摘要本研究主要討霾害中的 NO2 氣體的各種特性藉由自行組裝的簡易裝置進行含量的檢測提早預警減少傷害實驗中 NO2 可利用 Cu 及 HNO3 製備且 NO2 溶於水後再次形 HNO3 及 NO 接著利用簡易裝置討 NO2 的製備及動力學參數的測定再以化學冷試劑魯米諾測

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板忽孝
7 years ago
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1 中華民國第 55 屆中小學科學展覽會作品說明書國中組化學科佳作氮然處之學校名稱 : 高雄市立七賢國民中學作者 : 指導老師 : 國二劉武尚陳佳琪國二林宣廷關鍵詞 : 二氧化氮自製儀器

2 摘要本研究主要討霾害中的 NO2 氣體的各種特性藉由自行組裝的簡易裝置進行含量的檢測提早預警減少傷害實驗中 NO2 可利用 Cu 及 HNO3 製備且 NO2 溶於水後再次形 HNO3 及 NO 接著利用簡易裝置討 NO2 的製備及動力學參數的測定再以化學冷試劑魯米諾測 NO2 氣體濃度最後以自製簡易測 NO2 儀器找出最佳測 NO2 氣體濃度的最佳條件並設計儀器方便攜帶檢測壹研究動機最近的空霧茫茫地 -- 高雄地空氣污拉警報新聞報提醒社會大眾注意在外出時配戴口罩個現象引發們的趣們查詢關霾害的資料後發現 : 在污空氣中的氧化氮若人體長期吸入後肺部強烈刺激性和腐蝕性健康不利的影響氧化氮是工業合硝酸的中間產物每大會幾百萬噸被排放到大氣中形空氣的污物氧化氮既會危害人體又會破壞環境的物質而在自然生活技第 2 單元氧化還原當中學到相關反應知識們希望藉多了解關氧化氮的化學反應並進一研究如何測空氣中氧化氮的含量於是展開以的實驗貳研究目的一觀察定溫不同濃度的硝酸銅反應產生的氣體測量定溫不同濃度的硝酸銅反應產生 NO2 NO 量之比值測量不同溫度硝酸銅反應產生 NO2 NO 量之比值四利用簡易的裝置測量出的 NO2 動力學參數五利用魯米諾測 NO2 在水中產生亞硝酸根的情形利用亞硫酸鈉魯米諾測 NO2 在水中產生亞硝酸根的情形七自製儀器並效測試樣中 NO2 的含量 1

3 参研究設備器材一實驗器材 : 錐形瓶量筒滴管燒杯漏斗試管橡皮塞橡皮管針頭塑膠針筒容量瓶閥敏電阻用電錶電線實驗藥品 : 硝酸銅硫酸亞鐵氧氣鋼瓶雙氧水赤血魯米諾亞硫酸鈉亞硝酸鈉氫氧化鈉 2

4 肆研究過程實驗一討不同濃度的硝酸銅反應所產生的氣體情形實驗討不同濃度的硝酸銅反應所產生 NO2 NO 量之比值實驗討不同溫度的硝酸銅反應所產生 NO2 NO 量之比值實驗四利用簡易裝置求出該反應的合率衡常數及反應熱實驗五在 NO2 存在討不同雙氧水及赤血濃度魯米諾發的影響實驗討不同濃度 ph 值的魯米諾及亞硫酸溶液魯米諾發的影響實驗七自製簡易儀器討測魯米諾在 NO2 及亞硫酸存在比較發的影響並測電阻值實驗討自製儀器分別測不同地 NO2 的濃度結論 3

5 伍研究結果討論實驗一討不同濃度的硝酸銅反應所產生的氣體情形 ( 一 ) 實驗驟 : 1. 本實驗在抽風廚進行實驗分別配置溫度相同的 15 M 10 M 5 M 1 M 0.5 M 0.1 M 的硝酸放入試管中並加入 0.5 克的銅後立即塞軟木塞並觀察反應 2. 將 1M 的硝酸放入錐形瓶並加入 1 克的銅後待反應衡後再延著瓶壁加入硫酸亞鐵並觀察硫酸亞鐵加入之後的反應 3. 反應方程式如 : (1)Cu + 4HNO3(conc.) Cu(NO3)2 + 2H2O + 2NO2 (2)3Cu + 8HNO3(dil.) 3Cu(NO3)2 + 4H2O + 2NO ( ) 實驗結果 : 表一不同濃度的硝酸銅在試管反應產生氣體顏色硝酸濃度 15M 10M 5M 1M 0.5M 0.1M 氣體顏色棕色棕色棕色棕色淡色無色圖 1 不同濃度的硝酸銅反應情形圖 2 硝酸硫酸亞鐵反應情形 4

