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A. 與葡萄糖互為同分異構體
B. 可以與銀氨溶液作用形成銀鏡
C. 可以跟氯化鐵溶液作用顯色
D. 可以使紫色石蕊試液變紅
2. 褪黑素是一種內源性生物鐘調節(jié)劑,在人體內由食物中的色氨酸轉化得到。
下列說法不正確的是( )
A. 色氨酸分子中存在氨基和羧基,可形成內鹽,具有較高的熔點
B. 在色氨酸水溶液中,可通過調節(jié)溶液的pH使其形成晶體析出
C. 在一定條件下,色氨酸可發(fā)生縮聚反應
D. 褪黑素與色氨酸結構相似,也具有兩性化合物的特性
3. 核黃素分子的結構為: [NH][N][O][O][OH][OH] [N][N][OH][OH],已知:[―C―N― + H2O][―][―][―][O][H+
] [―C―OH + ―NH][―][―][―][O]。有關核黃素的下列說法中,不正確的是( )
A. 該化合物的分子式為C17H22N4O6
B. 酸性條件下加熱水解,有CO2生成
C. 酸性條件下加熱水解,所得溶液加堿有NH3生成
D. 能發(fā)生酯化反應
4. 得重感冒之后,常吃一種抗生素――頭孢氨芐,分子式:C16H17N3O4S?H2O,其化學結構式為:。有關說法正確的是( )
A. 在一定條件下,能發(fā)生水解反應生成氨基酸
B. 1 mol該分子最多能與7 mol H2反應
C. 該分子能與碳酸鈉反應,不能與鹽酸反應
D. 頭孢氨芐易溶于水,能使溴水褪色
5. 下列說法不正確的是( )
A. 淀粉和纖維素均可用(C6H10O5)n表示,因此它們互為同分異構體
B. 淀粉水解的最終產物能發(fā)生銀鏡反應
C. 蛋白質溶液中加入飽和硫酸銨溶液后產生的沉淀能重新溶于水
D. 脂肪能發(fā)生皂化反應,生成甘油和高級脂肪酸鈉
6. 三聚氰胺(結構式如圖所示)是一種重要的化工原料,可用于阻燃劑、水泥減水劑和高分子合成等領域。下列說法正確的是( )
A. 三聚氰胺是一種蛋白質
B. 三聚氰胺是高分子化合物
C. 三聚氰胺分子中含有碳碳雙鍵
D. 三聚氰胺的分子式為C3H6N6
7. 物質的提純是化學實驗中的一項重要操作,也是化工生產及物質制備中的主要環(huán)節(jié)。下列有關敘述中,不正確的是( )
A. 乙酸乙酯中混有乙酸,可選用飽和Na2CO3溶液洗滌,然后將兩層液體分開
B. 在提純雞蛋中的蛋白質時,可向雞蛋清溶液中加入濃(NH4)2SO4溶液,然后將所得沉淀濾出,即得較純的蛋白質
C. 油脂的提純中,可將油脂加入濃NaOH溶液中加熱,然后過濾,濾出的溶液即為較純的油脂
D. 甘蔗是制備蔗糖的主要原料,榨出的甘蔗汁因含色素而呈棕黃色,在制取蔗糖前應先加入適量的活性炭,攪拌、過濾、蒸發(fā)結晶,即得較純的蔗糖
8. 玉米芯、甘蔗渣等在稀H2SO4的作用下水解所得的木糖(C5H10O5)屬于多羥基醛,它是一種重要的工業(yè)原料。木糖在H2SO4的作用下,加熱又可生成糠醛:。
(1)糠醛的分子式為 ;
(2)由木糖生成糠醛的反應類型是 (填下列選項);
A. 氧化反應 B. 還原反應 C. 脫水反應 D. 酯化反應 E. 消去反應
(3)寫出由木糖生成糠醛的化學方程式: 。
9. 已知β-氨基酸受熱,分子內失氨而形成α、β不飽和酸,例如:
人教版高一上冊化學基本營養(yǎng)物質教案
一、教學目標
【知識與技能目標】
1.掌握糖類和蛋白質的特征反應、糖類和蛋白質的檢驗方法;
2.掌握糖類、油脂和蛋白質的水解反應、反應條件對水解反應的影響;
3.了解糖類、油脂和蛋白質的簡單分類、主要性質和用途;
【過程與方法目標】 培養(yǎng)觀察實驗能力、歸納思維能力及分析思維能力,信息搜索的能力
【情感態(tài)度與價值觀目標】 培養(yǎng)學生勇于探索、勇于創(chuàng)新的科學精神
二、教學重難點
①糖類、油脂和蛋白質的組成特點;
②糖類和蛋白質的特征反應及檢驗方法;
③蔗糖的水解反應及水解產物的檢驗
三、教學方式:問題解決學習,小組討論合作,小組實驗探究
四、教學過程
教學環(huán)節(jié) 教師活動 學生活動 意圖
新課引入: 同學們中午都吃些什么? 米飯、面條、蔬菜、肉、雞蛋 以拉家常方式引入課題,拉近老師與學生的距離,
環(huán)節(jié)一:三大營養(yǎng)物質的組成特點 提出問題:根據(jù)表3-3思考討論如下問題:①糖類、油脂、蛋白質的組成上有什么共性;你能說出它們的類別?②糖類各代表物的分子式有何特點?它們之間又有何聯(lián)系?③分析葡萄糖和果糖的結構式有何特點?④通過以上分析你對哪些物質屬于糖類有何認識?
⑤油和脂在組成上有何區(qū)別?⑥如何鑒別它們?檢驗?
