实验01 模拟生物体维持pH的稳定（讲义）生物人教版2019选择性必修1

实验01 模拟生物体维持pH的稳定实验目标透析：课标解读+重点先知，精识目标 教材知识链接：教材解析+知识渗透，融会贯通 实验过程精讲：实验全析全解，全面掌握 实验要点速记：要点解析+典例精讲，重点提升 实验提升专练：真题感知+模拟提升，双向突破 2017版2020年修订课标 课标解读 1.生命观念：通过实验理解生物体通过缓冲系统维持pH稳态的重要性，体现结构与功能相适应的生物学观点。 2. 科学思维：对比分析不同材料（自来水、缓冲液、生物匀浆）的pH变化，培养数据分析和逻辑推理能力。 3. 科学探究：通过实验设计、变量控制和数据记录，锻炼实验操作能力和实证研究思维。 4. 社会责任：认识pH稳定对健康的影响，增强科学应用意识，如合理饮食、环境保护等。 1. 核心素养导向：通过实验帮助学生理解生物体pH稳态的调节机制（生命观念），培养数据分析与模型构建能力（科学思维），并强化实验探究技能（科学探究）。 2. 课标要求定位：该实验属于选择性必修1《稳态与调节》模块，要求学生通过对比不同材料的pH变化，阐明内环境稳态的动态平衡特性。 3. 教学实践建议：倡导技术融合（如pH传感器）、材料扩展（多生物样本）和情境化教学（联系健康与环保），以落实新课标的探究性与应用性要求。 重点先知： 1. 掌握缓冲系统作用原理：理解生物体如何通过缓冲对（如H2CO₃/NaHCO₃）维持pH稳定。 2. 完成对照实验分析：通过对比自来水、缓冲液和生物材料在酸碱作用下的pH变化，验证生物体的缓冲能力。 教材内容 一、实验核心知识链接 1. 缓冲系统的作用机制：生物体内存在缓冲对（如H₂CO₃/HCO₃⁻、H₂PO₄⁻/HPO₄²⁻），通过化学平衡中和外来酸碱，维持pH稳定。 化学方程式示例： 加酸（H⁺）：H⁺ + HCO₃⁻→ H₂CO₃ → CO₂↑+ H2O（通过呼吸排出）。 加碱（OH⁻）：OH⁻+ H2CO₃→ HCO₃⁻+ H₂O（通过肾脏调节）。 2.实验对照设计： 三组对照：自来水（无缓冲）、缓冲液（人工系统）、生物材料（如肝匀浆、马铃薯匀浆）。 自变量：滴加HCl/NaOH的滴数；因变量：pH变化。 3. 实验步骤与数据处理： 每加5滴酸/碱测一次pH，共30滴，绘制pH-滴数曲线。 预期结果：自来水：pH显著变化；缓冲液：pH几乎不变； 生物材料：pH小幅波动（类似缓冲液）。 2、 与教材知识的关联： 1. 选择性必修1《稳态与调节》对应“次位概念1.2.1”：以pH为例阐明内环境稳态的调节机制。生命观念：稳态的动态平衡（如血液pH维持在7.35-7.45）。 2. 跨学科联系（化学）：缓冲溶液原理（弱酸-共轭碱体系）与生物缓冲对（如NaHCO₃/H₂CO₃）的类比。 三、教学延伸与拓展： 1. 实验改进建议： 技术融合：使用pH传感器替代试纸，提高数据精度。材料扩展：比较动物（肝匀浆）与植物（马铃薯匀浆）的缓冲能力差异。 2. 社会责任渗透：健康应用：解释酸中毒/碱中毒的病理机制（如乳酸积累导致pH下降）。环保关联：工业废水pH调节中缓冲技术的应用。 四、常见问题解析： 1. 误差分析：烧杯未洗净、摇动不均、未稳定即测pH可能导致数据偏差。 2. 缓冲能力极限：生物材料的缓冲能力有限，过量酸碱仍会导致pH失衡。 【实验目的】 通过比较自来水、缓冲液和肝匀浆在加入酸或碱后pH的变化，推测生物体是如何维持pH稳定的。 【材料用具】 材料用具 （1）实验器材：防护手套、护目镜、50 mL烧杯、50 mL量简、pH计或pH试纸、镊子 （2）实验药品：自来水、物质的量浓度为0．1moVL。的HCI（盛于润瓶中）。物质的量浓度为0．1mol/L的NaOH（盛于滴瓶中）。pH为7的磷酸盐缓冲液、肝匀浆等。 【方法步骤】 1.绘制如图所示的实验记录表格。 2）测自来水加入酸或碱后pH的变化。将25mL自来水倒入50mL烧杯中，测试并记录起始pH。一次加一滴0.1mol/L的HCl（或NaOH），轻轻摇动。每加5滴测试并记录一次pH，直到加入30滴为止。 3）测缓冲液加入酸或碱后pH的变化。充分冲洗烧杯，用缓冲液代替自来水，重复（2）中步骤，记录结果。 4）测肝匀浆加入酸或碱后pH的变化。充分冲洗烧杯，用肝匀浆代替自来水，重复（2）中步骤，记录结果。 【实验结果】 (1)自来水中加入HCl或NaOH，随滴数增加，pH下降或上升。 (2)肝匀浆或者缓冲液中分别加入酸性或碱性物质，随滴数增加，pH变化不明显。 【实验结论】 肝匀浆的性质类似于缓冲液而不同于自来水，说明肝匀浆内含有酸碱缓冲物质，生物体内环境对酸、碱的缓冲作用是维持pH稳定的机制。 【注意事项】 HCl和NaOH都有腐蚀性，应避免它与皮肤和眼睛接触，更不要入口。若有洒落或溅出，要立即用水冲洗，并告诉老师。 【实验讨论】 （1）该实验有误差吗？误差产生的原因是什么？ 有误差，产生原因： ①烧杯清洗不干净； ②加入酸或碱后不摇动或摇动不均匀、不彻底； ③入酸或碱后不待其稳定就立即测pH等。 （2）实验过程中，出现了很多次的“充分冲洗烧杯”，请你分析这样做的目的。 ①第一次“充分冲洗烧杯”是为了避免酸性物质（HCl）与碱性物质（NaOH）发生中和反应，使实验现象不明显，减少误差。 ②第二次“充分冲洗烧杯”是为了避免残留的NaOH影响实验结果。 ③第三次“充分冲洗烧杯”是为了防止不同的材料混合，影响实验效果。 