PDF《科别：化学科》

科别:化学科 组别:国中组 作品名称:以自治简易装置改良假酒中甲醇的定性及定 量分析 关键词:甲醇、雷琐辛、自制装置 编号:030205 学校名称: 高雄市立阳明国民中学 作者姓名: 陈廷玮、苏晋彦、陈建闻 指导老师: 陈宗庆、宋美红 壹、研究动机 误饮假酒造成中毒事件,一直是近期层出不穷的社会事件,因此假酒也正引发酒类 使用者的安全问题.

酒类的主要成分为乙醇俗称酒精,而假酒就是以伴随有不少甲醇的 工业酒精为原料(国中理化

第十章)仿冒真酒,饮用后若不能及时有效的治疗,常引起 失明甚至丧命的后果 . 一般酒类中也含有少量的甲醇 , 但只要不超过国家规定

40 毫克/100 毫升的界线,相当於 400ppm(资料来源:药检局) ,就不至於影响健康,因此我们极希 望找到一个简易的检测低浓度甲醇的方法来保障国人的安全. 贰、研究目的 1. 探讨检验假酒所需具有专一性及选择性的试剂. 2. 探讨一般检验试剂及方式可检验甲醇的最低浓度. 3. 利用自制简易检验装置改良甲醇的定性分析. 4. 探讨自制简易检验装置可检验甲醇的最低浓度. 5. 探讨自制检验装置对於真酒中含有甲醇的呈色反应. 6. 探讨以自制简易检验装置快速测出酒中甲醇有无超出标准值. 7. 利用自制简易检验装置改良甲醇的定量分析. 8. 探讨自制检验装置对於真酒中含有甲醇作定量分析的误差率. 叁、研究器材及药品 针筒、量筒、 、温度计、三脚架、陶瓷纤维网、自制检验装置一套甲醇、乙醇、正 丙醇、正丁醇、高锰酸钾、草酸、磷酸、亚硫酸氢钠、浓硫酸、变色酸二钠盐、亚 硫酸-对玫瑰苯胺盐酸盐、氯化铁、雷琐辛(resorcinol)溶液. 肆、研究原理

一、 假酒中主要有毒成分为甲醇,而甲醇的氧化物甲醛与不同试剂均有明显呈色反 应,因此可利用下列方式将甲醇氧化呈甲醛

(一)醇类在酸性环境高锰酸钾溶液中於室温下,甲醇很容易氧化成甲醛.反应 式如下 5CH3OH+2MnO4 -1+6H+→5HCHO+2Mn +2+8H2O

(二)使甲醇蒸气与空气在铜丝当催化剂高温氧化成甲醛.反应式如下 Cu 2CH3OH+O2(空气) 2HCHO+2H2O

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二、 用亚硫酸氢钠或草酸,将未反应之紫色高锰酸钾转变为无色,方能使用各检验方 式中的试剂 C ( 变色酸二钠盐溶液、亚硫酸-对玫瑰苯胺盐酸盐、氯化铁溶液)产生 呈色反应.

(一)对玫瑰苯胺盐酸盐是一个粉红色的颜料,它会与亚硫酸作用呈无色, 这个产 物是很不稳定的,当加入醛类化合物时很容易反应脱去一分子亚硫酸并得到 一蓝紫色的产物.

(二)雷琐辛溶液与甲醛在浓硫酸催化下得到一个紫红色产物. 伍、研究过程、结果及讨论 研究

一、假酒的检验方法 探讨

1、哪些试剂与甲醛反应具有专一性及选择性? 【目的】找出适用於甲醇检验的试剂 【步骤】1. 检验甲醇的方法 检验方式甲 取检液 5mL→置於试管中→加入试剂 A 3%高锰酸钾水溶液 2mL→30℃水浴,放置

15 分钟→加入试剂 B 10%亚硫酸氢钠水溶液 2mL→进行脱色反应 →加入试剂 C 变色酸二钠盐溶液 5mL→摇匀后放入 30℃水浴保持

30 分钟→ 目视呈色比较. 检验方式乙:AB 步骤同甲,加入试剂 C 亚硫酸-对玫瑰苯胺盐酸盐溶液目视 呈色比较. 检验方式丙 取检液 5mL→置於试管中→以烧红铜线置於试管中→反覆数次→加入 5%雷 琐辛水溶液 2mL→加入另一 5mL 浓硫酸试管中→→目视呈色反应. 检验方式丁:AB 步骤同甲,→取出 10mL 溶液→置於蒸发皿中→加入浓盐 酸10mL→加入一滴 5%氯化铁溶液→加热至沸腾→目视呈色比较. 2. 检验试剂对不同醇类及醛类的对照实验 取5mL 的待测样品(甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、甲醛和乙醛)分别加 入试管中,再利用上述不同检验试剂加入上述不同醇类、醛类的试管中反 应,观察其呈色情形. 3. 检验方式对甲醇和乙醇的呈色反应 取5mL 的待测样品(甲醇、乙醇)分别加入试管中,再利用上述不同检验 方式加入上述不同醇类、醛类的试管中反应,观察其呈色情形.