小組熱烈討論,匯報結果 學生通過討論分析糖有個基本的認識,
環(huán)節(jié)二葡萄糖淀粉蛋白質的特征反應 教師組織學生分組實驗,強調實驗步驟及注意事項 分組實驗,記錄現(xiàn)象,總結葡萄糖、淀粉、蛋白質的檢驗 自己動手,讓學生在做中學
環(huán)節(jié)三水解反應(共性) 蔗糖水解教師邊演示實驗,邊提出問題讓學生思考
油脂的水解較復雜,由酯化反應的特點----水解反應---油脂水解的產物----兩種環(huán)境下產物的差異---皂化反應
蛋白質水解產物----各種氨基酸
觀察、記錄、思考 培養(yǎng)學生觀察能力分析問題的能力
環(huán)節(jié)四自主學習三大營養(yǎng)物質的存在與應用 閱讀、討論 了解常識,培養(yǎng)自學能力歸納總結表達能力
環(huán)節(jié)五課堂小結 見板書 特出重點,形成知識體系
環(huán)節(jié)六課堂小測
板書設計
第四節(jié) 基本營養(yǎng)物質
一、糖類、油脂、蛋白質的化學組成
1.共性和屬類
都含C、H、O 三種元素 都是烴的衍生物,其中油脂屬于酯類
2.分類與同分異構現(xiàn)象
二、糖類、油脂、蛋白質的性質(鑒別方法)
(一)特征反應(特性)
1.葡萄糖①新制氫氧化銅產生磚紅色沉淀,醫(yī)學上用于診斷糖尿病
②銀鏡反應 制鏡工業(yè),熱水膽瓶鍍銀(還原性糖或者-CHO的檢驗方法)
2.淀粉—常溫下淀粉遇碘(I2)變藍
3. 蛋白質 ①顏色反應 ②灼燒
(二).水解反應 (共性)
①單糖不水解,二塘、多糖水解產物是單糖
②油脂酸性、堿性水解(皂化反應)
③蛋白質水解產物氨基酸
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【摘要】
目前原料藥甘露醇的生產已由化學合成法逐步代替海帶提取法,化學合成法的原料藥甘露醇中或多或少含有微量的山梨醇。從生產原料和工藝兩方面闡述了甘露醇成品中含有微量山梨醇的成因。
【關鍵詞】 原料藥; 甘露醇; 微量; 山梨醇
1
概述
甘露醇(Dmannitol)作為原料藥,配制成大輸液其作用是脫水利尿藥,適用于治療腦水腫、青光眼、大面積燒燙傷引起的水腫,預防和治療腎功能衰竭??捎脕碇委熛铝屑膊。孩亠B內炎癥引起的水腫:如流行性腦膜炎、乙型腦炎、結核性腦膜炎等; ②腦血管病引起的腦水腫:如腦出血性疾病、高血壓腦病等; ③缺氧性損傷腦水腫:如腦外傷、一氧化碳中毒、藥物或農藥中毒等; ④急性青光眼。若為藥用輔料,可用作賦型劑、甜味劑、填充劑等,還可做下游藥物的前體或中間體。
目前甘露醇的來源主要是從海帶中提取或化學合成,兩者的質量指標按《中國藥典》中的方法檢測含量是沒有任何區(qū)別的。但按美、英、歐等國藥典中的方法檢測就會發(fā)現(xiàn)化學合成法生產的甘露醇中含有微量的山梨醇。我國和日本藥典對甘露醇含量的檢測方法是采用化學法即氧化還原法進行測定,而美、英、歐等國是用高效液相色譜法(HPLC),因甘露醇和山梨醇既是六羥基的同分異構體,也是一對差向異構體。用化學法分析兩者同被高碘酸鉀氧化,而視為同一種物質,而用HPLC即可輕而易舉地將兩者分離定量。本研究對原料藥甘露醇中微量山梨醇的來由進行了研究。
2 生產方法
甘露醇廣泛存在于自然界的海藻、水果、植物的葉和桿中,甘露醇是第一個從自然界發(fā)現(xiàn)的結晶糖醇,也是目前唯一可從自然界中提取具有工業(yè)價值的糖醇。早在1806年法國人Proust首先從甘露蜜樹中分離出甘露醇,從此開創(chuàng)了用熱乙醇或其他可選溶媒從以上樹汁或其它天然原料中提取甘露醇的先例。目前從海帶中提取甘露醇是工業(yè)生產方法之一,而主導生產工藝還是化學合成法,即:①蔗糖經水解得轉化糖漿;②葡萄糖液經化學異構得部分甘露糖的葡甘糖漿;③葡萄糖經生物酶異構的果葡糖漿。這3種方法所得的產品單獨或相互組合,或再融入其它以提高果糖或甘露糖含量技術形成的含2種或3種糖的混合糖液經催化還原而得,然后利用溶解度不同分步將甘露醇結晶分離。也就是說合成工藝在催化加氫還原前的起始物料可以通過科技創(chuàng)新手段來盡可能地提高果糖和甘露糖的含量,從而達到提高甘露醇產量的目的,而一旦催化加氫將糖還原成醇后,提取甘露醇的精制工藝是基本上一致的全物理過程,且不使用任何溶劑與溶媒,我們認為催化加氫是甘露醇生產的關鍵工藝。
3 原料引入的山梨醇
不論是用催化還原法、電解還原法及生物發(fā)酵法生產甘露醇,其最直接的原料是葡萄糖、果糖和甘露糖。3者分別由蔗糖的水解和葡萄糖的異構獲得,作為生產甘露醇的原料。獲得3種單糖的途徑如下:
3.1 蔗糖水解
一分子的蔗糖完全水解理論上得一分子的葡萄糖和一分子的果糖,實際上得約含48%果糖的果葡糖漿,又稱轉化糖。
C12H22O11+H2O H+ C6H12O6+C6H12O6
蔗糖
葡萄糖
果糖
3.2 葡萄糖生物異構
葡萄糖在葡萄糖異構酶的作用下,可得約含42%果糖的果葡糖漿,又稱42果葡糖漿。
C6H12O6 葡萄糖異構酶
C6H12O6
葡萄糖
果糖
3.3 葡萄糖化學異構
葡萄糖能在鉬酸鹽存在的酸性條件下差向異構化成甘露糖。如葡萄糖溶液在鉬酸鹽存在的酸性條件下,加熱即給出葡萄糖和甘露糖的混合液,甘露糖約占30%。反之用甘露糖在相同條件下進行差向異構化,同樣也得到甘露糖約占30%的葡萄糖甘露糖混合液,見下圖。
現(xiàn)在化學合成法工業(yè)化生產甘露醇大都是在金屬催化劑(如Raney鎳、釕/碳等)存在下,高溫高壓用氫氣還原葡萄糖與甘露糖、葡萄糖與果糖或3種糖的混合液進行生產。
轉貼于
在此有必要了解單糖的一特性,經過深入的研究,因醇與醛相互能發(fā)生半縮醛的反應,單糖也具有一個半縮醛的結構,即單糖分子中的羥基與羰基作用,形成一個氧環(huán),并把這種結構稱為氧環(huán)式,有為五元環(huán)(呋喃型)和六元環(huán)(吡喃型),α型和β型。另外已經證明,各種結晶體己糖,包括醛糖和酮糖,幾乎都存在著各自獨立的α型或β型異構體,而在溶液中則很快通過鏈式相互轉變?yōu)?:1混合物達到平衡。因此,單糖的變旋現(xiàn)象是在溶液中有α型和β型異構體的互變,同時包括環(huán)式與鏈式的互變(主要是環(huán)式)所形成的一個動態(tài)平衡體系。由于單糖的這一特殊的構型現(xiàn)象,在加氫還原時,酮糖就會與醛糖不同,產生一對差向異構體。3種糖單獨加氫還原產物各不相同。
