实验编号 |
301#(高中生物,必修3) |
实验名称 |
生物体维持pH稳定的机制 |
实验原理 |
缓冲物质一般由一种弱酸和相应的盐,或者一种弱碱和相应的盐组成。人体内主要的缓冲对有:碳酸氢钠(NaHCO3)/碳酸(H2CO3)、磷酸氢二钠(Na2HPO4)/磷酸二氢钠(NaH2PO4)等。
当生物体细胞代谢产生许多酸性物质或碱性物质后,内环境中缓冲物质就分别对应地与之反应,加以调节,从而使内环境中酸碱度不会发生剧烈变化,维持在相对稳定的PH。 |
目的要求 |
通过比较自来水、缓冲液和生物材料在加入酸或碱后pH的变化, 认识缓冲液对加入酸性和碱性物质后所起的缓冲作用, 并通过类比推理,推测生物体是如何维持pH稳定的。 |
实验材料 |
生物材料:需要马铃薯、黄瓜、猪肝各10g的的用量,稀释至100mL;用水5:1稀释的鸡蛋清、黄瓜匀浆);pH=7的磷酸缓冲液。0.1mol/LHCl溶液。0.1mol/LNaOH溶液;4副防护手套、50 mL烧杯1只、50 mL量筒1只,彩色铅笔、pH计或万能pH试纸、镊子、自来水。 |
实验仪器 |
防护手套、50 mL烧杯、50 mL量筒、胶头滴管、彩色铅笔、广泛pH试纸和精密pH试纸、0.1 mol/L的HCl、0.1 mol/L的NaOH、镊子1把、表面皿、玻璃棒、天平等。 |
实验试剂 |
肝匀浆、马铃薯匀浆、稀释鸡蛋清、黄瓜匀浆、pH=7的磷酸缓冲液 |
方法步骤 |
1.制备实验材料。 制备肝匀浆:将5 g新鲜动物肝脏切碎,用研钵研磨成糊状,然后加入50 mL蒸馏水,混匀后倒入试剂瓶中(弃渣)。 制备马铃薯匀浆:将20 g新鲜马铃薯切碎,用研钵研磨成糊状,然后加入60 mL蒸馏水,混匀后倒入试剂瓶中(弃渣)。 稀释鸡蛋清:在蛋壳两头各敲一个小孔,从一头将蛋清缓慢倒出,然后用5倍的水稀释鸡蛋清,再将稀释过的蛋清倒入试剂瓶中。 制备黄瓜匀浆:将20 g新鲜黄瓜切碎,用研钵研磨成糊状,然后加入60 mL蒸馏水,混匀后倒入试剂瓶中(弃渣)。 制备pH=7磷酸缓冲液:可用购买的成套pH缓冲剂中的混合磷酸盐试剂配制。使用时,剪开试剂袋口,把内容物倒入250 mL容量瓶中,加蒸馏水至刻度,摇匀。 配制0.1 mol/L的NaOH:将4 g NaOH放在1 L的烧杯内,缓缓加入500 mL 蒸馏水,不停地搅拌直至溶解。然后,定容至1 000 mL。 配制0.1 mol/L的HCl:将8 mL浓盐酸加于500 mL蒸馏水中,再定容至 1 000 mL。 2.以4人为一组。在记录本中,参照教科书中相关表格画一个记录表。也可自己设计记录表。 3.取1只50 mL烧杯,用量筒量取并加入25 mL自来水。 4.测定自来水的初始pH并作记录。 5.向烧杯中滴加0.1 mol/L的HCl,一次一滴,然后轻轻摇动。当加入到5滴、10滴、15滴、20滴、25滴、30滴时,分别测pH,并作记录。 6.充分洗涤烧杯,用量筒量取并加入25 mL自来水。向烧杯中滴加0.1 mol/L 的NaOH,一次一滴,然后轻轻摇动。当加入到5滴、10滴、15滴、20滴、25滴、30滴时,分别测pH,并作记录。 7.充分冲洗烧杯,用缓冲液代替自来水,重复步骤3至步骤6,并记录实验结果。 8.充分冲洗烧杯,用几种生物材料分别代替自来水,重复上述步骤3至步骤6,并记录实验结果。 9.待实验完成后,根据所得数据(见表1),以加入酸和碱的滴数为横轴,以pH为纵轴,在坐标纸上画出各材料加入酸或碱的pH变化曲线。不同实验材料可用不同颜色线条加以区分。 (四)得出结论 在某一时段内,生物材料的pH维持稳定;不同的生物材料对酸或碱的缓冲效果不同。对酸缓冲能力依次增加的是:自来水<黄瓜匀浆<马铃薯匀浆<肝匀浆<鸡蛋清<缓冲液;对碱缓冲能力依次增加的是:自来水<鸡蛋清<黄瓜匀浆<马铃薯匀浆<肝匀浆<缓冲液。 (五)表达与交流 班级内交流各组报告,比较研究结果,就发现的问题进行讨论。 (六)建议开展的课外活动 1.试分析血浆对酸性物质的缓冲作用。 2.稀释会影响缓冲溶液的pH和缓冲能力吗? |
实验现象 |
