對兩篇涉及雙縮脲試劑使用文章的討論
2010-04-29 00:00:00王源
中學生物學 2010年5期
《生物學通報》2009年第7期上一篇文章：“細胞大小與物質(zhì)運輸?shù)年P系”模擬實驗的改進探究。筆者非常欣賞作者在新課程倡導探究性學習理念指導下，引導學生對實驗進行的改進。但在原文2.2中有這樣的一段敘述：“配制雙縮脲試劑：取較大的試管，加入雙縮脲試劑B(0.05g/mL CuSO4)2mL，逐滴加入雙縮脲試劑A(0.1g/mL NaOH)開始觀察到藍色絮狀沉淀，再不斷滴加雙縮脲試劑A直到沉淀完全溶解。稍偏堿性，即配制成雙縮脲試劑”(《生物學通報》2009年07期P38)。
1 對該篇文章此處描述的疑問
1.1 對雙縮脲試劑的配制濃度疑問
筆者查閱了人教版、蘇教版、浙科版高中教材《生物1》，發(fā)現(xiàn)人教版、蘇教版中雙縮脲試劑A液都是質(zhì)量分數(shù)0.1g/mL NaOH溶液，B液：質(zhì)量分數(shù)0.01g/mLCuSO4溶液。浙科版未提到濃度。也查閱了一些高等教材，都跟高中教材濃度一樣。原文中0.05g/mLCuSO4恰好是斐林試劑乙液的濃度，此處雙縮脲試劑B的濃度是否有不當?
1.2 對雙縮脲試劑的加液順序疑問
幾種教材中給的雙縮脲加液順序都是先加A液1mL(蘇教版2mL)，搖勻，再加B液4滴，搖勻。觀察顏色變化。而原文中是先加B，再逐滴加入A，且對現(xiàn)象描述是開始觀察到藍色絮狀沉淀，再不斷滴加雙縮脲試劑A直到沉淀完全溶解。按作者敘述進行試驗，沉淀并不溶解，只是隨著NaOH溶液的量越來越多。沉淀被稀釋。從化學角度分析，氫氧化鈉與硫酸銅反應會出現(xiàn)三種情況，如果氫氧化鈉較少，會生成堿式硫酸銅沉淀和硫酸鈉，反應式：4CuSO4+6NaOH=Cu4(OH)6SO4↓+3Na2SO4；如果氫氧化鈉適當，會生成氫氧化銅沉淀和硫酸鈉，2NaOH+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4；如果氫氧化鈉大大過量且較濃(≥40％)，會生成四羥基合銅酸鈉溶液和硫酸鈉，反應式：4NaOH+2uSO4=NaO2Cu(OH)4+NaO2O4。四羥基合銅酸鈉是一種相當不穩(wěn)定的藍白色物質(zhì)，難溶于水，它只有在堿性條件下才能存在，溶液稀釋后，它即分解成氫氧化銅和氫氧化鈉，反應式：Na2Cu(OH)4=2NaOH+Cu(OH)O2↓，在久置之后，會發(fā)生相同的分解反應。判斷此處藍色絮狀沉淀是不會溶解的，學生也不能理解氫氧化銅沉淀溶解的原因，中學中氫氧化銅是被作為堿性氫氧化物的，高中學生只要求知道氫氧化鈉與硫酸銅反應生成氫氧化銅沉淀和硫酸鈉。
2 其他相關問題的探究
關于雙縮脲試劑的A液、B液配制濃度和加液順序，也有文章討論過，如《生物學通報》2007年第7期中“再談斐林試劑和雙縮脲試劑的應用”一文，認為在試驗中“只要注意用量，斐林試劑和雙縮脲試劑加入的順序和互用都不影響試驗結果”。為弄清情況，筆者也對該問題進行了一系列探究和分析。
2.1 實驗探究
用蛋清稀釋液、0.1g/ml NaOH、0.01 g／mLCuSO4、0.05g/ml CuSO4做以下探究實驗(表1、表2)
2.2 實驗分析和結論
從表1可以看出使用0.01g/ml CuSO4，在CuSO4量少的情況下，最后溶液都變成紫色，如果CuSO4量大，跟NaOH等體積(4號管)，則最后在紫色溶液中會有大量沉淀。先加CuSO4，后加NaOH(2號管)，溶液會由乳白色再到紫色。CuSO4和NaOH混合后加入蛋白質(zhì)溶液中(3、4號管)，則現(xiàn)象由藍色渾濁變成紫色。而按課本介紹先加NaOH后加CuSO4(1號管)，溶液直接變紫色。
從表2可以看出使用0.05g/mL CuSO4，即用斐林試劑鑒定蛋白質(zhì)時，最終溶液中都出現(xiàn)藍色絮狀沉淀，且CuSO4用量越多(4號管)，溶液中藍色絮狀沉淀量越多。用4滴CuSO，與NaOH混合(3號管)要比先加NaOH(1號管)或者先加CuSO4時(2號管)，沉淀量大。且先加CuSO4，后加NaOH(2號管)，溶液會由乳白色再到紫色。CuSO4和NaOH混合后加入蛋白質(zhì)溶液中(3、4號管)，則現(xiàn)象由藍色渾濁變成紫色。
以上各組實驗現(xiàn)象分析，雖然用不同濃度，不同加液順序的氫氧化鈉、硫酸銅都可以發(fā)生紫色反應。但實驗現(xiàn)象最明顯的、最有利于學生觀察的還應按教材給出的濃度和順序進行操作，否則就會出現(xiàn)中間現(xiàn)象或最后有大量沉淀影響實驗結果和學生的觀察。雙縮脲的配制和使用還是教材中所給的濃度和加液順序最恰當。對兩篇涉及雙縮脲試劑使用文章的討論
王 源
《生物學通報》2009年第7期上一篇文章：“細胞大小與物質(zhì)運輸?shù)年P系”模擬實驗的改進探究。筆者非常欣賞作者在新課程倡導探究性學習理念指導下，引導學生對實驗進行的改進。但在原文2.2中有這樣的一段敘述：“配制雙縮脲試劑：取較大的試管，加入雙縮脲試劑B(0.05g/mL CuSO4)2mL，逐滴加入雙縮脲試劑A(0.1g/mL NaOH)開始觀察到藍色絮狀沉淀，再不斷滴加雙縮脲試劑A直到沉淀完全溶解。稍偏堿性，即配制成雙縮脲試劑”(《生物學通報》2009年07期P38)。
1 對該篇文章此處描述的疑問
1.1 對雙縮脲試劑的配制濃度疑問
筆者查閱了人教版、蘇教版、浙科版高中教材《生物1》，發(fā)現(xiàn)人教版、蘇教版中雙縮脲試劑A液都是質(zhì)量分數(shù)0.1g/mL NaOH溶液，B液：質(zhì)量分數(shù)0.01g/mLCuSO4溶液。浙科版未提到濃度。也查閱了一些高等教材，都跟高中教材濃度一樣。原文中0.05g/mLCuSO4恰好是斐林試劑乙液的濃度，此處雙縮脲試劑B的濃度是否有不當?