葡萄糖(Glucose) 為己醛糖,主要有兩種構型:一種稱為α葡萄糖,另一種稱為β葡萄糖。兩者溶于水后,它們的比旋光度都逐漸地改變?yōu)?52.7°,這種現(xiàn)象稱為變旋光現(xiàn)象。兩種構型的葡萄糖結構如在用氫氣還原其醛基時,均在C6與半縮醛的氧原子間受到H 原子的攻擊,得到一個產物——山梨醇。
果糖(Fructose) 為己酮糖,分別具有α、β吡喃型和呋喃型兩種半縮醛形式(見下圖)。氫化還原時,酮基受到H原子的攻擊氫化還原,由于構象所決定,開環(huán)后得到一對只是C2構象不同的差向異構體的糖醇,即果糖的氫化理論上同時得到等量的甘露醇和山梨醇。已經證實只有β果糖被氫化成甘露醇,α果糖則被氫化成山梨醇。但受工藝和助劑的影響往往山梨醇略高于甘露醇。
甘露糖(Manmose) 為己醛糖,也分為α吡喃甘露糖和β吡喃甘露糖兩種。水溶液中顯示出復雜的變旋光作用,在+14.2°穩(wěn)定。吡喃甘露糖的結構式如下: 兩種構型的甘露糖結構如在用氫氣還原其醛基時,均在C6與半縮醛的氧原子間受到H原子的攻擊,得到一個產物——甘露醇。
從結構上分析醛和酮都有羰基(>C=O),但醛中羰基碳原子連接一個氫原子,而酮中羰基碳原子上連接著烴基,故33者都具有還原性。3者是同分異構體,葡萄糖與甘露糖又因只是C2的構象不同成為差向異構體。
4 工藝引入的山梨醇
再對3種糖的共性做個簡要說明。3種糖與過量的苯肼作用都生成同一種不溶于水的黃色結晶,稱為脎。這3種單糖的構象差別在C1和C2上,其它C3、C4和C5是相同的(見下圖)。當生成脎后,這種差別就完全消失,從而生成同一種脎。凡是能生成同一種脎的己糖,它們的C3、C4和C5的構型都是完全相同的。3者在特定條件下是可以相互轉換的。
在溫和的堿條件下,醛糖能與酮糖相互異構化,這是著名的羅布雷布倫反應,又稱糖的烯醇化過程,它是通過一系列的烯醇化和糖分子內質子的遷移而實現(xiàn)的一個平衡過程,且烯醇化速度主要取決于糖的構型。以D葡萄糖為例,其分子中C2上的αH同時受羰基和羥基的影響很活潑,用稀堿處理可以通過(a)途徑互變?yōu)?,2烯二醇中間體。1,2烯二醇不穩(wěn)定,再通過(b)和(c)途徑互變?yōu)楣呛透事短牵瑥亩_到平衡。
稀堿處理D甘露糖或D果糖,也得到上述互變平衡體系的混合物。
加氫還原糖類制糖醇所使用的雷尼鎳催化劑,若在酸性條件下使用,加之糖類水溶液均為微酸性物質,隨著溫度的提高,其電離度隨之增大,伴隨著微量的有機酸不斷產生,催化劑會被逐漸腐蝕,金屬鎳轉變成鎳離子而流失,使其活性降低。而在堿性條件下可使催化劑表面活性中心帶上較多的負電荷,金屬原子的供給電子能力增加,有利于吸附鍵的形成,從而提高了催化劑的活性,吸氫速度可成倍增加。因此糖類的加氫必須在堿性條件下進行,羅布雷布倫是不可避免地存在,不論用純凈的葡萄糖加氫所得的山梨醇中會含有微量的甘露醇,即使用純凈的甘露糖加氫所得的甘露醇中也會含有微量的山梨醇,而用不同比例的混合糖加氫肯定會得到不同比例的甘露醇和山梨醇。為獲得純凈的甘露醇只能通過分離方法提純,一般工業(yè)上采用重結晶技術,重結晶次數(shù)越多所得甘露醇越純,成本也越高。
5 結論
以上論述了化學合成法不論用什么原料生產甘露醇都難免有微量山梨醇存在,我們收集了國內外的同類產品,用HPLC進行了比對,發(fā)現(xiàn)都或多或少地含有微量(<1%)的山梨醇,從而證明了這一事實。要想去除這些微量的山梨醇就會增加成本,且微量山梨醇的存在并不會對甘露醇的藥效起任何明顯的影響。甘露醇和山梨醇不僅是同分異構體,也是差向異構體,在藥物書籍中兩者均劃屬為同類物質,藥物類別均為脫水藥,在藥理上均具有利尿及脫水作用,用途相似,藥典中也含有山梨醇輸液項,只因山梨醇在體內部分轉化為糖原而失去高滲作用,使藥理作用比甘露醇稍弱。因此考慮到山梨醇的藥理作用與甘露醇相似,其微量存在對甘露醇藥效不會產生影響,相反可降低甘露醇輸液的結晶趨向和不良反應。查閱多國藥典,包括《中國藥典》,都沒有對原料藥甘露醇中含山梨醇的限量做明確規(guī)定,《英國藥典》和《歐洲藥典》在甘露醇項中明確描述可含有山梨醇。另外從《美國藥典》、《英國藥典》和《歐洲藥典》對甘露醇含量所采用的高效液相色譜分析方法操作步驟中,更能看出這些藥典頒布國和使用國是允許原料藥甘露醇中含有微量的山梨醇,同時這一點也證實了國外甘露醇的生產方法也是化學合成法。事實上我們在與國外客商的接觸中也體會到,當國外客商對我們的甘露醇樣品進行分析,也是以樣品中是否含有微量山梨醇,來判斷我公司產品是否由化學合成法生產,生產工藝是否與本國相似和產品質量是否一致。由此可見,原料藥甘露醇中的微量山梨醇主要決定于其所使用的原料及生產工藝。關于微量山梨醇對原料藥甘露醇的影響問題因本文受篇幅的限制,我們將另撰寫專題文章論述。
參考文獻
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化學選擇題一般考查化學基礎知識和基本解題能力,題目不是很難,但分值較大,錯一題丟6分,這需要考生答題時思維一定要嚴密。下面給大家分享一些關于高考化學的答題技巧,希望對大家有所幫助。
高考化學的答題技巧選擇題的題干一般會有很多限制性條件,如“無色的”、“通常情況下”、“標準狀況下”、“說法正確的”、“說法錯誤的”等。考生審題時不妨將這些關鍵詞劃出來,避免答題時忽略。對題目涉及的一些特殊物質,不要忽略其特殊性質。
作答時,選擇題四個選項中,如果是概念性的,應對有把握的迅速進行判斷。如答案涉及計算,要認真計算出結果,與四個選項對照后選擇,切忌避免題目未讀完就動手做。
專有名詞書寫要準確
做填空題時,考生最需注意的是書寫。不僅字跡要清楚,答案也要寫在規(guī)定的范圍內,方便閱卷老師查閱。
在書寫化學專有名詞時一定不要寫錯別字。按規(guī)則,專有名詞出錯不能得分。值得注意的是,化學量是有單位的,不要漏掉。
此外,化學方程式與離子方程式不能混淆,書寫時一定要配平,注明條件及狀態(tài)。書寫化學方程式時,最容易漏掉的是水等小分子,相關條件要按書上的規(guī)范語言寫,如不能將“放電”寫成“閃電”等,也不能隨意添加不需要的條件?;瘜W式、結構式、電子式、結構簡式等不能混淆。結構式和結構簡式中哪些原子間用線連接要寫清楚,特別是要注意有機物結構簡式中,雙鍵等是不能省的。
值得注意的是,往年閱卷中最容易扣分的是苯環(huán)的結構簡式,一定要按書上規(guī)范書寫。閱卷老師只會根據(jù)標答和考生寫在試卷上的白紙黑字來給分,不可能揣摩考生意思,因此一定要書寫清楚意思明確。
實驗題作答別隨意
從閱卷看,實驗題考生都容易下手做,但不容易得分,因為答題不夠細心。
答題時,考生首先要多審幾遍題,充分理解題目的要求,明確實驗目的。