6 ( ) 實驗討論 : 1. 由實驗結果得知隨著硝酸濃度降可以發現產生氣體的顏色也越淡如圖 1 所示 2. 當氣體中含 NO 時若加入硫酸亞鐵時硫酸亞鐵 NO 形 Fe(NO)SO4 由圖 2 可得知色的 Fe(NO)SO4 生反應 :NO + FeSO4 + 5H2O [Fe(NO)(H2O)5]SO4 3. 由述可知在硝酸銅的反應過程中除產生棕色的 NO2 外也會 NO 的產生因反應過程中不只單一的反應形個現象引起們的好奇因想進一瞭解反應過程中產生 NO2 及 NO 的情形實驗討不同濃度的硝酸銅反應所產生 NO2 NO 量之比值 ( 一 ) 實驗驟 : 1. 利用同溫度的濃硝酸 2 克銅產生 NO2 後並用針筒進行收集 2. 利用閥連接一個裝 20mL 蒸餾水的針筒並將水慢慢打入原本收集 NO2 的針筒 3. 觀看 NO2 整個顏色消失後並將部的水擠出並加以收集備用 ( 第一次溶液 ) 針筒氣體保留並接回閥 4. 準備針筒從氧氣鋼瓶抽出純氣 40mL 並將氧氣打入前一隻保留氣體的針筒並觀看部顏色的變化 5. 待衡後重覆述驟並將水重覆打入針筒中吸附 NO2 觀看 NO2 顏色消失的狀況再次收集針筒的溶液於另一個燒杯 ( 第次溶液 ) 6. 分別配製 15M 10M 5M 1M 的硝酸溶液按照述所驟重覆進行並一樣收集反應過程中吸收 NO2 的溶液 7. 將述所收集的溶液利用 1M NaOH 進行滴定並測量溶液所吸附 NO2 的含量 5

7 圖 3 硝酸銅反應產生 NO2 的裝置圖 4 將收集的 NO2 取出示意圖 (A) (B) (C) 圖 5 將水打入針筒中吸附 NO2 並觀察 NO2 顏色消失的狀況如 (A) (B) (C) 所示圖 6 收集針筒的溶液圖 7 再打入純氧看針筒的變化 ( 第一次溶液 ) 6

8 圖 8 重覆將水打入針筒中並吸附 NO2 並觀察 NO2 顏色消失的狀況圖 9 再次收集針筒的溶液 ( 第次溶液 ) ( ) 實驗結果 : 表 15 C 銅分別不同濃度硝酸反應生之產物 NaOH 反應的情形硝酸濃度第一次溶液第次溶液 NO2 NO (NaOH 體 ) (NaOH 體 ) 15M 21.5mL 12.4 ml 32.3mmol 7.8 mmol 10M 19.0 ml 12.9 ml 28.5 mmol 9.8 mmol 5M 5.1 ml 20.4 ml 7.6 mmol 28.1 mmol 1M 2.0 ml 20.2 ml 3.0 mmol 29.3 mmol 圖 C 不同濃度硝酸銅反應產生 NO2 NO 產量關係圖 7

