基于色度传感器的“酒精检测”实验探究-论文.pdf

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1、2015年第13期化学教育(http：／／www．hxjy．org)基于色度传感器的“酒精检测"实验探究陈静(南京外国语学校江苏南京210008)摘要探究了基于色度传感器的酒精检测实验，尝试将实验从定性层面上升到定量层面，发展成为酒精检测的探究性和创新性实验，以期为传感技术应用于高中化学实验教学提供一些借鉴和思考。色度传感器在本实验中提供了即时、直观的数据支持，拓展了实验原理在生活中的应用；开阔了学生的视野，培养了学生的创新意识。关键词色度传感器酒精检测高中化学探究实验BOI：10．13884／j．100

2、3—3807hxjy．2014020018在人教版《有机化学基础》[1]中介绍乙醇的化19／6、2O乙醇溶液(体积分数)的配制：取学性质时，实验3—2介绍了乙醇被酸性重铬酸钾溶1mL无水乙醇至100mL容量瓶中，加蒸馏水定液氧化，溶液颜色发生变化。在教学中通常会拓展容至刻度，即得到19／6乙醇溶液。同法配制2O9／6到日常生活中交警使用呼气式酒精传感器来检查司乙醇溶液。机是否酒后驾车[引。这时，同学们会兴趣盎然地进酸性重铬酸钾溶液的配制：先配制250ml一步思考：如何应用这一反应原理判断司机“饮酒0．1m

3、ol／L的重铬酸钾溶液，然后向其中加入100驾车”还是“醉酒驾车”?即如何定量判断酒精的mL的浓硫酸。实验结果表明：该法配制的溶液吸含量?光度(A)稳定，且将2mL该溶液与本实验中所一般来说，浓度不同的同种有色溶液颜色不用不同浓度的1mL乙醇溶液混合后，不需振荡，同，颜色深的溶液浓度大。但是不同的人观测时会即能明显观察到反应的发生。存在一定的视觉误差，所以用肉眼直接观察误差较2实验原理大，只能作定性判断。利用色度传感器，尝试将乙2．1色度传感器的工作原理醇被酸性重铬酸钾溶液氧化这一实验从定性层面上色度传感

4、器是一种测量某种波长的光透过溶液升到定量层面，发展成为酒精检测的探究性和创新程度(即透光率，T)的仪器。溶液吸光度(A)性实验。与透光率(T)之间的关系为A===lg(1／T)，可由1实验装置与药品色度传感器直接测得。根据朗伯比尔定律有：A装置：Vernier色度传感器、数据采集器(如—ebc(e为摩尔吸光系数，b为液层厚度)。因此，图1所示)。在一定的浓度范围内，吸光度A与溶液浓度C呈线性关系。2．2酒精的检测原理在硫酸介质中，乙醇可以定量被重铬酸钾氧化成乙酸，其方程式为：3CH3CH2OH+2Cr20

5、72一(橙黄色)+16H+一4Cr计(绿色)+3CH3COOH十l1H2O上述反应后生成绿色的Cr，查阅资料【3知图1实验装置其最大吸收波长为600nm，其吸光度与乙醇药品：无水乙醇(优级纯)、重铬酸钾、浓硫浓度成正比。据此，可建立酒精检测的定量实验酸、蒸馏水。方法。*江苏省教学研究第九期(2011年度)重点课题“新课程背景下高中化学实验校本课程的开发与实施研究”**通信联系人，E-mail：eileenchenj@163．corn·64·化学教育(http：／／www．hxjy．org)2015年第13

6、期用蒸馏水校正，利用色度传感器给定的4个检测波长(430nm、470nm、565nm和635rim)测量酸性重铬酸钾溶液和酸性硫酸铬溶液(配制方法同本实验中酸性重铬酸钾溶液的配制)的吸收情况。测量发现，Cr。十分别在565nm和635nm波长处吸收较大，且吸光度(A)几乎一致，而酸性重铬酸钾溶液在635nm波长处几乎无吸收。为了减少反应后溶液中重铬酸钾对Cr。+的干扰，本实图21．0％乙醇溶液与酸性重铬酸钾反应吸光度验中选用635nm作为检测波长。(A)随时间的变化曲线3实验步骤及结果讨论表1标准溶液的配

7、制3．1数据采集器设置与色度计的校正编号12345678910将色度传感器与数据采集器连接后，选用6352O乙醇l2345678910nm作为检测波长。打开软件，将加有2mL酸性溶液体积／mL重铬酸钾溶液和1mL蒸馏水的比色皿放人色度传乙醇标准溶液感器中，关闭色度传感器盖子。接下来，按CAL体积分数／O．2O．4O．6O．81．O1．21．41．61．82．O按钮，开始校准程序。当红色的灯开始闪烁时，松3．4绘制标准工作曲线开CAL按钮，此时吸光度为0．000或者0．001。按本实验方法，分别测定2mL酸

8、性重铬酸钾当红色的灯停止闪烁时，校准工作完成，可以开始溶液与1mL不同浓度的乙醇标准系列溶液反应完采集数据。全时的吸光度(A)。反应完全时，1—1O号(从左实验结果表明：酸性重铬酸钾溶液在1．0～至右)比色皿中溶液的颜色越来越深(如图3所3．0mL时，吸光度(A)稳定。随着用量增大，示)，溶液的吸光度(A)越来越大。重铬酸钾溶液颜色加深，本底吸光值也相应增大。为了减小本底值，本实验选用2．0mL酸性重铬酸钾溶液。3．21．0％