在回答時書寫文字表達時,考生一定要抓住要點,不能泛泛而談,不能用套話,要有針對性。如回答“氣體通過濃硫酸時濃硫酸的作用”,如果簡單回答為“除雜質”、“干燥”就不符合要求,要明確回答是除掉混合氣體中的哪些氣體或干燥哪一種氣體等。
實驗題解題時,考生一定要關注實驗細節(jié)。如去年高考(微博)題有一問是要求檢驗水煤氣中在含有二氧化碳和水蒸氣的情況下,存在有一氧化碳和氫氣。由于不能直接檢驗,所以利用一氧化碳和氫氣還原氧化銅的化學反應,將產生的氣體產物二氧化碳和水蒸氣進行檢驗。因此考生在設計實驗時,要先除掉水煤氣中的水蒸氣和二氧化碳,再進行還原實驗,最后檢驗其反應后的產物。與此同時還要注意氣體通過洗氣瓶時導管的“長進”、“短出”和檢驗水蒸氣的最好試劑是無水硫酸銅等細節(jié)。
高考化學如何抓住重點快速提分一、明確任務
一輪復習基本是按知識模塊與課本的章節(jié)順序綜合,梳理知識細節(jié)、構建知識網(wǎng)絡,而二輪復習則是按照模塊化、程序化的方式進行綜合訓練,所以二輪復習節(jié)奏更快、強度更高。
二輪復習的主要任務:一是形成知識網(wǎng)絡系統(tǒng)并強化記憶,二是在系統(tǒng)把握整體知識的基礎上,通過大量練習,培養(yǎng)綜合靈活運用知識的學科能力。解題的過程中,注意提高速度及準確性。做到既要“對”,又要“快”。
具體建議:
二輪復習主要是通過練習強化對知識的理解和應用。綜合訓練與專題訓練相結合,練題的同時注意歸納總結,比如有機推斷專題,鋼鐵的腐蝕、離子反應等專題。同時,訓練答題的準確性、規(guī)范性,提高解題速度,多整理易錯點、失分點,并進行強化練習。信息題則要學會如何去粗取精、去偽存真。
二、知識網(wǎng)絡的體系和細化
1、專題訓練、歸納總結
近幾年的高考化學試卷,逐年傾向于“能力立意”,更加注重能力和素質的考查。同時由于試題數(shù)目有限,高考卷考察的知識點也比較固定。所以專題練習可以按照題型和知識點分類專題練習。以高考題為例,7道選擇題中,電化學(原電池、電解池或者金屬的防護和腐蝕)、化學反應速率和平衡、有機化學基礎、實驗題是??碱}目,我們就可以按照這樣的專題進行練習。練習時,注意歸納總結,反思復習,找出同一類題目之間的共通點,同時構建知識點之間的聯(lián)系,形成完整的知識體系,以題目“反芻”知識,以知識指導題目。
2、限時訓練、綜合訓練
(1)限時訓練
理綜化學的選擇題并不多,全國卷7道,考試時10-15分鐘內完成比較合適,建議給自己規(guī)定一個時間,對每一個專題模塊或者綜合訓練時進行限時訓練,防止大量題海戰(zhàn)術時腦疲勞,做題效率下降。
(2)綜合訓練
每周進行一次學科內綜合訓練。以全國卷為例,7道選擇題,4道非選擇題,限時45分鐘完成。45分鐘時間雖然緊張,但不能給得太多時間。此用意在于:①提高解題速度;②提高閱讀、審題能力;③學會合理舍棄,同時調整考試心理,提高考試技巧。
3、跳出題海、突出方法
由于復習時間緊任務重,要使學生在有限的時間內復習掌握大量知識并形成知識網(wǎng)絡,就必須跳出題海,突出方法,提高復習效率。突出主干知識相關的題目和題型,新題、難題、偏題適當舍棄。注意建立知識之間的練習,注重對思維能力的訓練,注重對學習方法歸納,并留出時間思考和通讀課本。
解題時有意識地進行思維能力訓練,找出該題所涉及的知識點(審題)回憶、聯(lián)想相關的知識(構思)應用知識點解決問題(解答)。要注意無論專題訓練還是綜合訓練,都必須目的明確,落到實處,重在效果,達到訓練幾道題通曉一類題的目的,切忌貪多求全,題海戰(zhàn)術,疲于奔命。
高考化學實驗題答題技巧及操作要點總結一、高考化學實驗題解題方法與技巧
1、瞄準實驗原理或實驗目的,它是實驗的靈魂;
只有充分解讀透了實驗原理或目的,再結合題中所給裝置的作用,才能順利解答實驗儀器的連接問題;只有充分解讀透了實驗原理,才能結合裝置內的試劑,回答裝置的作用或實驗現(xiàn)象。
2、反復閱讀,提取有效信息,不要企望讀一遍題目,就能很順利的完成作答,有時答案就在題目信息中尋找,通過反復閱讀,找到題目的答案與已知信息之間的聯(lián)系。
3、要善于聯(lián)想,前后聯(lián)系,以前是否做過相同類型的題目或者相同的解題思路,任由思維的翅膀自由的飛翔,忌思路不開闊、僵化。
4、實驗題是考查語言表達能力的窗口,在回答實驗現(xiàn)象或每一步的作用時,要全面、準確、規(guī)范,避免詞不達意,掉以輕心。
二、高考化學實驗操作要點總結
(一)、濃稀關系
1、制氫氣時,用稀HCl或稀H2SO4與鋅反應。
2、制氯氣時用濃HCl和二氧化錳共熱。
3、制氯化氫氣體時,用濃H2SO4與食鹽共熱。
4、制二氧化碳氣體時,用稀HCl與大理石反應。
5、制硫化氫氣體時,用稀HCl或稀H2SO4與硫化亞鐵反應。
6、制二氧化硫氣體時,用濃H2SO4與亞硫酸鈉反應。
7、制二氧化氮氣體時,用濃HNO3與銅反應;
而制一氧化氮時則用稀HNO3與銅反應。
8、制乙烯、硝基苯、苯磺酸,酯化反應、蔗糖脫水,都要用濃H2SO4;
而酯的水解、糖類的水解則要用稀H2SO4。
(二)、先后關系
1、點燃可燃性氣體時,先驗純后點燃。
2、除雜質氣體時,一般先除有有毒氣體,后除其它氣體,最后除水蒸氣。
3、制備氣體應先檢查裝置的氣密性后加藥品,加藥品時應先放固體,后加液體。
4、拆除裝置時,先把導氣管撤出液面,后熄滅火源。
5、用H2、CO等還原金屬氧化物時應先通氣后點燃酒精燈。
停止實驗時應先熄燈,后停止通氣。
6、給試管中的物質加熱,應先給整個試管預熱,后集中火力加熱裝有藥品的部位。
7、如果濃硫酸不慎沾在皮膚上,應先迅速用布或紙拭去,然后用大量水沖洗,最后涂上質量分數(shù)約為3%的小蘇打溶液。
8、配制銀氨溶液時,應先取稀AgNO3溶液,然后慢慢滴加稀氨水至最初產生的沉淀剛好消失為止。
9、制備Fe(OH)3膠體時,先將蒸鎦水加熱至沸,然后滴入飽和FeCl3溶液,繼續(xù)加熱至溶液顯紅褐色后即可。
10、制備硅酸溶膠時,先注入5~10mL1mol/LHCl,后加1mL水玻璃,然后用力振蕩。
11、制備溴苯時,應先加入苯,再加溴,最后加入少量催化劑鐵屑(實際起催化作用的是FeBr3)。
12、制備硝基苯時,先加入濃硝酸,再加濃硫酸,搖勻,冷卻到50~60℃,然后慢慢滴入1mL苯,最后放在60℃的水浴中即可。
(三)、左右關系
1、使用托盤天平左盤放稱量物,右盤放砝碼,即左物右碼;
游碼刻度從左到右,讀數(shù)時讀其左邊刻度。
2、調整天平時,左邊輕時,平衡螺母向左旋,右邊輕時,平衡螺母向右旋。
