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与酶有关的实验探究
易错归因
对酶有关实验的材料和试剂选取不准确；对实验设计的基本原则（如对照、单一变量等）和实验变量的分析理解不到位。
典型易错题
例1（2022·福建·一模）下列有关酶的实验探究方案中设置最合理的是（ ）
组别 探究内容 实验方案
甲 酶的浓度对反应速率的影响 用不同浓度的淀粉酶在适宜温度下分别催化等量的淀粉水解，用碘液检测淀粉的剩余量，观察比较蓝色消失所需时间
乙 温度对酶活性影响 用H2O2酶在开水、冰水和常温下催化H2O2分解，先分别调好酶和底物的温度再混匀，并开始计时，比较单位时间内气泡产生量
丙 酶的高效性 用FeCl3和过氧化氢酶分别催化等量H2O2分解，待H2O2完全分解后，检测产生的气体总量
丁 酶的专一性 用淀粉酶分别催化淀粉和麦芽糖水解，在50~65℃下用斐林试剂检测是否形成砖红色沉淀
A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
【答案】A
【解析】用不同浓度的淀粉酶在适宜温度下分别催化等量的淀粉水解，用碘液检测淀粉的剩余量，观察比较蓝色消失所需时间，可比较酶的浓度对反应速率的影响，A正确；H2O2不稳定，受热易分解，故不能用H2O2探究温度对酶的影响，B错误；用FeCl3和过氧化氢酶分别催化等量H2O2分解，待H2O2完全分解后，检测产生的气体总量是相等的，因此该实验方案不能用来探究酶的高效性，C错误；用淀粉酶分别催化淀粉和麦芽糖水解，由于酶具有专一性，则淀粉会被分解为还原糖，在50~65℃下用斐林试剂检测会形成砖红色沉淀，而麦芽糖也是还原糖，也能与斐林试剂反应呈砖红色，麦芽糖水解的产物为葡萄糖，也能与斐林试剂反应呈砖红色，因此用斐林试剂无法检测出淀粉酶是否能水解麦芽糖，D错误。故选A。
解题技巧
1．验证酶的高效性
①自变量：无机催化剂和酶。 ②因变量：单位时间内底物的减少量或生成物的增加量。
③无关变量：底物的量、无机催化剂和酶的量、温度、pH等。
2．验证酶的专一性
方案 自变量 因变量 无关变量
①同种底物+不同酶 酶 单位时间内底物的减少量或生成物的增加量。 酶的量、底物的量、反应时间、温度和pH等
②不同底物+同种酶 底物
【注意事项】
若底物选择淀粉和蔗糖，用淀粉酶来验证酶的专一性时，检测底物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂，不宜选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。
3．探究酶的最适温度
①自变量：温度。 ②因变量：单位时间内底物的减少量或生成物的增加量
③无关变量：酶的种类和量、底物的种类和量、反应时间等。
【注意事项】
在探究酶的适宜温度的实验中，不宜选择过氧化氢和过氧化氢酶作实验材料，因为过氧化氢在常温常压时就能分解，加热的条件下分解会加快，从而影响实验结果。
4．探究酶的最适pH
①自变量：pH ②因变量：单位时间内底物的减少量或生成物的增加量
③无关变量：酶的种类和量、底物的种类和量、反应时间等。
【注意事项】
在探究pH对酶活性的影响时不宜选择淀粉和淀粉酶为实验材料，因为淀粉在酸性条件下会水解，影响实验结果。
同类题练习
1．（2022·湖南·临澧县第一中学二模）下列有关酶的实验，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+的催化效率”实验中，过氧化氢酶提供了反应过程所需的活化能
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糖产生来说明酶的作用具有专一性
D．在“探究pH对酶活性的影响”实验中，合理的操作顺序是：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
2．（2022·陕西渭南·一模）下列有关酶特性的实验相关表述有错误的是 （ ）
选项 实验目的 相关实验
A 酶催化具有高效性 比较过氧化氢酶和Fe3＋的催化H2O2分解 可用带火星卫生香复燃程度为观察指标