1.“生物体维持pH稳定的机制”实验的原理是细胞代谢会产生许多酸性物质，如碳酸等，人和动物吃的食物消化吸收后经代谢会产生一些酸性或碱性物质，这些酸性或碱性物质进入内环境，常使pH发生偏移；但一般情况下，机体能通过缓冲物质使pH稳定在一定范围内。 【典例01】某生物小组进行“探究生物体维持pH稳定的机制”的实验。下列叙述正确的是（    ） A．设置鸡肝匀浆、黄瓜匀浆、稀释的鸡蛋清三组进行对照实验 B．在各组中分别先滴加HCl后，再滴加NaOH溶液并测定pH C．以酸或碱的滴数为纵轴，以pH为横轴，画出各组pH变化的曲线 D．生物体维持pH稳定是体液中缓冲物质进行调节的结果 【答案】D 【详解】A、本实验应设置自来水、缓冲液和生物材料作为对照实验，A错误； B、在各组中分别滴加HCl和NaOH溶液并测定pH，而不是先滴加盐酸后滴加NaOH溶液，B错误； C、根据所得数据，以酸或碱的滴数为横轴，以pH为纵轴，画出各组pH变化的曲线，C错误； D、缓冲液是由强碱弱酸盐和弱酸构成的，生物体维持pH稳定是体液中缓冲物质进行调节的结果，D正确。 故选D。 2、 内环境稳态是指在正常生理情况下机体内环境的各种成分和理化性质只在很小的范围内发生变动，不是处于固定不变的静止状态，而是处于动态平衡状态。内环境稳态的实质是内环境的化学成分和理化性质保持相对稳定的状态。 【典例02】某同学分别以清水、缓冲液和血浆为实验材料进行“探究血浆是否具有维持pH稳定的功能”的实验，实验结果如图所示。下列相关叙述，错误的是（　　） A．所得结果不合理的是清水组 B．该实验只能证明缓冲液和血浆对HCl具有缓冲作用 C．结果说明血浆组和缓冲液组的缓冲能力是有限的 D．结果表明缓冲液组维持pH稳定的能力强于血浆组 【答案】D 【详解】A、加入HCl后，由于缓冲液和血浆对HCl具有一定的缓冲作用，所以血浆组和缓冲液组一开始都能维持pH的相对稳定，但清水组的pH应降低，而不是升高，所以从图中结果可知，所得结果不合理的是清水组，A正确； B、由坐标曲线可知，在刚开始加入HCl时，血浆组和缓冲液组都能在一定程度上维持pH的相对稳定，只能证明缓冲液和血浆对HCl具有缓冲作用，B正确； C、由坐标曲线可知，随加入HCl量增多，血浆组和缓冲液组的pH先保持稳定再下降，说明血浆组和缓冲液组的缓冲能力是有限的，C正确； D、由坐标曲线可知，缓冲液组的曲线比血浆组的曲线先下降，表明缓冲液组维持pH稳定的能力低于血浆组，D错误。 故选D。 · 模拟题感知练 1．（2025·河北唐山·二模）下列高中生物学实验中，对实验结果不要求定量分析的是（　　） A．检测花生子叶中的脂肪 B．性状分离比的模拟实验 C．模拟生物体维持pH的稳定 D．培养液中酵母菌种群数量的变化 【答案】A 【分析】定量实验的目的是要测出某研究对象的具体数值，或求出对象与数量之间的经验公式。定性实验是为了判断因素是否存在，某些因素间是否存在联系等。 【详解】A、苏丹Ⅲ可将脂肪染为橘黄色，该实验只需定性观察脂肪是否存在（如橘黄色颗粒），无需测量具体含量，A符合题意； B、性状分离比的模拟实验中需统计不同性状的数量，计算比例是否符合理论值，属于定量分析，B不符合题意； C、模拟生物体维持pH的稳定的实验中，通过添加酸或碱，测定缓冲液或生物材料的pH变化。该实验需记录pH具体数值，比较稳定性，属于定量分析，C不符合题意； D、培养液中酵母菌种群数量的变化实验中，需要每天统计酵母菌的数量，分析动态变化，属于定量分析，D不符合题意。 故选A。 2．（2025·安徽合肥·模拟预测）开展生物学实验是探索生命现象、认识生命活动规律的重要方法。下列实验的相关叙述错误的是（    ） 实验 相关叙述 ① 将黑藻小叶浸润在比细胞液浓度高的甘油溶液中，连续观察其原生质层的位置变化 观察到原生质层与细胞壁分离，随后又发生质壁分离复原 ② 将15N标记的大肠杆菌转移到含有14NH4Cl的培养液中繁殖，定期收集菌体并提取DNA，离心后观察试管中DNA的位置 菌体繁殖一代的实验结果可排除DNA是全保留复制；繁殖两代的实验结果才能说明DNA是半保留复制 ③ 用清水、缓冲液和生物材料（血浆）在加入NaOH后pH的变化模拟生物体维持pH稳定的机制 自变量是实验材料类型和NaOH的量清水组和缓冲液组都为对照组 ④ 制作泡菜实验中向发酵坛边沿的水槽中注满水以形成无氧环境 发酵过程水槽中有气泡产生与乳酸菌呼吸作用有关 A．① B．② C．③ D．④ 【答案】D 【分析】乳酸菌无氧呼吸的产物是乳酸，无CO2生成， 【详解】A、甘油可以通过细胞膜进入到细胞中，刚开始时，由于甘油浓度大，渗透压大，导致细胞失水而表现为质壁分离，同时有一部分水和甘油不断进入细胞中，由于甘油的增多细胞浓度逐渐增大，当超过细胞外液浓度时，细胞可表现为复原，A正确； B、繁殖一代得到的是中带，如果是全保留会出现一条重带，一条轻带，排除全保留复制，繁殖两代出现中带和轻带，说明是半保留复制，B正确； C、模拟生物体维持pH稳定的机制实验分别在清水、缓冲溶液和生物材料中滴加碱和酸以观察pH的改变，C正确； D、乳酸菌无氧呼吸的产物是乳酸，无CO2生成，故发酵过程水槽中有气泡产生与乳酸菌呼吸作用无关，D错误。 故选D。 3．（2025·山东·模拟预测）下列关于教材实验的叙述，正确的是（    ） A．“探究酵母菌的细胞呼吸方式”实验中，无氧组和有氧组分别为对照组和实验组 B．