2020年高考生物实验突破专题05比较过氧化氢在不同条件下的分解含解析

高考生物实验突破：
专题05 比较过氧化氢在不同条件下的分解
1、实验原理：
H2O2在水浴加热、FeCl3溶液中的Fe3＋和肝脏研磨液中的过氧化氢酶的作用下加速分解。

2、实验过程和现象
实验结论：酶具有催化作用，同无机催化剂相比，其催化效率更高。

3、实验中变量的控制
变量：在实验过程中可以变化的因素。

自变量：实验过程中可以人为改变的变量，如上述实验中FeCl3溶液、肝脏研磨液。

因变量：随着自变量的变化而变化的变量。

如上述实验中H2O2分解速率。

无关变量：除自变量外，实验过程中可能还会存在一些可变因素，对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量，如试剂的用量、实验室温度等。

考点一：实验原理及操作过程注意事项
例一、(2018·廊坊高一上月考)关于“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验，下列叙述正确的是( )
A.实验中所用肝脏必须是新鲜的，若放置时间过长肝细胞内的过氧化氢会减少
B.实验中用到的滴管，必须先吸取氯化铁溶液再吸取肝脏研磨液，这样对实验结果影响较小
C.过氧化氢在温度高的环境中分解速度比常温下会加快
D.实验的自变量是试管中产生气泡数目的多少和卫生香的复燃情况
【答案】 C
【解析】肝脏放置时间过长，过氧化氢酶会分解失活，A错误；吸取氯化铁溶液和吸取肝脏研磨液的滴管不能混用，B错误；过氧化氢在高温条件下分解速率会加快，C正确；试管中产生气泡数目的多少和卫生香的复燃情况是因变量，D错误。

考点二：实验的变量分析技巧
例一、关于下图所示实验的叙述中，错误的是( )
A．甲装置是实验组，乙装置是对照组
B．H2O2溶液的浓度属于无关变量
C．乙试管产生气泡的速率比甲试管快
D．两支试管中H2O2溶液的体积应相同
【答案】 A
【解析】本题考查的是探究过氧化氢酶生理作用的相关实验。

用新鲜肝脏研磨液处理的为实验组，加清水的为对照组，其他的变量，如H2O2溶液的浓度等引起反应速率改变的变量称为无关变量，应遵守等量原则。

例二、(2018·河北安平中学月考)在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，对实验的处理如表所示。

下列有关分析不正确的是( )
A.上表实验涉及温度和催化剂种类两个自变量
B.试管2中没有加入任何试剂，应为空白对照组
C.试管4和试管1形成对照，可说明酶具有催化作用
D.若要研究酶的高效性，可选用实验组合试管3和试管4
【答案】 B
【解析】分析表格信息可知，试管1和试管2的区别为温度，试管3和试管4的区别为催化剂种类，即温度和催化剂种类均是自变量，A正确；试管2虽没有添加任何试剂，但是温度与试管1不同，因此试管2也是实验组，B错误；试管1和试管4的区别为是否添加了酶，二者对照可以证明酶具有催化作用，C正确；试管3和试管4的区别为催化剂的种类(酶或无机催化剂)，可以证明酶具有高效性，D正确。

易错点一：肝脏必须是新鲜的，过氧化氢酶是一种蛋白质，不新鲜的肝脏，酶的活性较低。

易错点二：肝脏要磨碎，充分研磨有助于过氧化氢酶从细胞中释放出来并与过氧化氢充分接触。

易错点三：滴加肝脏研磨液和FeCl3溶液时不能共用一个滴管。

原因是少量酶混入FeCl3溶液中也会影响实验结果的准确性，导致得出错误的结论。

易错点四：除自变量外，实验过程中可能还会存在一些可变因素，对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量。

如试剂的用量、实验室温度等。

挑战真题：
1.(2017·天津，3)将A、B两种物质混合，T1时加入酶C。

如图为最适温度下A、B浓度的变化曲线。

下列叙述错误的是( )
A．酶C降低了A生成B这一反应的活化能
B．该体系中酶促反应速率先快后慢
C．T2后B增加缓慢是酶活性降低导致的
D．适当降低反应温度，T2值增大
【答案】 C
【解析】T1时加入酶C后，A浓度逐渐降低，B浓度逐渐升高，说明酶C催化物质A生成了物质B。

