“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验装置改进

李丽卡

(广东省江门市新会第一中学 529100)

“比较过氧化氢在不同条件下的分解”是高中生物学中的经典实验，教材建议的检测方法是比较产生的气泡数量以及用卫生香看助燃作用。在实际操作中，装置不密封，分解产生的O2很容易从试管中逸出，这个误差对实验影响较大。本文介绍一款简易实用的实验装置，尝试解决实验中的定量计算问题。

1 实验原理和操作

1.1 实验原理 U型管内加适量含红墨水的清水，试管内加入2 mL的H2O2，注入相应的催化剂与H2O2反应，连接试管与U型管，根据试管内H2O2分解速率的快慢观察U型管内水位变化的快慢，通过记录单位时间U型管水位上升的刻度值，比较不同催化剂的催化效率。

1.2 实验仪器及试剂 量筒，试管，烧杯，滴管，试管架，有刻度的U型管，U型导管，注射器，计时器，带孔塞子，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 改进后的实验装置简图

1.3 实验步骤 具体包括以下步骤：

(1) 实验装置 取1支有刻度的U型管和1支试管，分别盖上带孔塞子，用U型导管连接(图1)。

(2)操作步骤 ①U型管内加入20 mL的清水(可加一滴红墨水作为指示剂)，然后在试管内加入2 mL的H2O2，用U型导管连通试管与U型管；②用注射器向试管内注入2滴的肝脏研磨液，摇匀；③观察并记录气泡产生速率及不同时间段的水位上升变化(表1)；④换试管后重复①～③步，将肝脏研磨液改成3.5% FeCl3溶液(也可以用2套装置同时进行)。

2 实验结果与结论

2.1 气泡产生速率 注射器注入肝脏研磨液或FeCl3后，试管内有气泡产生。在常温下，肝脏研磨液催化产生的气泡速率较快，FeCl3催化产生的气泡速率较慢。

2.2 产生气体量的变化 随着气泡的产生，U型管另一侧的液面由原来的3 mL逐渐上升至10 mL，之后稳定在此位置。从表1 可以看到，肝脏研磨液实验中，液面由3 mL 上升到10 mL 所需时间为10 s，而3.5% FeCl3溶液则需70 s。说明肝脏研磨液催化H2O2分解产生O2的速率远大于3.5% FeCl3。

表1 不同时间段2个U型管中的水位(mL)

2.3 绘制催化效率曲线 以反应所需时间为横坐标，产生气体的量为纵坐标绘制催化效率曲线图(图 2)。

图2 不同催化剂的催化效率曲线

3 结论

单位时间内H2O2酶催化产生的O2较多，引起的水位上升较高，催化效率更高。酶只改变化学反应的速率，不改变产物的量。

4 反思

通过记录单位时间2个U型管水位的上升量，可以定量地比较两者的催化效率，使结果更直观、具体。基于实验数据绘制的曲线图，不仅可以解释酶具有高效性的实验结论，还可以突破另一教学难点：酶降低化学反应活化能的原理，即酶只改变化学反应的速率，不改变产物的量。由于在整个实验过程中，数据是学生记录的，曲线是学生绘制的，结果是学生分析得出的。因此，学生能更直观地理解酶作用的原理，从而实现教学目标。