“探究血浆对pH变化的调节作用”的实验中磷酸缓冲液的作用是调节血浆pH C．在“探究酵母菌种群数量变化”的实验中，先在血细胞计数板上加盖盖玻片，再在盖玻片边缘滴加培养液，目的主要是防止培养液外溢 D．“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”实验中，需要将洋葱置于冰箱放置一周，取出后待其长出不定根再次置于冰箱中，两次低温处理的目的不同 【答案】D 【分析】“探究酵母菌种群数量变化”的实验中，先将盖玻片放在计数室上，用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入。多余培养液用滤纸吸去。稍待片刻，待细菌细胞全部沉降到计数室底部，将计数板放在载物台的中央，计数一个小方格内的酵母菌数量，再以此为根据，估算试管中的酵母菌总数。 【详解】A、“探究酵母菌的呼吸方式”实验需设置有氧和无氧两种条件的对比实验，两组均为实验组，A错误； B、“探究血浆对pH变化的调节作用”的实验中磷酸缓冲液的作用是作为阳性对照，B错误； C、在“探究酵母菌种群数量变化”的实验中，先在血细胞计数板上加盖盖玻片，再在盖玻片边缘滴加酵母菌液，目的是利用液体的表面张力使培养液自行渗入计数室，避免产生气泡，这样操作可以确保计数室的培养液体积固定，避免因体积变化导致的误差，C错误； D、“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”实验中，将洋葱置于冰箱放置一周，是为了解除其休眠，长出不定根后再次置于冰箱中，是为了诱导染色体数目加倍，两次低温处理的目的不同，D正确。 故选D。 4．（14-15高三下·福建泉州·周测）某同学以清水、缓冲液和血浆分别为实验材料进行“探究血浆是否具有维持pH稳定的功能”的实验，实验结果如图所示。下列相关叙述中，错误的是（　　） A．起对照作用的是清水组和缓冲液组 B．所得结果不合理的是清水组 C．该实验结果说明血浆组缓冲物质的缓冲能力是有限的 D．图中的结果表明缓冲液组维持pH稳定的能力强于血浆组 【答案】D 【分析】验过程中可以变化的因素称为变量，其中人为改变的变量称做自变量，随着自变量的变化而变化的变量称做因变量；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。实验设计时要遵循对照原则和单一变量原则，要注意无关变量应该相同且适宜。 内环境的理化性质主要包括温度、pH和渗透压：（1）人体细胞外液的温度一般维持在37℃左右；（2）正常人的血浆接近中性，pH为7.35～7.45．血浆的pH之所以能够保持稳定，与它含有的缓冲物质有关；（3）血浆渗透压的大小主要与无机盐、蛋白质的含量有关。 【详解】A、根据图中曲线可以分析，缓冲液组具有一定的维持pH的能力，血浆组维持pH组能力最强．由此可得知，实验中清水组和缓冲液组与血浆组起对照作用，A正确； B、清水组实验前是呈中性，但是加HCl后，溶液pH值下降，因此清水组预期结果中明显不符合科学，B正确； C、当加入过多的HCl时，血浆组的PH开始下降，该实验结果说明血浆组缓冲物质的缓冲能力是有限的，C正确； D、通过对照实验可以得出的结论是血浆与缓冲液一样具有维持pH值相对稳定的功能，且血浆的这种能力比较强，D错误。 故选D。 5．（2024·天津南开·二模）下列高中生物学实验中，对实验结果不要求精确定量的是（    ） A．DNA的粗提取与鉴定 B．模拟生物体维持pH的稳定 C．探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度 D．探究光照强度对光合作用强度的影响 【答案】A 【分析】定量实验的目的是要测出某研究对象的具体数值，或求出对象与数量之间的经验公式。定性试验是为了判断因素是否存在，某些因素间是否存在联系等。 【详解】A、DNA的粗提取与鉴定属于物质提取与鉴定类的实验，只需观察是否有相关现象，不需要定量，故对实验结果不要求精确定量，A正确； B、模拟生物体维持pH的稳定，需要用pH试纸测定溶液pH值，需要定量，B错误； C、探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度，需要明确不同生长素类调节剂浓度下根的生长情况，要求定量，C错误； D、探究光照强度对光合作用强度的影响，需要测定不同光照强度下光合作用强度，要求精确定量，D错误。 故选A。 6．（24-25高二上·江西抚州·阶段练习）某实验小组将加入抗凝剂和生理盐水的新鲜绵羊血液进行离心，结果如下图1所示；接着取上清液，分别向其中滴加0.1mol·L-1的HCl和0.1mol·L-1的NaOH，同时用蒸馏水作对照，结果如下图2所示，下列说法错误的是（　　） A．取适量上清液加入双缩脲试剂，会出现紫色反应 B．正常人血浆pH的维持主要与缓冲物质有关 C．图2若要增强实验说服力，应增加缓冲液实验组作为空白对照 D．图2实验中HCl、NaOH的滴数为自变量 【答案】C 【分析】血液中含有许多对酸碱度起缓冲作用的物质-缓冲物质，每一对缓冲物质都是由一种弱酸和相应的一种强碱盐组成的，如H2CO3/NaHCO3，NaH2PO4/Na2HPO4等，当机体剧烈运动时，肌肉中产生大量的乳酸，碳酸等物质，并且进入血液。乳酸进入血液后，就与血液中的碳酸氢钠发生作用，生成乳酸钠和碳酸。