《鍍鋅鐵皮鋅鍍層厚度測定》導(dǎo)學(xué)案1

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1、鍍鋅鐵皮鍍層厚度的測定》導(dǎo)學(xué)案 本課題是繼食醋總酸含量測定后的定量實驗。定量分析實驗在科學(xué)研究中占有極其重 要的地位。本課題主要介紹定量分析的一般過程，定量分析實驗方案的設(shè)計、常用定量分 析儀器 —— 電子天平的使用方法，以及如何記錄和處理數(shù)據(jù)，如何書寫物質(zhì)的定量分析實 驗報告等。是全書兩個定量分析實驗的其中一個。建議用 1 課時完成。 一、實驗?zāi)繕?biāo) （1）初步學(xué)會用電子天平稱量物質(zhì)的質(zhì)量。 （2）學(xué)會用化學(xué)方法測定鍍鋅鐵皮的鋅鍍層厚度。 （3）了解測定過程中產(chǎn)生誤差的原因，并能對實驗中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。 （4）學(xué)會書寫定量測定與分析實驗報告。 二、實驗預(yù)習(xí) 在 “知識預(yù)備 ”部

2、分的教學(xué)中，我們首先要引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)鐵的性質(zhì)和探究鋅的性質(zhì)，復(fù) 習(xí)原電池工作原理、電鍍的目的等，使學(xué)生不僅掌握教材上介紹的測定原理和測定方法， 而且讓學(xué)生自己設(shè)計實驗方案，并進(jìn)行預(yù)備實驗，通過分析比較找出操作方便省時、裝置 簡單的測定方法。在數(shù)據(jù)記錄與處理的教學(xué)中，建議教師提醒學(xué)生注意數(shù)據(jù)的記錄與儀器 的精密度相吻合。 三、實驗儀器及藥品（或用品） 電子天平、燒杯、鑷子、直尺（精密度為 1mm）、6mol.L-1 的鹽酸、酒精燈、三腳架、 石棉網(wǎng)、濾紙等。 四、基本原理 本實驗利用鍍鋅鐵皮腐蝕前后的質(zhì)量差（△ m）以及鋅的密度（p）和鍍鋅鐵皮單側(cè)的 面積（S）來測定鍍鋅鐵皮的鋅鍍層厚

3、度。即： h= △ m/ (2 pS 五、操作要點 1．準(zhǔn)確量取一定面積的鐵皮 2．準(zhǔn)確判斷反應(yīng)終點。反應(yīng)終點的實驗現(xiàn)象：鍍鋅鐵片在 HC1 中產(chǎn)生 H2 的速率明 顯減少，并且顏色變暗。若判斷過早則鋅溶解不完全；判斷過遲會使部分鐵溶解，這樣都 會使實驗的準(zhǔn)確度下降。 3．鍍鋅鐵片反應(yīng)前后質(zhì)量的精確測量與讀數(shù)，尤其反應(yīng)后從酸液中取出的鐵皮應(yīng)先 用蒸餾水沖洗，再用濾紙吸干，然后加熱烘干，冷卻后稱量。 六、思考與建議 該實驗依據(jù)教材提供的實驗方案具有以下一些優(yōu)點：反應(yīng)迅速，耗時短；終點容易判 斷；實驗原理、裝置簡單易理解等。 在此前的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)了解了鋅、鐵的一些物理化學(xué)性質(zhì)

4、，同時也學(xué)習(xí)了電化學(xué) 的相關(guān)內(nèi)容，因此，在本節(jié)教學(xué)中不必過多的介紹鋅的電化學(xué)腐蝕原理。本節(jié)的重點在于 培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計實驗和數(shù)據(jù)處理的能力。在前面一個課題的學(xué)習(xí)中學(xué)生已經(jīng)初步了解了一 些有關(guān)物質(zhì)的定量分析的一般方法。所以在教學(xué)過程中引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用定量分析實驗的一般 方法展開對本課題內(nèi)容的學(xué)習(xí)與研究。 本課題安排在食醋總酸含量的測定之后，學(xué)生將會對物質(zhì)的定量分析有了新的認(rèn)識， 同時也會豐富學(xué)生定量分析的思維。 本課題在結(jié)構(gòu)上作了一些突破， 課題中除了提供了 “知 識預(yù)備 ”中的“鋅的電化學(xué)腐蝕 ”相關(guān)知識外，同時還在 “檢索咨詢 ”里介紹了測定鋅鍍層的其 它方法。如利用鋅能溶解于 NaOH 溶液，