3、制備氣體時發(fā)生裝置在左,收集裝置在右,氣體流動的方向從左到右。
4、組裝儀器時先低后高,從左到右將各部分聯(lián)成一個整體,拆卸儀器時順序則相反。
5、中和滴定操作時,左手控制旋塞,右手搖動錐形瓶,即左塞右瓶。
6、用移液管取液時,右手持移液管,左手拿洗耳球。
(四)、上下關系
1、玻璃儀器中的“零刻度”:滴定管在上方,量筒、燒杯、刻度試管等的起始刻度在下方,但并無零刻度。
2、容量瓶、移液管等的刻度線在上方(只有一刻度線)。
3、冷凝管中,水流方向為下進上出。
4、用排空氣法收集氣體時:若氣體的式量大于29,用向上排空氣法收集;
若氣體的式量小于29,則用向下排空氣法收集。
5、分液操作時,下層液體應打開旋塞從下邊流出,上層液體應從分液漏斗的上面倒出。
6、使用長頸漏斗時,漏斗的底部應插入液面以下,而使用分液漏斗不必插入液面以下。
7、進行石油等物質的分餾時,溫度計的水銀球應在液面之上且位于支管口附近;
而制乙烯等需要測量、控制反應物溫度的實驗時,溫度計水銀球應在液面之下。
(五)、大小關系
1、稱量時,先估計稱量物大概質量,加砝碼的順序是先大后小,再調游碼。
2、使用溫度計、量筒、容量瓶、滴定管等,都要注意量程的大小。
如制乙烯溫度為170℃,就不能使用100℃的溫度計;量取8.5mL液體時,就應該使用10mL量筒。
3、干燥氣體或除雜質氣體時,氣流的方向應大端進小端出,即大進小出。
4、固體藥品應保存在廣口瓶中,而液體試劑則應該保存于細口瓶中。
5、取用藥品時,應嚴格按照實驗說明的規(guī)定用量,如未注明用量,應該取用最少量,即液體只取1~2mL,固體只需蓋滿試管底部;
化學概念和理論(如分子、原子、電子云、化學鍵、化學平衡、晶體結構等)具有高度的概念性和抽象性,往往使學生望而生畏?;瘜W知識的深奧、博雜、零碎使學生在學習過程中“理不清,斬不斷”。游離于宏觀與微觀之間的化學知識是學生認識過程中一條難以逾越的鴻溝,要逾越這樣的鴻溝,一條非常重要的途徑就是借助想象。針對化學概念及理論的特點,教學中教師要善于從學生熟悉的生活現(xiàn)象人手,把對學生進行想象力培養(yǎng)貫穿于化學教學的全過程中,使學生從具體事物和現(xiàn)象中形成抽象的概念和理論,并借助宏觀現(xiàn)象去理解和描述有關的概念和理論,以降低化學學習的難度。
1.運用形象直觀的比喻,培養(yǎng)形象化想象能力
在化學中,很多化學概念不直觀,尤其是涉及微觀結構以及近代化學所提出的很多抽象概念,學生對其很難想象和理解。因此,如果借助已有的生活經驗進行形象化的比喻來模擬,便能夠幫助學生想象和理解。比喻就是打比方,原是一種修辭手法,運用到化學教學中,成為教學的一種表述方法。準確而較貼切地運用比喻,一般能起到如下的作用:它能使抽象的概念和原理變得具體化,使事物的某一方面的特征更為突出,有助于中學生思維方式的轉變,幫助學生理解事物、加深印象、激發(fā)學生的學習興趣,比喻還可以被創(chuàng)設為教學情境,可以增強化學教學的藝術性,從而收到較好的教學效果。
例如,在進行分子概念教學時,為了說明分子的大小,可啟發(fā)學生根據(jù)如下形象的比喻來進行想象:如果把乒乓球放大到地球那么大小,分子放大同樣的倍數(shù),才只有乒乓球那么大。
又如,在講原子內部能級時,對原子內部能量為負值,而且只能存在不連續(xù)的量子化狀態(tài),學生往往很難理解??勺鲞@樣的比喻:把原子中的電子比作是井下的一個小球,要把它拉上來,外力要給它做功。若以地面為零點,則小球在井下的能量是負值。假如在井下立一個梯子,每一個階梯相當于一個能級,電子在不同的階梯上相當于處于不同的能量狀態(tài),以此比喻能級是不連續(xù)的。當電子處于井底時能量最低,也最穩(wěn)定,就是基態(tài),當電子處于其他較高能級時就是激發(fā)態(tài)[5]?;罨芤彩且粋€關于能量的抽象概念,往往可以這樣的形象化比喻:如果把活化能比作能跳過1m高的運動員所具有的能量,則凡是能跳過lm以上的“運動員”都稱之為活化分子。
再如,電子云概念極為抽象,很難建立起正確的概念。為了便于理解,用假想的給氫原子照相的比喻來加以說明。氫原子核外有1個電子,為了在一瞬間找到電子在氫原子核外的確定位置,假想有一架特殊的照相機,可以用它來給氫原子照相(這當然是不可能的)。給某個氫原子拍照片,每張照片上呈現(xiàn)一個黑點,即電子可能的位置。拍上近萬張,并將這些照片對比研究,就獲得一個印象:電子好象是在氫原子核外作毫無規(guī)律的運動,一會兒在這里出現(xiàn),一會兒在那里出現(xiàn)。對氫原子的照片疊印越多,就越能使人形成一團電子云霧籠罩原子核的印象。氫原子核外的電子云呈球形對稱,在離核越近處密度越大,在離核越遠處密度越小,也就是說,在離核越近處單位體積的空間中電子出現(xiàn)的機會越多,離核越遠處單位體積的空間中電子出現(xiàn)的機會越少。
使用比喻應注意下面幾點:用來比喻的事物必須是學生所熟悉的;比喻的和被比喻的事物必須有相似的特征;還要注意的是比喻要恰如其分、注意思想性和科學上的嚴謹性,比喻要具有啟發(fā)性和藝術性。
2.尋求不同事物間的共性,培養(yǎng)類比性想象能力
類比是一種重要的思維方法,許多創(chuàng)造性思維是在類比中產生的,許多重大發(fā)現(xiàn)也是在類比中誕生的。類比可以作為一種科學解釋的方法,將結論外推到觀測不到或在時間上已經成為過去的對象和過程中。類比推理在創(chuàng)造性思維中扮演著極重要的作用,具有聯(lián)想、啟發(fā)、假設、解釋和模擬等多種功能,甚至靈感和直覺有時也需要類比幫助。類比推理具有重大的啟示功能,它能為科學探索提供較為具體的線索,在形成和提出科學假說時常常起著重要的作用[6]。根據(jù)不同事物之間的某些方面相似而建立起類比,其建立聯(lián)系的橋梁便是想象。類比性想象使事物之間建立起聯(lián)系,從解決一問題的方法中得到對另一問題解決方法的啟迪。
例如,在原子軌道、分子軌道等物質結構理論的建立過程中就大量運用類比推理的方法:從原子軌道類推到分子軌道,從原子外層軌道類推到分子前線軌道,由分子的雜化軌道理論和分子軌道理論類推到配位化合物的晶體場理論和配位場理論,由分子軌道類推到固體等。類比是尋求類似的過程,也就是尋求事物間的實質聯(lián)系,基于實質聯(lián)系可以建立統(tǒng)攝性的概念。這些類比中所生成的統(tǒng)攝概念有:量子化(上述不同尺度的結構理論都不同程度地反映了軌道能量量子化的特點),軌道組合(組合過程中軌道數(shù)目守恒,軌道能量會發(fā)生裂分),外層電子(物質之間的作用以能量較高的外層電子之間的作用為主,這是一種有效的近似處理的方法),廣義分子(從廣義分子和統(tǒng)攝性的分子軌道理論的視角來看待有限分子和無限分子)。
