探究草蜢會否消耗氧

 

實驗目的: 探究草蜢會否消耗氧

實驗結果:

-          一段時間後，染色的水於導管的位置上升。

 

討論問題: (建議答案在下方)

1.      這實驗有否假說? 如有，是甚麼?

2.      這實驗的對照裝置是甚麼? 目的是甚麼?

3.      氫氧化鉀溶液的作用是甚麼? 有甚麼其他化合物可取代?

4.      如果沒有吸收二氧化碳的裝置的話，實驗結果會有甚麼差異? 試加以解釋。

5.      設置以上裝置時，有甚麼需要注意的地方?

6.      以上實驗的自變項是甚麼?

7.      以上實驗的應變項是甚麼?

8.      以上實驗的設計原理是甚麼?

9.      以上的實驗設計有需要作出假設嗎? 如有，是甚麼?

10.  以上實驗的控制變項是甚麼?

11.  如要更快完成以上的實驗，可如何處理?

12.  試解釋以上的實驗結果。

13.  圖中的裝置繪畫有點問題，是甚麼位置有問題，如何修正?

14.  如果把草蜢換成相同體積的哺乳動物的話，試估計結果有甚麼差異? 並加以解釋。

 

 

討論問題: (建議答案)

1.      這實驗有否假說? 如有，是甚麼?

答: 這視乎我們對呼吸作用的認識，如果假設我們祇知道生物需要進行呼吸作用釋出能量的話，那這實驗便有假說。假說便是草蜢的呼吸作用需要消耗氧氣。預測便是沒有氧氣的話，草蜢不能進行呼吸作用，那研究的便是呼吸作用的所需條件。

但如假設我們已知道呼吸作用有需氧及缺氧呼吸兩種的話，那研究的便是草蜢進行的是需氧抑或是缺氧呼吸，那便不用假說! 因為我們並不是想解釋某個自然現象，祇是純綷檢測一些已知的事實在不同生物之間的表現而已。

2.      這實驗的對照裝置是甚麼? 目的是甚麼?

答: 沒有草蜢，其他裝置一樣。因為研究的對象是草蜢! 對照裝置的目的是比較在沒有草蜢的情況下液面的變化。因為有可能即使沒有草蜢，液面一樣有相同方向的變化，那便不確定草蜢是否消耗氧。

3.      氫氧化鉀溶液的作用是甚麼? 有甚麼其他化合物可取代?

答: 氫氧化鉀可吸收二氧化碳。但於這實驗中，應更具體說明，作用是要吸去草蜢呼出的二氧化碳。

除了氫氧化鉀溶液之外，也可使用氫氧化鈉溶液或鹼石灰(是固體)。

留意，雖然理論上石灰水會跟二氧化碳產生化學反應，一樣可吸收二氧化碳，但效能上使用氫氧化鉀或氫氧化鈉溶液較佳，但氫氧化鉀或氫氧化鈉吸收二氧化碳後仍是呈透明的，因此無法知道是否已吸去所有二氧化碳，因此一般會使用石灰水或碳酸氫鹽指示劑來測試實驗裝置是否仍存在二氧化碳。

4.      如果沒有吸收二氧化碳的裝置的話，實驗結果會有甚麼差異? 試加以解釋。

答: 液面沒有變化。因為根據需氧呼吸的化學方程式，吸入的氧氣量跟呼出的二氧化碳量是相同的。

5.      設置以上裝置時，有甚麼需要注意的地方?

答: 必需確保錐形瓶塞沒有漏氣，否則即使吸收了二氧化碳，也因空氣會由外界進入錐形瓶而使瓶內氣壓沒有變化。

6.      以上實驗的自變項是甚麼?

答: 有沒有草蜢。

7.      以上實驗的應變項是甚麼?

答: 染色的水於導管內的液面變化。

8.      以上實驗的設計原理是甚麼?

答: 草蜢進行呼吸作用時，如吸入氧氣呼出二氧化碳的話，由於吸入的氧氣量跟二氧化碳量是一樣的，因此錐形瓶內的氣壓沒有變化。但錐形瓶內的氫氧化鉀溶液會吸去草蜢呼出的二氧化碳，導致瓶內的氣壓下降，瓶內的氣壓少於大氣壓力，因此染色水的液面便會上升。

9.      以上的實驗設計有需要作出假設嗎? 如有，是甚麼?

答: 沒有。這實驗祇研究草蜢需否消耗氧氣，並不是量度呼吸速率，因此不需要有假設。

10.  以上實驗的控制變項是甚麼?

答: 裝置整體温度。因為草蜢是變温動物，不同的温度下呼吸速率有變化。同時，溫度也會影響錐形瓶內密封空氣的膨脹程度。

理論上，外界大氣壓力的變化也會影響實驗結果，但因為大氣壓力基本上同時影響實驗及對照裝置，因此也不需刻意控制。

11.  如要更快完成以上的實驗，可如何處理?

答: 增加草蜢數目，使更多氧氣被消耗，更多二氧化碳被吸收，那瓶內氣壓便較快下降。

     另外，使用較幼細的導管也可以，那即使氣壓差相同，液面也會較快上升。但亦留意，也不可使用超微細的導管。使用超微細的導管，因微細管作用的關係，液面開始時便會自然地上升，然後卻不易因氣壓差而再有任何移動。

12.  試解釋以上的實驗結果。

答: 有草蜢的裝置內，因草蜢進行需氧呼吸時，吸入氧氣，呼出相同體積的二氧化碳，呼出的二氧化碳被氫氧化鉀溶液吸去，導致錐形瓶內的氣體減少，氣壓便下降。由於外界大氣壓力較高，便把燒杯內的液面推入導管內，使導管內的液面上升。

至於對照裝置內，空氣有極少量的二氧化碳，即使被氫氧化鉀溶液吸去，氣壓下降也不明顯。

13.  圖中的裝置繪畫有點問題，是甚麼位置有問題，如何修正?

答: 導管兩端應是開口的，但圖中似乎顯示是密封的。如果密封的話，吸去二氧化碳的作用便沒有了。

14.  如果把草蜢換成相同體積的哺乳動物的話，試估計結果有甚麼差異? 並加以解釋。

答: 液面會上升得更快。因為哺乳動物是恆温動物，一般來說體温較草蜢高，因此相同體積計，代謝率仍高於草蜢，因此便需要吸入更多氧氣，呼出更多二氧化碳，氫氧化鉀溶液便會吸去更多錐形瓶的氣體，使氣壓下降更多，氣壓差便更大。