汽車尾氣成分的檢驗

1、汽車尾氣成分的檢驗和消除【實驗背景】：汽車尾氣排放物不僅氣味怪異，而且令人頭昏、惡心，影響人的身體健康。在車輛不 多的情況下，大氣的自凈能力尚能化解汽車排出的毒素。但隨著汽車數(shù)量的急劇增加，交通擁堵成了家常便飯，汽車本應(yīng)具備的便捷、舒適、高效的優(yōu)勢逐漸被過多的車輛所抵消?！捌嚍?zāi)難”已經(jīng)形成，由此帶來的汽車尾氣更是害人不淺?！净A(chǔ)準備】一、汽車尾氣污染物的成分和危害1、一氧化碳CO一氧化碳是汽油烴類成分燃燒的中間產(chǎn)物，理論上，當混合氣空燃比14.71時，即在氧氣充足的情況下，排氣中將不含CO而代之產(chǎn)生CO2和未參加燃燒的O2。但現(xiàn)實中由于混合氣的分布并不均勻，總會出現(xiàn)局部缺氧的情況。當空氣量不

2、足，即混合氣空燃比14.71時，必然會有部分燃料不能完全燃燒而生成CO。一氧化碳是一種無色、無刺激的氣體，是汽車及內(nèi)燃機排氣中有害濃度最大的成分。一氧化碳與血液中的血紅蛋白結(jié)合的速度比氧氣快250倍。一氧化碳經(jīng)呼吸道進入血液循環(huán)，與血紅蛋白親合后生成碳氧血紅蛋白，從而削弱血液向各組織輸送氧的功能，危害中樞神經(jīng)系統(tǒng)，造成人的感覺、反應(yīng)、理解、記憶力等機能障礙，重者危害血液循環(huán)系統(tǒng)，導(dǎo)致生命危險。一氧化碳是烴燃料燃燒的中間產(chǎn)物，主要是在局部缺氧或低溫條件下，由于烴不能完全燃燒而產(chǎn)生，混在內(nèi)燃機廢氣中排出。當汽車負重過大、慢速行駛時或空擋運轉(zhuǎn)時，燃料不能充分燃燒，廢氣中一氧化碳含量會明顯增加。一氧化

3、碳是一種化學(xué)反應(yīng)能力低的無色無味的窒息性有毒氣體，對空氣的相對密度為0.9670，它的溶解度很小。一氧化碳由呼吸道進入人體的血液后，會和血液里的紅血蛋白Hb結(jié)合，形成碳氧血紅蛋白，導(dǎo)致攜氧能力下降，使人體出現(xiàn)反應(yīng)，如聽力會因為耳內(nèi)的耳蝸神經(jīng)細胞缺氧而受損害等。吸入過量的一氧化碳會使人發(fā)生氣急、嘴唇發(fā)紫、呼吸困難甚至死亡。研究證明，人對一氧化碳的承受能力相當高，一個健康的人能短時間承受血液中含量為20%40%的一氧化碳的侵襲。2、碳氫化合物HC排氣中的碳氫化合物是由未燃燒的燃料烴、不完全氧化產(chǎn)物以及燃燒過程中部分被分解的產(chǎn)物所組成的。單獨的HC只有在濃度相當高的情況下才會對人體產(chǎn)生影響，一般情況

4、下作用不大，但它卻是產(chǎn)生光化學(xué)煙霧的重要成分。汽車尾氣的碳氫化合物來自三種排放源。對一般汽油發(fā)動機來說，約60%的碳氫化合物來自內(nèi)燃機廢氣排放20%25%來自曲軸箱（PCV系統(tǒng)）的泄漏，其余的15%20%來自燃料系統(tǒng)（碳罐）的蒸發(fā)。甲烷是窒息性氣體，其嗅覺閾值是142.8mg，只有高濃度時才對人體健康造成危害。乙烯、丙烯和乙炔則主要是對植物造成傷害，使路邊的樹木不能正常生長。苯是無色類似汽油味的氣體，可引起食欲不振、體重減輕、易倦、頭暈、頭痛、嘔吐、失眠、粘膜出血等癥狀，也可引起血液變化，紅血球減少，出現(xiàn)貧血，還可導(dǎo)致白血病。其嗅覺閾值16.29mg，對人體健康有影響的閾值34.8mg。汽車尾

