师 下面请同学们阅读教材第9页到第10页上的实验:生物体维持pH稳定的机制。要求大家通过阅读了解此次实验的目的要求、材料用具和方法步骤,尤其要关注实验过程中的注意事项。
(学生阅读教材)
师 此次实验的目的有几个?分别是什么?
生 实验的目的有两个:一个是比较自来水、缓冲液和生物材料在加入酸或碱后pH的变化;另一个是根据实验结果推测生物体是如何维持pH稳定的。
师 此次实验要用哪几种实验材料,哪几种实验试剂?
生 4种实验材料:自来水、缓冲液和两种生物材料;2种实验试剂:NaOH溶液和HCl溶液。
师 谁能用最简练的语言叙述实验步骤?
生 分别在4种实验材料中以每5滴为单位加入HCl溶液直到加入30滴,用pH试纸测实验材料在加酸前和每次滴加后的pH并记录,再以NaOH溶液重复实验,最后根据所得数据画出各实验材料的pH变化曲线。
师 很好。这个实验中我们在安全方面有什么必须注意的呢?
生 盐酸和氢氧化钠有腐蚀性。应避免它与皮肤和眼睛接触,也不要入口。若有酸或碱洒落或溅出,要立即用水冲洗,并告诉老师。
师 这一点请大家在操作的时候务必注意!
师 为了提高实验效率,我们以小组为单位来进行实验。每张实验桌前坐有两位同学,前后两张桌子的4位同学为一个实验小组,一桌的同学做加酸的实验,另一桌的同学做加碱的实验。同桌的两位再分工,每位做两种实验材料。实验操作完成后把实验桌整理干净,每个实验小组把数据汇总后加以分析,以个人为单位,各自绘制pH变化曲线图。最后对教材上提出的3个问题进行分组讨论。实验操作15分钟,数据汇总、绘图、讨论10分钟。下面开始实验。
(多媒体显示实验步骤和注意要点)
(学生实验,教师予以指导)
师 同学们在实验的过程中都积极动手,认真操作。大部分同学完成了pH变化曲线图的绘制。下面请同学根据实验结果,说一说不同实验材料pH变化的特点。
生 自来水在加入酸或碱后pH变化幅度较大,缓冲液和生物材料加入酸或碱后pH变化幅度较小。
师 总结得很好。下面我们来就以下几个问题展开讨论。
课件展示:
1.就加入HCl或NaOH后pH的变化来说,生物材料是更像自来水还是更像缓冲液?
2.分析缓冲液的pH变化情况为什么与自来水的不同。
3.尝试对生物材料维持pH稳定的机制进行解释。
生1 生物材料加入HCl或NaOH后pH的变化更像缓冲液。
生2 缓冲液加入少量酸碱后,pH变化不明显是因为磷酸缓冲液中含有缓冲物质。
师 是的。磷酸缓冲液中含有弱酸性的NaH2PO4和弱碱性的Na2HPO4,它们构成了一对缓冲物质。当向其中加入少量NaOH时,可以和酸性的NaH2PO4生成Na2HPO4和水,强碱成为弱碱;当加入少量HCl时,可以中和碱性的Na2HPO4,生成中性的NaCl和弱酸性的H3PO4。水溶液则不同,因而加入酸碱后,pH变化明显。
生3 我们用的生物材料主要包含了生物的细胞外液和细胞内液,在这些体液中含有水、无机盐、营养物质等,其中的很多种无机盐类组成了溶液中的缓冲物质。
师 生物材料中含有缓冲对NaH2PO4/Na2HPO4、H2CO3/NaHCO3等,它们能够对酸碱度的变化起缓冲作用。此外,机体还可以通过对生理活动进行调节来维持pH稳定。例如,当机体剧烈运动时,肌肉中会产生大量的乳酸和碳酸。乳酸进入血液后,可与血液中的碳酸氢钠发生作用,生成乳酸钠和碳酸。碳酸是一种弱酸,可以分