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化学情境试题:喝酒与酒测(Drinking and Alco

时间:2020-06-19  作者:


在回答问题之前,首先请你阅读与本试题有关的情境描述,以增加你对本试题背景知识的了解;然后思考问题解决的策略,并且写下你的答案;最后用我们提供的参考答案检查你的答案是否正确。

情境描述

许多人在逢年过节、交际应酬难免喝上一小杯,但是酒精会影响中枢神经系统,导致视力与听觉的障碍,常造成严重意外的发生,因此我国法律规定不得酒后驾车,否则将处以罚缓。成年男性喝一罐啤酒,短时间内就会超过不能安全驾车的标準(图一)。

化学情境试题:喝酒与酒测(Drinking and Alco

图一  成年男性喝一罐啤酒短时间内就会超过不能安全驾车的标準

照片来源:Hop Talk, http://www.flickr.com/photos/hoptalk/4496446195/

人们喝了酒精,大约有20%由胃部吸收,80%则由肠道吸收。吸收后的酒精有95%经由血液带到肝脏,经由肝脏中的酒精去氢脢氧化为乙醛,再氧化为乙酸,最后变为二氧化碳和水。其余的5%则经由尿液、汗液、唾液、呼气等排出。因尿液、汗液、唾液取样不易,故一般以呼气酒精浓度(Breath Alcohol Content, 简称BrAC)来换算血液酒精浓度(Blood Alcohol Concentration,简称BAC)。目前公认BAC与BrAC的比例为2100:1,换言之,2100毫升呼气的酒精含量,约等于1毫升血液的酒精含量。图二为个人携带型的呼气酒测计(Breath Alcohol Tester)。
化学情境试题:喝酒与酒测(Drinking and Alco

图二  个人携带型的呼气酒测计

图片来源:Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Breathalyzer

那幺,如何测出呼气酒精浓度呢?呼气酒精浓度的检验方法可分为三类,第一类依物理原理,可分为红外线吸收光谱法与导电度法。第二类是依色层分析法,呼气的检体通过分离管柱。第三类依化学原理,又分为湿化学法与电化学法。湿化学法是利用二铬酸钾、高锰酸钾或五氧化二碘做为氧化剂,酒精被氧化成醋酸,氧化剂本身的颜色发生变化(二铬酸钾由橘红色变为绿色,高锰酸钾由紫红色变为棕色,五氧化二碘由无色变为蓝色),再利用光度计测量其变化量,变化量与呼气中的酒精含量会成正比。重铬酸钾与酒精反应的反应式(未平衡)如下所示:

K2Cr2O7(aq) [橘红色] + C2H5OH(aq) + H2SO4(aq) →

Cr2(SO4)3(aq) [绿色] + CH3COOH(aq) + K2SO4(aq) + H2O(l)

情境试题

1. 利用湿化学法酒测时,二铬酸钾与酒精的反应如「情境描述」所述。
(1) 写出二铬酸钾与酒精反应之未平衡的净反应式。
(2) 利用氧化数,平衡二铬酸钾与酒精反应的净反应式。
(3) 二铬酸钾与酒精反应的还原半反应式为:
Cr2O72−(aq) + 14H+(aq) + 6e− → 2Cr3+(aq) + 7H2O(l)
试写出其氧化半反应式。

2. 依据目前道路交通安全规则规定不能安全驾车的标準,呼气酒精浓度(BrAC)为0.25 mg/L。请问:
(1) 此呼气酒精浓度换成血液酒精浓度(BAC)为多少mg/L?血液的密度为1.06 g/mL,此血液酒精浓度为多少体积百分比?
(2) 潮气容积(Tidal volume)为在任何呼吸的状态下,单一次呼吸时所进入或离开肺的气体容积,成年男人为0.75 L。在此呼气酒精浓度下,成年男人一次呼气含有多少克的酒精?能与多少莫耳的二铬酸钾完全反应?(酒精的莫耳质量 = 46.07 g/mol)

3. 利用呼气酒精浓度(BrAC)测量血液酒精浓度(BAC)的原理是遵循什幺定律?并说明之。
(A) 波以耳定律  (B) 查理定律  (C) 亚佛加厥定律  (D) 亨利定律  (E) 理想气体定律

4. 有一位成年男性(体温36.5℃)喝酒后,呼气酒精浓度为0.25 mg/L,请问:他呼气的酒精分压为多少atm?(酒精的莫耳质量 = 46.07 g/mol)

5. 一位成年男性喝了一罐355 mL罐装的啤酒,内含5.0%(体积百分比)酒精,其中有95% (体积百分比)酒精经由血液带到肝脏,在肝脏中变为二氧化碳和水。请问:
(1) 此罐啤酒含有多少克的酒精?多少莫耳的酒精?(酒精的密度 = 0.789 g/cm3;酒精的莫耳质量 = 46.07 g/mol)
(2) 酒精与氧气反应以及其燃烧热如下所示:
C2H5OH(l) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(l)  ΔHc = −1371 kJ/mol
此罐啤酒在肝脏中的酒精可产生多少kJ的热量?

连结:喝酒与酒测(Drinking and Alcohol Testing)〔II〕

参考资料(撷取日期:2010年3月)


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