“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實(shí)驗(yàn)材料與裝置的改進(jìn)與創(chuàng)新

余雅翎 王桔紅 張燕芳 萬紫微

摘要：由于人教版高中生物學(xué)必修1中的“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實(shí)驗(yàn)，存在安全隱患、觀察效果不佳、實(shí)驗(yàn)成本較高等不足之處。本研究通過對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)材料的改進(jìn)，提高實(shí)驗(yàn)觀察效果與安全性，有助于學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：過氧化氫 實(shí)驗(yàn)裝置改進(jìn) 實(shí)驗(yàn)材料改進(jìn)

中圖分類號(hào)：Q-33 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

人教版高中生物學(xué)《必修1·分子與細(xì)胞》第五章第一節(jié)的“比較過氧化氫在不同條件下的分解”是一個(gè)經(jīng)典的驗(yàn)證酶高效性的實(shí)驗(yàn)。原實(shí)驗(yàn)存在幾點(diǎn)不足：

①教材中實(shí)驗(yàn)所需的過氧化氫酶為用新鮮的肝臟研磨得到。因新鮮的肝臟富含大量的過氧化氫酶，用其研磨液催化分解過氧化氫，會(huì)使反應(yīng)速率迅速加快。當(dāng)反應(yīng)加劇產(chǎn)生大量氧氣時(shí)，會(huì)導(dǎo)致衛(wèi)生香燃燒劇烈，于學(xué)生而言則存在安全隱患。

②過氧化氫分解后不僅產(chǎn)生氧氣，還會(huì)生成水，且水與氧氣的體積比為2：1，加之反應(yīng)產(chǎn)生大量含水分的氣泡，都會(huì)影響衛(wèi)生香的燃燒，從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生較大的誤差。

③由于實(shí)驗(yàn)裝置不嚴(yán)密，過氧化氫分解產(chǎn)生的氧氣容易逸出試管，很難全部留在試管中用于助燃，從而影響實(shí)驗(yàn)的觀察效果，甚至可能導(dǎo)致失敗。

④肝臟研磨液易變質(zhì)、腥味重，味道讓學(xué)生較難接受，且難清洗，成本較高。因而，本實(shí)驗(yàn)選擇韭菜，菜心，菠菜和番薯葉這四種蔬菜作為替代材料，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探索，同時(shí)，采用一款簡(jiǎn)易實(shí)用并且易獲取的實(shí)驗(yàn)裝置，以期找到最佳替代材料和效果顯著且具有安全性的實(shí)驗(yàn)裝置。

1實(shí)驗(yàn)原理

過氧化氫酶又稱觸酶。是一類廣泛存在于動(dòng)物、植物和微生物體內(nèi)的末端氧化酶。新鮮的蔬菜研磨液中含有較多的過氧化氫酶，過氧化氫溶液在過氧化氫酶作用下，分解形成水和氧氣，產(chǎn)生氣體情況可直觀表現(xiàn)反應(yīng)速率。

2改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的器材與試劑

（1）實(shí)驗(yàn)器材：量筒、試管、膠頭滴管、試管架、鐵架臺(tái)，氣球。

（2）實(shí)驗(yàn)試劑：新鮮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的韭菜、菜心、菠菜、番薯葉研磨液;新配制的體積分?jǐn)?shù)為3%的過氧化氫溶液。

3實(shí)驗(yàn)步驟

（1）取10mL體積分?jǐn)?shù)為30%的過氧化氫溶液加蒸餾水定容至100mL的容量瓶中，配置體積分?jǐn)?shù)為3%的過氧化氫溶液密封待用。

（2）取各蔬菜葉片將表面水擦拭干，分別稱取不同蔬菜葉加蒸餾水研磨成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的蔬菜研磨液。

（3）分別取10mL體積分?jǐn)?shù)為3%的過氧化氫溶液于4支試管中，取不同的蔬菜研磨液2mL注入氣球內(nèi)，將氣球套在試管上，將其放置在試管架上。

（4）從左至右分別是裝有韭菜、菜心、菠菜、番薯葉的研磨液，同時(shí)將試管內(nèi)液體倒入氣球內(nèi)，并用鐵架臺(tái)固定，待其反應(yīng)5min，觀察記錄。

（5）觀察氣球膨脹程度，記錄現(xiàn)象。

4實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

如圖1所示，加入等量不同蔬菜的研磨液產(chǎn)生的氧氣量不同，氣球呈現(xiàn)的大小也不相同。4種蔬菜過氧化氫酶的催化活性依次為：韭菜>番薯葉>菠菜>菜心。

本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)后，具備如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）選取4種常見蔬菜進(jìn)行過氧化氫的分解實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)材料容易獲取、方便制備，學(xué)生更易接受。

（2）所用實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)便、具有一定安全性。

（3）本實(shí)驗(yàn)裝置嚴(yán)密，過氧化氫分解產(chǎn)生的氧氣不會(huì)逸走;通過對(duì)氣球膨脹度的觀察，可直觀感知?dú)怏w產(chǎn)生的多少，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，實(shí)驗(yàn)結(jié)果容易觀察。