9 ( ) 實驗討論 : 1. 根據資料顯示 NO2 水反應後可以產生 HNO3 跟 NO 方程式如右所示 :3NO2 H2O 2HNO3 NO 而將 NO 入 O2 後可產生 NO2 方程式如右所示 :2NO O2 2NO2 再次將所產生的氧化氮加水後再反應 HNO3 及 NO 2. 由述資料可知每個反應重覆加水或加純氧後靜置一段時間確定至衡後再進行測 3. 由方程式顯示 :3NO2 H2O 2HNO3 NO 第一次 NaOH 所滴定的 mmole (3/2) 即為的 NO2 含量 (mmole) 而第一次反應的結果會產生 NO 再 O2 反應再次形 NO2 溶於水後再次形 HNO3 4. 第一次 NaOH 所滴定的 mmole (1/2) 即為另外產生 NO 的量再加原本容器中 NO 的量為第次 NaOH 所滴定的 mmole (3/2) 因 : (1) 反應所產生的 NO2= 第一次 NaOH 所滴定的 mmole (3/2) (2) 反應所產生的 NO= 部 NO - 第一次所產生的 NO = 第次 NaOH 所滴定的 mmole (3/2) - 第一次 NaOH 所滴定的 mmole (1/2) 5. 實驗結果得知在濃硝酸中除 NO2 棕色氣體外仍少數的 NO 產生比例為 4:1 隨著硝酸的濃度越來越低 NO 產生的量也會隨著越來越高由於硝酸的濃度變低可發現 NO+NO2 的產量總和也隨之越來越少而 NO NO2 之比值也增加的趨勢實驗討不同溫度的硝酸銅反應所產生 NO2 NO 量之比值 ( 一 ) 實驗驟 : 1. 按照實驗的驟分別將硝酸的溫度加熱到並重覆述實驗求出 NO 和 NO2 之比值 8

10 ( ) 實驗結果 : 表 25 C 銅分別不同濃度硝酸反應產物並用 NaOH 滴定情形硝酸濃度第一次溶液第次溶液 NO2 NO (NaOH 體 ) (NaOH 體 ) 15M 22.9mL 13.0 ml 34.3 mmol 8.0 mmol 10M 20.1 ml 13.3 ml 30.2 mmol 9.9 mmol 5M 5.7 ml 20.8 ml 8.5 mmol 28.3 mmol 1M 2.2 ml 20.6 ml 3.3 mmol 29.8 mmol 圖 C 不同濃度硝酸銅反應產生 NO2 NO 產量關係圖表四 35 C 銅分別不同濃度硝酸反應產物 NaOH 反應的情形硝酸濃度第一次溶液第次溶液 NO2 NO (NaOH 體 ) (NaOH 體 ) 15M 24.1 ml 13.4 ml 36.1 mmol 8.1 mmol 10M 21.4 ml 13.9 ml 32.1 mmol 10.2 mmol 5M 5.9 ml 21.4 ml 8.9 mmol 29.2 mmol 1M 2.4 ml 21.9 ml 3.6 mmol 31.7 mmol 9

11 圖 C 不同濃度硝酸銅反應產生 NO2 NO 產量關係圖表五在不同溫度銅不同濃度硝酸反應 NO2/NO 的比值硝酸濃度溫度 35 C 25 C 15 C 15M M M M 圖 13 在不同溫度銅不同濃度硝酸反應 NO2/NO 比值的關係圖 10

12 ( ) 實驗討論 : 1. 在不同溫度中反應的結果可得知 : 溫度越高 NO2/NO 比值越大而在相同濃度之高溫比較能增加 NO2/NO 的比值 2. 不論在那個溫度濃度在 5M 以時產物主要以 NO 為主為了效得到 NO2 的含量們之後實驗以 15M 的濃硝酸為製 NO2 的濃度實驗四利用簡易裝置求出該反應的合率衡常數及反應熱 ( 一 ) 實驗原理 1. 將裝置稱重為 W1 再將裝置的針筒中拉出時會排開一定體的空氣而使裝置變輕重量為 W1 並記錄裡面體 V1 在硝酸銅的反應減輕的重量即產生的氣體重令為 W2 依亞加厥定律同溫壓同體的氣體體比等於莫耳數比因 W :W2 M = V1:V2 2. 本實驗在針筒使銅 HNO3 反應生 NO NO2 由於產生的 N2O4 部份分解 NO2 方程式 :2NO2 N2O4+ 熱當衡時只要測得衡時的均分子量扣除實驗的 NO 重量即可進一推出合率 α 關係式 : 均分子量 =46/(1-1/2α) 3. 根據解離度可進一算出衡常數 K(p)=PNO2 2 /PN2O4=4α 2 /(1-α 2 ) 4. 依熱力學吉士函數 (Gibbs function): G=ΔH-TΔS 可知 : log K2 K1 = ΔH 2.303R T2-T1 T2 T1 ΔH 或是由 logk 1/T 圖斜率為 2.303R 即可求出反應熱 ΔH ( ) 實驗驟 : 1. 將空的針筒裝置一起稱重並將裝置的針筒拉出固定並再次稱重減輕的重量為 W1 改變的體為 V1 11