由于酶能降低化学反应的活化能，因此酶C降低了A生成B这一反应的活化能，A项正确；由图可知，该体系中酶促反应速率先快后慢(减慢的原因是底物减少)，B项正确；T2后B增加缓慢是反应物A减少导致的，C项错误；图示是在最适温度条件下进行的，若适当降低反应温度，则酶活性降低，酶促反应速率减慢，T2值增大，D项正确。

2．(2016·全国Ⅰ，3)若除酶外所有试剂已预保温，则在测定酶活力的实验中，下列操作顺序合理的是( )
A．加入酶→加入底物→加入缓冲液→保温并计时→一段时间后检测产物的量
B．加入底物→加入酶→计时→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
C．加入缓冲液→加入底物→加入酶→保温并计时→一段时间后检测产物的量
D．加入底物→计时→加入酶→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
【答案】 C
【解析】测定酶活力的影响因素时，在改变被探究因素之前，务必防止酶与底物混合，故只有C选项所述操作顺序正确。

3.（2016·江苏卷，8）过氧化物酶能分解H2O2，氧化焦性没食子酸呈橙红色。

为探究白菜梗中是否存在过氧化物酶，设计实验如下表。

下列相关叙述正确的是（）
A.1号管为对照组，其余不都是实验组
B.2号管为对照组，其余都为实验组
C.若3号管显橙红色，无需对照就能证明白菜梗中存在过氧化物酶
D.若4号管不显橙红色，表明白菜梗中无氧化物酶
【答案】 A
【解析】该实验的目的是探究白菜梗中是否存在过氧化物酶，自变量是各试管中加入的不同物质，则1号和2号是对照组，3号和4号是实验组，3号与1、2号对照，3号管显橙红色，证明白菜梗中存在过氧化物酶，C错误；若4号管不显橙红色，与3号对照，说明高温使过氧化物酶变性失活，D错误。

4．(2016·全国Ⅱ，29)为了研究温度对某种酶活性的影响，设置三个实验组：A组(20 ℃)、B组(40 ℃)和C组(60 ℃)，测定各组在不同反应时间内的产物浓度(其他条件相同)，结果如图。

回答下列问题：
(1)三个温度条件下，该酶活性最高的是________组。

(2)在时间t1之前，如果A组温度提高10 ℃，那么A组酶催化反应的速度会________。

(3)如果在时间t2时，向C组反应体系中增加2倍量的底物，其他条件保持不变，那么在t3时，C组产物总量________，原因是________________________________________________。

(4)生物体内酶的化学本质是_____________________________________________________，其特性有________________________________________________________(答出两点即可)。

【答案】(1)B (2)加快(3)不变60 ℃条件下，t2时酶已失活，即使增加底物，反应产物总量也不会增加(4)蛋白质或RNA 高效性、专一性
【解析】(1)曲线图显示：在反应开始的一段时间内，40 ℃时产物浓度增加最快，说明酶的活性最高，而B组控制的温度是40 ℃。

(2)A组控制的温度是20 ℃。

在时间t1之前，如果A组温度提高10 ℃，因酶的活性增强，A组酶催化反应速度会加快。

(3)对比分析图示中的3条曲线可推知，在时间t2时，C组的酶在60 ℃条件下已经失活，所以如果在时间t2时，向C组反应体系中增加2倍量的底物，其他条件保持不变，在t3时，C组产物的总量不变。

(4)绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。

酶具有高效性、专一性，酶的作用条件较温和。

5.（2016·全国课标卷Ⅱ，29）为了研究温度对某种酶活性的影响，设置三个实验组：A组（20 ℃）、B组（40 ℃）和C组（60 ℃），测定各组在不同反应时间内的产物浓度（其他条件相同），结果如图。

回答下列问题：
（1）三个温度条件下，该酶活性最高的是组。

（2）在时间t1之前，如果A组温度提高10 ℃，那么A组酶催化反应的速度会。

（3）如果在时间t2时，向C组反应体系中增加2倍量的底物，其他条件保持不变，那么在t3时，C组产物总量，原因是________________________
__________________________________________________________________。

（4）生物体内酶的化学本质是，其特性有_______________________
___________________________________（答出两点即可）。

【答案】（1）B （2）加快（3）不变60 ℃条件下，t2时酶已失活，即使增加底物，反应产物总量也不会增加（4）蛋白质或RNA 高效性、专一性
【解析】（1）曲线图显示：在反应开始的一段时间内，40 ℃时产物浓度增加最快，说明酶的活性最高，而B组控制的温度是40 ℃。