碳酸是一种弱酸，而且又可以分解成二氧化碳和水，所以对血液的pH影响不大。 【详解】A、上清液中含血浆蛋白，取适量上清液加入双缩脲试剂，出现紫色反应，A正确； B、正常人血浆pH的维持主要与HCO3-，H2CO3等缓冲物质有关，B正确； C、缓冲液实验组作为条件对照，C错误； D、图2实验中，HCl、NaOH的滴数和种类为自变量，D正确。 故选C。 7．（23-24高一下·河北·期末）某实验小组同学欲探究土豆匀浆能否维持pH的相对稳定，采用蒸馏水、缓冲液和土豆匀浆作为实验材料进行了相关实验，其中的一组实验结果如表所示。下列叙述正确的是（    ） 组别 试管1 试管2 试管3 待测液 2mL蒸馏水 2mL配制的缓冲液 2mL土豆匀浆 滴加液体 0.1mol·L-1HCl 0.1mol·L-1HCl 0.1mol·L-1HCl pH检测 下降较快 变化不明显 变化不明显 A．实验中试管1、2为对照组，试管3为实验组 B．上述实验结果说明，土豆匀浆中的缓冲对为HCO3-/H2CO3 C．上述实验结果说明，土豆匀浆调节pH的能力是有限的 D．上述实验结果说明，土豆匀浆中的缓冲物质与缓冲液中的完全相同 【答案】A 【分析】内环境稳态的调节： （1）实质：体内渗透压、温度、pH等理化特性呈现动态平衡的过程； （2）定义：在神经系统和体液的调节下，通过各个器官、系统的协调活动，共同维持内环境相对稳定的状态； （3）调节机制：神经—体液—免疫调节网络； （4）组成：水、无机盐、血糖、体温等的平衡与调节。 【详解】A、该实验的目的是探究土豆匀浆能否维持pH的相对稳定，自变量为是否加入土豆匀浆，因变量为pH变化，因此实验中试管1、2为对照组，试管3为实验组，A正确； BD、由实验结果可知，向土豆匀浆加入HCl后pH变化不明显，说明土豆匀浆能维持pH的相对稳定，可能存在缓冲物质，但不清楚缓冲对是否为HCO3-/H2CO3，也不清楚土豆匀浆中的缓冲物质与缓冲液中的是否完全相同，BD错误； C、上述实验结果无法说明土豆匀浆调节pH的能力是有限的，C错误。 故选A。 8．（24-25高二上·吉林长春·期末）下列有关“探究·实践”的描述中，正确的是（　　） A．“探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度”实验中，预实验的目的是排除实验中的偶然因素，使实验结果更准确 B．“探究土壤中微生物对落叶的分解”与“探究土壤中微生物对淀粉的分解”实验中，对照组均存在微生物，实验组均不存在 C．“研究土壤中小动物类群的丰富度”实验中，常用目测估计法统计个体较大、种群数量有限的物种的相对数量 D．“模拟生物体维持pH的稳定”实验中，自来水组和pH为7的磷酸盐缓冲液组均为对照组 【答案】D 【分析】许多土壤动物有较强的活动能力，而且身体微小，因此不适于用样方法或标记重捕法进行调查。在进行这类研究时，常用取样器取样的方法进行采集、调查。即用一定规格的捕虫器(如采集罐、吸虫器等)进行取样，采集后用放大镜或实体镜进行观察，通过调查样本中小动物的种类和数量来推测某一区域内土壤动物的丰富度，丰富度的统计方法通常有两种：一是记名计算法；二是目测估计法。 【详解】A、在探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度实验中，预实验的目的是为进一步的实验摸索条件，也可以检验实验设计的科学性和可行性，避免由于设计不周、盲目开展实验而造成人力、物力和财力的浪费。 而排除实验中的偶然因素，使实验结果更准确是通过设置重复实验等操作来实现的，不是预实验的目的，A错误； B、“探究土壤中微生物对落叶的分解”与“探究土壤中微生物对淀粉的分解”实验中，实验组应将土壤进行灭菌处理以排除土壤微生物的作用，对照组的土壤不进行处理，即对照组存在微生物，B错误； C、研究土壤中小动物类群的丰富度实验中，常用记名计算法统计个体较大、种群数量有限的物种的相对数量，C错误； D、模拟生物体维持pH的稳定实验中，加自来水、pH为7的磷酸盐缓冲液可以维持pH的稳定，这个组别可作为实验的对照组，D正确。 故选D。 9．（24-25高二上·湖南常德·期末）某校高二生物兴趣小组在验证家兔血浆中是否含有缓冲物质的实验过程中，设计实验程序如下，在步骤Ⅱ前后测定试管中液体的pH。下列叙述错误的是（    ） 步骤 甲组 乙组 1号试管 2号试管 3号试管 1号试管 2号试管 3号试管 Ⅰ ?mL蒸馏水 25mL缓冲溶液 25mL兔血浆 ?mL蒸馏水 25mL缓冲溶液 25mL兔血浆 Ⅱ 滴加0.1mol/L的HCl溶液1mL ？ A．步骤Ⅰ中甲组1号试管中加入的是25mL蒸馏水，其作用是作为对比实验 B．步骤Ⅱ中乙组应滴加0．1mol/L的NaOH溶液1mL C．若实验结果为步骤Ⅱ前后甲、乙两组的1号试管中pH变化均较大，2号和3号试管中pH变化均不大，则该实验可验证家兔血浆中含有缓冲物质 D．家兔血浆中的缓冲物质可能有H2CO3/NaHCO3和NaH2PO4/Na2HPO4 【答案】A 【分析】血浆pH（酸碱度）：当酸性物质进入血液时，例如：乳酸进入血液后，就与血液中的NaHCO3发生作用，生成乳酸钠和H2CO3，当碱性物质进入血液时，例如：当Na2CO3进入血液后，就与血液中的H2CO3发生作用，生成碳酸氢盐，而过多的碳酸氢盐可以由肾脏排出。 