单侧厚度为h,则V=2hS。
由以上两式可得=2hS,所以h=。
二、课题方案设计
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 1∶4稀硫酸。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。