2 【结果】1. 检验试剂对不同醇类的反应 甲试剂 乙试剂 丙试剂 丁试剂 甲醇 黄褐色 无色 无色 白色 乙醇 浅棕色 无色 无色 白色 正丙醇 黄褐色 无色 无色 白色 正丁醇 黄褐色 无色 无色 白色 2. 检验试剂对不同醛类的反应 甲试剂 乙试剂 丙试剂 丁试剂 甲醛 深蓝色 蓝紫色 紫红色 紫色 乙醛 黄褐色 无色 无色 白色 3. 四种检验方式对甲醇和乙醇的呈色反应 甲试剂 乙试剂 丙试剂 丁试剂 甲醇 蓝色 蓝紫色 紫红色 紫色 乙醇 黄褐色 无色 无色 白色 【讨论】1. 为了验证甲醇、乙醇的氧化物甲醛、乙醛与本反应检验试剂的反应,我们特 地拿甲醛和乙醛来进行对照实验,由实验结果得知四种检验试剂对甲醛均有 呈色反应,而对乙醛则无呈色反应,故此四种试剂均能检验甲醛的存在. 2. 同时也对甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇作同样检验,结果则均无呈色反应, 表示以上试剂的专一性、选择性及特殊性.由此对照实验中可证明,这四种 试剂均适合甲醇的氧化物甲醛的检验. 探讨

2、以上四种检验方式可检验甲醇的最低浓度为何? 【目的】找出何种检验方式及试剂适合低浓度甲醇的检测 【步骤】检验试剂对乙醇中不同浓度甲醇的呈色反应

3 在乙醇中加入浓度 5%~0.01%的甲醇溶液,配制成酒精体积浓度为 40溶液,再 分别取 5mL 的待测样品将其加入试管中,再利用上述不同检验方式加入上述待 测样品的试管中反应,观察其呈色情形. 【结果】检验试剂对乙醇中甲醇的含量的呈色反应 40%乙醇中 含甲醇浓度 变色酸二 钠盐 亚硫酸-对 玫瑰苯胺 雷琐辛 氯化铁 5.0% 蓝色 深蓝紫色 红色 紫色 4.0% 淡黄色 深蓝紫色 红色 白色 3.0% 淡黄色 深蓝紫色 无色 白色 2.0% 淡黄色 蓝紫色 无色 白色 1.6% 淡黄色 蓝紫色 无色 白色 1.2% 淡黄色 蓝紫色 无色 白色 0.8% 淡黄色 淡蓝色 无色 白色 0.4% 淡黄色 淡蓝色 无色 白色 0.1% 淡黄色 淡蓝色 无色 白色 0.08% 淡黄色 无色 无色 白色 0.06% 淡黄色 无色 无色 白色 0.04% 淡黄色 无色 无色 白色 【讨论】1. 为了测试上述四种试剂的灵敏度,我们将样品调成酒精浓度为 40%,在40% 的酒精浓度中,甲醇占 5%,4.5%~0.02%,0.01%,结果得知,亚硫酸-对玫 瑰苯胺盐酸盐可检验出最低甲醇浓度为 0.1%,而变色酸二钠盐、雷锁辛试 剂及氯化铁试剂仅可检验出高浓度甲醇. 2. 亚硫酸-对玫瑰苯胺盐酸盐试剂、变色酸二钠盐试剂及氯化铁试剂实验最大 的变因是由於高锰酸钾为强氧化剂,不仅使甲醇氧化成甲醛,也可能让甲醛 再度氧化成甲酸,而甲醛和甲酸生成量势必对甲醇含量的测定产生误差,间 接影响此试剂的侦测灵敏度,故使用此方法应仅为定性实验,也未能检测出 国家标准值 40mg/100ml 的低浓度甲醇含量. 研究

二、自制检测装置来检测低浓度的甲醇 探讨

1、如何改善才能使铜丝完全将甲醇氧化? 【目的】利用甲醇蒸气通过高温铜丝来氧化甲醇 【步骤】1. 标准溶液配制(浓度单位:mg/100mL) 以含 0.1%甲醇之 20%乙醇溶液 、 无甲醇之 20%乙醇溶液依下表配制 , 使成 20%

