汽车尾气成分检验.doc

汽车尾气成分的检验 【实验背景】：汽车尾气排放物不仅气味怪异，而且令人头昏、恶心，影响人的身体健康。在车辆不 多的情况下，大气的自净能力尚能化解汽车排出的毒素。但随着汽车数量的急剧增加，交通拥堵成了家常便饭，汽车本应具备的便捷、舒适、高效的优势逐渐被过多的车辆所抵消。“汽车灾难”已经形成，由此带来的汽车尾气更是害人不浅。 【基础知识】 一、汽车尾气污染物的成分和危害 1、一氧化碳CO        一氧化碳是汽油烃类成分燃烧的中间产物，理论上，当混合气空燃比≥14.7∶1时，即在氧气充足的情况下，排气中将不含CO而代之产生CO2和未参加燃烧的O2。但现实中由于混合气的分布并不均匀，总会出现局部缺氧的情况。当空气量不足，即混合气空燃比≤14.7∶1时，必然会有部分燃料不能完全燃烧而生成CO。       一氧化碳是一种无色、无刺激的气体，是汽车及内燃机排气中有害浓度最大的成分。一氧化碳与血液中的血红蛋白结合的速度比氧气快250倍。一氧化碳经呼吸道进入血液循环，与血红蛋白亲合后生成碳氧血红蛋白，从而削弱血液向各组织输送氧的功能，危害中枢神经系统，造成人的感觉、反应、理解、记忆力等机能障碍，重者危害血液循环系统，导致生命危险。所以，即使是微量吸入一氧化碳，也可能给人造成可怕的缺氧性伤害。 2、碳氢化合物HC        排气中的碳氢化合物是由未燃烧的燃料烃、不完全氧化产物以及燃烧过程中部分被分解的产物所组成的。        碳氢化合物总称烃类，是发动机未燃尽的燃料分解产生的气体，汽车排放污染物中的未燃烃的20％～25％来自曲轴箱窜气；20％来自化油器与燃油箱的蒸发；其余55％由排气管排出。 单独的HC只有在浓度相当高的情况下才会对人体产生影响，一般情况下作用不大，但它却是产生光化学烟雾的重要成分。 3、氮氧化合物NOx        氮氧化合物主要是指一氧化氮NO和二氧化氮NO2，由排气管排出。发动机排气中的NOx是由于燃烧室内高温燃烧而产生的，空气中的氮经过氧化首先生成NO，然后与大气中的氧相遇又成为NO2。        高浓度的NO能引起神经中枢的障碍，并且容易氧化成剧毒的NO2，NO2有特殊的刺激性臭味，严重时会引起肺气肿。在二氧化氮浓度为9.4毫克/立方米的空气中暴露10分钟，即可造成人的呼吸系统功能失调。HC与NOx的混合物在紫外线作用下进行光化学反应，由光化学过氧化物而形成的黄色烟雾，该现象称为“光化学烟雾”。其主要成分是臭氧（O3）、醛类、硝酸脂类等多种复杂化合物。这种光化学烟雾对人体最突出的危害是刺激眼睛和上呼吸道黏膜，引起眼睛红肿和喉炎。1952年12月，伦敦发生光化学烟雾，4天中死亡人数较常年同期多4000人，45岁以上的死亡最多，约为平时的3倍；1岁以下的约为平时的2倍。1998年，曾有北京出现光化学烟雾事件的报道；2001年，也有南宁发生光化学烟雾事件的报道。 4、硫化物SO2 汽车尾气中的硫化物的主要成分是二氧化硫。当汽车使用催化净化装置时，就算很少量的SO2也会逐渐在催化剂表面堆积，造成催化剂中毒，不但影响催化剂的使用寿命，还危害人体健康，而且SO2还是造成酸雨的主要物质。5，微粒       汽油机中主要微粒为铅化物、硫酸盐、低分子物质；柴油机中主要微粒为石墨形的含碳物质（炭烟）和高分子量有机物（润滑油的氧化和裂解产物）。柴油机的微粒量比汽油机多30～60倍，成分比较复杂。特别是炭烟，主要由直径为0.1～10mm的多孔性碳粒构成，它除了会被人体吸入肺部沉淀下来外，还往往粘附有SO2及致癌物质，严重危害人体健康。 6、二氧化碳CO2        即使燃烧过程按理想过程进行，也会生成CO2，CO2本身对人体无害，但CO2作为主要的温室气体，其导致地球变暖的全球气候变化的影响正在受到越来越多的关注。1997年12月，在日本京都，55个国家签署了《京都议定书》，对削减温室气体排放，制定了明确的计划。《京都议定书》的签署标志着人类启动了大规模控制CO2排放的进程。由于CO2是含碳燃料燃烧的必然产物，所以对汽车产业界来说，降低CO2排放就是要求降低汽车的油耗。上述污染物的排放中，汽油机排放的CO、HC、NOx均比柴油机多，碳烟的排放则柴油机高于汽油机。  【操作过程】： 实验内容 实验现象 结论与解释                 【建议】：汽车尾气依次通入H2S溶液、紫色石蕊试液、澄清石灰水和柠檬及血液，观察现象得出结论如下：
 A B C D 现象 褐色沉淀 紫色变红色 白色沉淀 红色变褐色 结论 含Pb2+ 酸性含NOx、SO2 含CO2、SO2 含CO 取4支具支试管：加入10溶液，加入紫色石蕊试液，加入澄清石灰水，柠檬及血液，并装配单孔胶塞，玻璃导管，橡胶管联通，安装在铁架台上。  成分：碳氢化合物、氮氧化合物、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、硫化氢等。化学式：CxHy、NOx、CO、CO2、SO2、H2S CxHy的检验和消除：1检验：准确称取该化合物的质量  并纪录 在定量反应器中将该化合物进行燃烧 收集反应生成物进行分析 若产物中存在二氧化碳  则该化合物中必定含有碳，并确认二氧化碳的质量。  否则就不含碳  若产物中存在水，则化合物中必定含有氢，并确认水的质量。否则就不含氢 2消除：最简单的方法是完全燃烧。氧气（O2）CxHy+O2→CO2+H2ONOx的检验与消除：1检验：取一部分混合气体通入紫色石蕊试液，变红则有NO2.在取一部分混合气体通入三聚氰酸，则反映除去了NO2，在接着将气体点燃，生成红色气体就证明有NO。 2消除：NO2用三聚氰酸，NO点燃后在用三聚氰酸 8HNCO+6NO2→7N2+8CO2+4H2O  2NO+O2→2NO2 CO的检验与消除：1：检验：先将气体通过氧化铜CuO粉末并将最后得到的气体通入澄清石灰水中。粉末变红且澄清石灰水变浑浊则说明有CO。 2消除：点燃。 CuO+CO→Cu+CO2   Ca（OH）2+CO2→CaCO3+H2O 2CO+O2→2CO2 CO2的检测与消除：1：检验：气体通入澄清石灰水中，若产生沉淀则有CO2 2消除： Ca（OH）2+CO2→CaCO3+H2O SO2的检验与消除：1检验： 通入红色石蕊试剂    退色 2消除：可用碱性物质。例SO2少量时 SO2+2NaOH→Na2SO3+H2O  SO2足量时 SO2+NaOH→NaHSO3 H2S的检验和消除：1：检验：通入硫酸铜溶液足生成黑色沉淀，该沉淀不溶于稀硫酸。 2消除：可以用强氧化性物质析出S。 H2S+CuSO4→CuS+H2SO4