余新平 張鵬鵬
一、問題的提出
《比較過氧化氫在不同條件下的分解》是新教材人教版(2019年版)普通高中生物學必修一《分子與細胞》第5章第1節《降低化學反應活化能的酶》“探索·實踐”中的內容,是必修一《分子與細胞》中氣泡的重要實驗之一。學生通過觀察試管中氣泡產生的數量、速度和衛生香在試管內液上方燃燒的激烈程度,判斷過氧化氫在不同條件下的分解情況。
但在實際操作過程中存在以下不足:一是實驗產生的氣泡數量和速度較難判斷;二是衛生香在試管內液上方不易燃燒,較難觀察到實驗現象;三是實驗試劑偶爾會出現溢出等現象,不利于實驗的開展和實驗現象的展示。為此,我們對本實驗的裝置進行了改進。
二、實驗原理
本實驗裝置主要通過觀察氣球膨脹速度的快慢來探究酶催化的效率。驗證過氧化氫在質量分數為20%的新鮮肝臟研磨液與質量分數為3.5%的FeCl溶液等不同條件作用下,單位時間內產生氧氣的速度。
過氧化氫在質量分數為20%的新鮮肝臟研磨液與質量分數為3.5%的FeCl溶液的作用下分解的速度不同,導致在密閉的錐形瓶容器中產生的氣體的壓力大小、速度不同,從而影響與錐形瓶相連的玻璃彎管一端氣球的膨脹速度。這樣就可通過觀察連接玻璃彎管一端的氣球膨脹速度的快慢,判斷過氧化氫在20%的新鮮肝臟研磨液、質量分數為3.5%的FeCl溶液、加熱和不加熱四種情況下分解速度的快慢。
三、實驗裝置的制作與使用
(一)裝置的制作
分別在兩個橡皮塞上打上與玻璃彎管、分液漏斗上的玻璃管直徑相同的小孔,用來連接玻璃彎管和分液漏斗。在另外兩個橡皮塞上各打1個直徑與玻璃彎管一致的小孔,用來連接玻璃彎管。在玻璃彎管一端綁上小氣球,把連接好玻璃彎管和分液漏斗的橡皮塞裝在錐形瓶上,檢查裝置的氣密性。
圖2 改進后的實驗裝置結構圖
(二)使用方法
1.分別將4個實驗裝置按照1~4號做好標記,并分別往錐形瓶中裝入10 mL體積分數為3%的過氧化氫溶液。
2.將連接小氣球的玻璃彎管和分液漏斗的橡皮塞迅速裝在錐形瓶上。
3.在1號分液漏斗中裝入20%的新鮮肝臟研磨液,2號分液漏斗中裝入質量分數為3.5%的FeCl溶液,將3號實驗裝置放在鐵架臺的石棉網上,酒精燈放在鐵架臺上。4號實驗裝置不做任何處理。
4.同時打開1號、2號實驗裝置的分液漏斗的開關,往錐形瓶中滴加等量20%的新鮮肝臟研磨液、質量分數為3.5%的FeCl溶液。點燃3號實驗裝置的酒精燈。
5.觀察4個玻璃彎管上小氣球的膨脹速度,判斷過氧化氫在不同條件下的分解速度。
注:實驗裝置需保持較好的密閉性,在滴加20%的新鮮肝臟研磨液和質量分數為3.5%的FeCl溶液時速度要快,且兩者用量相等。
四、創新點
改進后的實驗裝置結構簡單、組裝簡便,在實驗過程中能保持較好的實驗安全性。實驗過程操作簡易,學生在有效觀察實驗現象的同時,參與課堂的積極性和學習效率均得以提升。
[本文系江西省教育科學“十四五”規劃2022年度課題(課題編號:22XYB028)“基于新課標背景下運用高中生物模型建構培養學生核心素養的研究”研究成果]
(欄目編輯? 方郁芝)