1.2 對雙縮脲試劑的加液順序疑問
幾種教材中給的雙縮脲加液順序都是先加A液1mL(蘇教版2mL)，搖勻，再加B液4滴，搖勻。觀察顏色變化。而原文中是先加B，再逐滴加入A，且對現(xiàn)象描述是開始觀察到藍色絮狀沉淀，再不斷滴加雙縮脲試劑A直到沉淀完全溶解。按作者敘述進行試驗，沉淀并不溶解，只是隨著NaOH溶液的量越來越多。沉淀被稀釋。從化學角度分析，氫氧化鈉與硫酸銅反應會出現(xiàn)三種情況，如果氫氧化鈉較少，會生成堿式硫酸銅沉淀和硫酸鈉，反應式：4CuSO4+6NaOH=Cu4(OH)6SO4↓+3Na2SO4；如果氫氧化鈉適當，會生成氫氧化銅沉淀和硫酸鈉，2NaOH+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4；如果氫氧化鈉大大過量且較濃(≥40％)，會生成四羥基合銅酸鈉溶液和硫酸鈉，反應式：4NaOH+2uSO4=NaO2Cu(OH)4+NaO2O4。四羥基合銅酸鈉是一種相當不穩(wěn)定的藍白色物質(zhì)，難溶于水，它只有在堿性條件下才能存在，溶液稀釋后，它即分解成氫氧化銅和氫氧化鈉，反應式：Na2Cu(OH)4=2NaOH+Cu(OH)O2↓，在久置之后，會發(fā)生相同的分解反應。判斷此處藍色絮狀沉淀是不會溶解的，學生也不能理解氫氧化銅沉淀溶解的原因，中學中氫氧化銅是被作為堿性氫氧化物的，高中學生只要求知道氫氧化鈉與硫酸銅反應生成氫氧化銅沉淀和硫酸鈉。
2 其他相關問題的探究
關于雙縮脲試劑的A液、B液配制濃度和加液順序，也有文章討論過，如《生物學通報》2007年第7期中“再談斐林試劑和雙縮脲試劑的應用”一文，認為在試驗中“只要注意用量，斐林試劑和雙縮脲試劑加入的順序和互用都不影響試驗結果”。為弄清情況，筆者也對該問題進行了一系列探究和分析。
2.1 實驗探究
用蛋清稀釋液、0.1g/ml NaOH、0.01 g／mLCuSO4、0.05g/ml CuSO4做以下探究實驗(表1、表2)
2.2 實驗分析和結論
從表1可以看出使用0.01g/ml CuSO4，在CuSO4量少的情況下，最后溶液都變成紫色，如果CuSO4量大，跟NaOH等體積(4號管)，則最后在紫色溶液中會有大量沉淀。先加CuSO4，后加NaOH(2號管)，溶液會由乳白色再到紫色。CuSO4和NaOH混合后加入蛋白質(zhì)溶液中(3、4號管)，則現(xiàn)象由藍色渾濁變成紫色。而按課本介紹先加NaOH后加CuSO4(1號管)，溶液直接變紫色。
從表2可以看出使用0.05g/mL CuSO4，即用斐林試劑鑒定蛋白質(zhì)時，最終溶液中都出現(xiàn)藍色絮狀沉淀，且CuSO4用量越多(4號管)，溶液中藍色絮狀沉淀量越多。用4滴CuSO，與NaOH混合(3號管)要比先加NaOH(1號管)或者先加CuSO4時(2號管)，沉淀量大。且先加CuSO4，后加NaOH(2號管)，溶液會由乳白色再到紫色。CuSO4和NaOH混合后加入蛋白質(zhì)溶液中(3、4號管)，則現(xiàn)象由藍色渾濁變成紫色。
以上各組實驗現(xiàn)象分析，雖然用不同濃度，不同加液順序的氫氧化鈉、硫酸銅都可以發(fā)生紫色反應。但實驗現(xiàn)象最明顯的、最有利于學生觀察的還應按教材給出的濃度和順序進行操作，否則就會出現(xiàn)中間現(xiàn)象或最后有大量沉淀影響實驗結果和學生的觀察。雙縮脲的配制和使用還是教材中所給的濃度和加液順序最恰當。