13 2. 在針筒中放入硝酸及銅後靜置 10 分鐘等待反應結束後進行稱重後再裝部氣體排出並再次稱重減輕的重量為 W2 改變的體為 V2 3. 記錄者的體並分別在進行測定 ( ) 實驗結果 : 表在不同溫度測裝置的重量體的情形溫度 ( ) 硝酸濃度 W1(g) V1(mL) W2(g) V2(mL) 均分子量 15 15M M M 表七在不同溫度 N2O4 NO2 的合率衡常數的關係溫度硝酸均扣除實驗 NO 之合率 N2O4/NO2 衡常數 ( ) 濃度 (M) 分子量後的均分子量 α 比值 K 表在不同溫度 1/T logk 的關係溫度 ( ) 溫度 (K) K logk 1/T(1/K)

14 圖 14 在不同溫度 logk 1/T 的關係 ( ) 實驗討論 : 1. 溫度越高均分子量越由方程式 N2O4+ 熱 2NO2 可知增加溫度時 N2O4 受熱會分解 2NO2 2. 本實驗測 NO2 的合率 α 為依 logk 1/T 圖斜率為即可求出反應熱 ΔH=-29.1kJ/mole 而文獻值為 kj/mole 表示本實驗能測出反應熱而誤差的部分可能要再進一討 13

實驗五在 NO2 存在討不同雙氧水及赤血濃度魯米諾的發影響相關知識 : 魯米諾 Luminol(C8H7N3O2) 為冷試劑在性水溶液中魯米諾可被催化劑氧化激發態分子分子隨後放回到基態最強的放射波長大在 425nm 放射為藍色並氮及水等副產物產生目的 : 一討在 NO2 魯米諾的發情形討在 NO2 不同雙氧水的濃度魯米諾發的影響討在 NO2 -

15 實驗五在 NO2 存在討不同雙氧水及赤血濃度魯米諾的發影響相關知識 : 魯米諾 Luminol(C8H7N3O2) 為冷試劑在性水溶液中魯米諾可被催化劑氧化激發態分子分子隨後放回到基態最強的放射波長大在 425nm 放射為藍色並氮及水等副產物產生目的 : 一討在 NO2 魯米諾的發情形討在 NO2 不同雙氧水的濃度魯米諾發的影響討在 NO2 - 不同圖 14 魯米諾 K3Fe(CN)6 的濃度魯米諾發的影響 ( 一 ) 實驗驟 : 1. 準備液體 :A 液配製 10-3 M 之魯米諾溶液圖 15 魯米諾溶液圖 16 測照度的儀器示意圖 2mL( 魯米諾 0.1 克 +2 克 NaOH 加水至 500mL) B 液 :(0.1M K3Fe(CN)6 0.5mL +0.01H2O2 0.5mL) 備用 2. 以滴管吸取 B 液滴入 A 管測量反應發的情形並紀錄之 3. 在 B 液中打入過量 NO2 氣體並以滴管吸取 B 液滴入 A 管測量反應發的情形 4. 改變不同雙氧水的濃度配製新的 B 液 (0.01M K3Fe(CN)6 0.5mL+ 各濃度 H2O2 0.5mL) 打入過量 NO2 氣體並吸取新的 B 液加入 A 液中測量反應發的情形 5. 改變不同 K3Fe(CN)6 的濃度配製新的 B 液 ( 各濃度 K3Fe(CN)60.5mL+ 0.1MH2O2 14

16 0.5mL) 打入過量 NO2 氣體並吸取新的 B 液加入 A 液中測量反應發的情形 ( ) 實驗結果 : 溶液 A 液 + B 液 A 液 + 新 B 液 ( 含 NO2) 圖 17 無 NO2 魯米諾的發情形表在不同雙氧水的濃度魯米諾最大照度總發時間關係表雙氧水濃度 (M) 最大照度 (lux) 時間 ( )

17 圖 18 在不同雙氧水的濃度魯米諾最大照度總發時間關係圖表七在不同 K3Fe(CN)6 的濃度魯米諾最大照度總發時間關係表 [K3Fe(CN)6] (M) 最大照度 (lux) 時間 ( ) 圖 19 在不同 K3Fe(CN)6 的濃度魯米諾最大照度總發時間關係圖 16

