实验题解题技能3实验设计变量

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1、实验题解题技能实验题解题技能3 3 实验设计实验设计变量变量(2009(2009全国理综全国理综，32)32)已知已知2 2H H2 2O O2 2=2=2H H2 2O O+ +O O2 2，可以通过观察反应过程中可以通过观察反应过程中O O2 2的生成速度（即气泡的生成速度（即气泡从溶液中释放的速度）来判断从溶液中释放的速度）来判断H H2 2O O2 2分解反应的速分解反应的速度。请用所给的实验材料和用具设计实验，使其度。请用所给的实验材料和用具设计实验，使其能同时验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性。能同时验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性。要求写出实验步骤、预测实验结果、得出结论，要求

2、写出实验步骤、预测实验结果、得出结论，并回答问题。并回答问题。样题细研实验材料与用具：适宜浓度的实验材料与用具：适宜浓度的H H2 2O O2 2溶液、蒸馏水、溶液、蒸馏水、3.5%3.5%FeClFeCl3 3溶液、溶液、0.01%0.01%过氧化氢酶溶液、恒温水过氧化氢酶溶液、恒温水浴锅、试管。浴锅、试管。（1 1）实验步骤）实验步骤 。 。 。（2 2）实验结果预测及结论）实验结果预测及结论整个实验中整个实验中, ,不同处理的试管中不同处理的试管中O O2 2的释放速度从快的释放速度从快到慢依次是到慢依次是 。由此可得出的结论是由此可得出的结论是 。（3 3）如果仅将实验中的恒温水浴改为

3、）如果仅将实验中的恒温水浴改为8080，重做，重做上述实验，上述实验，O O2 2释放的速度最快的是释放的速度最快的是 ，原因是原因是 。解析解析 该题要同时验证酶具有催化作用和高效性该题要同时验证酶具有催化作用和高效性, ,因此应遵循对照原则、科学性原则和单一变量原因此应遵循对照原则、科学性原则和单一变量原则。由实验目的可分析得知本实验中自变量为蒸则。由实验目的可分析得知本实验中自变量为蒸馏水、馏水、FeClFeCl3 3溶液和过氧化氢酶溶液，表观因变量溶液和过氧化氢酶溶液，表观因变量为气泡产生的快慢，而实验原理题干中已经有所为气泡产生的快慢，而实验原理题干中已经有所描述。在具体步骤的设计中

4、要注意描述。在具体步骤的设计中要注意:编号编号;注注意等量原则意等量原则;适宜温度（适宜温度（3737）。整个实验中）。整个实验中, ,不同处理的试管中不同处理的试管中O O2 2释放最快的是加酶溶液的试释放最快的是加酶溶液的试管，其次是加管，其次是加FeClFeCl3 3溶液的试管，再次是加蒸馏水溶液的试管，再次是加蒸馏水的试管，由此可得出的结论是酶具有催化作用和的试管，由此可得出的结论是酶具有催化作用和高效性。若将恒温水改为高效性。若将恒温水改为8080，重做实验，则必，重做实验，则必然会导致过氧化氢酶因高温变性而失去活性，因然会导致过氧化氢酶因高温变性而失去活性，因此释放此释放O O2

5、2最快的是加最快的是加FeClFeCl3 3溶液的试管。溶液的试管。答案答案 取取3 3支试管，各加入等量且适量的支试管，各加入等量且适量的H H2 2O O2 2溶溶液，放入液，放入3737恒温水浴锅中保温适当时间恒温水浴锅中保温适当时间分别向上述分别向上述3 3支试管中加入等量且适量的蒸馏水、支试管中加入等量且适量的蒸馏水、FeClFeCl3 3溶液和过氧化氢酶溶液溶液和过氧化氢酶溶液观察各试管中释放气泡的快慢观察各试管中释放气泡的快慢（2 2）加过氧化氢酶溶液的试管、加）加过氧化氢酶溶液的试管、加FeClFeCl3 3溶液的溶液的试管、加蒸馏水的试管试管、加蒸馏水的试管 酶具有催化作用且

