初中生物光合作用吸收CO2释放O2的整体实验设计中学生物学教学中,验证光合作用吸收二氧化碳及释放氧气是通过两个实验分别证实的。由于分步实验准备工作时间长,缺乏连贯性,影响了课堂知识传授的完整性。为此,我们改进了这个实验,取得了良好的教学效果。1方法步骤1.1在广口瓶中加入480毫升蒸馏水,向瓶内滴加溴百里酚蓝试剂(1克药品溶于1升20%乙醇中),并滴入少许0.1%碳酸氢钠溶液,将瓶内溶液调至蓝色。1.2剪取新鲜的、生长旺盛的沉水植物若干枝放入广口瓶中,并如图所示安装好实验装置。1.3打开K1,关闭K2,将导管①的管口浸入水中,用手掌紧贴广口瓶的外壁如导管口有气泡冒出,将手移开,使水柱升至导管上部且保持不变,则气密性良好;反之,要更换元部件,重新检验气密性。1.4打开K2,由导管①向瓶内吹入二氧二碳,使溶液颜色刚好由蓝变黄。关闭K2,将上述装置放在阳光或灯光下照射(水温最好保持在20℃~25℃左右。)1.5约5分钟后,就会看到有气泡从植物小枝内切口处冒出。容器内的水受气体的挤压由导管①的管口处排出(根据水的排出量,可测知产生的气体量)。同时观察到溶液的颜色慢慢地由黄变蓝。1.6打开K2,取一条燃烧未尽木条放在③的导管口处,观察到冲出的气体使木条复燃。2实验分析2.1溴百里酚蓝是一种酸碱指示剂,变色范围为pH=6.2~7.6,在酸性条件下呈黄色,碱性环境中呈蓝色。2.2在蒸馏水中滴加该指示剂,并加入少许碳酸氢钠溶液后,会发生以下变化:NaHCO3=Na++HCO3-……①HCO3-+H2OH2CO3+OH-……②HCO3-H++CO32-……③由于NaHCO3电离产生的HCO3-,既能发生水解反应②,又能发生电离反应③,但反应②的水解程度大于反应③的电离程度,导致溶液中的OH-的浓度大于H+浓度,故溶液为碱性,呈现蓝色。2.3当由导管①吹入CO2后,又会发生以下变化:CO2+H2OH2CO3……④H2CO3H++HCO3-……⑤由于CO2的吹入,使反应④的平衡向右移动,产生的大量H2CO3抑制了反应②的正反应,促进了反应⑤的平衡向右移动,导致溶液中的H+溶度大于OH-浓度,故溶液又为变酸性,呈现黄色。2.4将装置移至光下时,容器内又会发生以下变化:⑥由于沉水植物在光下进行光合反应⑥,光合反应⑥要消耗大量CO2导致反应④的平衡向左移动,反应⑤的正反应受到抑制,反应②的正反应抑制解除,平衡向右移动,使溶液的OH-浓度大于H+浓度,溶液逐渐变为碱性,颜色由黄色慢慢变为蓝色。从而证明了光合作用需要吸收CO2。2.5在实验过程中,观察到植物在光照下产生大量气泡,这些气体全部封存在容器的上部,打开K2,瓶内出来的气体能使燃烧未尽的木条复燃,从而验证了光合作用释放的气体是氧气。3几点说明3.1该实验装置的演示时间短,可操作性强,并可根据教学需要重复使用,重复使用的调整周期仅需3分钟,符合中学生物学教学的实际。3.2该装置将验证光合作用的吸收CO2及释放O2的实验有机地结合在一起,实验过程简捷,操作方便,现象明显,成功率高,有利于学生充分完整地理解光合作用的反应过程。3.3由于该实验的部分反应原理涉及到化学知识,因此本实验适于高中及中师学生的生物学教学。对于初中生物学教学,可将实验简化后演示讲解。