5、氣中還含有多環(huán)芳烴，雖然含量很低，但由于多環(huán)芳烴含有多種致癌物質(zhì)（如苯丙芘）而引起人們的關(guān)注。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，由排氣管排出。發(fā)動機排氣中的NOx是由于燃燒室內(nèi)高溫燃燒而產(chǎn)生的，空氣中的氮經(jīng)過氧化首先生成NO，然后與大氣中的氧相遇又成為NO2。高濃度的NO能引起神經(jīng)中樞的障礙，并且容易氧化成劇毒的NO2，NO2有特殊的刺激性臭味，嚴重時會引起肺氣腫。在二氧化氮濃度為9.4毫克/立方米的空氣中暴露10分鐘，即可造成人的呼吸系統(tǒng)功能失調(diào)。HC與NOx的混合物在紫外線作用下進行光化學(xué)反應(yīng)，由光化學(xué)過氧化物而形成的黃色煙霧，該現(xiàn)象稱為“光化學(xué)煙霧”。其

6、主要成分是臭氧（O3）、醛類、硝酸脂類等多種復(fù)雜化合物。這種光化學(xué)煙霧對人體最突出的危害是刺激眼睛和上呼吸道黏膜，引起眼睛紅腫和喉炎。1952年12月，倫敦發(fā)生光化學(xué)煙霧，4天中死亡人數(shù)較常年同期多4000人，45歲以上的死亡最多，約為平時的3倍；1歲以下的約為平時的2倍。氮氧化合物是在內(nèi)燃機氣缸內(nèi)大部分氣體中生成的，氮氧化合物的排放量取決于燃燒溫度、時間和空燃比等因素。氮氧化合物的生成原因主要是高溫富氧環(huán)境，比如燃燒室積碳等因素。從燃燒過程看，排放的氮氧化物95%以上可能是一氧化氮，其余的是二氧化氮。人受一氧化氮毒害的事例尚未發(fā)現(xiàn)，但二氧化氮是一種紅棕色呼吸道刺激性氣體，氣味閾值約為空氣質(zhì)量

7、的1.5倍，對人體影響甚大。4、硫化物SO2汽車尾氣中的硫化物的主要成分是二氧化硫。當汽車使用催化凈化裝置時，就算很少量的SO2也會逐漸在催化劑表面堆積，造成催化劑中毒，不但影響催化劑的使用壽命，還危害人體健康，而且SO2還是造成酸雨的主要物質(zhì)。5、微粒汽油機中主要微粒為鉛化物、硫酸鹽、低分子物質(zhì)；柴油機中主要微粒為石墨形的含碳物質(zhì)（炭煙）和高分子量有機物（潤滑油的氧化和裂解產(chǎn)物）。柴油機的微粒量比汽油機多3060倍，成分比較復(fù)雜。特別是炭煙，主要由直徑為0.110mm的多孔性碳粒構(gòu)成，它除了會被人體吸入肺部沉淀下來外，還往往粘附有SO2及致癌物質(zhì)，嚴重危害人體健康。6、二氧化碳CO2即使燃燒

8、過程按理想過程進行，也會生成CO2，CO2本身對人體無害，但CO2作為主要的溫室氣體，其導(dǎo)致地球變暖的全球氣候變化的影響正在受到越來越多的關(guān)注。1997年12月，在日本京都，55個國家簽署了京都議定書，對削減溫室氣體排放，制定了明確的計劃。京都議定書的簽署標志著人類啟動了大規(guī)?？刂艭O2排放的進程。由于CO2是含碳燃料燃燒的必然產(chǎn)物，所以對汽車產(chǎn)業(yè)界來說，降低CO2排放就是要求降低汽車的油耗。7、含鉛化合物汽車尾氣排放的含鉛顆粒大部分來自內(nèi)燃機的廢氣排放。四乙鉛是作為抗爆劑加進汽油中的，一般汽油的含鉛量在0.08%0.13%之間，四乙鉛燃燒后生成氧化鉛排出。鉛主要作用于神經(jīng)系統(tǒng)、造血系統(tǒng)、消化