6、具有酶具有催化作用且具有高效性高效性（3 3）加）加FeClFeCl3 3溶液的试管溶液的试管 在此温度下，在此温度下，FeClFeCl3 3催催化作用加快，而过氧化氢酶因高温变性而失去了化作用加快，而过氧化氢酶因高温变性而失去了活性活性方法探究 单一变量原则单一变量原则1.1.变量：或称因子，是指实验过程中所被操作的变量：或称因子，是指实验过程中所被操作的 特定因素或条件特定因素或条件, ,按性质不同按性质不同, ,通常可分为两类：通常可分为两类： （1 1）自变量与因变量）自变量与因变量 自变量，指实验中由实验者所操纵的因素或条自变量，指实验中由实验者所操纵的因素或条 件；因变量，指实验中

7、由于自变量而引起的变件；因变量，指实验中由于自变量而引起的变 化和结果。通常，自变量是原因，因变量是结化和结果。通常，自变量是原因，因变量是结 果，二者具有因果关系。实验的目的在于获得果，二者具有因果关系。实验的目的在于获得 和解释这种前因后果。和解释这种前因后果。（2 2）无关变量与额外变量）无关变量与额外变量无关变量，指实验中除自变量以外，可能还会存无关变量，指实验中除自变量以外，可能还会存在一些可变因素，对实验结果造成影响，这些变在一些可变因素，对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量。额外变量，也称干扰变量，指量称为无关变量。额外变量，也称干扰变量，指实验中由于无关变量所引起的变化和结

8、果。显然实验中由于无关变量所引起的变化和结果。显然, ,额外变量会对因变量有干扰作用。实验的关键之额外变量会对因变量有干扰作用。实验的关键之一在于控制无关变量或减少额外变量，以减少误一在于控制无关变量或减少额外变量，以减少误差。差。2.2.单一变量原则单一变量原则 在实验设计中仅仅改变实验中的某一项变量，在实验设计中仅仅改变实验中的某一项变量， 其它因子不变，在此条件下，观察、研究该其它因子不变，在此条件下，观察、研究该 变量对实验材料和实验结果的影响。除了整变量对实验材料和实验结果的影响。除了整 个实验过程中欲处理的实验因素外，其他实个实验过程中欲处理的实验因素外，其他实 验条件要做到前后一

9、致。验条件要做到前后一致。教材中相关实验的变量教材中相关实验的变量实验实验自变量自变量因变量因变量无关变量无关变量比较过比较过氧化氢氧化氢酶和酶和FeFe3+3+的催化的催化效率效率催化剂的催化剂的种类种类( (过过氧化氢酶、氧化氢酶、FeFe3+3+) )催化效率的催化效率的高低高低( (以点以点燃但无火焰燃但无火焰的卫生香燃的卫生香燃烧的猛烈程烧的猛烈程度表示或以度表示或以气泡产生速气泡产生速度表示度表示) )试管等用具试管等用具的洁净度、的洁净度、环境温度、环境温度、相同材料的相同材料的量、各种试量、各种试剂的量、反剂的量、反应时间等应时间等探索淀探索淀粉酶对粉酶对淀粉和淀粉和蔗糖水蔗糖

10、水解的作解的作用用底物的种底物的种类类( (淀粉、淀粉、蔗糖蔗糖) )淀粉酶将淀粉水淀粉酶将淀粉水解解( (处理后加斐处理后加斐林试剂，加热出林试剂，加热出现砖红色沉淀现砖红色沉淀) )，但不能水解蔗，但不能水解蔗糖糖( (处理后加斐处理后加斐林试剂并加热，林试剂并加热，无砖红色沉淀出无砖红色沉淀出现现) )淀粉与蔗糖溶液的淀粉与蔗糖溶液的量、水浴的温度与量、水浴的温度与处理时间、斐林试处理时间、斐林试剂的使用量与加热剂的使用量与加热时间、操作程序等时间、操作程序等植物向植物向性运动性运动的实验的实验设计和设计和观察观察是否黑是否黑暗、单侧光暗、单侧光照、均匀光照、均匀光照照改变幼改变幼苗空间