18 ( ) 實驗討論 : 1. 在魯米諾打入過量 NO2 氣體由實驗發現魯米諾在發的亮度及總發時間都增長的現象試想可以使用魯米諾來測 NO2 氣體的含量 2. 在不同的 H2O2 濃度中研究發現在 0.1M 的 H2O2 濃度時魯米諾較大的發亮度而在 0.5M 的 H2O2 濃度總發時間最長 3. 在不同的 K3Fe(CN)6 濃度中研究發現在 0.15M 的 K3Fe(CN)6 濃度時魯米諾較大的發亮度而在 0.1M 的 K3Fe(CN)6 濃度總發時間最長 4. 因們選用 0.1M H2O2 及 0.1M 的 K3Fe(CN)6 為後面測的條件實驗討不同濃度 ph 值的魯米諾及亞硫酸溶液魯米諾的發影響目的 : 一討在 NO2 不同濃度的魯米諾濃度發的影響討在 NO2 不同的 ph 值魯米諾發的影響討在 NO2 加入不同濃度的亞硫酸魯米諾發的影響 ( 一 ) 實驗驟 : 1. 在 A 液 (2 克 NaOH 加水至 500mL) 中配製不同濃度之魯米諾溶液 2mL 在 B 液 (0.1M K3Fe(CN)6 0.5mL+0.1 M H2O2 0.5mL) 中打入過量 NO2 氣體後以滴管吸取 B 液滴入 A 管測量反應發的情形 2. 在 C 液 (10-3M 魯米諾 ) 中配製不同濃度的 NaOH 在 D 液 (0.1M K3Fe(CN)6 0.5mL+0.1 M H2O2 0.5mL) 中打入過量 NO2 氣體後以滴管吸取 D 液滴入 C 管測量反應發的情形 3. 在 E 液 (10-3 M 魯米諾 +0.1M NaOH) 加不不同濃度的亞硫酸在 F 液 (0.1M K3Fe(CN)6 0.5mL+0.1 M H2O2 0.5mL) 中打入過量 NO2 氣體後以滴管吸取 F 液滴入 E 管測量反應發的情形 17

19 ( ) 實驗結果 : 表在不同魯米諾的濃度魯米諾最大照度總發時間關係表魯米諾濃度 (M) 最大照度 (lux) 時間 ( ) 圖 20 在不同魯米諾的濃度魯米諾最大照度總發時間關係圖表九在不同 ph 值魯米諾最大照度總發時間關係表 ph 值最大照度 (lux) 時間 ( )

20 圖 21 在不同 ph 值魯米諾最大照度總發時間關係圖表在不同亞硫酸的濃度魯米諾最大照度總發時間關係表亞硫酸濃度 (M) 最大照度 (lux) 時間 ( ) 圖 22 在不同亞硫酸的濃度魯米諾最大照度總發時間關係圖 19

21 ( ) 實驗討論 : 1. 在不同的魯米諾濃度中研究發現在 0.001M 的 H2O2 濃度時魯米諾較大的發亮度而在 M 的魯米諾濃度總發時間最長 2. 在不同的 ph 值研究發現在 ph 值 =13 時魯米諾較大的發亮度而在 ph=11-13 間總發時間較長 3. 在加入亞硫酸鈉時在低濃度的亞硫酸存在 NO2 - 可催化 K3Fe(CN)6 讓反應時間增長但過高的亞硫酸可能他的還原反應發的效果不好 4. 們將反應後的溶液分別加入 Fe 3+ 及 Fe 2+ 後果發現只加入 Fe 3+ 時溶液會產生藍色 Fe4[Fe(CN)6]3 沉澱表示 K3Fe(CN)6 催化劑在反應過程中會產生 K4Fe(CN)6 黃血 ( 溶液呈現黃色 ) 另取溶液加入 KSCN 及 NaOH 後也無任何反應表示無 Fe 3+ 及 Fe 2+ 的形因當 K3Fe(CN)6 使用完後則魯米諾也無法再度發 5. 若是在 H2O2 不足量過量的 K3Fe(CN)6 易將敏靈氧化而消耗殆盡發效果不佳所以 H2O2 K3Fe(CN)6 適量的比例會最大的發效果而在 SO3 2- 及 NO2 - 存在發效果較佳 20