【详解】A、步骤Ⅰ中甲组1号试管中加入的是25mL蒸馏水，作用是作为对照，用于判断缓冲液和兔血浆具有调节PH的作用，A错误； B、本实验是验证家兔血浆中是否含有缓冲物质可以缓解PH的变化，甲组中滴加0.1mol/L的HCl溶液1mL，乙组应滴加0．1mol/L的NaOH溶液1mL，B正确； C、若实验结果为步骤Ⅱ前后甲、乙两组的1号试管中pH变化均较大，2号和3号试管中pH变化均不大，则该实验可验证家兔血浆中含有缓冲物质，可以维持PH的相对稳定，C正确； D、家兔血浆中的缓冲对可能有H2CO3/NaHCO3和NaH2PO4/Na2HPO4，因此可以缓解血浆PH的变化，D正确。 故选A。 10．（24-25高二上·福建福州·期末）用清水、磷酸盐缓冲液和血浆为材料，开展模拟生物体维持pH稳定的实验，结果如下图。以下叙述错误的是（    ）    A．图中的甲为清水组，乙为血浆组 B．缓冲液的有效成分为和 C．血浆维持pH稳定的能力弱于缓冲液 D．血浆对碱的缓冲能力比对酸的更强 【答案】D 【分析】血液中含有许多对对酸碱度起缓冲作用的物质，也叫缓冲对，如NaHCO3/H2CO3、Na2HPO4/NaH2PO4，其作用是使血液的酸碱度不会发生很大的变化，从而维持在相对稳定的状态。 【详解】A、图中的甲为清水组，没有调节pH的能力，因此曲线甲随着NaOH的滴数增加而增大，乙为血浆组，其中存在很多缓冲对，可以调节pH，使得pH在一定范围内稳定，A正确； B、HPO42-、H2PO4-能够维持pH稳定，具有缓冲能力，磷酸盐缓冲液的有效成分为HPO42-、H2PO4-，B正确； C、结合图示可知，不论是滴加HCl还是NaOH，缓冲液组曲线基本不变，而血浆组变化比缓冲液组大，因此维持pH稳定的能力弱于缓冲液，C正确； D、乙为血浆组，滴加HCl时随着滴数增多pH变化不大，而随着NaOH的滴数增多，pH变化较大，说明血浆对碱的缓冲能力比对酸的更弱，D错误。 故选D。 11．（24-25高二上·浙江金华·期末）某同学以动物血浆、清水、pH为7磷酸缓冲液、0.1mol/L的HCl和0.1mol/L 的 NaOH等为材料，探究了血浆对pH变化的调节作用。下列叙述正确的是（　　） A．从血液中分离血浆需添加抗凝剂并离心，离心后取下层 B．滴加 0.1mol/L 的 HCl或 NaOH之前需要测量血浆、清水的初始pH C．磷酸缓冲液作为阳性对照，可证明血浆中存在磷酸和磷酸盐缓冲对 D．以坐标曲线图呈现实验结果时，一般以pH为横轴，以酸或碱的添加量为纵轴 【答案】B 【分析】1、细胞代谢会产生许多酸性物质，如碳酸等，人和动物吃的食物消化吸收后经代谢会产生一些酸性或碱性物质，这些酸性或碱性物质进入内环境，常使pH发生偏移。但一般情况下，机体能通过缓冲物质使pH稳定在一定范围内；2、正常人的血浆接近中性，pH为7.35到7.45之间。血浆pH之所以能够保持稳定，与它含有碳酸氢根和磷酸氢根等离子有关。 【详解】A、从血液中分离血浆需添加抗凝剂并离心，离心后血浆位于上层，不是下层，A错误； B、滴加0.1mol/L的HCl或NaOH之前需要测量血浆、清水的初始pH，这样才能对比出加入酸或碱后pH的变化情况，从而探究血浆对pH变化的调节作用，B正确； C、磷酸缓冲液作为阳性对照，可证明血浆中存在缓冲物质，不一定是磷酸和磷酸盐缓冲对，C错误； D、以坐标曲线图呈现实验结果时，一般以酸或碱的添加量为横轴，以pH为纵轴，D错误。 故选B。 12．（24-25高二上·福建泉州·期末）某同学进行“模拟生物体维持pH的稳定”实验，结果如图所示。下列叙述错误的是（　　）    A．自来水组和缓冲液组均属于对照组 B．实验操作中各组溶液初始pH无需调至相同 C．图中各组实验结果为不同NaOH滴加量下所测 D．马铃薯匀浆和蛋清稀释液的pH变化更类似于缓冲液 【答案】C 【分析】1、细胞代谢会产生许多酸性物质，如碳酸等，人和动物吃的食物消化吸收后经代谢会产生一些酸性或碱性物质，这些酸性或碱性物质进入内环境，常使pH发生偏移。但一般情况下，机体能通过缓冲物质使pH稳定在一定范围内。 2、正常人的血浆接近中性，pH为7.35到7.45之间。血浆pH之所以能够保持稳定，是因为血液中含有许多对酸碱度起缓冲作用的物质，也叫缓冲对，如NaHCO3/H2CO3、Na2HPO4/NaH2PO4等，其作用是使血液的酸碱度不会发生很大的变化，从而维持在相对稳定的状态。 【详解】A、在该实验中，自来水组和缓冲液组是用来与其他实验组进行对比的，均属于对照组，A正确； B、因为该实验目的是观察不同初始pH条件下生物体维持pH稳定的能力，因此各组溶液初始pH无需调至相同，B正确； C、从图中可以看出，各组的pH都在下降，不可能是滴加NaOH的结果，C错误； D、从图中可以看出，马铃薯匀浆和蛋清稀释液的pH变化趋势与缓冲液较为相似，D正确。 故选C。 13．（24-25高二上·北京·期末）下列有关高中生物实验，叙述不正确的是（    ） A．模拟生物体维持pH的稳定实验中，“自来水”和“缓冲液”都是对照组 B．探究酵母菌种群数量的变化时，应先盖盖玻片于血细胞计数板再滴加菌液 C．调查土壤小动物的丰富度时，应用取样器取样法并用标记重捕法计数 D．探究落叶是在土壤微生物的作用下腐烂时，实验组的土壤要进行处理 【答案】C 【分析】调查土壤中小动物类群丰富度的统计方法通常有两种： （1）记名计算法：指在一定面积的样地中，直接数出各种群的个体数目，这一般用于个体较大，种群数量有限的群落。 （2）目测估计法：按预先确定的多度等级来估计单位面积上个体数量的多少。 【详解】A、模拟生物体维持pH的稳定实验中，“自来水”和“缓冲液”都是对照组，“肝匀浆”是实验组，A正确； B、探究酵母菌种群数量的变化计数时，一般先盖盖玻片，再滴培养液，若先滴培养液，再盖盖玻片，计数结果将偏大，B正确； C、调查土壤中小动物类群丰富度的方法是取样器取样法，对样品进行统计时有记名计算法和目测估计法，C错误； D、探究落叶是在土壤微生物的作用下腐烂时，实验组的土壤要进行处理，对照组的土壤不进行处理，D正确。 故选C。 14．（24-25高三上·浙江宁波·阶段练习）某实验小组将加入抗凝剂和生理盐水的新鲜绵羊血液进行离心，结果如图1；取离心后的上清液，分别向其中逐滴滴加0.1mol/L的HCl和0.1mol/L的NaOH，并设置蒸馏水做对照，结果如图2，下列叙述正确的是（    ） A．取适量上清液加入双缩脲试剂，若出现紫色则说明含血红蛋白 B．图1上清液是血清，含有多种抗体，可以用于被动免疫 C．图2实验为了使得实验结果更可靠，可增加缓冲液组作为对照 D．图2上清液的pH在未滴入HCl和NaOH前是7.0 【答案】C 【分析】血液中含有许多对酸碱度起缓冲作用的物质-缓冲物质，每一对缓冲物质都是由一种弱酸和相应的一种强碱盐组成的，如H2CO3/NaHCO3，NaH2PO4/Na2HPO4等，当机体剧烈运动时，肌肉中产生大量的乳酸，碳酸等物质，并且进入血液。乳酸进入血液后，就与血液中的碳酸氢钠发生作用，生成乳酸钠和碳酸。碳酸是一种弱酸，而且又可以分解成二氧化碳和水，所以对血液的pH影响不大。 【详解】A、血红蛋白存在于红细胞中，取适量上清液加入双缩脲试剂，若出现紫色则说明含血浆蛋白，A错误； B、图1上清液是血浆，含有多种抗体，可针对特定抗原，可以用于被动免疫，B错误； C、缓冲液中含有缓冲物质，可作为对照使得实验结果更可靠，C正确； D、血浆的pH为7.35~7.45，因此上清液的pH在未滴入HCl和NaOH前是7.35~7.45，D错误。 故选C。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 实验01 模拟生物体维持pH的稳定实验目标透析：课标解读+重点先知，精识目标 教材知识链接：教材解析+知识渗透，融会贯通 实验过程精讲：实验全析全解，全面掌握 实验要点速记：要点解析+典例精讲，重点提升 实验提升专练：真题感知+模拟提升，双向突破 2017版2020年修订课标 课标解读 1.生命观念：通过实验理解生物体通过缓冲系统维持pH稳态的重要性，体现结构与功能相适应的生物学观点。 2. 科学思维：对比分析不同材料（自来水、缓冲液、生物匀浆）的pH变化，培养数据分析和逻辑推理能力。 3. 科学探究：通过实验设计、变量控制和数据记录，锻炼实验操作能力和实证研究思维。 4. 社会责任：认识pH稳定对健康的影响，增强科学应用意识，如合理饮食、环境保护等。 1. 核心素养导向：通过实验帮助学生理解生物体pH稳态的调节机制（生命观念），培养数据分析与模型构建能力（科学思维），并强化实验探究技能（科学探究）。 2. 课标要求定位：该实验属于选择性必修1《稳态与调节》模块，要求学生通过对比不同材料的pH变化，阐明内环境稳态的动态平衡特性。 3. 教学实践建议：倡导技术融合（如pH传感器）、材料扩展（多生物样本）和情境化教学（联系健康与环保），以落实新课标的探究性与应用性要求。 重点先知： 1. 掌握缓冲系统作用原理：理解生物体如何通过缓冲对（如H2CO₃/NaHCO₃）维持pH稳定。 2. 完成对照实验分析：通过对比自来水、缓冲液和生物材料在酸碱作用下的pH变化，验证生物体的缓冲能力。 教材内容 一、实验核心知识链接 1. 缓冲系统的作用机制：生物体内存在缓冲对（如H₂CO₃/HCO₃⁻、H₂PO₄⁻/HPO₄²⁻），通过化学平衡中和外来酸碱，维持pH稳定。 化学方程式示例： 加酸（H⁺）：H⁺ + HCO₃⁻→ H₂CO₃ → CO₂↑+ H2O（通过呼吸排出）。 加碱（OH⁻）：OH⁻+ H2CO₃→ HCO₃⁻+ H₂O（通过肾脏调节）。 2.实验对照设计： 三组对照：自来水（无缓冲）、缓冲液（人工系统）、生物材料（如肝匀浆、马铃薯匀浆）。 自变量：滴加HCl/NaOH的滴数；因变量：pH变化。 3. 实验步骤与数据处理： 每加5滴酸/碱测一次pH，共30滴，绘制pH-滴数曲线。 预期结果：自来水：pH显著变化；缓冲液：pH几乎不变； 生物材料：pH小幅波动（类似缓冲液）。 2、 与教材知识的关联： 1. 选择性必修1《稳态与调节》对应“次位概念1.2.1”：以pH为例阐明内环境稳态的调节机制。生命观念：稳态的动态平衡（如血液pH维持在7.35-7.45）。 2. 跨学科联系（化学）：缓冲溶液原理（弱酸-共轭碱体系）与生物缓冲对（如NaHCO₃/H₂CO₃）的类比。 三、教学延伸与拓展： 1. 实验改进建议： 技术融合：使用pH传感器替代试纸，提高数据精度。材料扩展：比较动物（肝匀浆）与植物（马铃薯匀浆）的缓冲能力差异。 2. 社会责任渗透：健康应用：解释酸中毒/碱中毒的病理机制（如乳酸积累导致pH下降）。环保关联：工业废水pH调节中缓冲技术的应用。 四、常见问题解析： 1. 误差分析：烧杯未洗净、摇动不均、未稳定即测pH可能导致数据偏差。 2. 