11、位苗空间位置以接受置以接受重力影响重力影响幼苗弯曲状况幼苗弯曲状况根的弯曲方向根的弯曲方向幼苗的种类、生幼苗的种类、生长状况、环境温度、长状况、环境温度、培养条件、处理的培养条件、处理的部位及装置的合理部位及装置的合理性等性等萌发种子的种类、萌发种子的种类、萌发状况、环境温萌发状况、环境温度及培养条件等度及培养条件等观察植观察植物细胞物细胞的质壁的质壁分离和分离和复原复原外界溶液外界溶液的浓度的浓度（即高（即高渗及低渗渗及低渗溶液溶液) )质壁分离质壁分离( (液液泡失水缩小、泡失水缩小、颜色变深、颜色变深、原生质层与原生质层与细胞壁分离细胞壁分离) )；质壁分；质壁分离复原离复原( (液泡液

12、泡恢复原状、恢复原状、颜色变浅、颜色变浅、原生质层恢原生质层恢复原状复原状) )溶液的种溶液的种类及浓度类及浓度; ;分离与复分离与复原现象的原现象的观察；装观察；装片的洁净片的洁净度及临时度及临时装片的制装片的制作；材料作；材料的选择等的选择等温度对温度对酶活性酶活性的影响的影响温度温度(60(60热热水、沸水、水、沸水、冰块冰块) )加碘液加碘液后溶液后溶液颜色的颜色的变化变化试管的洁净试管的洁净度、淀粉溶度、淀粉溶液的量、不液的量、不同温度的处同温度的处理时间长理时间长短、操作程短、操作程序、碘液的序、碘液的加入量等加入量等设计实验设计实验观察生长观察生长素或生长素或生长素类似物素类似物

13、对植物生对植物生长发育的长发育的影响影响生长素生长素( (或生长或生长素类似素类似物物) )的不的不同浓度同浓度扦插枝扦插枝条的生根条的生根状况的差状况的差异异果实发果实发育状况的育状况的差异差异落花落落花落果状况在果状况在使用前后使用前后的差异的差异实验材料实验材料的一致的一致性、激素性、激素浓度的准浓度的准确性、处确性、处理时间的理时间的一致性等一致性等变式训练变式训练 下列有关实验变量的叙述中，正确的是（下列有关实验变量的叙述中，正确的是（ ）A.A.在探究温度对酶活性影响的实验中，温度和在探究温度对酶活性影响的实验中，温度和 pHpH是自变量是自变量 B.B.在模拟探究细胞表面积与体积

14、关系的实验中在模拟探究细胞表面积与体积关系的实验中, , 正方体琼脂块的体积是无关变量正方体琼脂块的体积是无关变量 C.C.在探究植物生长调节剂对扦插枝条生根作用在探究植物生长调节剂对扦插枝条生根作用 的实验中，插条生根数是因变量的实验中，插条生根数是因变量 D.D.在探究酵母菌呼吸方式的实验中，酒精是无在探究酵母菌呼吸方式的实验中，酒精是无 关变量关变量解析解析 在探究温度对酶活性影响的实验中在探究温度对酶活性影响的实验中, ,探究的探究的是温度的影响，温度是自变量是温度的影响，温度是自变量, ,pHpH是无关变量是无关变量, ,酶酶活性是因变量。在模拟探究细胞表面积与体积关活性是因变量。在

15、模拟探究细胞表面积与体积关系的实验中，正方体琼脂块是模拟的细胞，其表系的实验中，正方体琼脂块是模拟的细胞，其表面积和体积的变化代表细胞的表面积和体积的变面积和体积的变化代表细胞的表面积和体积的变化，琼脂块大小即其体积是自变量。在探究酵母化，琼脂块大小即其体积是自变量。在探究酵母菌呼吸方式的实验中，通过检测酒精的有无判断菌呼吸方式的实验中，通过检测酒精的有无判断呼吸作用的方式，因此酒精是因变量。在探究植呼吸作用的方式，因此酒精是因变量。在探究植物生长调节剂对扦插枝条生根作用的实验中，植物生长调节剂对扦插枝条生根作用的实验中，植物生长调节剂是自变量，插条生根数是因变量。物生长调节剂是自变量，插条生

