时间:2024-05-07
余新平 张鹏鹏
一、问题的提出
《比较过氧化氢在不同条件下的分解》是新教材人教版(2019年版)普通高中生物学必修一《分子与细胞》第5章第1节《降低化学反应活化能的酶》“探索·实践”中的内容,是必修一《分子与细胞》中气泡的重要实验之一。学生通过观察试管中气泡产生的数量、速度和卫生香在试管内液上方燃烧的激烈程度,判断过氧化氢在不同条件下的分解情况。
但在实际操作过程中存在以下不足:一是实验产生的气泡数量和速度较难判断;二是卫生香在试管内液上方不易燃烧,较难观察到实验现象;三是实验试剂偶尔会出现溢出等现象,不利于实验的开展和实验现象的展示。为此,我们对本实验的装置进行了改进。
二、实验原理
本实验装置主要通过观察气球膨胀速度的快慢来探究酶催化的效率。验证过氧化氢在质量分数为20%的新鲜肝脏研磨液与质量分数为3.5%的FeCl溶液等不同条件作用下,单位时间内产生氧气的速度。
过氧化氢在质量分数为20%的新鲜肝脏研磨液与质量分数为3.5%的FeCl溶液的作用下分解的速度不同,导致在密闭的锥形瓶容器中产生的气体的压力大小、速度不同,从而影响与锥形瓶相连的玻璃弯管一端气球的膨胀速度。这样就可通过观察连接玻璃弯管一端的气球膨胀速度的快慢,判断过氧化氢在20%的新鲜肝脏研磨液、质量分数为3.5%的FeCl溶液、加热和不加热四种情况下分解速度的快慢。
三、实验装置的制作与使用
(一)装置的制作
分别在两个橡皮塞上打上与玻璃弯管、分液漏斗上的玻璃管直径相同的小孔,用来连接玻璃弯管和分液漏斗。在另外两个橡皮塞上各打1个直径与玻璃弯管一致的小孔,用来连接玻璃弯管。在玻璃弯管一端绑上小气球,把连接好玻璃弯管和分液漏斗的橡皮塞装在锥形瓶上,检查装置的气密性。
图2 改进后的实验装置结构图
(二)使用方法
1.分别将4个实验装置按照1~4号做好标记,并分别往锥形瓶中装入10 mL体积分数为3%的过氧化氢溶液。
2.将连接小气球的玻璃弯管和分液漏斗的橡皮塞迅速装在锥形瓶上。
3.在1号分液漏斗中装入20%的新鲜肝脏研磨液,2号分液漏斗中装入质量分数为3.5%的FeCl溶液,將3号实验装置放在铁架台的石棉网上,酒精灯放在铁架台上。4号实验装置不做任何处理。
4.同时打开1号、2号实验装置的分液漏斗的开关,往锥形瓶中滴加等量20%的新鲜肝脏研磨液、质量分数为3.5%的FeCl溶液。点燃3号实验装置的酒精灯。
5.观察4个玻璃弯管上小气球的膨胀速度,判断过氧化氢在不同条件下的分解速度。
注:实验装置需保持较好的密闭性,在滴加20%的新鲜肝脏研磨液和质量分数为3.5%的FeCl溶液时速度要快,且两者用量相等。
四、创新点
改进后的实验装置结构简单、组装简便,在实验过程中能保持较好的实验安全性。实验过程操作简易,学生在有效观察实验现象的同时,参与课堂的积极性和学习效率均得以提升。
[本文系江西省教育科学“十四五”规划2022年度课题(课题编号:22XYB028)“基于新课标背景下运用高中生物模型建构培养学生核心素养的研究”研究成果]
(栏目编辑 方郁芝)
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