22 實驗七自製簡易儀器討測魯米諾在 NO2 - 及亞硫酸存在比較發的影響並測電阻值 ( 一 ) 實驗驟 : 1. 自製簡易儀器利用敏電阻用電錶暗箱及反應槽製簡易的測儀器如圖 23 所示並測量列驟的反應過程中電阻值的變化 2. 反應槽放入 A 液 (10-3 M 魯米諾 +2 克 NaOH 加水至 500ml)2mL 以不同滴管分別吸取 B 液 (0.1M K3Fe(CN)6 0.5ml+0.1 M H2O2 0.5mL) C 液 ( 配製不同濃度的亞硝酸鈉 1mL) 同時滴入反應槽測量反應發的情形並繪製檢量線 ( ) 實驗結果 : 圖 23 自製簡易儀器示意圖表一不同濃度的 NaNO2 魯米諾發及電阻值差異 NaNO2 濃度 ( 10-2 M) 電阻值 (kω) NO2 濃度 (ppm)

23 NaNO2 濃度 ( 10-3 M) 電阻值 (kω) NO2 濃度 (ppm) 圖 24 不同濃度的 NaNO2 魯米諾發並測電阻值差異 ( ) 實驗討論 : 1. 本實驗找出最佳測 NO2 ( 亞硝酸 ) 的魯米諾溶液並配合簡易自製儀器進行測結果發現關係式為 : 高濃度 : 利用插法可測 [NO2 - ] 範圍 :25.1ppm-3.1ppm 22

24 低濃度 :[NO2 - ]= [ 電阻值 ] [ 電阻值 ] 可測 [NO2 - ] 範圍 : 3.14ppm-0.63ppm 2. 實驗結果得知當 NO2 ( 亞硝酸 ) 的濃度越高魯米諾溶液的發強度越強因敏電阻所測到的電阻值則是越低呈一負相關實驗討自製儀器分別測不同地 NO2 的濃度 ( 一 ) 實驗驟 : 1. 在安的考量們在抽風櫥進行實驗 2. 分別從 15M 硝酸銅反應製備 NO2 中抽取 NO2 備用分別取出隻針頭備用一隻用 NaOH 滴定以求濃度另一隻用閥調整濃度並以 N2 稀釋至適當濃度 3. 加入 A 液 (10-3 M 魯米諾 +2 克 NaOH 加水至 500ml)2mL 於儀器中並將稀釋後的針頭以不同的度打入儀器中再加入 B 液 (0.1M K3Fe(CN)6 0.5ml+0.1 M H2O2 0.5mL) 測量魯米諾發的情形並記錄之 4. 利用打氣泵空氣調節器及止逆閥製打氣裝置並調整打氣體每打入 1mL 5. 分別收集不同地空氣並分別以打氣裝置打入自製儀器進行測並測量 30 及 300 並進行測 ( ) 實驗結果 : 1. 30mL 的 NO2 需要 NaOH 滴定的體為 25.2mL = 37.8mmole=1.739 克換算出每 ml 克而配製 30ppm(D=1.95g/L) 在 30mL NO2 重量為 0.9*1.95/1000 g = = g 所以取 1mL 稀釋到 11mL 後再取 1mL 稀釋到 30mL 得到 1ppm 2. 分別以 1ppm 取出 4L 3L 得到 4ppm 3ppm 以類推 23

