自制酒精测试剂.DOC

自製酒精測試劑 研究動機： 每天打開新聞報導，均有酒後駕車的肇事事件，而執勤的警察利用酒精測試器來測試駕駛人員的酒精濃度，剛好在理化課本的第十章，提到有關酒精的測試問題，於是便展開我們的興趣研究，是否有其他的方式來製作簡易的酒精測試器呢？ 研究目的： 利用課本提到的二鉻酸鉀來製作簡易的酒精測試器. 利用過錳酸鉀在酸性、中性及鹼性溶液中具有不同的還原及氧化能力，來製作簡易的酒精測試器. 相關資料查詢： 二鉻酸鉀加濃硫酸能將乙醇氧化成乙醛，二鉻酸鉀根離子本身還原成3價鉻離子 ( Cr3+ )，利用橘紅色變綠色來檢測乙醇. 反應式： Cr2O72+ + 8H+ + 3 C2H5OH → 2 Cr3+ + 3 CH3CHO + 7 H2O 過錳酸鉀加濃硫酸能將乙醇氧化成乙酸，過錳酸鉀根離子本身還原產生2價錳離子 ( Mn2+ )，顏色由紫紅色變成無色，來檢測乙醇. 反應式： KMnO4 + C2H5OH +H+ → Mn2+ + CH3COOH + H2O 過錳酸鉀在中性溶液中能將乙醇氧化成乙醛，過錳酸鉀根離子本身還原產生MnO2沉澱，來檢測乙醇. 反應式： KMnO4 + C2H5OH → MnO2 + CH3CHO 過錳酸鉀在鹼性溶液中，過錳酸鉀根離子的本身氧化成MnO42- (綠色)，來檢測乙醇. 反應式： KMnO4 + OH- +C2H5OH→ MnO42- 因法令規定，在檢測呼出的氣體中，乙醇濃度含量在每公升0.00025g及0.00055g時有不同的處罰，因此我們朝向這2個方向來研究及討論. 我們查得乙醇的飽和蒸氣壓如下： 溫度(℃) -31.3 -2.3 19.0 34.9 蒸氣壓(mmHg) 1 10 40 100 假設乙醇為理想氣體，我們測出所呼出的氣體總體積約為400ml，而我們的體溫約為37℃，則 P = 100mmHg . V = 0.4 L . R = 62.4 T = 273 + 37 PV = nRT . W ≒ 0.1mg ≒ 0.0001g 在呼出的氣體中，乙醇0.00025g/L及0.00055g/L相當於我們呼出氣體的總體積約為400ml，換算得0.0001g/400ml及0.00022g/400ml. 實驗器材： 1.器材：試管、試管架、燒杯、安全吸球、pipette、分光度計、玻璃棒、parafilm。 2.藥品：乙醇、濃硫酸、氫氧化鈉、二鉻酸鉀、過錳酸鉀。 五、實驗步驟： 實驗一：利用溶液和濃硫酸的混合溶液檢測乙醇支試管。 2ml的酒精溶液後，再用將試管密封不漏氣，置於恆溫槽中，溫度設於，為確保蒸氣壓能達到飽和，試管均於實驗前一天備妥，置一晚。 配製0.M、0.M、0.M、0.M、0.4M的溶液。 4. 取10支試管編號(1)~(10)，加0.05M的鉀ml於各試管中。 5. (1)~(10)依序加入濃硫酸；0.05ml、0.10ml、 0.15ml、0.2ml、0.25ml、0.3ml、0.35ml、0.4ml、0.45ml、0.5ml。 6. 用注射針筒吸取飽和的乙醇蒸氣1ml，再吸取空氣ml將之稀釋成ml的混合氣體。 7. 將與空氣混合好之氣體，再用注射針筒將氣體注入上述鉀與濃硫酸的混合液中，觀察並記錄之。 8. 取0.M、0.2M、0.3M、0.4M、0.5M的鉀重覆上述步驟(2)~(5)。 有產生顏色變化者記為? ˇ，沒有顏色變化者記為?X 過錳酸鉀 濃硫酸 0.05M 0.1M 0.2M 0.3M 0.4M 0.5M 0.05ml X X X X X X 0.10ml X X X X X X 0.15ml X X X X X X 0.20ml X X X X X X 0.25ml X X X X X X 0.30ml ˇ ˇ X X X X 0.35ml ˇ ˇ ˇ X X X 0.40ml ˇ ˇ ˇ X X X 0.45ml ˇ ˇ ˇ ˇ ˇ ˇ 0.50ml ˇ ˇ ˇ ˇ ˇ ˇ 濃度較高的過錳酸鉀在測試低濃度的酒精時，觀察紫紅色的變化並不明顯，作顏色色差的判斷時不是很容易，所以我們採取較低濃度的過錳酸鉀來進行我們的實驗，找出最容易產生顏色變化的濃度及適當的硫酸的體積。 實驗二：利用溶液檢測乙醇支試管。 2ml的酒精溶液後，再用將試管密封不漏氣，置於恆溫槽中，溫度設於，為確保蒸氣壓能達到飽和，試管均於實驗前一天備妥，置一晚。 配製0.M、0.M、0.M、0.M、0.4M的溶液。 4. 取10支試管編號(1)~(10)，加0.05M的鉀ml於各試管中。用注射針筒吸取飽和的乙醇蒸氣將之稀釋成20ml的混合氣體將與空氣混合好之氣體，再用注射針筒將氣體注入上述鉀中，觀