又如,歷史上由于儀器手段的限制,盡管化學家測定了大量物質的組成,但在很長一段時間內對物質結構的認識都處于假想和猜測階段。1846年羅朗曾經把乙醇、乙酸、氫氧化鉀、乙醇鉀與水進行類比,認為可以把它們劃歸一個類型,即水中的氫被其他基所取代。1851-1855年,威廉遜還做了更加大膽的發(fā)揮:“我相信,對于幾乎全部無機化學和有機化學來說,只要一種簡單的類型就足夠了,那就是水型?!盵8]在中學化學課程中,有機物和無機物被當作截然不同的2部分進行教學,它們之間的差異性被普遍關注,但是聯(lián)系性卻較少強調。將這一類比的思想遷移到教學中,可以以水分子的結構為起點,用其他的原子來替換水中的氧和氫,并在此基礎上進行進一步的替換,就可以演化出中學化學常見的各類無機化合物和有機化合物的物質與結構,從而建立各類物質之間的聯(lián)系,使學生對分子結構的認識思維強度降低,將對“復雜的”結構式的機械記憶轉變?yōu)槔斫庥洃?,同時,還可以幫助學生理解各種反應類型,對于貫通無機化學和有機化學有積極的作用[7]。
再舉一例,對于蛋清黏稠的現(xiàn)象,反映出蛋白質是長鏈型的高分子化合物的特點,這些長鏈型的分子是柔軟的,且在不停地自由蠕動著。與之類似,加熱硫粉至熔化,慢慢將其傾倒人水中,形成彈性硫,從原有的環(huán)型分子變成了鏈較長的分子。加熱蔗糖會逐漸變成糖稀,蔗糖熔化后,在加熱過程中熔融液的黏度逐漸增強,可以推測形成了長鏈型的分子。同樣,淀粉溶于水以后形成了黏稠的糊狀物,也能使學生比較容易地聯(lián)想到淀粉的大分子形象M。由此,把蛋清、彈性硫、糖稀、淀粉這種表觀黏稠的相似性與微觀長鏈分子的相似性建立聯(lián)系,起到觸類旁通的作用。
這種類比聯(lián)想可以進一步擴展,例如在實驗室經常會發(fā)現(xiàn)久置的甲醛溶液中出現(xiàn)大量的白色固體--多聚甲醛。根據(jù)多聚甲醛的狀態(tài),能否推測多聚甲酵的聚合度?因為多聚甲醛呈固態(tài),從分子晶體的角度進行分析,物質的熔沸點與其微觀結構和相對分子質量有關。若以正烷經作為參照模型,因為含有17個C原子以上的正烷烴在常溫條件下呈 固態(tài),是否可以假設在多聚甲醛的分子鏈中含有的C、0原子的總數(shù)應達17個呢?由此推測多聚甲醛的鏈節(jié)數(shù)可能至少需達到8個。又因為多聚甲醛是粉末狀的固體,所以可以想象多聚甲醛的聚合度不會太高。有關資料表明,工業(yè)產品的多聚甲醛固體的聚合度一般為8?10,在自然狀況下形成的多聚甲醛,一般聚合度不會超過100。這在一定程度上可以說明這一類比推理是合理的。
3.建立圖像和模型之間的轉化,培養(yǎng)空間想象能力
空間想象能力的研究情況表明,學生的空間想象能力與化學成績存在顯著相關,并對其化學學習會產生不可忽視的作用。要培養(yǎng)學生的三維想象能力,必須讓學生在大腦中儲存想象的基本素材,知識越準確、越豐富,想象就越活躍,思維就越有創(chuàng)造性。在中學化學教材中提供了大量三維空間圖形,有原子模型,有分子模型,還有與化學反應有關的模型。教師可以配合教材充分利用圖表、圖形、模型等教具,為學生認識和探索微觀化學世界的奧秘提供生動的形象,也為知識的再現(xiàn)提供思維的表象,指導和訓練學生通過觀察及分析,從中提取最具特征的信息,逐步建立起將二維平面圖形在腦際中轉化為三維實物的空間想象能力。
例如,co2、h2o、ch4分子結構分別為直線型、平面型、正四面體型。前2者因為都是平面結構,所以想象起來相對容易,而對于CH4的立體結構,學生的認識障礙會大得多。教師可以借助球棍模型,讓學生觀察對比模型與圖形之間的關系,在腦中形成準確的圖景,從而提高學生對線、面、體的想象能力。
在解決立體結構問題時,關鍵在于空間想象能力,只有在頭腦中形成正確的立體圖景,才會確定原子、分子之間有關的空間關系和數(shù)量關系,具體問題會迎刃而解。此處舉一例,某物質的晶體中含
A、B、C三種元素,其排列方式如圖1所示(其中前后2面心上的B原子沒有畫出),此晶體中A、
B、C的原子個數(shù)比為()
(A)8:6:1(B)2:3:1
(C)l:3:l(D)2:2:1
在這一問題中,因為C處于立方體的中心,因此對C原子的判斷比較容易,即1。對于A原子,就要引導學生想象每個A原子均為8個立方體所占有,即8/8=1。對于B原子,不僅要引導學生想象每個B原子均為2個立方體所占有,同時還要想象B原子的總數(shù)是畫出來的4個加上沒有畫出的2個共6個,即6/2=3。這樣的問題并不是難題,但對于缺乏空間想象力的學生來說,確實會感到束手無策。要解決好這類問題,在化學教學中就要“抽象內容形象化、微觀知識宏觀化”,增強學生對物質結構的空間想象力,提高對此類題型的思維解題能力。
4.合理運用理想實驗,培養(yǎng)假想過程想象能力
理想實驗是科學抽象的一種形式,是人們在思想中,運用理想模型塑造理想模型在理想條件下的運動過程,進行嚴密的邏輯推理的一種重要的理論研究方法。理想實驗基于現(xiàn)實、而又超越現(xiàn)實,它是在真實實驗的基礎上,抓住主要矛盾,忽略次要矛盾,對實際過程作出更深層次的抽象分析,以已被實踐所證實的邏輯法則為根據(jù),按真實實驗的格式所展開的一種復雜的思維推理活動。“理想實驗”雖然不是一種真實的實驗操作,但它可作為進一步推進科學研究活動向前發(fā)展的手段,作為創(chuàng)造性思維的重要表現(xiàn)形式,作為一種重要的理論研究方法,由此而得到的結論具有重要的意義。
例如,學生在認識弱電解質溶液中起始濃度、電離度及其電離產生的離子濃度之間的變化關系時存在困難:溶液稀釋時醋酸分子、醋酸根離子與氫離子的濃度都在減小,為什么平衡向電離成離子的方向移動而不是向生成醋酸分子的方向移動?這一困難可以通過一個理想實驗來幫助理解:設想在一無限大容積的容器內加入少量一定濃度的醋酸溶液,然后向其中不斷地加水稀釋,此時醋酸根離子與氫離子之間的距離就不斷增大。當加人水量無限大時,溶液體積亦無限大,醋酸根離子與氫離子之間距離就會無限遠,則2者碰撞結合成醋酸分子的可能性近乎零,而每個醋酸分子都可以有電離的機會,故這樣的條件下醋酸分子會全部電離,電離度達到最大。這個假想實驗的結果可以解釋弱電解質溶液稀釋,電離平衡向右移動。