25 表打入 NO2 體 (30mL) 後用自製儀器測電阻值濃度關係 NO2 濃度 4ppm 3ppm 2ppm 1ppm 0.5ppm 電阻值 (Ω) 用自製儀器測的 ppm 4.05 ppm 2.94 ppm 2.08 ppm 1.06 ppm 0.70ppm 誤差 % +1.25% -1.93% +4.22% +5.54% +39.6% 表測不同地點打入 NO2 體後用自製儀器測電阻值濃度關係機車排氣管用自製儀器測的地點園馬路遂 ( 稀釋 10 倍 ) 環保署資料 ( ) ppm ppm 2.7 ppm 22.0 ppm 30 電阻值 (Ω) ppm 零檢出零檢出 2.78 ppm 1.85 ppm ( ) 實驗討論 : 1. 本實驗利用滴定法檢驗 NO2 氣體濃度並比較在自製儀器在打入 NO2 氣體時測 NO2 氣體濃度的差異結果發現電阻值 88.9(Ω) 以為本儀器的測極限故在 NO2 在氣體濃度時為零檢出 NO2 氣體濃度則在在 0.94ppm 以 2. 當 NO2 氣體濃度 3ppm 以時電阻值變化較少在 25.1 ppm 以時則發強度會減少故不適合在 25.1ppm 以測 3. 因本儀器用種方式進行測以每打 1mL 共打入 30 及 300 的時間樣可以降低測極限以測微量 NO2 氣體濃度而 NO2 氣體濃度產生的電阻值高則稀釋 10 倍再進行檢測可以精確測 NO2 氣體濃度 4. 們找了面一些地進行測 NO2 氣體濃度的存在結果發現機車排氣管較大的 NO2 氣體的濃度主要是空氣中的氧氣及氮氣在引擎中易生 NO 氣體再空氣中的氧氣結合形 NO2 氣體但由於濃度較高所以們減少氣體的打氣量以利儀器的測 24

26 5. 常一般地所到的 NO2 濃度應該都是屬於空氣的背景值無較大的差異性而遂中的車輛多空氣流不易而且 NO2 氣體也比空氣重所以存在 NO2 氣體的含量較多陸討論結論一由實驗一及實驗的結果可知 15M 濃硝酸除了銅反應產生 NO2 以外仍會 NO 產生中 NO 的含量隨著硝酸濃度降低而逐漸增加的驅勢除了硝酸的濃度會影響產生 NO2 和 NO 之比值外隨著反應的溫度越高 NO2/NO 比值也越大不論任何溫度 (15 ~35 ) 濃度 5M 以的硝酸銅反應產物主要以 NO 為主濃度 10M 以的硝酸銅反應產物主要以 NO2 為主為了效測 NO2 實驗五實驗利用化學冷試劑魯米諾測 NO2 氣體濃度並自製簡易測 NO2 儀器找出最佳測 NO2 氣體濃度的最佳條件四反應後的溶液 K3Fe(CN)6 催化劑在反應過程中會產生 K4Fe(CN)6 黃血當 K3Fe(CN)6 使用完後則魯米諾也無法再度發而若是在 H2O2 不足量過量的 K3Fe(CN)6 易將敏靈氧化而消耗殆盡發效果不佳因除了 H2O2 K3Fe(CN)6 適量的比例會最大的發效果外在 SO3 2- 及 NO2 - 存在也可避免過量的 K3Fe(CN)6 將敏靈消耗殆盡發效果不佳五本實驗找出最佳測 NO2 - ( 亞硝酸 ) 的魯米諾溶液並配合簡易自製儀器進行測結果發現關係式為 : 高濃度 : 利用插法可測 [NO2 - ] 範圍 :25.1ppm-3.1ppm - 低濃度 :[NO2 ]= [ 電阻值 ] [ 電阻值 ] 當 NO2 - ( 亞硝酸 ) 的濃度越高魯米諾溶液的發強度越強本儀器用種方式進行測以每打 1mL 打入 30 樣可以降低測極限以測微量 NO2 氣體濃度而 NO2 氣體濃度產生的電阻值高則稀釋 10 倍再進行檢測可以精確測 NO2 氣體濃度 25

27 參考資料一國中自然生活技 2 課本第 2 章氧化還原第 4 章反應率康軒文教業曹松青著 (2011) 生活中不可不知的物理化學常識讀品文化杜逸虹著 (2003) 物理化學民出社四 Qingjiang Yu(1997).A simple determination of the NO2 dimerization equilibrium constant.journal of Chemical Education.Vol. 74. No.2.p 五魯米諾維基百 (Wikipedia) 取自 : 蔡 ( 日 ) 中國霾害南移中南部空氣品質糟自由時報電子報取自 : 26

28 評語以簡易裝置進行二氧化氮含量之檢測並探討簡單動力學實驗結果能反應所提構思, 若能在操作上進一步詳細說明更佳整體而言, 簡單實驗卻能具基礎與實用目的評語

中華民國第49屆中小學科學展覽會

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