B 酶催化具有专一性 比较淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 用碘液检测淀粉和蔗糖是否被水解
C 探究酶作用的适宜温度 可用温度对淀粉酶活性的影响，自变量为温度，无关变量为pH、淀粉酶的量等，可用碘液检测
D pH影响酶的催化活性 可用pH对过氧化氢酶活性的影响，因变量为过氧化氢分解速率
A．A B．B C．C D．D
3．（2022·浙江金华·二模）为探究酶的特性，某同学设计并进行了如下实验（其他实验条件及操作均科学）。下列叙述正确的是（ ）
步骤 1号试管 2号试管
1 加蛋清液2mL 加淀粉液2mL
2 加充足蛋白酶 加充足蛋白酶
3 加双缩脲试剂 加碘液
现象
A．该实验的自变量是底物种类不同 B．该实验的因变量是显色试剂不同
C．该实验的目的是探究酶的高效性 D．该实验的结论是酶具有专一性
4．（2022·河北·模拟预测）过氧化氢酶可以除去牛奶中的过氧化氢，也可以用于食品包装，防止食物被氧化。研究发现水杨酸（SA）和多效唑（PP333）能提高过氧化氢酶的活性，为了验证此结论，某研究小组设计了3组实验，实验处理及结果如表（“+”表示过氧化氢酶的相对活性）。下列叙述错误的是（ ）
组别 实验处理 实验结果
甲 过氧化氢酶+SA溶液 ++++
乙 过氧化氢酶+PP333溶液 +++
丙 过氧化氢酶+蒸馏水 ++
A．该实验是在过氧化氢酶的最适温度和最适pH条件下完成的
B．该实验结果不能说明过氧化氢酶具有高效性
C．SA能降低过氧化氢水解反应的活化能
D．仅通过甲、乙两组不能说明同时加入SA和PP333，能进一步提高过氧化氢酶的活性
5．（2022·浙江·模拟预测）某小组利用如图所示装置探究pH对过氧化氢酶的影响，下列说法正确的是（ ）
A．实验时把含酶滤纸片、过氧化氢溶液和缓冲液一起放入反应小室确保实验结果的准确性
B．每隔30s记录收集到的气体体积，直到反应结束比较气体产生总量大小
C．随缓冲液pH增大，单位时间内量筒中收集到的气体量不断增大
D．若用含二氧化锰的滤纸片代替含酶的滤纸片，该装置可用于证明酶的高效性
6．（2022·吉林市教育学院二模）下图表示比较过氧化氢在不同条件下的分解实验。有关分析不合理的是（ ）
A．本实验的因变量是过氧化氢的分解速率
B．本实验的无关变量有过氧化氢的浓度、催化剂的用量等
C．1号与3号，1号与4号可分别构成对照实验
D．分析2号、4号试管的实验结果可知，加热和酶都能降低反应的活化能
7．（2022·新疆师范大学附属中学一模）蔗糖酶能够催化蔗糖水解。下表是在同一温度下研究蔗糖酶和蔗糖含量（质量分数）对水解反应速率影响的系列实验结果。下列有关该实验说法，不正确的是（ ）
实验组 实验一 实验二
编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
蔗糖酶含量 0% 1% 2% 4% 5% 2% 2% 2% 2% 2%
蔗糖含量 10% 10% 10% 10% 10% 0% 5% 10% 20% 30%
相对反应速率 0 25 50 100 200 0 25 50 65 65
A．实验一中，酶含量低于5%时限制反应速率的因素是蔗糖含量
B．实验二中，蔗糖含量高于20%后限制反应速率的因素是酶含量
C．两组实验的自变量不同，无关变量有差异，因变量相同
D．如果系列实验条件温度升高5℃，相对反应速率可能降低
8．（2022·四川省宜宾市第四中学校三模）下列有关酶的实验设计中，所选材料与试剂最合理的组别是（ ）
组别 实验课题 选用材料与试剂
A 温度对酶活性的影响 过氧化氢溶液﹑新鲜的肝脏研磨液
B pH对酶活性的影响 淀粉酶溶液﹑淀粉溶液、斐林试剂
C 酶具有高效性 双氧水、过氧化氢酶溶液、FeCl3溶液
D 酶具有专一性 蔗糖酶溶液﹑淀粉溶液、蔗糖溶液、碘液
A．A B．B C．C D．D
9．（2022·山东·模拟预测）在1、3、5号试管中分别加入2 mL蒸馏水，2、4、6号试管中分别加入2 mL发芽的小麦种子匀浆样液，然后在1~4号试管中适量滴加斐林试剂，5、6号试管中合理滴加双缩脲试剂，摇匀。预期观察到的实验现象是（ ）
A．1、3号试管内都呈蓝色，5号试管无色
B．3组实验中甲组和乙组的实验结果相同
C．4号试管内呈砖红色，其余试管内都呈蓝色