（2）A组控制的温度是20 ℃。

在时间t1之前，如果A组温度提高10 ℃，因酶的活性增强，则A组酶催化反应速度会加快。

（3）对比分析图示中的3条曲线可推知，在时间t2时，C组的酶在60 ℃条件下已经失活，所以如果在时间t2时，向C组反应体系中增加2倍量的底物，其他条件保持不变，在t3时，C组产物的总量不变。

（4）绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。

酶具有高效性、专一性，酶的作用条件较温和。

6.(2015·重庆卷，10)小麦的穗发芽影响其产量和品质。

某地引种的红粒小麦的穗发芽率明显低于当地白粒小麦。

为探究淀粉酶活性与穗发芽率的关系，进行了如下实验。

(1)取穗发芽时间相同、质量相等的红、白粒小麦种子，分别加蒸馏水研磨、制成提取液(去淀粉)，并在适宜条件下进行实验。

实验分组、步骤及结果如下：
注：“＋”数目越多表示蓝色越深
步骤①中加入的C是________，步骤②中加缓冲液的目的是________。

显色结果表明：淀粉酶活性较低的品种是________；据此推测：淀粉酶活性越低，穗发芽率越________。

若步骤
③中的淀粉溶液浓度适当减小，为保持显色结果不变，则保温时间应________。

(2)小麦淀粉酶包括α淀粉酶和β淀粉酶，为进一步探究其活性在穗发芽率差异中的作用，设计了如下实验方案：
X处理的作用是使________。

若Ⅰ中两管显色结果无明显差异，且Ⅱ中的显色结果为红粒管颜色显著________白粒管(填“深于”或“浅于”)，则表明α淀粉酶活性是引起这两种小麦穗发芽率差异的主要原因。

【答案】(1)0.5 mL蒸馏水控制pH 红粒小麦低缩短(2)β淀粉酶失活深于【解析】本题考查酶活性的相关知识，考查实验分析的能力，运用所学知识分析问题和解决问题的能力。

难度适中。

(1)该实验的目的是探究淀粉酶活性与小麦穗的发芽率的关系，则自变量是不同穗发芽率的红粒、白粒小麦种子的提取液，因变量是淀粉酶的活性，可通过淀粉的水解量来检测。

所以对照组C应加入等量的0.5 mL蒸馏水，缓冲液具有维持pH相对稳定的作用，所以步骤②中加入缓冲液的目的是控制pH，保证无关变量相同且适宜。

根据显色效果，红粒管中显色结果深于白粒管，说明红粒小麦的淀粉酶活性低于白粒小麦，可推测淀粉酶活性越低，穗发芽率越低。

若淀粉溶液浓度适当减小，而酶的量不变，为保持结果不变，则保温时间应缩短。

(2)小麦淀粉酶有两种：α－淀粉酶和β－淀粉酶，为研究其中一种酶的活性，则在实验不同组别中应使另一种酶失活，则X处理的作用是使β－淀粉酶失活。

由于红粒小麦种子的穗发芽率低于白粒种子，若α－淀粉酶活性是引起红粒和白粒小麦穗发芽率差异的主要原因，则Ⅰ中两管显色结果无明显差异，Ⅱ中红粒管颜色明显深于白粒管。

挑战模拟题：
一、选择题
1.（2016·山东济宁质检）关于温度对酶活性影响的叙述，错误的是（）
A.不同酶的最适温度可能相同
B.随着温度降低，酶促反应的活化能下降
C.酶活性最高时的温度不适合该酶的保存
D.高温下酶失活是酶空间结构被破坏的结果
【答案】 B
【解析】在某种恒温动物如人体内各种酶的最适温度均为37 ℃左右，A正确；随着温度降低，酶的活性下降，酶促反应的活化能不变，B错误；低温有利于酶的保存，C正确；高温下酶空间结构破坏导致酶失活，D正确。

2.（2016·山东潍坊期末）下列关于酶的叙述，正确的是（）
A.正常情况下人体内酶的活性与环境温度呈正相关
B.酶为化学反应提供活化能
C.细胞中所有酶的合成都受基因控制
D.胃蛋白酶不能催化小肠中蛋白质水解，说明酶具有专一性
【答案】
【解析】 C 人作为恒温动物，正常情况下，环境温度变化时，体内温度相对稳定，故酶活性相对稳定；酶的作用是降低反应分子的活化能；胃蛋白酶不能催化小肠中的蛋白质水解是由于pH不适宜。