又如,在建立氣一液動態(tài)平衡的概念時,可用理想實驗方法。假想一個裝有少量液體的密閉容 器,引導學生想象這里面分子的運動狀態(tài)。在這個實驗中學生并不能真正觀察到容器中分子的運動情況。但這個過程靠想象運用已有的知識是能夠達到的,這就是理想化的觀察。從而使學生在腦海里想象出在單位時間內回到液體中的分子數(shù)等于從液面飛出的分子數(shù)這一動態(tài)平衡的圖景。
再如,壓強對化學反應速率的影響,可以用理想性的實驗方法來解釋其原因。對于氣體反應來說,當溫度一定時,一定量氣體的體積與其所受的壓強成反比。這就是說,如果氣體的壓強增大到原來的2倍,氣體的體積就縮小到原來的1/2,單位體積內的分子數(shù)就增多到原來的2倍。增大壓強,就是增加單位體積里反應物的物質的量,即增大反應物的濃度,因而可以增大反應的速率。相反,減小壓強,氣體的體積就擴大,濃度減小,因而反應速率減小。
理想化實驗難度較大,需要教師多想辦法創(chuàng)造想象的圖景,比如使用一些示意圖,以提高學生學習的興趣并降低難度。
5.結語
本文就化學教學中常用的和重要的想象類型做了淺顯的討論。這些類型不是孤立的,在解決問題或探索新知的過程中往往是它們的相互融合。所以,需要把它們有機地交融,讓進行不同類型想象能力的培養(yǎng)成為一個有機整體,努力使它貫穿新授課、講評課、復習課、實驗課等不同課型的教學全過程之中。對學生進行想象能力的培養(yǎng)應作為一種常態(tài)的教學方式,一種持久的教學文化。
一、選擇題:本題共13小題,每小題6分。在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求。
1.下列有關蛋白質的說法不正確的是
A. 糖蛋白存在于細胞膜的外表面,與細胞識別、信息傳遞及細胞癌變等有關
B. 載體蛋白具有專一性,參與協(xié)助擴散、主動運輸
C. 血紅蛋白可攜帶氧氣,可參與內環(huán)境的組成
D. 抗體由漿細胞分泌,專一性很強
2. 某同學在觀察減數(shù)分裂裝片時,發(fā)現(xiàn)一個細胞含有成對的同源染色體,但沒有四分體,著絲點排列在赤道板位置,且每條染色體都有染色單體。下列相關分析正確的是
A. 水稻的雌蕊是良好的實驗材料
B. 這是處于減數(shù)第二次分裂中期的細胞
C. 下一時期將發(fā)生同源染色體彼此分離
D. 所形成兩個子細胞的染色體數(shù)目相同
3. 以下有關遺傳變異的說法不正確的是
A. 三倍體無子西瓜不育,但是其變異能通過無性生殖遺傳給后代
B. DNA分子中發(fā)生堿基對的替換、增添和缺失不一定會引起性狀改變
C. 在有絲分裂和減數(shù)分裂的過程中,會由于非同源染色體之間交換一部分片段,導致染色體結構變異
D. 在鏡檢某基因型為AaBb的父本細胞時,發(fā)現(xiàn)其基因型為AaB,此種變異為基因突變
4. 馬拉松長跑是一項高強度體育運動,下列相關分析錯誤的是
A. 運動員跑步過程中心跳加快,是神經體液調節(jié)的結果
B. 出發(fā)后運動員體溫在較高水平上維持相對穩(wěn)定,此時產熱量大于散熱量
C. 途中運動員會大量出汗是下丘腦調節(jié)體溫相對穩(wěn)定的結果,應及時補充水分
D. 運動員感到疲勞仍能堅持跑完全程,離不開大腦皮層的控制作用
5. 荔枝椿象吸食荔枝、龍眼等果樹的嫩芽,造成果品減產。平腹小蜂可把卵產在椿象的卵內,幼蟲取食椿象的卵液,長大后的小蜂鉆出卵殼,再次找到椿象重復上述過程。下列敘述正確的是
A. 平腹小蜂與椿象為互利共生關系
B. 平腹小蜂在生態(tài)系統(tǒng)中屬于初級消費者
C. 平腹小蜂與荔枝椿象之間存在著信息交流
D. 平腹小蜂、荔枝椿象、荔枝構成了一個相互依存的生物群落
6. 下列關于“探索生長素類似物促進插條生根的最適濃度”實驗的敘述正確的是
A. 本實驗的結果不能夠體現(xiàn)生長素作用的兩重性的特點
B. 實驗中不同濃度生長素類似物溶液浸泡不同插條的時間長短要有不同的梯度
C. 浸泡法處理插條就是將插條浸泡在配制好的生長素類似物溶液中直至其生根
D. 實驗中常用的生長素類似物有NAA、2,4-D、IPA、IBA和生根粉等
7. 古代的很多成語、諺語都蘊含著很多科學知識,下列對成語、諺語的解釋正確的是
A.“冰,水為之,而寒于水”說明相同質量和溫度的水和冰,冰的能量高
B.“大浪淘沙”、“百煉方能成鋼”發(fā)生的均為化學變化
C.“甘之如飴”說明糖類均有甜味
D.“火樹銀花”中的焰火實質上是金屬元素的焰色反應
8. 設NA表示阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值,下列說法正確的是
A. 常溫常壓下,18g D2O分子中所含中子數(shù)為10NA
B. 8.0 gCu2S和CuO的混合物中含有銅原子數(shù)為0.1NA
C. 標準狀況下,2.24 L Cl2溶于水中達到飽和,轉移的電子數(shù)為0.1NA
D. 50mL 12mol?L-1鹽酸與足量MnO2共熱,生成的氯氣分子數(shù)為0.15NA
9. 下列關于有機物的說法錯誤的是
A. 乙醇和乙酸都是常用調味品的主要成分
B. 苯和油脂均不能夠使酸性高錳酸鉀溶液褪色
C. 麻醉劑三氟氯溴乙烷(CF3CHClBr)的同分異構體有3種(不考慮立體異構)
D. 家中發(fā)生天然氣泄漏,不能在室內用電話報警
10. 下列根據(jù)實驗操作和現(xiàn)象所得出的結論正確的是( )
11. 五種短周期主族元素X、Y、Z、W、R。X的原子半徑是短周期主族元素中最大的,Y元素的原子最外層電子數(shù)為m,次外層電子數(shù)為n,Z元素的原子L層電子數(shù)為m+n,M層電子數(shù)為m-n,W元素與Z元素同主族,R元素與Y元素同主族。下列敘述錯誤的是
A. 28gZ單質中含有4 molZ―Z非極性共價鍵
B. Y的氫化物比R的氫化物穩(wěn)定,熔沸點高
C. Z、W、R最高價氧化物對應水化物的酸性強弱順序是:R>W>Z
D. X與Y形成的兩種常見化合物中陰、陽離子的個數(shù)比均為1∶2
12. 我國預計在2020年前后建成自己的載人空間站。為了實現(xiàn)空間站的零排放,循環(huán)利用人體呼出CO2的并提供O2,我國科學家設計了一種裝置(如1圖),實現(xiàn)了“太陽能電能化學能”轉化,總反應方程式為2CO2=2CO+O2。關于該裝置的下列說法正確的是
A. 圖中N型半導體為正極,P型半導體為負極
B. 反應完畢,該裝置陽極中電解質溶液的pH增大
C. 離子交換膜中每通過1mol離子,產生0.5molO2
