比較過氧化氫在不同條件下的分解實驗拓展

李錦秀

摘 要 “比較過氧化氫在不同條件下的分解”是高中生物課程人教版教材中經典實驗，本文在原實驗的基礎上，通過對該實驗裝置的改進，實驗過程的拓展，達到豐富實驗內涵，并且能夠幫助學生進一步理解酶的作用特點的目標。

關鍵詞 酶 過氧化氫 實驗拓展

中圖分類號：G633文獻標識碼：A

1背景

“比較過氧化氫在不同條件下的分解”常作為課堂演示實驗，也可作為分組實驗。原實驗是通過比較過氧化氫在氯化鐵溶液，肝臟研磨液，和不加催化劑條件下的分解情況，實驗結果通過比較氣泡產生的多少和帶火星的木條的復燃情況說明催化可以加快化學反應速率，且酶的催化效果更顯著。本實驗的授課對象是高一學生，此時他們已經了解了酶的作用，并且也具備了基本的實驗操作能力，但是對酶的作用機理并未深入理解，例如面對這樣的曲線（圖表1），通常并未深入理解為何在不同的條件下，平衡點卻相同。

2拓展后的實驗

2.1思路拓展

由于學生普遍對酶的作用機理理解困難，所以可在課本實驗看到實驗現象的基礎上拓展延伸，即增加氯化鐵組和酶的結果比較：利用氣球收集氯化鐵組和酶組過氧化氫分解產生的氧氣，并根據氣球的大小判斷最終生成氧氣的多少，并通過發現氯化鐵組和肝臟研磨液組的氧氣量相近，使學生認識到催化劑的作用只會改變化學反應速率，而不會改變最終的產物量，即不改變反應平衡。

2.2實驗裝置

改進后的實驗裝置增加了氣球、橡皮筋、橡膠塞、1ml注射器，（圖表2）并將原實驗的普通試管替換為支嘴試管。其中，氣球用來收集氧氣，橡皮筋用來扎緊氣球，使其具有較好的氣密性。橡膠塞上扎一小孔，塞進注射器，保證氣密性。實驗開始前，先將氣球綁在支嘴處，接著將注射器塞入橡膠塞的小孔內，并將注射器吸入0.1ml催化劑，支嘴試管加入2ml過氧化氫溶液，然后將試管用橡膠塞塞緊，待到實驗即將開始時，同時摁下兩組注射器，保證同時且等量地滴加入催化劑。（圖表3）

2.3實驗結果

改進前，通過觀察每組氣泡產生的多少以及帶火星的木條復燃情況判斷過氧化氫的分解速率。進過改進之后，不僅可以觀察反應速率，還可以通過比較氣球的大小來判斷產物的多少。實驗發現，肝臟研磨液組氣球膨脹較快，而氯化鐵組膨脹較慢，但是最終的氣球大小相近，這意味著酶組反應速率更快，催化效率更高，但是兩組最終的產物量相同，意味著催化劑并不改變反應平衡。（圖表4）

3討論

3.1優點

拓展之后的實驗結果非常直觀清晰，直接通過氣球的膨脹速度和大小反映出實驗速率和最終產物量，學生可以清楚地認識到在過氧化氫量相同的情況下，即便使用不同的催化劑，最終得到的氧氣量是相同的，也就是說，催化劑只會決定反應的快慢，而最終產物的多少是由反應物決定。

3.2傳統誤區

以往，通過比較氣泡的多少比較反應速率，其實這種方式并不完全準確。經過實驗發現，在某些情況下，雖然肝臟研磨液組產生的氣泡很明顯，但并不意味著氧氣的生成量更多更快。（圖表5）這是因為酶組反應速率非常快，瞬間產生大量氣泡，將肝臟研磨液向上頂，反而降低了酶與底物的接觸面積。那么這個問題如何解決呢？第一，按照要求配置合理的肝臟研磨液濃度;第二，將兩組裝置同時搖晃，增大酶與底物的接觸面積。