從酒駕想起的一個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)

崔勤

摘 要：從社會(huì)熱點(diǎn)話題"酒后駕車"聯(lián)想到課本上的乙醇能被重鉻酸鉀酸性溶液氧化實(shí)驗(yàn)，改變重鉻酸鉀濃度及用量和改變硫酸溶液的濃度和用量作對(duì)比試驗(yàn)，得出結(jié)論硫酸濃度對(duì)實(shí)驗(yàn)成功起關(guān)鍵性作用

關(guān)鍵詞：酒駕；酒精測試儀；重鉻酸鉀溶液；硫酸溶液；濃度

從全國開展嚴(yán)查酒后駕車專項(xiàng)行動(dòng)以來，社會(huì)大眾對(duì)酒后駕車的關(guān)注度越來越高。新聞中對(duì)酒駕的報(bào)道也廣受關(guān)注，胡斌酒駕撞死人案，杭州酒駕保時(shí)捷撞死人案等等引起了社會(huì)的廣泛熱議。

在新聞圖片上經(jīng)?？吹骄煸跈z查司機(jī)是否是酒后駕車的時(shí)候，都是拿出一個(gè)儀器來，讓被測者對(duì)著管子吹氣，由此來判斷司機(jī)血液中的酒精含量。這個(gè)儀器就叫作"酒精測試儀"。

目前使用的酒精測試儀基本上利用同樣的原理，那就是呼吸中的酒精濃度和血液中酒精濃度會(huì)呈現(xiàn)出一定比例關(guān)系。當(dāng)人飲酒時(shí)，酒精被吸收，但并不會(huì)被消化，一部分酒精揮發(fā)出去，經(jīng)過肺泡，重新被人呼出體外。經(jīng)測定，這種呼出氣體中的酒精濃度和血液中酒精濃度的比例是2100：1，也就是說，每2100ml呼出氣體中含有的酒精，和1ml血液中含有的酒精，在量上是相等的。通過這個(gè)比例，交警就可以通過測定駕駛者的呼氣，很快計(jì)算出受測者血液中的酒精含量。

目前，市面上常用的酒精測試儀，按照不同測試方式，大致可分為三類：Breathalyzer、Intoxilyzer和Alcosensor III or IV。

Breathalyzer是一種利用化學(xué)反應(yīng)劑來測定呼出氣體中酒精濃度的測試儀。1954年，美國印地安那州的一位警察羅伯特·伯肯斯坦發(fā)明了Breathalyzer，這是世界上第一臺(tái)酒精測試工具。直到今天，它仍是世界上使用頻率最高的酒精測試儀。

除了一般測試儀都有的構(gòu)件外，Breathalyzer還配有兩只裝著化學(xué)混合劑的玻璃瓶。使用時(shí)，受測者只要對(duì)著測試器呼一口氣，如果呼出氣體含有酒精，它就會(huì)使測試器中黃色的重鉻酸離子（Cr2O72-）還原成綠色的鉻離子（Cr3+），而酒精本身會(huì)被氧化為乙醛（CH3CHO）或乙酸（CH3COOH），測試器中的光源，測量溶液中綠色增加的程度，把它轉(zhuǎn)換成呼吸中的酒精濃度，酒精越多，綠色越深。所測得的酒精濃度再乘以一個(gè)轉(zhuǎn)換常數(shù)，即為血液中酒精濃度。常用的檢測方法為呼吸酒精濃度及血液酒精濃度，兩者換算的比例約為2000：1。而化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的電阻也會(huì)令指針移動(dòng)，精確標(biāo)示出呼氣中酒精的濃度，并通過微電腦將其換算成血液酒精的濃度。

其原理用化學(xué)方程式表示為：

3CH3CH2OH+2K2Cr2O7+8H2SO4=3CH3COOH+2Cr2（SO4）3+2K2SO4+11H2O

這個(gè)原理在中學(xué)化學(xué)教材《有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)》（選修5），第52頁實(shí)驗(yàn)3-2中作了介紹："乙醇能被重鉻酸鉀酸性溶液氧化"。酸性溶液一般加的就是硫酸溶液。

出于興趣，也為了掌握第一手資料更好地應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐，筆者做了一下這個(gè)實(shí)驗(yàn)。

教材上說要對(duì)比實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象才明顯，所以先取一支試管，加入1%的重鉻酸鉀溶液約2ml，加入2～3滴乙醇（因?yàn)樵诰凭珳y試儀使用時(shí)，吹氣得到的乙醇很少，所以在本實(shí)驗(yàn)中乙醇添加得也很少），顏色不變，說明不反應(yīng)；在1%的重鉻酸鉀中加入適量稀硫酸溶液，再加入2～3滴乙醇，振蕩，未出現(xiàn)期待中的綠色。

思考后，覺得可能是因?yàn)橐掖嫉倪€原性不強(qiáng)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，故而重新配制了濃度較大的重鉻酸鉀溶液，有5%，10%，15%等，再次重復(fù)上述步驟，發(fā)現(xiàn)效果依然不明顯。于是開始加大重鉻酸鉀的用量，從2ml一直增加至約20ml，并同時(shí)增加了硫酸溶液的用量，發(fā)現(xiàn)能夠出現(xiàn)綠色（Cr3+）。

因?yàn)橥瑫r(shí)加大了重鉻酸鉀溶液和硫酸溶液的用量，于是筆者在思考，這里面起主要原因的是重鉻酸鉀的用量呢還是硫酸的用量呢，由此做了2個(gè)實(shí)驗(yàn)。①用5ml 15%的重鉻酸鉀溶液加入約20ml硫酸溶液，再滴加2～3滴乙醇；②用20ml 15%的重鉻酸鉀溶液加入約5ml硫酸溶液，再滴加2～3滴乙醇。分別振蕩，觀察現(xiàn)象得出：①中能夠出現(xiàn)綠色；②中過了很長時(shí)間也未能出現(xiàn)綠色。故而得出結(jié)論，在重鉻酸鉀溶液與乙醇的氧化性反應(yīng)中起決定性作用的是硫酸的用量。

在這個(gè)結(jié)論的基礎(chǔ)之上，然后做第三組實(shí)驗(yàn)，減小重鉻酸鉀的濃度同時(shí)改用濃硫酸即增大硫酸的濃度，重新做了上述實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)5ml 5%的重鉻酸鉀溶液加5ml的濃硫酸，2～3滴乙醇溶液，無需振蕩，很快就能出現(xiàn)綠色的Cr3+的全過程。

通過本次實(shí)驗(yàn)，可以明確知道，書本中的"乙醇能被重鉻酸鉀酸性溶液氧化"可以改為"乙醇能被重鉻酸鉀的強(qiáng)酸性溶液氧化"，對(duì)實(shí)驗(yàn)操作會(huì)有更好指導(dǎo)意義。

由此，筆者猜想Breathalyzer酒精測試儀中使用的也應(yīng)該是重鉻酸鉀的強(qiáng)酸性溶液，這樣大量飲酒者只要對(duì)著吹管吹入他的呼出氣體，就能靈敏地測出是否酒后駕車了，當(dāng)然結(jié)構(gòu)比我們的化學(xué)實(shí)驗(yàn)還要復(fù)雜得多。

參考文獻(xiàn)：

[1]"酒精測試儀"的相關(guān)信息查找自網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載，原文不可考.