5、而鐵不能在其中溶解的性質(zhì)，再測反應(yīng)前后的質(zhì) 量差。這樣可促使學(xué)生思考還有哪些方法可以完成對鋅鍍層厚度的測定，從而營造了一個 積極思維、勇于探索的學(xué)習(xí)氛圍。 本實驗用到了精度達(dá) 0.001g 的電子天平。由于老教材中的化學(xué)實驗并不需要該儀器， 所以很多學(xué)校目前可能沒有該儀器。這樣該實驗便無法按照剛才所述原理進(jìn)行。我們可以 用另一種方法測量其厚度 —— 用螺旋測微器直接測量鐵片反應(yīng)前后的厚度，則厚度差的 數(shù)據(jù) 記錄 鍍鋅鐵皮 質(zhì)量（g） 面積（mm2） 厚度* (mm) 反應(yīng)前 9.755 2500 0.475 反應(yīng)后 9.505 0.461 數(shù)據(jù) 處理 鋅鍍層厚

6、度（mm） 依據(jù) h= △ m/ (2 pS (鋅的密度 p =7.14g/cm3 h= (9.755-9.505 ) / (2 7.25 103 1708.5) =0.007mm 鋅鍍層厚度（mm） 依據(jù)厚度差的1/2即為鍍鋅鐵皮的鋅鍍層厚度（h） h= （0.475-0.461 ） /2=0.007 mm 注：測定厚度為鍍鋅鐵皮上隨機取五個點的平均值 分析兩種方法的實驗結(jié)果可知，依據(jù)教材所提供的方法和直接用螺旋測微器測厚度所 得到的結(jié)果非常接近。再重復(fù)以上比較實驗，同樣得到了非常接近的結(jié)果。所以，在實際 操作中可以用螺旋測微器直接測定的方法代替教材提供的方法。 七、探索其它

7、實驗方案 方案1:將鍍鋅鐵片投入足量的 6mol?L-1鹽酸中，使其完全溶解，通過測量生成氫氣 的體積，計算出鐵片上的鋅的質(zhì)量。 方案2：將鍍鋅鐵片投入足量的 6mol -L-1鹽酸中，使其完全溶解，再在所得溶液中加 入過量的NaOH溶液，將沉淀過濾，待濾渣烘干、灼燒后，再稱量。 方案3:將鍍鋅鐵片投入足量的 6mol -L-1NaOH溶液中，待充分反應(yīng)后，取出鐵片， 用水沖洗、烘干后，再稱量。 方案4：將鍍鋅鐵片與另一塊純鐵片用一根導(dǎo)線連接起來，放入盛有 3mol L-1硫酸亞 鐵溶液的燒懷中，過一段時間后，取了鐵片，用水沖洗、烘干后，再稱量。 方案5:將鍍鋅鐵片與石墨用一根導(dǎo)線

8、連接起來，放入盛有 6mol -L-1NaOH溶液中， 當(dāng)石墨棒過一段時間后，取出鐵片，用水沖洗、烘干后，再稱量。 學(xué)生根據(jù)自己設(shè)計的方案進(jìn)行實驗，實驗結(jié)束后，再通過：實驗所需時間、終點的現(xiàn) 象、裝置和操作的復(fù)雜程度、準(zhǔn)確度等讓學(xué)生對自己的實驗方案和其他同學(xué)的實驗方案進(jìn) 行對比，最后得出的結(jié)論： 方案 1：要使整個一塊鍍鋅鐵片完全反應(yīng)完，需要很長時間，且測量氣體體積時容易 產(chǎn)生誤差。 方案 2：操作麻煩，且過濾時的濾渣很難刮干凈，不可避免有少量留在濾紙上，因此 實驗精確度不高。 方案 3：操作簡單，但反應(yīng)速率很慢，即使加熱、增大 NaOH 溶液度，反應(yīng)速率仍很 慢。 方案 4：設(shè)計合理，但不易判斷鋅什么時候反應(yīng)完。 方案 5：該操作較簡單，且實驗精確度較高。 （事實速率也較慢） 除以上方案外，還可引導(dǎo)學(xué)生去查找資料，尋找一種金屬活潑性介于鋅與鐵之間，然 后可利用該金屬與鍍鋅鐵皮組成原電池進(jìn)行實驗。