从酒驾想起的一个化学实验

摘 要：从社会热点话题"酒后驾车"联想到课本上的乙醇能被重铬酸钾酸性溶液氧化实验，改变重铬酸钾浓度及用量和改变硫酸溶液的浓度和用量作对比试验，得出结论硫酸浓度对实验成功起关键性作用

关键词：酒驾；酒精测试仪；重铬酸钾溶液；硫酸溶液；浓度

从全国开展严查酒后驾车专项行动以来，社会大众对酒后驾车的关注度越来越高。新闻中对酒驾的报道也广受关注，胡斌酒驾撞死人案，杭州酒驾保时捷撞死人案等等引起了社会的广泛热议。

在新闻图片上经常看到警察在检查司机是否是酒后驾车的时候，都是拿出一个仪器来，让被测者对着管子吹气，由此来判断司机血液中的酒精含量。这个仪器就叫作"酒精测试仪"。

目前使用的酒精测试仪基本上利用同样的原理，那就是呼吸中的酒精浓度和血液中酒精浓度会呈现出一定比例关系。当人饮酒时，酒精被吸收，但并不会被消化，一部分酒精挥发出去，经过肺泡，重新被人呼出体外。经测定，这种呼出气体中的酒精浓度和血液中酒精浓度的比例是2100：1，也就是说，每2100ml呼出气体中含有的酒精，和1ml血液中含有的酒精，在量上是相等的。通过这个比例，交警就可以通过测定驾驶者的呼气，很快计算出受测者血液中的酒精含量。

目前，市面上常用的酒精测试仪，按照不同测试方式，大致可分为三类：Breathalyzer、Intoxilyzer和Alcosensor III or IV。

Breathalyzer是一种利用化学反应剂来测定呼出气体中酒精浓度的测试仪。1954年，美国印地安那州的一位警察罗伯特・伯肯斯坦发明了Breathalyzer，这是世界上第一台酒精测试工具。直到今天，它仍是世界上使用频率最高的酒精测试仪。

除了一般测试仪都有的构件外，Breathalyzer还配有两只装着化学混合剂的玻璃瓶。使用时，受测者只要对着测试器呼一口气，如果呼出气体含有酒精，它就会使测试器中黄色的重铬酸离子（Cr2O72-）还原成绿色的铬离子（Cr3+），而酒精本身会被氧化为乙醛（CH3CHO）或乙酸（CH3COOH），测试器中的光源，测量溶液中绿色增加的程度，把它转换成呼吸中的酒精浓度，酒精越多，绿色越深。所测得的酒精浓度再乘以一个转换常数，即为血液中酒精浓度。常用的检测方法为呼吸酒精浓度及血液酒精浓度，两者换算的比例约为2000：1。而化学反应产生的电阻也会令指针移动，精确标示出呼气中酒精的浓度，并通过微电脑将其换算成血液酒精的浓度。

其原理用化学方程式表示为：

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

这个原理在中学化学教材《有机化学基础》（选修5），第52页实验3-2中作了介绍："乙醇能被重铬酸钾酸性溶液氧化"。酸性溶液一般加的就是硫酸溶液。

出于兴趣，也为了掌握第一手资料更好地应用于教学实践，笔者做了一下这个实验。

教材上说要对比实验现象才明显，所以先取一支试管，加入1%的重铬酸钾溶液约2ml，加入2～3滴乙醇（因为在酒精测试仪使用时，吹气得到的乙醇很少，所以在本实验中乙醇添加得也很少），颜色不变，说明不反应；在1%的重铬酸钾中加入适量稀硫酸溶液，再加入2～3滴乙醇，振荡，未出现期待中的绿色。

思考后，觉得可能是因为乙醇的还原性不强导致实验现象不明显，故而重新配制了浓度较大的重铬酸钾溶液，有5%，10%，15%等，再次重复上述步骤，发现效果依然不明显。于是开始加大重铬酸钾的用量，从2ml一直增加至约20ml，并同时增加了硫酸溶液的用量，发现能够出现绿色（Cr3+）。

因为同时加大了重铬酸钾溶液和硫酸溶液的用量，于是笔者在思考，这里面起主要原因的是重铬酸钾的用量呢还是硫酸的用量呢，由此做了2个实验。①用5ml 15%的重铬酸钾溶液加入约20ml硫酸溶液，再滴加2～3滴乙醇；②用20ml 15%的重铬酸钾溶液加入约5ml硫酸溶液，再滴加2～3滴乙醇。分别振荡，观察现象得出：①中能够出现绿色；②中过了很长时间也未能出现绿色。故而得出结论，在重铬酸钾溶液与乙醇的氧化性反应中起决定性作用的是硫酸的用量。

在这个结论的基础之上，然后做第三组实验，减小重铬酸钾的浓度同时改用浓硫酸即增大硫酸的浓度，重新做了上述实验，发现5ml 5%的重铬酸钾溶液加5ml的浓硫酸，2～3滴乙醇溶液，无需振荡，很快就能出现绿色的Cr3+的全过程。

通过本次实验，可以明确知道，书本中的"乙醇能被重铬酸钾酸性溶液氧化"可以改为"乙醇能被重铬酸钾的强酸性溶液氧化"，对实验操作会有更好指导意义。

由此，笔者猜想Breathalyzer酒精测试仪中使用的也应该是重铬酸钾的强酸性溶液，这样大量饮酒者只要对着吹管吹入他的呼出气体，就能灵敏地测出是否酒后驾车了，当然结构比我们的化学实验还要复杂得多。

参考文献：

[1]"酒精测试仪"的相关信息查找自网络转载，原文不可考.