D．4号试管内呈砖红色，6号试管内呈紫色
10．（2022·福建莆田·一模）已知碘液呈黄色，淀粉遇碘变蓝。多孔反应板可以通过定时取样，滴加碘液和观察颜色，从而测定淀粉酶彻底催化淀粉水解所需的时间。下表表示某实验小组用多孔反应板探究温度对马铃薯淀粉酶活性影响的实验过程，本实验不考虑淀粉在酸性条件下的水解。回答下列问题：
步骤 操作 试管组别
1 2 3 4 5
1.分组 淀粉、淀粉酶溶液 各2mL
2.温度处理等 将淀粉、淀粉酶溶液各保温处理3 min 0℃ 20℃ 40℃ 60℃ 80℃
① 0℃ 20℃ 40℃ 60℃ 80℃
3.颜色反应 0 min取反应液于多孔反应板 4滴
滴加盐酸终止反应 1滴
滴加② 1滴
4.重复颜色反应 每隔1 min重复步骤3，直到与碘液颜色相近时停止实验，并记录此时的时间t
（1）淀粉酶能分解淀粉的作用机理是________________________________________。
（2）表中①处的操作为___________________________，图中滴加的②是________。
（3）当碘液颜色相近时，20℃条件下的时间短于60℃条件下的，说明在________（填“20 ℃”或“60 ℃”）下酶的活性更高。为防止实验误差，本实验中可采取的措施是_________________________________。实验中滴加盐酸能终止反应的机理是__________
______________________。
（4）在常规实验中，高温下淀粉无法与碘液形成稳定的蓝色复合物，因此常见的处理办法是将各组试管都冷却至0℃后，再滴加碘液，但这样操作的弊端是___________________，而加入盐酸和用多孔反应板进行颜色反应可以尽可能地规避这个问题。
同类题练习参考答案
1．C 【解析】斯帕兰札尼将肉块放入金属笼内，然后让鹰吞下去，这避免了物理性消化，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，A错误；在“比较过氧化氢酶和Fe3+催化效率”实验中，过氧化氢酶降低了反应过程所需的活化能，B错误；在“探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用”实验中，淀粉和蔗糖都不是还原糖，而其分解产物都是还原糖，所以可通过检测是否有还原糖产生来说明酶的作用具有专一性，C正确；在“探究pH对酶活性的影响”实验中，应在特定温度下先将底物和酶调到相应的pH，然后混合并计时，一段时间后检测产物的量，D错误。故选C。
2．B 【解析】验证酶催化具有高效性可通过比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率，自变量是过氧化氢酶、Fe3+，因变量是点燃但无火焰的卫生香燃烧的猛烈程度表示或气泡产生速度表示，A正确；验证酶催化具有专一性可通过比较淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用，自变量是淀粉、蔗糖，因变量是加斐林试剂水浴，有无砖红色（沉淀）出现，不能用碘液检测，碘液不能检测蔗糖是否水解，B错误；探究温度对淀粉酶活性的影响，自变量是温度（60℃热水、沸水、冰块），无关变量为pH、淀粉酶的量等，因变量是加碘后溶液颜色的变化，C正确；探究pH对酶活性的影响，可用不同pH处理过氧化氢酶，观察过氧化氢分解速率的变化，D正确。故选B。
3．A 【解析】两组实验同酶不同底物，所以实验的自变量是底物种类不同，A正确；该实验的因变量是底物的剩余量，B错误；两组实验同酶不同底物，目的是探究酶的专一性，C错误；1号试管中蛋白酶的本质是蛋白质，也可以与双缩脲试剂发生紫色反应，故不能检测底物的剩余量，因此也不能得出酶具有专一性的结论，D错误。故选A。
4．C 【解析】该实验中的温度和pH属于无关变量，应保持在最适条件下，A正确；酶的高效性是指酶的催化效率远高于无机催化剂，该实验中没有涉及无机催化剂，所以不能说明过氧化氢酶具有高效性，B正确；SA提高了过氧化氢酶的活性，使酶促反应速率升高，但SA不属于酶或催化剂，不能降低过氧化氢水解反应的活化能，C错误；如果要进一步探究两种物质共同的作用，应增设一组“过氧化氢酶+SA溶液+PP333溶液”处理，与甲、乙两组比较才可确定同时加入SA和PP333时，是否能进一步提高过氧化氢酶的活性，D正确。故选C。