缓冲能力极限：生物材料的缓冲能力有限，过量酸碱仍会导致pH失衡。 【实验目的】 通过比较自来水、缓冲液和肝匀浆在加入酸或碱后pH的变化，推测生物体是如何维持pH稳定的。 【材料用具】 材料用具 （1）实验器材：防护手套、护目镜、50 mL烧杯、50 mL量简、pH计或pH试纸、镊子 （2）实验药品：自来水、物质的量浓度为0．1moVL。的HCI（盛于润瓶中）。物质的量浓度为0．1mol/L的NaOH（盛于滴瓶中）。pH为7的磷酸盐缓冲液、肝匀浆等。 【方法步骤】 1.绘制如图所示的实验记录表格。 2）测 加入酸或碱后pH的变化。将25mL自来水倒入50mL烧杯中，测试并记录起始pH。一次加一滴0.1mol/L的HCl（或NaOH），轻轻摇动。每加5滴测试并记录一次pH，直到加入30滴为止。 3）测 加入酸或碱后pH的变化。充分冲洗烧杯，用缓冲液代替自来水，重复（2）中步骤，记录结果。 4）测 加入酸或碱后pH的变化。充分冲洗烧杯，用肝匀浆代替自来水，重复（2）中步骤，记录结果。 【实验结果】 (1)自来水中加入HCl或NaOH，随滴数增加，pH 。 (2)肝匀浆或者缓冲液中分别加入酸性或碱性物质，随滴数增加，pH 。 【实验结论】 肝匀浆的性质类似于缓冲液而不同于自来水，说明 ，生物体内环境对酸、碱的 是维持pH稳定的机制。 【注意事项】 HCl和NaOH都有 ，应避免它与皮肤和眼睛接触，更不要入口。若有洒落或溅出，要立即用水冲洗，并告诉老师。 【实验讨论】 （1）该实验有误差吗？误差产生的原因是什么？ （2）实验过程中，出现了很多次的“充分冲洗烧杯”，请你分析这样做的目的。 1.“生物体维持pH稳定的机制”实验的原理是细胞代谢会产生许多酸性物质，如碳酸等，人和动物吃的食物消化吸收后经代谢会产生一些酸性或碱性物质，这些酸性或碱性物质进入内环境，常使pH发生偏移；但一般情况下，机体能通过缓冲物质使pH稳定在一定范围内。 【典例01】某生物小组进行“探究生物体维持pH稳定的机制”的实验。下列叙述正确的是（    ） A．设置鸡肝匀浆、黄瓜匀浆、稀释的鸡蛋清三组进行对照实验 B．在各组中分别先滴加HCl后，再滴加NaOH溶液并测定pH C．以酸或碱的滴数为纵轴，以pH为横轴，画出各组pH变化的曲线 D．生物体维持pH稳定是体液中缓冲物质进行调节的结果 2、 内环境稳态是指在正常生理情况下机体内环境的各种成分和理化性质只在很小的范围内发生变动，不是处于固定不变的静止状态，而是处于动态平衡状态。内环境稳态的实质是内环境的化学成分和理化性质保持相对稳定的状态。 【典例02】某同学分别以清水、缓冲液和血浆为实验材料进行“探究血浆是否具有维持pH稳定的功能”的实验，实验结果如图所示。下列相关叙述，错误的是（　　） A．所得结果不合理的是清水组 B．该实验只能证明缓冲液和血浆对HCl具有缓冲作用 C．结果说明血浆组和缓冲液组的缓冲能力是有限的 D．结果表明缓冲液组维持pH稳定的能力强于血浆组 · 模拟题感知练 1．（2025·河北唐山·二模）下列高中生物学实验中，对实验结果不要求定量分析的是（　　） A．检测花生子叶中的脂肪 B．性状分离比的模拟实验 C．模拟生物体维持pH的稳定 D．培养液中酵母菌种群数量的变化 2．（2025·安徽合肥·模拟预测）开展生物学实验是探索生命现象、认识生命活动规律的重要方法。下列实验的相关叙述错误的是（    ） 实验 相关叙述 ① 将黑藻小叶浸润在比细胞液浓度高的甘油溶液中，连续观察其原生质层的位置变化 观察到原生质层与细胞壁分离，随后又发生质壁分离复原 ② 将15N标记的大肠杆菌转移到含有14NH4Cl的培养液中繁殖，定期收集菌体并提取DNA，离心后观察试管中DNA的位置 菌体繁殖一代的实验结果可排除DNA是全保留复制；繁殖两代的实验结果才能说明DNA是半保留复制 ③ 用清水、缓冲液和生物材料（血浆）在加入NaOH后pH的变化模拟生物体维持pH稳定的机制 自变量是实验材料类型和NaOH的量清水组和缓冲液组都为对照组 ④ 制作泡菜实验中向发酵坛边沿的水槽中注满水以形成无氧环境 发酵过程水槽中有气泡产生与乳酸菌呼吸作用有关 A．① B．② C．③ D．④ 3．（2025·山东·模拟预测）下列关于教材实验的叙述，正确的是（    ） A．“探究酵母菌的细胞呼吸方式”实验中，无氧组和有氧组分别为对照组和实验组 B．“探究血浆对pH变化的调节作用”的实验中磷酸缓冲液的作用是调节血浆pH C．在“探究酵母菌种群数量变化”的实验中，先在血细胞计数板上加盖盖玻片，再在盖玻片边缘滴加培养液，目的主要是防止培养液外溢 D．“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”实验中，需要将洋葱置于冰箱放置一周，取出后待其长出不定根再次置于冰箱中，两次低温处理的目的不同 4．（14-15高三下·福建泉州·周测）某同学以清水、缓冲液和血浆分别为实验材料进行“探究血浆是否具有维持pH稳定的功能”的实验，实验结果如图所示。下列相关叙述中，错误的是（　　） A．起对照作用的是清水组和缓冲液组 B．所得结果不合理的是清水组 C．该实验结果说明血浆组缓冲物质的缓冲能力是有限的 D．图中的结果表明缓冲液组维持pH稳定的能力强于血浆组 5．（2024·天津南开·二模）下列高中生物学实验中，对实验结果不要求精确定量的是（    ） A．DNA的粗提取与鉴定 B．模拟生物体维持pH的稳定 C．