“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验装置的改进

“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验装置的改进

尹慧 卢光怀

江西省瑞金市瑞金第一中学

摘要：用注射器针筒和双母鲁尔接头用于改良“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验装置，可以定量检测出氧气的释放量。通过记录各组实验前后针筒中活塞移动相同刻度所需时间的长短来比较过氧化氢在不同催化剂下的分解速率，将所记录的数据绘制成曲线图，让学生直观认识到酶只改变反应的速率，而不改变生成物的量。同时，将定性实验改变为定量实验，学生直观得出酶的催化效率比无机催化剂更高的结论。

关键词：过氧化氢酶；注射器针筒；双母鲁尔接头；实验装置改进

1教学内容分析

“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验是人教版必修1《分子与细胞》第5章第1节的重要实验，旨在让学生通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解过氧化氢酶的作用和意义，体会酶的高效性^[1]。过氧化氢酶在不同条件下的分解效率的检测，教材中用的方法是比较单位时间产生的气泡数以及带火星的卫生香复燃情况。但是实际操作过程中发现，加入酶时，有大量的气泡冒出，难以准确数清气泡数。本实验中，单位时间产生的O₂量的多少还可根据卫生香的复燃情况来判断，由于本实验是在试管中完成的，没有密封，产生的O₂在我们未觉察时就逸出了，造成很大的实验误差。为克服上述不足，笔者利用注射器针筒和双母鲁尔接头设计出一套实验装置，将本实验由定性实验改为定量实验。

2实验原理和操作

2.1 实验原理在A侧的针筒中加入2ml的H₂O₂，B侧针筒装有相应的催化剂。实验时，将A侧针筒中的H₂O₂推入至B侧针筒中与催化剂混合，反应。固定A侧针筒的活塞不动，记录单位时间B侧针筒中活塞移动的刻度，比较不同的反应速率，从而比较不同催化剂的催化效率。

2.2实验仪器及试剂量筒、烧杯、滴管、注射器、双母鲁尔接头、体积分数为3%H₂O₂溶液，质量分数为3.5%FeCl₃溶液、新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液。

图1改良后的实验装置图

2.3实验步骤

（1）取一支注射器A（去除针头），装入2ml体积分数为3%H₂O₂溶液；取注射器B，装入2滴肝脏研磨液。

（2）利用双母鲁尔接头将注射器A、B相连（图1）。

（3）将注射器A中的H₂O₂溶液迅速推至注射器B中与肝脏研磨液混合，摇匀。

（4）固定注射器A的活塞使其不移动，观察并记录单位时间注射器B中活塞的移动数值（见表1）。

（5）将注射器B中的肝脏研磨液换成3.5%FeCl₃溶液，重复（1）~（4）步骤。

3实验结果

3.1 气泡产生情况

将注射器A中的H₂O₂溶液或推入注射器B中后，有气泡产生。将注射器A中的活塞固定，注射器B的活塞由原来2ml的位置右移至5ml，之后不再移动。在肝脏研磨液实验中，注射器B的活塞由原来2ml的位置右移至5ml所需时间是8秒，而3.5%FeCl₃溶液实验中，则，需要65秒。说明肝脏研磨液的催化效率远比3.5%FeCl₃更高。

表1不同时间段注射器B活塞的位置（ml）

3.2 绘制催化效率曲线

以实验过程中产生的O₂的量（注射器B的活塞移动的数值）为纵坐标，反应时间为横坐标绘制催化效率曲线图（图2）。

4实验结论

（1）肝脏研磨液中的H₂O₂酶催化H₂O₂分解的速率远快于FeCl₃，酶具有高效性。

（2）酶虽然具有高效性，但是跟其它催化剂一样，酶只改变反应速率，不改变生成物的量。

5实验反思

通过记录单位时间注射器B中活塞移动的数值，对反应速率进行比较，相对更加直观、准确。但是实验所选用的注射器刻度值偏大，最大刻度值为60ml，因而不利于观察，可选用刻度值较小的注射器，从而减小误差。

参考文献：

[1]人民教育出版社,课程教材研究所,生物课程教材研究开发中心.普通高中课程标准实验教科书:生物:必修1:分子与细胞.北京.人民教育出版社