9、系統(tǒng)和肝、腎等器官。鉛能抑制血紅蛋白的合成代謝過程，還能直接作用于成熟的紅細胞。經(jīng)由呼吸系統(tǒng)進入人體的鉛粒，顆粒較大者能吸附于呼吸道的粘液上，混于痰中而吐出；顆粒較小者，便沉積于肺的深部組織，它們幾乎全被吸收。鉛在人體內(nèi)各器官中積累到一定程度，會對人的心臟、肺等造成損害，使人貧血，行為呆傻，智力下降，注意力不集中，嚴重的還可能導(dǎo)致不育癥以及高血壓。根據(jù)進入身體的方式，可以有高達60%的攝入總鉛量永久留在人體內(nèi)，成年人血液中混入0.8mg以上稱為鉛中毒。上述污染物的排放中，汽油機排放的CO、HC、NOx均比柴油機多，碳煙的排放則柴油機高于汽油機。實驗現(xiàn)象分析【操作過程】：實驗內(nèi)容實驗現(xiàn)象汽車尾氣

10、通入H2S溶液褐色沉淀汽車尾氣再通入紫色石蕊試液紫色變紅色汽車尾氣再通入澄清石灰水和檸檬及血液，白色沉淀汽車尾氣再通入檸檬及血液紅色變褐色1.取4支具支試管：加入10溶液，加入紫色石蕊試液，加入澄清石灰水，檸檬及血液，并裝配單孔膠塞，玻璃導(dǎo)管，橡膠管聯(lián)通，安裝在鐵架臺上。2.通入汽車尾氣3.觀察并記錄實驗現(xiàn)象4.得出結(jié)論汽車尾氣依次通入H2S溶液、紫色石蕊試液、澄清石灰水和檸檬及血液，觀察現(xiàn)象得出結(jié)論如下：ABCD現(xiàn)象褐色沉淀紫色變紅色白色沉淀紅色變褐色結(jié)論含Pb2+酸性含NOx、SO2含CO2、SO2含CO成分：碳氫化合物、氮氧化合物、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、硫化氫等?；瘜W(xué)式：CxHy

11、、NOx、CO、CO2、SO2、H2S檢驗與消除CxHy的檢驗與消除：CxHy的檢驗：1.準確稱取該化合物的質(zhì)量 并記錄2.在定量反應(yīng)器中將該化合物進行燃燒3.收集反應(yīng)生成物進行分析4.若產(chǎn)物中存在二氧化碳 則該化合物中必定含有碳，并確認二氧化碳的質(zhì)量。否則就不含碳 5.若產(chǎn)物中存在水，則化合物中必定含有氫，并確認水的質(zhì)量。否則就不含氫消除：最簡單的方法是完全燃燒。氧氣（O2）CxHy+O2CO2+H2ONOx的檢驗與消除：1檢驗：取一部分混合氣體通入紫色石蕊試液，變紅則有NO2.在取一部分混合氣體通入三聚氰酸，則反映除去了NO2，在接著將氣體點燃，生成紅色氣體就證明有NO。2消除：NO2用三聚氰酸，NO點燃后在用三聚氰酸8HNCO+6NO27N2+8CO2+4H2O2NO+O22NO2CO的檢驗與消除：1：檢驗：先將氣體通過氧化銅CuO粉末并將最后得到的氣體通入澄清石灰水中。粉末變紅且澄清石灰水變渾濁則說明有CO。2消除：點燃。CuO+COCu+CO2Ca（OH）2+CO2CaCO3+H2O2CO+O22CO2CO2的檢測與消除：1：檢驗：氣體通入澄清石灰水中，若產(chǎn)生沉淀則有CO22消除：Ca（OH）2+CO2CaCO3+H2OSO2的檢驗與消除：1檢驗： 通入紅色石蕊試劑 退色2消除：可用堿性物質(zhì)。例SO2少量時SO2+2NaOHNa2