借助壓強傳感器測定鐵皮鍍鋅層厚度*

摘要：針對“鍍鋅鐵皮鍍鋅層厚度測定實驗”憑肉眼觀察易發生判斷錯誤并造成實驗結果誤差較大的弊病，對實驗做了改進。將鍍鋅鐵片與鹽酸的反應置于密閉的集氣瓶中進行，采用壓強傳感器監測反應開始后集氣瓶內氫氣壓強的變化，同時配合肉眼觀察，當氣體壓強在短時間內（15～25秒）基本不變時定為鋅層反應結束的依據。計算結果表明，用此方法可顯著提高實驗的準確度。

關鍵詞：鐵皮鍍鋅層；厚度測定；壓強傳感器；化學實驗改進

文章編號：1005–6629（2013）11–0057–02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

上海高三化學教材第212頁[1]“鍍鋅鐵皮鍍鋅層厚度測定實驗”是將鍍鋅鐵片與鹽酸反應， 其鋅層產生氫氣的速率比鐵層大， 所以鍍鋅鐵片開始與酸反應時速率很大，而后會突然減小。教材選用了觀察產生的氫氣氣泡多少的方法來作判斷，在反應突然減慢的瞬間認為是鍍鋅層反應完成的標志。實驗操作發現較難判斷反應突然減慢的瞬間，若判斷錯誤，過早或過晚將鐵片與酸脫離，就會造成誤差。本文實驗設計把鍍鋅鐵片與鹽酸的反應置于密閉集氣瓶中進行，采用壓強傳感器監測瓶內壓強的變化規律，同時配合肉眼觀察反應突然減慢，短時間內（本次實驗為15～25秒）氣體壓強基本不變的時刻說明鋅層反應結束，鐵與酸反應產生的氫氣量非常少以至于傳感器沒有檢測到其變化，該數字信號作為鍍鋅層反應完成的依據可使實驗的準確度顯著提高。為15～25秒）不變的時刻，同時配合肉眼觀察反應突然減慢，說明鋅層反應結束，鐵與酸反應產生的氫氣很少以至于傳感器檢測不到，該信息可作為鍍鋅層反應完成的信號。再經過快速取出鐵片，用自來水沖洗掉附著的酸液，在石棉網上用酒精燈火焰烘干，冷卻后用電子天平稱量出m2，可使實驗的準確度顯著提高。

2 實驗儀器及試劑

鍍鋅鐵皮、尺、電子天平、量筒、朗威DIS壓強傳感器、朗威DIS數據采集器、電腦、鑷子、石棉網、酒精燈、三角架、火柴、自來水、6 mol/L鹽酸、集氣瓶帶單孔塞玻璃彎管。

3 實驗操作步驟

（1）取兩片鍍鋅鐵片（A、B），分別用尺量出長與寬（精確到0.1 cm）。鍍鋅鐵片A：長2.75 cm，寬1.05 cm。鍍鋅鐵片B：長2.50 cm，寬1.25 cm。

（2）將兩片鍍鋅鐵片（A、B）放在電子天平上稱量。鍍鋅鐵片A：m1（A）=1.881 g。鍍鋅鐵片B：m1（B）=2.091 g。

（3）將鍍鋅鐵片A放入集氣瓶中，然后加入約6 mol/L 的鹽酸15 mL，塞緊橡皮塞，如圖1所示裝置（預先已檢查好氣密性）。當電腦軟件顯示壓強值不再增加時迅速用鑷子將鐵片取出，立即用自來水沖洗掉附著的酸液。

4 數據分析和處理：

表1為鍍鋅鐵片A與鹽酸反應的壓強與時間變化表格，右邊為每隔5秒鐘自動采集時的時間t，左邊為集氣瓶內壓強的數值?？梢娫?03.8 kPa處壓強長時間不變，可認為是鍍鋅層與酸反應完成的標志。在第5個103.8 kPa處確定鋅與鹽酸反應結束。從判斷出該點到動手取鐵片的幾秒鐘內集氣瓶內壓強略有上升，說明鐵已經開始與鹽酸反應。若是用肉眼觀察該點就難以找到可靠數據。

表2為鍍鋅鐵片B與鹽酸反應的壓強時間變化表格，右邊為每隔5秒鐘自動采集時的時間t，左邊為集氣瓶內壓強的數值?？梢娫?03.1 kPa處壓強長時間不

（2）根據這兩組的測量數據顯示，在鍍鋅鐵片面積與樣品基本相同的情況下，若每5秒采集一次數據有3次壓強數值不變即可判斷為鋅層反應完的標志，在10秒內把鐵片從鹽酸中取出會準確度更高。

6 實驗創新之處

實驗結果顯示，本次標本鍍鋅層厚度為0.000315 cm左右，非常薄，若用肉眼觀測法確定酸與鋅層何時反應結束會造成較大的誤差。本實驗把鍍鋅鐵片與鹽酸反應在密閉集氣瓶中進行，采用壓強傳感器監測瓶內壓強的變化規律，同時配合肉眼觀察反應突然減慢，短時間內（本次實驗為15～25秒）氣體壓強基本不變的時刻，說明鋅層已經反應完，鐵與酸反應產生的氫氣量非常少以至于傳感器沒有檢測到其變化，該數字信號作為鍍鋅層反應完成的依據可使實驗的準確度顯著提高。

參考文獻：

[1]姚子鵬主編.高中化學拓展型課程教材（試用本）[M].上海：上?？茖W技術出版社，2010：212.