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“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验改进
【摘 要】通过分析高一生物学教材中“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验的弊端，尝试运用化学中的排水集气法改进实验，即用自制装置排水收集氧气，通过比较收集氧气的体积来计算过氧化氢在不同条件下的分解速率，变定性实验为定量试验，从而顺利得出酶的催化效率比无机催化剂更高的结论。改进后的实验更安全、误差更小、效果更好。
【关键词】过氧化氢 过氧化氢酶 排水集气法 实验改进
【中图分类号】G632 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2015)02-0131-01
“比较过氧化氢在不同条件下的分解”是人民教育出版社普通高中课程标准实验教科书生物必修1《分子与细胞》第5章第1节的实验。教材上的实验原理为过氧化氢分解后可产生具有助燃功能的氧气，但在常温下分解速率很慢，用带火星的卫生香检验，卫生香不复燃;单独加热过氧化氢溶液，用带火星的卫生香检验，长时间加热沸腾后，带火星的卫生香火星变得明亮但不复燃，说明过氧化氢在加热时分解了，但速率较慢;在过氧化氢溶液中加入不同的催化剂，通过对比卫生香的燃烧程度比较不同催化剂的效率，燃烧越剧烈，效率就越高。本文通过查阅文献以及教学实践，尝试通过改进实验装置，采用排水集气法来收集氧气，以克服教材上实验操作的弊端，提高实验的成功率。改进后的实验原理为氧气几乎不溶于水，可用排水集气法收集过氧化氢分解后释放的氧气，通过对比在过氧化氢溶
液中加入不同的催化剂后，在相同时间内产生氧气的多少，即可判断催化速率的大小。
一 改进原因及装置设计
通过查阅文献及在实践中发现，教材中的方法存在以下几点不足:(1)过氧化氢分解后不仅产生氧气，还会生成水，且水与氧气的体积比为2?1，加之反应产生大量含水分的气泡，都会影响卫生香的燃烧，从而导致实验误差较大。(2)由于装置不严密，过氧化氢分解产生的氧气容易逸出试管，很难全部留在试管中用于助燃从而影响实验的观察效果甚至可能导致失败。(3)当产生大量氧气时，卫生香燃烧剧烈，于实验者而言则存在安全隐患。
为解决上述问题，通过跨学科方法组合及反复实验，对实验装置进行了改进，设计了一个不用点燃卫生香但又安全、效果直观的装置，以观察不同催化剂的催化效率。改进后的实验装置如下图所示。
改进后的装置
二 实验准备
1.材料用具
2个铁架台、1个水槽、1个10mL的量筒、1支试管、1个双孔橡胶塞、2根滴管(肝脏研磨液与碘化钾溶液各用1根滴管)、1根橡胶管、1个试管夹、新配置的体积分数为3%的过氧化氢溶液、质量分数为3.5%的氯化铁溶液、新鲜的质量分数为20%的猪肝研磨液。有研究表明，20%的猪肝研磨液除用课本提及的猪肝、鸡肝外，还可以用青蛙、蟾赊或者鱼的肝胰脏做实验材料，也能达到相同的效果。温度是影响酶活性的条件之一，如果
是在夏天做实验，实验室没有冰箱，肝脏溶液的过氧化氢酶活性容易受到影响，此时也可以用富含过氧化氢酶的马铃薯、苹果和桃子等一类去皮后会被氧化成红褐色的蔬菜或水果替代。
2.装置准备
首先将橡胶塞打好2个孔，然后在试管中加入2mL的过氧化氢溶液，水槽中加入适量水，量筒装满水，最后如左图所示连接好装置。排尽量筒和橡胶管中的气泡，即可用滴管往试管中滴加催化剂进行实验。由于过氧化氢具有强氧化性，有一定的腐蚀作用，因此，教师在实验前应注意提醒学生在滴加过氧化氢溶液时，切勿让溶液溅到皮肤上，如若不小心粘上此液，务必及时用清水冲洗干净。
三 实验过程及结论
准备好装置后，用胶头滴管吸取少量20%的猪肝研磨液，滴加2滴到装置中的试管中，注意添加肝脏研磨液后不能拔出滴管，以免气体逸出，10秒后将连接量筒的胶管移出，读出量筒中氧气的体积。连续做三次实验，求出所得气体体积的平均值。滴加3.5%氯化铁溶液的实验同上。通过用产生气体体积的平均值除以反应时间可计算出催化剂的催化效率，实验结果如下表所示。
在不同催化剂作用下过氧化氢分解收集得到氧气的体积
催化剂 实验次数 平均值 催化效率
第1次 第2次 第3次
猪肝研磨液 26.0mL 25.0mL 26.5mL 25.8mL 2.58mL/s
氯化铁溶液 0 0 0 0 0
由上表可知，20%的肝脏研磨液的催化效率为2.58mL/s，而在3.5%氯化铁溶液的催化下，几乎无法收集到氧气。肝脏研磨液的催化效率比氯化铁溶液的催化效率高得多，由此可直观得出“同无机催化剂相比，酶的催化效率更高”的结论。
参考文献
[1]李永华.比较过氧化氢在不同条件下的分解实验改进[J].实验教学与仪器，2011(5):30
[2]丁稳双.“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验的注意事项及改进措施[J].生物学通报，2006(10):59
[3]王芳.“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验失败原因分析及改进[J].生物学教学，2010(8):47
〔责任编辑:庞远燕〕
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