“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验存在的问题及改进
2019-04-18杜秀
杜秀
摘要：本文针对人教版高中生物必修一《分子与细胞》中的“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中实验材料、实验试剂及实验过程中存在的问题进行改进，使得改进后的实验材料更廉价、易得，实验过程更简便，实验结果更准确.
关键词：溶解氧传感器;过氧化氢;过氧化氢酶
1材料试剂
1.1肝脏研磨液
教材中使用新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液作为生物催化剂来催化过氧化氢的分解.针对使用肝脏研磨液存在以下几点问题：首先，动物肝脏的实验成本较高，而且无法判断购买来的动物肝脏是否足.够新鲜，如果不新鲜，肝脏细胞内的过氧化氢酶等有机物质就会在腐生细菌的作用下被分解掉，致使实验因缺少有效催化剂而无明显现象[.其次，动物肝脏研磨液反应较剧烈，实验速率无法控制.再次，若在实验课_上研磨动物肝脏，需要花费大量时间，这样无法保证实验能在规定时间内完成.若在实验课开始前将动物的肝脏研磨液准备好，储存肝脏研磨液的条件要求很高.
改进方法：笔者分别用新鲜的苦麦菜、马铃薯、芦荟等植物作为催化剂来催化过氧化氢的分解，发现以上实验材料均能加速过氧化氢的分解.考虑到苦麦菜具有取材方便、价格低廉、绿色环保、对环境和人体都没有伤害的优点，建议用鲜嫩的苦麦菜代替动物肝脏来完成本节课实验.
具体做法为：取叶大、鲜嫩的苦麦菜，将其洗干净，用打孔器在苦麦菜叶片上打孔即可.
1.2FeCl，溶液
教材中使用质量分数为3.5%的FeCl3溶液作为无机催化剂来催化过氧化氢分解，但Fe'+在水溶液中易发生水解反应：Fe3++3H20→Fe（0H）3+3H+，因此实验室在配制FeC13溶液时需加入少量盐酸来抑制FeC13水解，而过氧化氢的分解受酸碱度的影响.
改进方法：笔者用MnO2代替FeCl3溶液作无机催化剂来催化过氧化氬分解，发现MnO2对过氧化氬溶液的催化速率显著高于FeCl3，建议用MnO2代替FeCl;溶液.MnO2是高中化学实验中常用的催化剂，且实验材料易得.MnO2催化过氧化氢制取氧气是人教版八年级化学中的实验内容，学生对此有一定的知识基础，在高中再进行此实验，学生会更加熟练.但MnO2颗粒的大小及MnO2的用量直接影响着过氧化氢分解速率，因此，要严格控制MnO2的用量，建议在此实验中MnO2的用量为0.05g.
2实验操作
2.1在比较过氧化氢在不同条件下的分解速率的实验存在的问题
教材中通过观察试管内气泡冒出的情况来判断过氧化氢在不同温度下的分解速率.理论上过氧化氬在加热的条件下会生成水和氧气，氧气在过氧化氢溶液中产生氧气泡，但在909C的条件下，溶液中的水也可以产生水气泡.所以，在实验过程中无法判断试管内冒出的气泡是过氧化氢分解产生的氧气泡，还是在高温条件下形成的水气泡.
教材中通过观察卫生香的燃烧猛烈程度来判断过氧化氢在生物催化剂和无机催化剂下的分解速率，这种方式观察者的主观性比较强，实验结论有待商榷.
2.2改进方法
针对以上两个问题，笔者建议，通过使用溶解氧传感器来测定在单位时间内过氧化氢溶液分解过程中产生的氧气含量，来判断过氧化氢在不同条件下的分解速率.具体操作步骤如下：
（1）取四支洁净的100mL锥形瓶，编号A、B、C、D，分别加人25mL新配置的体积分数为3%的过氧化氢溶液.并向溶液中加人几滴石蜡油（目的是防止过氧化氢分解产生的氧气从溶液中溢出）.
（2）将溶解氧传感器和数据采集器连接到电脑上。
（3）将A锥形瓶放在磁力搅拌器上，用中速搅拌.将溶解氧传感器置于液面以下（注意电极不要接触锥形瓶器壁）.
（4）待示数稳定后，单击“实验开始”按钮，开始测量溶液中溶解氧的含量.五分钟后，单击“停止实验”。电脑自动记录溶液中溶解氧的实验数据（图1）.
（5）将B锥形瓶放在90C水浴锅中加热，按照上述实验步骤进行操作，实验结果将会在电脑里呈现出来（图2）.
（6）向C锥形瓶中加入0.05gMnO2，按照上述2～4实验步骤进行操作，实验结果将会在电脑里呈现出来（图3）.
（7）向D锥形瓶中加入鲜嫩的苦麦菜叶片，按照上述2～4实验步骤进行操作，实验结果将会在电脑里呈现出来（图4）.
2.3实验结果及分析
图1中所得到的曲线几乎是一.条平行于X轴的曲线，也就是说，过氧化氢在常温下分解的速率缓慢，而图2中的曲线有一定的斜率，通过比较图1和图2，可以总结出：在一定条件下，温度升高会促进过氧化氢的分解.从图3和图4可以看出，图4的斜率較图3的要大，在相同时间内D锥形瓶产生的02远远多于C锥形瓶.所以，生物催化剂的催化效率要高于无机催化剂.
参考文献：
[1]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.
[2]谭庚林，汤井林，吴于.“比较过氧化氮在不同条件下的分解”实验的再商榷[J].中学生物学，2008（7）：24.