3.（2016·海南海口模拟）下图是验证“酶的催化效率”活动的示意图。

甲、乙两试管中发生的现象可用于证明酶具有（）
A.高效性
B.专一性
C.多样性
D.易变性
【答案】 A
【解析】二氧化锰属无机催化剂，它和肝脏研磨液中过氧化氢酶相比较，通过后者催化产生较多气泡或气泡产生速率快可用于验证酶具高效性。

4.（2016·齐鲁名校协作体联考）下列是有关酶的实验，叙述正确的是（）
A.斯帕兰札尼将肉块放入金属笼内，然后让鹰吞下去，一段时间后，笼内肉块消失了，这个实验说明了胃具有物理性消化的作用
B.在“比较过氧化氢酶和Fe3＋催化效率”实验中，可先用滴管滴加氯化铁溶液后，再用此滴管滴加肝脏研磨液，不影响实验结果
C.在“探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用”实验中，可通过检测是否有还原性糖产生来说明酶的作用具有专一性
D.在“探究温度对酶活性的影响”实验中，关键步骤是先将淀粉液在不同温度条件下保温5分钟，然后分别向其中加入等量的淀粉酶液
【答案】C
【解析】酶是活细胞产生具有催化作用的有机物。

斯帕兰札尼将肉块放入金属笼内，然后让鹰吞下去，一段时间后，笼内肉块消失了这个实验说明了胃具有化学性消化的作用；在实验过程中，应尽量避免无关变量对结果的影响，在“比较过氧化氢酶和Fe3＋催化效率”实验中，不能用同一支滴管取样；在“探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用”实验中，可通过检测是否有还原性糖产生来说明酶的作用具有专一性；在“探究温度对酶活性的影响”实验中，关键步骤是先将淀粉液和淀粉酶液分别在不同温度条件下保温5分钟，然后混合。

5.（2016·哈尔滨模拟）如图表示在不同条件下，酶催化反应的速率（或生成物量）变化。

下列有关叙述中，不正确的是（）
A.图①虚线可表示酶量增加一倍时，底物浓度和反应速率的关系
B.图②虚线表示增加酶浓度，其他条件不变时，生成物量与反应时间的关系
C.图③不能表示在反应开始后的一段时间内，反应速率与时间的关系
D.若图②中的实线表示Fe3＋的催化效率，则虚线可表示过氧化氢酶的催化效率
【答案】 C
【解析】[酶量增加一倍，反应速率会加快，图①虚线可以表示；酶浓度增加，反应速率加快，但最终生成物量不变，图②虚线可表示；图③可以表示反应的底物量一定时，在反应开始后的一段时间内，随反应的进行，底物不断减少，反应速率逐渐降低。

酶具有高效性，图②中的实线表示Fe3＋的催化效率，则虚线可以表示过氧化氢酶的催化效率
6.关于下图所示实验的叙述中，错误的是( )
A．甲装置是实验组，乙装置是对照组
B．H2O2溶液的浓度属于无关变量
C．乙试管产生气泡的速率比甲试管快
D．两支试管中H2O2溶液的体积应相同
【答案】 A
【解析】本题考查的是探究过氧化氢酶生理作用的相关实验。

用新鲜肝脏研磨液处理的为实验组，加清水的为对照组，其他的变量，如H2O2溶液的浓度等引起反应速率改变的变量称为无关变量，应遵守等量原则。

二、非选择题
7．在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中，对实验的处理如下表所示。

请回答下列问题：
(1)在上表的实验处理中，研究了哪些自变量？_______________________________________。

(2)若要研究生物催化剂与无机催化剂的差别，可选用的试管组合是_____________________。

(3)若试管1和试管2组成对照实验，能说明的问题是
_______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________。

(4)除了上述的对照实验，请再找出一组对照实验，并指出该组对照实验说明的问题。

_______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________。

【答案】(1)温度、催化剂(2)试管3和试管4 (3)加热能使H2O2分子得到能量，促进H2O2分解
(4)①试管1和试管3，说明FeCl3能催化H2O2的分解；②试管1和试管4，说明肝脏研磨液中的过氧化氢酶能催化H2O2的分解；③试管1、试管3和试管4，说明FeCl3和肝脏研磨液中的过氧化氢酶都能催化H2O2的分解，且过氧化氢酶的催化效率高于FeCl3(答出任意一条即可)
【解析】(1)从表格信息可以看出，本实验研究了温度和催化剂对H2O2分解速率的影响。