16、根数是因变量。答案答案 C随堂演练随堂演练1.1.如图所示，下列如图所示，下列4 4支试管中都加入支试管中都加入3 3 mLmL浆糊。浆糊。 另外另外A A、C C内分别注入内分别注入2 2 mLmL清水，清水，B B、D D内分内分 别注入别注入2 2 mLmL - -淀粉酶。甲、乙两水槽水温淀粉酶。甲、乙两水槽水温 分别为分别为3737、6565。保温。保温5 5 minmin后后, ,再向再向4 4支试支试 管内分别滴入碘液，最可能不变蓝的是（管内分别滴入碘液，最可能不变蓝的是（ ）D2.2. 某同学用含有不同种类酶制剂的洗衣粉进行了某同学用含有不同种类酶制剂的洗衣粉进行了如下实验。如下

17、实验。组别组别布料布料污染物污染物水温水温A A（蛋白（蛋白酶洗衣粉）酶洗衣粉）6 66 6 cmcm蛋白膜蛋白膜4040B B( (脂肪酶脂肪酶洗衣粉洗衣粉) )6 66 6 cmcm蛋白膜蛋白膜4040C C（蛋白（蛋白酶洗衣粉）酶洗衣粉）6 66 6 cmcm淀粉膜淀粉膜4040请回答以下问题：请回答以下问题：（1 1）该实验的目的是探究）该实验的目的是探究 。该实验还应控制的无关变量有该实验还应控制的无关变量有 。该实验中该实验中 分别构成分别构成两组对照实验。两组对照实验。（2 2）该同学在实验过程中可通过观察）该同学在实验过程中可通过观察 来来判断酶的催化效率。判断酶的催化效率。（

18、3 3）蛋白酶洗衣粉的去污原理是）蛋白酶洗衣粉的去污原理是 。（4 4）大力推广使用加酶洗衣粉代替含磷洗衣粉，）大力推广使用加酶洗衣粉代替含磷洗衣粉，有利于生态环境保护，这是因为有利于生态环境保护，这是因为 。解析解析 该题考查了实验探究中自变量与研究目的之该题考查了实验探究中自变量与研究目的之间的关系、无关变量的控制、因变量的观测等知间的关系、无关变量的控制、因变量的观测等知识点。该实验自变量是洗衣粉所含有的酶与污染识点。该实验自变量是洗衣粉所含有的酶与污染物成分之间的对应关系，因此可用来探究酶的专物成分之间的对应关系，因此可用来探究酶的专一性。洗衣粉的用量、污染物的含量以及水质、一性。洗衣

19、粉的用量、污染物的含量以及水质、pHpH等都有可能构成无关变量。等都有可能构成无关变量。答案答案 （1 1）酶的专一性）酶的专一性 洗衣粉的用量、污染程洗衣粉的用量、污染程度、水质、度、水质、pHpH A A与与B B、A A与与C C（2 2）污染物消失时间的长短）污染物消失时间的长短（3 3）用蛋白酶催化污垢中蛋白质的水解）用蛋白酶催化污垢中蛋白质的水解(4)(4)酶可被分解，又避免水体富营养化酶可被分解，又避免水体富营养化3.3.（20082008广东生物，广东生物，3737）生产中使用的普通淀生产中使用的普通淀 粉酶的最适温度在粉酶的最适温度在40406060之间之间, ,而极端耐热而

20、极端耐热 淀粉酶在淀粉酶在100100仍能保持较高的活性，因此具有仍能保持较高的活性，因此具有 更为广泛的应用前景。某同学正在设计一个实更为广泛的应用前景。某同学正在设计一个实 验以探究温度对两种淀粉酶活性的影响，其中验以探究温度对两种淀粉酶活性的影响，其中 有些问题需要你的帮助。有些问题需要你的帮助。 （1 1）此实验中除自变量和因变量外，还需要考）此实验中除自变量和因变量外，还需要考 虑虑 、 及及 等因素。等因素。 （2 2）在此实验中，因变量可以用碘液和斐林试）在此实验中，因变量可以用碘液和斐林试 剂检测剂检测, ,两种试剂各与何种物质发生颜色反应？两种试剂各与何种物质发生颜色反应？

21、检测的是底物还是产物？检测的是底物还是产物？ 。（3 3）假设实验结果如下表，请在所给出的坐标纸）假设实验结果如下表，请在所给出的坐标纸上绘图反映实验结果：上绘图反映实验结果：温度温度/1010 2020 3030 4040 5050 606070708080 9090 100100普通淀粉普通淀粉酶相对活酶相对活性性/%/%6 62525 4343 6767 8383 656522222 20 00 0耐热淀粉耐热淀粉酶相对活酶相对活 性性/%/%6 61515 2525 4848 7676 9292 100100 9898 82826565解析解析 酶的活性受多方面因素的影响，简单地说酶的