5．D 【解析】本实验是探究pH对酶活性的影响，实验时应先将过氧化氢溶液和缓冲液一起放入反应小室，然后再放入含酶滤纸片，以确保实验在相应的pH下进行，A错误；本实验的因变量是产生气泡速率或单位时间内气体体积，且由于反应中底物的量（无关变量）相同，不同pH条件下过氧化氢完全分解产生的氧气总体积相同，B错误；在最适pH下酶活性最高，单位时间内量筒中收集到的气体量最多；低于或高于最适pH值时，酶活性下降，单位时间内量筒中收集到的气体量减少，C错误；二氧化锰可催化过氧化氢分解，若用含二氧化锰的滤纸片代替含酶的滤纸片，与浸过肝脏匀浆的滤纸片对比，该装置可用于证明酶的高效性，D正确。故选D。
6．D 【解析】本实验的自变量是不同的反应条件，因变量是过氧化氢的反应速率，A正确；本实验的无关变量有过氧化氢的浓度、催化剂的用量等，B正确；1号与3号、1号与4号可分别构成对照实验，1号与3号对照说明Fe3+具有催化作用，1号与4号对照说明酶具有催化作用，C正确；加热能提供能量而不是降低活化能，D错误。故选D。
7．A 【解析】实验一中，酶浓度低于5%时，反应速率一直随酶浓度上升而上升，说明实验一中，酶浓度低于5%时限制反应速率的因素是蔗糖酶浓度，A错误；实验二中，蔗糖浓度高于20%后，反应速度不再随着蔗糖浓度上升而上升，此时限制反应速率的因素是酶浓度，B正确；实验一的自变量是蔗糖酶浓度，无关变量是蔗糖浓度和温度等，因变量是相对反应速率；实验二的自变量是蔗糖浓度，无关变量是蔗糖酶浓度和温度等，因变量是相对反应速率，两组实验的自变量不同，无关变量有差异，因变量相同，C正确；当该实验在最适温度下进行时，实验温度升高5℃，酶活性会降低，相对反应速率可能降低，D正确。故选A。
8．C 【解析】过氧化氢在加热时可以分解，所以探究温度对酶活性的影响时，不能选择过氧化氢酶，A错误；淀粉在酸性条件下可以分解，所以探究pH对酶活性的影响时，不能选择淀粉和淀粉酶，B错误；在适宜条件下，酶相对无机催化剂具有高效性；所以选择过氧化氢酶、氯化铁溶液、过氧化氢可以探究酶的高效性，C正确；蔗糖及蔗糖的水解产物都不能与碘液反应，因此不能选择碘液进行酶专一性的检测，D错误。故选C。
9．D 【解析】根据题意可知，1、3、5试管中只有蒸馏水，斐林试剂是氢氧化钠与硫酸铜的混合物，生成了蓝色氢氧化铜沉淀，因此1、3试管中加入斐林试剂后呈蓝色，5试管加入双缩脲试剂，双缩脲试剂由氢氧化钠和硫酸铜组成，因此，5号试管加入双缩脲试剂呈蓝色，A错误；甲组实验没有水浴加热，2号试管无砖红色出现，乙组实验有水浴加热，4号试管出现砖红色，B错误；发芽的小麦种子匀浆中含有蛋白质，6号试管加入双缩脲试剂呈现紫色，C错误；由C、B选项分析可知，D正确。
10．（1）淀粉酶降低了化学反应的活化能
（2）将相同温度的淀粉与淀粉酶溶液混匀并开始计时 碘液
（3）20℃ 每个温度下做多组平行实验 强酸会导致蛋白质变性，能使淀粉酶失去活性
（4）会改变自变量温度，从而影响实验结果
【解析】探究温度对淀粉酶活性的影响，自变量是温度，因变量是加入碘液后的颜色变化，通过加入碘液后的溶液颜色的变化判断淀粉的水解程度。
（1）酶的作用机理是降低化学反应的活化能，故淀粉酶能分解淀粉的作用机理是淀粉酶降低了化学反应的活化能。
（2）为了排除其他因素的干扰，表中①处的操作为将相同温度的淀粉与淀粉酶溶液混匀并开始计时。图中滴加的②是碘液，用于判断淀粉的水解程度。
（3）酶活性越高，反应速率越快，所需时间越短，当碘液颜色相近时，20℃条件下的时间短于60℃条件下的，说明在20℃下酶的活性更高。为防止实验误差，本实验中可采取的措施是每个温度下做多组平行实验。由于强酸会导致蛋白质变性而使酶失活，因此实验中滴加盐酸能终止反应。
（4）高温下淀粉无法与碘液形成稳定的蓝色复合物，因此常见的处理办法是将各组试管都冷却至0℃后，再滴加碘液。但这样操作会改变温度的变化，从而影响实验结果，而加入盐酸和用多孔反应板进行颜色反应恰好可以规避这个问题。
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