(2)依据单一变量原则，试管3和试管4实验处理的温度条件相同，仅是催化剂种类不同。

(3)试管1和试管2研究的是不同温度条件下H2O2的分解速率，说明加热使过氧化氢分子得到能量，促使过氧化氢分解。

(4)只要符合单一变量原则即可，故可以选用试管1和试管3、试管1和试管4以及试管1、试管3和试管4等进行分析。

8.（2016·枣庄模拟）现有两种淀粉酶A与B，某生物兴趣小组为探究不同温度条件下这两种淀粉酶的活性，设计如下实验。

实验原理：温度等条件可以影响酶的活性；淀粉在淀粉酶的催化作用下分解成麦芽糖；用分光光度计测量溶液的吸光度时，物质含量越多，其吸光度越大，因此可测出物质的相对含量。

实验材料：一定浓度的淀粉溶液、相同浓度的淀粉酶A和淀粉酶B溶液、水浴缸、温度计等。

实验过程如表所示：
实验结果，用分光光度计对各组淀粉含量进行检测，结果如图所示。

（1）该实验的自变量是，无关变量有（至少写出2种）。

（2）根据实验结果分析，下列叙述正确的是（）
A.酶A在20℃条件时活性较高
B.酶A的活性一定小于酶B的活性
C.酶B在40℃条件时活性较高
D.大于50℃条件时，酶A部分失活
（3）此实验用分光光度计检测底物淀粉的剩余量来表示酶的活性，能不能用斐林试剂检测生成物麦芽糖的含量来表示酶的活性？。

原因是________________________________________________________
____________________________________________________________________。

（4）若要进一步探究酶B的最适温度，实验设计的主要思路应是____________________________________________________________________。

【答案】（1）温度、酶的种类溶液的量、反应时间、pH等（任写2种即可）（2）C （3）不能斐林试剂检测时需水浴加热，会导致反应体系温度发生改变，影响实验结果（4）在30～50 ℃之间设立较小温度梯度的分组实验，按上述步骤进行实验，分析结果得出结论。

【解析】（1）自变量是在实验过程中可以变化的量，根据表格可以看出本实验有两个自变量，即酶的种类和温度。

因变量是在实验过程中随自变量变化而变化的量。

其他为无关变量。

（2）用分光光度计测量溶液的吸光度时，物质含量越多，其吸光度越大。

酶A在20 ℃条件时淀粉含量较多，因此酶活性相对其他温度时的较低，A错误。

由图可知，在20～50 ℃范围内，酶A的活性在增强，酶B的活性先增强后减弱，但不能说明在任何温度条件下酶A 的活性一定小于酶B的活性，B错误。

酶B在40 ℃时测量相对值最低，活性较高，C正确。

在20～50 ℃范围内，酶A活性在增强，但不能判断50 ℃以后酶A活性的变化趋势，D错误。

（3）斐林试剂需水浴加热才能发生显色反应，温度的变化会对酶的活性产生影响，使实验结果不可靠。

（4）由图示实验结果可知，在30～40 ℃范围内随温度的升高酶B的活性升高，在40～50 ℃范围内随温度的升高酶B的活性降低，在预实验的基础上要进一步探究酶的最适温度，可在30～50 ℃之间设置温度梯度进行研究。

9.下表是有关H2O2的系列实验，请回答有关问题：
(1)序号3的实验现象是_____________________________________________________。

(2)序号3的土豆浸出液中含有的对此实验起作用的物质是__________，土豆浸出液能否重复使用？________(填“能”或“不能”)。

(3)若表中的X的内容是收集100 mL气体所需的时间，你预测X1、X2、X3的大小关系是________________。

【答案】(1)产生大量气泡(2)过氧化氢酶能(3)X1>X2>X3
【解析】(1)序号3中加入的土豆浸出液中含有过氧化氢酶，会产生大量气泡。

(2)土豆浸出液中起作用的物质为过氧化氢酶，由于酶在反应前后“质”和“量”都不发生改变，所以可以重复利用。