22、活性受多方面因素的影响，简单地说影响因素有：酶和底物的浓度以及他们之间的相影响因素有：酶和底物的浓度以及他们之间的相对浓度（即它们数量的比例）、温度、对浓度（即它们数量的比例）、温度、pHpH、激活、激活剂、抑制剂等，实验操作顺序也会产生一定的影剂、抑制剂等，实验操作顺序也会产生一定的影响；对于实验结果来说，可能检测底物的剩余量响；对于实验结果来说，可能检测底物的剩余量或产物的生成量，碘液检测的是底物，斐林试剂或产物的生成量，碘液检测的是底物，斐林试剂检测的是产物；绘坐标图时注意：注明纵、横轴检测的是产物；绘坐标图时注意：注明纵、横轴的含义及单位，曲线尽量平滑等。的含义及单位，曲线尽量平滑等。

23、 答案答案 （1 1）pHpH 酶浓度酶浓度 底物浓度（或产物浓度）底物浓度（或产物浓度）（2 2）碘液与淀粉反应，检测的是底物；斐林试剂）碘液与淀粉反应，检测的是底物；斐林试剂 与还原糖反应，检测的是产物与还原糖反应，检测的是产物（3 3）正确绘图，指明曲线，正确标出自变量和因）正确绘图，指明曲线，正确标出自变量和因 变量数值及变量数值及单位单位4.4. 酶是由活细胞产生的一类具有生物催化作用酶是由活细胞产生的一类具有生物催化作用 的有机物，生物体内的化学反应基本上都是在的有机物，生物体内的化学反应基本上都是在 酶的催化下进行的。请根据下列有关酶促反酶的催化下进行的。请根据下列有关酶促反 应

24、的实验操作，回答相关问题。应的实验操作，回答相关问题。注：表中注：表中“+ +”为加入，为加入，“- -”为未加入。为未加入。（1 1）制备淀粉溶液时需加热煮沸，但制备好以后）制备淀粉溶液时需加热煮沸，但制备好以后必须冷却到室温才能使用，这是防止必须冷却到室温才能使用，这是防止 。（2 2）上述实验中，）上述实验中， 号试管物质能与斐林号试管物质能与斐林试剂发生反应产生砖红色沉淀，本实验的结论为试剂发生反应产生砖红色沉淀，本实验的结论为 。（3 3）实验过程中，）实验过程中，E E、F F号试管起号试管起 作用。作用。如果如果E E、F F号试管也出现砖红色沉淀，可能有很多号试管也出现砖红色沉

25、淀，可能有很多原因，下列分析正确的是（用序号表示）原因，下列分析正确的是（用序号表示） 。淀粉溶液、蔗糖溶液不纯，混有还原性糖淀粉溶液、蔗糖溶液不纯，混有还原性糖 淀淀粉溶液、蔗糖溶液放置的时间太长粉溶液、蔗糖溶液放置的时间太长, ,其中的微生物其中的微生物将部分淀粉、蔗糖分解成还原性糖将部分淀粉、蔗糖分解成还原性糖 试管不干试管不干净、上面留有还原性糖净、上面留有还原性糖 实验操作过程中，胶实验操作过程中，胶头滴管混用、错用头滴管混用、错用（4 4）如果条件有限，只保留两支试管，也能初步）如果条件有限，只保留两支试管，也能初步得出实验结论，请你写出可能的组合得出实验结论，请你写出可能的组合

26、。（5 5）本实验，能否用碘液代替斐林试剂）本实验，能否用碘液代替斐林试剂 （能（能/ /不能）。理由是不能）。理由是 。答案答案 （1 1）温度过高破坏酶的活性）温度过高破坏酶的活性（2 2）A A、D D 酶具有专一性酶具有专一性（3 3）（空白）对照）（空白）对照 （4 4）ABAB、CDCD、ACAC、BDBD（5 5）不能）不能 碘液不能检测蔗糖是否被分解产生碘液不能检测蔗糖是否被分解产生 还原性糖（蔗糖不与碘液发生反应，蔗糖水解产还原性糖（蔗糖不与碘液发生反应，蔗糖水解产 物也不与碘液发生反应）物也不与碘液发生反应）5.5.为了研究酶的有关特性，取两支洁净的试管为了研究酶的有关特性

