從酒駕想起的一個化學實驗

崔勤

摘 要：從社會熱點話題"酒后駕車"聯想到課本上的乙醇能被重鉻酸鉀酸性溶液氧化實驗，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比試驗，得出結論硫酸濃度對實驗成功起關鍵性作用

關鍵詞：酒駕；酒精測試儀；重鉻酸鉀溶液；硫酸溶液；濃度

從全國開展嚴查酒后駕車專項行動以來，社會大眾對酒后駕車的關注度越來越高。新聞中對酒駕的報道也廣受關注，胡斌酒駕撞死人案，杭州酒駕保時捷撞死人案等等引起了社會的廣泛熱議。

在新聞圖片上經常看到警察在檢查司機是否是酒后駕車的時候，都是拿出一個儀器來，讓被測者對著管子吹氣，由此來判斷司機血液中的酒精含量。這個儀器就叫作"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呈現出一定比例關系。當人飲酒時，酒精被吸收，但并不會被消化，一部分酒精揮發出去，經過肺泡，重新被人呼出體外。經測定，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。通過這個比例，交警就可以通過測定駕駛者的呼氣，很快計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是一種利用化學反應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·伯肯斯坦發明了Breathalyzer，這是世界上第一臺酒精測試工具。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件外，Breathalyzer還配有兩只裝著化學混合劑的玻璃瓶。使用時，受測者只要對著測試器呼一口氣，如果呼出氣體含有酒精，它就會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轉換常數，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。而化學反應產生的電阻也會令指針移動，精確標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。

其原理用化學方程式表示為：

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

這個原理在中學化學教材《有機化學基礎》（選修5），第52頁實驗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用于教學實踐，筆者做了一下這個實驗。

教材上說要對比實驗現象才明顯，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（因為在酒精測試儀使用時，吹氣得到的乙醇很少，所以在本實驗中乙醇添加得也很少），顏色不變，說明不反應；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，未出現期待中的綠色。

思考后，覺得可能是因為乙醇的還原性不強導致實驗現象不明顯，故而重新配制了濃度較大的重鉻酸鉀溶液，有5%，10%，15%等，再次重復上述步驟，發現效果依然不明顯。于是開始加大重鉻酸鉀的用量，從2ml一直增加至約20ml，并同時增加了硫酸溶液的用量，發現能夠出現綠色（Cr3+）。

因為同時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個實驗。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，觀察現象得出：①中能夠出現綠色；②中過了很長時間也未能出現綠色。故而得出結論，在重鉻酸鉀溶液與乙醇的氧化性反應中起決定性作用的是硫酸的用量。

在這個結論的基礎之上，然后做第三組實驗，減小重鉻酸鉀的濃度同時改用濃硫酸即增大硫酸的濃度，重新做了上述實驗，發現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，很快就能出現綠色的Cr3+的全過程。

通過本次實驗，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酸性溶液氧化"，對實驗操作會有更好指導意義。

由此，筆者猜想Breathalyzer酒精測試儀中使用的也應該是重鉻酸鉀的強酸性溶液，這樣大量飲酒者只要對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，當然結構比我們的化學實驗還要復雜得多。

參考文獻：

[1]"酒精測試儀"的相關信息查找自網絡轉載，原文不可考.