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实验结论 |
在某一时段内,生物材料的pH维持稳定;不同的生物材料对酸或碱的缓冲效果不同。对酸缓冲能力依次增加的是:自来水<黄瓜匀浆<马铃薯匀浆<肝匀浆<鸡蛋清<缓冲液;对碱缓冲能力依次增加的是:自来水<鸡蛋清<黄瓜匀浆<马铃薯匀浆<肝匀浆<缓冲液。 |
表2本实验可选用的几种较理想的实验材料
生物材料 |
pH |
生物材料 |
pH |
生物材料 |
pH |
苹果 |
2.9~3.3 |
牛奶 |
6.4~6.8 |
虾 |
5.8~7.0 |
扁豆 |
5.0~6.0 |
柑橘 |
3.0~4.0 |
番茄 |
4.1~4.4 |
人血浆 |
7.3~7.5 |
豌豆 |
5.8~6.4 |
柠檬 |
2.2~2.5 |
胡萝卜 |
4.9~5.2 |
酸菜 |
2.2~3.5 |
人乳汁 |
6.6~7.6 |
玉米 |
5.0~6.5 |
人唾液 |
6.0~7.6 |
鲑鱼肉 |
6.1~6.3 |
不同实验材料pH变化记录表
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加入0.1mol/LHCl溶液 |
加入0.1mol/LNaOH溶液 |
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加入不同数量液滴后的pH |
加入不同数量液滴后的pH |
|||||||||||||
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
|
自来水 |
6.0 |
5.0 |
4.0 |
3.0 |
2.5 |
1.7 |
1.4 |
6.0 |
8.0 |
9.0 |
10.0 |
12.0 |
13.0 |
14.0 |
缓冲液 |
7.0 |
7.0 |
7.0 |
7.0 |
7.0 |
7.0 |
7.0 |
7.0 |
7.0 |
7.0 |
7.0 |
7.0 |
7.0 |
7.0 |
马铃薯 |
5.4 |
5.1 |
4.8 |
4.1 |
3.8 |
3.8 |
3.8 |
5.4 |
5.8 |
6.9 |
7.2 |
7.5 |
7.8 |
8.4 |
鸡蛋清 |
8.0 |
8.0 |
7.0 |
7.0 |
6.7 |
6.7 |
6.7 |
8.0 |
9.0 |
9.0 |
9.0 |
9.0 |
10.0 |
10.0 |
加入不同数量液滴后的pH记录表
实验材料 |
加入0.1mol/L HCl溶液 |
起始PH |
加入0.1mol/LNaOH溶液 |
||||||||||
30 |
25 |
20 |
15 |
10 |
5 |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
|
自来水 |
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|
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|
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|
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|
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|
|
|
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缓冲液 |
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鸡蛋清1:5 |
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马铃薯20% |
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