27、，取两支洁净的试管 并编号为并编号为A A、B B, ,各注入各注入2 2 mLmL体积分数为体积分数为3 3的的 H H2 2O O2 2溶液溶液; ;再向再向A A管滴入管滴入2 2滴滴3.53.5的的FeClFeCl3 3溶液，溶液， 向向B B管滴入管滴入2 2滴质量分数为滴质量分数为2020的肝脏研磨液；的肝脏研磨液； 堵住管口，轻轻振荡；用点燃但无火焰的卫生堵住管口，轻轻振荡；用点燃但无火焰的卫生 香检验；观察并记录结果。香检验；观察并记录结果。 (1)(1)本实验的主要目的是探索本实验的主要目的是探索 。(2)(2)如果两支试管的现象均不明显，从实验材料如果两支试管的现象均不明显

28、，从实验材料 分析，原因可能是分析，原因可能是 。(3)(3)过氧化氢酶能催化过氧化氢酶能催化H H2 2O O2 2的分解的分解, ,产生的产生的O O 能使溶于水的无色焦性没食子酸氧化生成橙红能使溶于水的无色焦性没食子酸氧化生成橙红 色沉淀。为了鉴定马铃薯块茎是否含有过氧化色沉淀。为了鉴定马铃薯块茎是否含有过氧化 氢酶，设计了如下实验：氢酶，设计了如下实验：参照上图所给信息，回答下列问题：参照上图所给信息，回答下列问题：3 3号试管内加入的物质是号试管内加入的物质是 。设计设计2 2号试管作为对照的具体目的是号试管作为对照的具体目的是 。如果如果2 2号试管未产生颜色反应，则出现橙红色号试

29、管未产生颜色反应，则出现橙红色沉淀的是第沉淀的是第 号试管。号试管。解析解析 (1)(1)本实验探索酶的催化效率具有高效性。本实验探索酶的催化效率具有高效性。(2)(2)过氧化氢放置时间过久，会分解成氧气和水，过氧化氢放置时间过久，会分解成氧气和水，造成实验现象不明显。造成实验现象不明显。(3)(3)根据等量原则，根据等量原则，3 3号试号试管中应加入管中应加入2 2 mLmL焦性没食子酸溶液、焦性没食子酸溶液、2 2滴过氧化滴过氧化氢溶液、氢溶液、2 2 mLmL马铃薯块茎提取液。因为马铃薯块马铃薯块茎提取液。因为马铃薯块茎提取液中的其他物质也可能使无色焦性没食子茎提取液中的其他物质也可能使

30、无色焦性没食子酸溶液氧化成橙红色沉淀，影响结果，因此应设酸溶液氧化成橙红色沉淀，影响结果，因此应设立立2 2号试管作对照。号试管作对照。1 1号试管没有过氧化氢酶，所号试管没有过氧化氢酶，所以过氧化氢不分解，无现象以过氧化氢不分解，无现象;2;2号试管没有过氧化号试管没有过氧化氢氢, ,也无现象；也无现象；4 4号试管马铃薯提取液中过氧化氢号试管马铃薯提取液中过氧化氢酶因煮沸而失去活性酶因煮沸而失去活性, ,也没有现象，只有也没有现象，只有3 3号试管号试管出现橙红色沉淀。出现橙红色沉淀。答案答案 (1)(1)酶的高效性酶的高效性( (过氧化氢酶和过氧化氢酶和FeFe3+3+催化催化效率的高低效率的高低) )(2)(2)H H2 2O O2 2溶液放置时间过长而分解溶液放置时间过长而分解(3)2 mL(3)2 mL焦性没食子酸溶液，焦性没食子酸溶液，2 2滴滴H H2 2O O2 2溶液，溶液，2 2 mLmL马铃薯块茎提取液马铃薯块茎提取液 排除马铃薯块茎排除马铃薯块茎提取液中的其他物质对实验结果的影响提取液中的其他物质对实验结果的影响 3 3返回