4 乙醇溶液中甲醇含量 2~60 mg/100mL 之甲醇标准溶液. 2. 将待测样品置入自制密闭容器内,以静置过夜使甲醇蒸气达饱和,再以注射 针筒抽取甲醇蒸气,注入高温铜丝使其氧化成甲醛,以5%雷琐辛溶液收集 及浓硫酸检验呈色. 【结果】1. 如下表 『』表示无呈色反应 『』表示有呈色反应 甲醇浓度 呈色 甲醇浓度 呈色 甲醇浓度 呈色 甲醇浓度 呈色

600 620

640 660 【讨论】 1. 使用甲醇蒸气通过高温铜丝可将其氧化成甲醛,可改善前面未能氧化的问题. 2. 结果得知,可检验出甲醇最低浓度为 660mg/100mL,只抽取饱和蒸气时,甲醇含 量太低,对可检验出的甲醇最低浓度效果并不理想. 探讨

2、提高密闭容器温度会增加甲醇蒸气含量吗? 【目的】以水浴法提高自制密闭容器的温度使甲醇蒸气含量增加 【步骤】 将待测样品置入自制密闭容器内,浸入温度为 65℃的水浴中使甲醇蒸气达饱和, 再以注射针筒抽取甲醇蒸气,注入高温铜丝使其氧化成甲醛,以5%雷琐辛溶液 收集及浓硫酸检验呈色. 【结果】如下表 『』表示无呈色反应 『』表示有呈色反应 甲醇浓度 呈色 甲醇浓度 呈色 甲醇浓度 呈色 甲醇浓度 呈色

480 500

520 540 【讨论】1. 结果得知,可检验出甲醇最低浓度为 520mg/100mL,比在常温下甲醇蒸气明 显增加,因甲醇的沸点为 65℃比乙醇的沸点为 78℃低,故高温下产生甲醇蒸 气含量也因此高出甚多,这对於低浓度甲醇检测大有帮助. 探讨

3、改以市售滤嘴(含滤棉)吸收氧化后甲醛气体是否能改善其检测程 度? 【目的】以浸泡过 5%雷琐辛溶液的市售滤嘴(含滤棉)来吸收产生的甲醛蒸气来改善其 检测程度 【步骤】 将待测样品置入自制密闭容器内,浸入温度为 65℃的水浴中使甲醇蒸气达饱和, 再以注射针筒抽取甲醇蒸气,注入高温铜丝使其氧化成甲醛,以浸泡过 5%雷琐 辛溶液的市售滤嘴(含滤棉)吸收及浓硫酸检验呈色. 【结果】如下表 『』表示无呈色反应 『』表示有呈色反应 甲醇浓度 呈色 甲醇浓度 呈色 甲醇浓度 呈色 甲醇浓度 呈色

160 180

200 220 【讨论】1. 结果得知,使用市售滤嘴(含滤棉)吸收氧化后甲醛气体可检验出甲醇最低 浓度从 500mg/100ml 降低至 220mg/100mL,明显降低 2.5 倍之多,可见含滤

5 棉的市售滤嘴对於微量甲醛蒸气的吸收是非常有效的. 探讨

4、铜丝温度是否会影响甲醛的氧化? 【目的】改用汽化炉取代酒精灯将铜丝温度提高使甲醇更能完全氧化 【步骤】 将待测样品置入自制密闭容器内,浸入温度为 65℃的水浴中使甲醇蒸气达饱和, 再以注射针筒抽取甲醇蒸气,注入以汽化炉加热的高温铜丝使其氧化成甲醛, 以浸泡过 5%雷琐辛溶液的市售滤嘴(含滤棉)吸收及浓硫酸检验呈色. 【结果】如下表 『』表示无呈色反应 『』表示有呈色反应 甲醇浓度 呈色 甲醇浓度 呈色 甲醇浓度 呈色 甲醇浓度 呈色

110 120

130 140 【讨论】1. 铜丝置入玻璃管中,使用酒精灯来间接加热时,铜丝因温度不够,不能将甲 醇蒸气完全氧化为甲醛. 2. 改以汽化炉加热后,甲醇蒸气在高温铜丝催化之下完全氧化为甲醛,而甲醇 最低浓度测量值也降低至 140mg/100mL. 探讨

5、使用空气机及较大口径试管能否使甲醇氧化更完全? 【目的】使用空气机打入空气........