探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度 D．探究光照强度对光合作用强度的影响 6．（24-25高二上·江西抚州·阶段练习）某实验小组将加入抗凝剂和生理盐水的新鲜绵羊血液进行离心，结果如下图1所示；接着取上清液，分别向其中滴加0.1mol·L-1的HCl和0.1mol·L-1的NaOH，同时用蒸馏水作对照，结果如下图2所示，下列说法错误的是（　　） A．取适量上清液加入双缩脲试剂，会出现紫色反应 B．正常人血浆pH的维持主要与缓冲物质有关 C．图2若要增强实验说服力，应增加缓冲液实验组作为空白对照 D．图2实验中HCl、NaOH的滴数为自变量 7．（23-24高一下·河北·期末）某实验小组同学欲探究土豆匀浆能否维持pH的相对稳定，采用蒸馏水、缓冲液和土豆匀浆作为实验材料进行了相关实验，其中的一组实验结果如表所示。下列叙述正确的是（    ） 组别 试管1 试管2 试管3 待测液 2mL蒸馏水 2mL配制的缓冲液 2mL土豆匀浆 滴加液体 0.1mol·L-1HCl 0.1mol·L-1HCl 0.1mol·L-1HCl pH检测 下降较快 变化不明显 变化不明显 A．实验中试管1、2为对照组，试管3为实验组 B．上述实验结果说明，土豆匀浆中的缓冲对为HCO3-/H2CO3 C．上述实验结果说明，土豆匀浆调节pH的能力是有限的 D．上述实验结果说明，土豆匀浆中的缓冲物质与缓冲液中的完全相同 8．（24-25高二上·吉林长春·期末）下列有关“探究·实践”的描述中，正确的是（　　） A．“探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度”实验中，预实验的目的是排除实验中的偶然因素，使实验结果更准确 B．“探究土壤中微生物对落叶的分解”与“探究土壤中微生物对淀粉的分解”实验中，对照组均存在微生物，实验组均不存在 C．“研究土壤中小动物类群的丰富度”实验中，常用目测估计法统计个体较大、种群数量有限的物种的相对数量 D．“模拟生物体维持pH的稳定”实验中，自来水组和pH为7的磷酸盐缓冲液组均为对照组 9．（24-25高二上·湖南常德·期末）某校高二生物兴趣小组在验证家兔血浆中是否含有缓冲物质的实验过程中，设计实验程序如下，在步骤Ⅱ前后测定试管中液体的pH。下列叙述错误的是（    ） 步骤 甲组 乙组 1号试管 2号试管 3号试管 1号试管 2号试管 3号试管 Ⅰ ?mL蒸馏水 25mL缓冲溶液 25mL兔血浆 ?mL蒸馏水 25mL缓冲溶液 25mL兔血浆 Ⅱ 滴加0.1mol/L的HCl溶液1mL ？ A．步骤Ⅰ中甲组1号试管中加入的是25mL蒸馏水，其作用是作为对比实验 B．步骤Ⅱ中乙组应滴加0．1mol/L的NaOH溶液1mL C．若实验结果为步骤Ⅱ前后甲、乙两组的1号试管中pH变化均较大，2号和3号试管中pH变化均不大，则该实验可验证家兔血浆中含有缓冲物质 D．家兔血浆中的缓冲物质可能有H2CO3/NaHCO3和NaH2PO4/Na2HPO4 10．（24-25高二上·福建福州·期末）用清水、磷酸盐缓冲液和血浆为材料，开展模拟生物体维持pH稳定的实验，结果如下图。以下叙述错误的是（    ）    A．图中的甲为清水组，乙为血浆组 B．缓冲液的有效成分为和 C．血浆维持pH稳定的能力弱于缓冲液 D．血浆对碱的缓冲能力比对酸的更强 11．（24-25高二上·浙江金华·期末）某同学以动物血浆、清水、pH为7磷酸缓冲液、0.1mol/L的HCl和0.1mol/L 的 NaOH等为材料，探究了血浆对pH变化的调节作用。下列叙述正确的是（　　） A．从血液中分离血浆需添加抗凝剂并离心，离心后取下层 B．滴加 0.1mol/L 的 HCl或 NaOH之前需要测量血浆、清水的初始pH C．磷酸缓冲液作为阳性对照，可证明血浆中存在磷酸和磷酸盐缓冲对 D．以坐标曲线图呈现实验结果时，一般以pH为横轴，以酸或碱的添加量为纵轴 12．（24-25高二上·福建泉州·期末）某同学进行“模拟生物体维持pH的稳定”实验，结果如图所示。下列叙述错误的是（　　）    A．自来水组和缓冲液组均属于对照组 B．实验操作中各组溶液初始pH无需调至相同 C．图中各组实验结果为不同NaOH滴加量下所测 D．马铃薯匀浆和蛋清稀释液的pH变化更类似于缓冲液 13．（24-25高二上·北京·期末）下列有关高中生物实验，叙述不正确的是（    ） A．模拟生物体维持pH的稳定实验中，“自来水”和“缓冲液”都是对照组 B．探究酵母菌种群数量的变化时，应先盖盖玻片于血细胞计数板再滴加菌液 C．调查土壤小动物的丰富度时，应用取样器取样法并用标记重捕法计数 D．探究落叶是在土壤微生物的作用下腐烂时，实验组的土壤要进行处理 14．（24-25高三上·浙江宁波·阶段练习）某实验小组将加入抗凝剂和生理盐水的新鲜绵羊血液进行离心，结果如图1；取离心后的上清液，分别向其中逐滴滴加0.1mol/L的HCl和0.1mol/L的NaOH，并设置蒸馏水做对照，结果如图2，下列叙述正确的是（    ） A．取适量上清液加入双缩脲试剂，若出现紫色则说明含血红蛋白 B．图1上清液是血清，含有多种抗体，可以用于被动免疫 C．图2实验为了使得实验结果更可靠，可增加缓冲液组作为对照 D．图2上清液的pH在未滴入HCl和NaOH前是7.0 / 学科网（北京）股份有限公司 $$