D. 人體呼出的氣體參與X電極的反應:CO2+H2O+2e-=CO+2OH-
13. 25℃時,用Na2S 沉淀Cu2+、Zn2+兩種金屬陽離子(M2+),所需S2-最低濃度的對數(shù)值lgc(S2-)與lgc(M2+)的關系如圖2所示。下列說法不正確的是
A. Na2S 溶液中:c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)=1/2c(Na+)
B. 25℃時,Ksp(CuS)約為1×10-35
C. 向100 mL Zn2+、Cu2+濃度均為10-5 mol/L 的混合溶液中逐滴加入10-4 mol/L 的Na2S 溶液,Cu2+先沉淀
D. 向Cu2+濃度為10-5 mol/L 的工業(yè)廢水中加入ZnS 粉末,不會有CuS沉淀析出
二、選擇題:本題共8小題,每小題6分。在每小題給出的四個選項中,第14~18題只有一項符合題目要求,第19~21題有多項符合題目要求。全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分。
14. 物理學在揭示現(xiàn)象本質的過程中不斷發(fā)展,下列說法不正確的是
A. 通電導線受到的安培力,實質上是導體內運動電荷受到洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)
B. 穿過閉合電路的磁場發(fā)生變化時電路中產生感應電流,是因為變化磁場在周圍產生了電場使電荷定向移動
C. 磁鐵周圍存在磁場,是因為磁鐵內有取向基本一致的分子電流
D. 踢出去的足球最終要停下來,說明力是維持物體運動的原因
15. 如圖3所示是演示小蠟塊運動規(guī)律的裝置.在蠟塊沿玻璃管(y方向)上升的同時,將玻璃管緊貼著黑板沿水平方向(x方向)向右運動,得到蠟塊相對于黑板(xOy平面)運動的軌跡圖.則蠟塊沿玻璃管的上升運動與玻璃管沿水平方向的運動的形式是
A. 小蠟塊沿玻璃管做勻加速直線運動,玻璃管沿水平方向做勻加速直線運動
B. 小蠟塊沿玻璃管做勻加速直線運動,玻璃管沿水平方向做勻速直線運動
C. 小蠟塊沿玻璃管做勻速直線運動,玻璃管沿水平方向先加速后減速
D. 小蠟塊沿玻璃管做勻速直線運動,玻璃管沿水平方向先減速后加速
16. 如圖4所示,固定斜面c上放有兩個完全相同的物體a,b,兩物體間用一根細線連接,在細線的中點加一與斜面垂直的拉力F,使兩物體均處于靜止狀態(tài),下列說法正確的是
A. c受到地面的摩擦力向左
B. a,b兩物體的受力個數(shù)一定相同
C. a,b兩物體對斜面的壓力相同
D. 當逐漸增大拉力F時,物體b受到斜面的摩擦力一定逐漸增大
17. 如圖5所示,有一面積為S、匝數(shù)為N、電阻不計的矩形線圈,繞OO′軸在水平方向的磁感應強度為B的勻強磁場中以角速度ω勻速轉動,矩形線圈通過滑環(huán)接一理想變壓器,滑動觸頭P可上下移動,副線圈接有可調電阻R.從圖示位置開始計時,下列判斷正確的是
A. 矩形線圈產生的感應電動勢的瞬時值表達式為e=NBSωcos ωt
B. 矩形線圈從圖示位置經過的時間,通過電流表的電荷量為0
C. 當P不動,R增大時,電壓表讀數(shù)增大
D. 當P向上移動,R不變時,電流表讀數(shù)減小
18.如圖6所示,a,b,c,d為某勻強電場中的四個點,且ab∥cd,abbc,bc=cd=2ab=2l,電場線與四邊形所在平面平行.已知φa=20 V,φb=24 V,φd=8 V.一個質子經過b點的速度大小為v0,方向與bc夾角為45°,一段時間后經過c點,e為質子的電荷量,不計質子的重力,則
A. c點電勢為14 V
B. 質子從b運動到c所用的時間為
C. 場強的方向由a指向c
D. 質子從b運動到c電場力做功為12 eV
19. 如圖7(甲)所示,足夠長的固定光滑細桿與地面成一定傾角,在桿上套有一個光滑小環(huán),沿桿方向給環(huán)施加一個拉力F,使環(huán)由靜止開始運動,已知拉力F及小環(huán)速度v隨時間t變化的規(guī)律如圖7(乙)所示,重力加速度g取10 m/s2.則以下判斷正確的是
A. 小環(huán)的質量是1 kg
B. 細桿與地面間的傾角是30°
C. 前3 s內拉力F的最大功率是2.25 W
D. 前3 s內小環(huán)機械能的增加量是5.75 J
20. 已知質量分布均勻的球殼對其內部物體的引力為零.設想在地球赤道正上方高h處和正下方深為h處各修建一繞地心的環(huán)形真空軌道,軌道面與赤道面共面.兩物體分別在上述兩軌道中做勻速圓周運動,軌道對它們均無作用力,設地球半徑為R.則
A. 兩物體的速度大小之比為
B. 兩物體的速度大小之比為
C. 兩物體的加速度大小之比為
D. 兩物體的加速度大小之比為
21. 如圖8(甲)所示,在豎直方向上有四條間距相等的水平虛線L1,L2,L3,L4,在L3與L4之間存在勻強磁場,磁感應強度大小均為1 T,方向垂直于虛線所在平面向里.現(xiàn)有一矩形線圈abcd,寬度cd=L=0.5 m,質量為0.1 kg,電阻為2 Ω,將其從圖示位置靜止釋放(cd邊與L1重合),速度隨時間的變化關系如圖8(乙)所示,t1時刻cd邊與L2重合,t2時刻ab邊與L3重合,t3時刻ab邊與L4重合,t2~t3之間圖線為與t軸平行的直線,t1~t2之間和t3之后的圖線均為傾斜直線,已知t1~t2的時間間隔為0.6s,整個運動過程中線圈平面始終處于豎直方向.(重力加速度g取10 m/s2). 則
A. 在0~t1時間內,通過線圈的電荷量為0.25 C
B. 線圈勻速運動的速度大小為8 m/s
C. 線圈的長度為2 m
D. 0~t3時間內,線圈產生的熱量為4.2 J
第II卷
三、非選擇題:包括必考題和選考題兩部分。第22題~第32題為必考題,每個試題考生都必須作答。第33題~第40題為選考題,考生根據(jù)要求作答。
(一)必考題(共129分)
22.(6分)利用圖9所示裝置可以做力學中的許多實驗.
(1)以下說法正確的是 .
A. 利用此裝置做“研究勻變速直線運動”的實驗時,必須設法消除小車和木板間的摩擦阻力的影響
B. 利用此裝置探究“加速度與質量的關系”,通過增減小車上的砝碼改變質量時,不需要重新調節(jié)木板的傾斜度
C. 利用此裝置探究“加速度與質量的關系”并用圖像法處理數(shù)據(jù)時,如果畫出的a-m關系圖像不是直線,就可確定加速度與質量成反比
D. 利用此裝置“探究動能定理”實驗時,應將木板帶打點計時器的一端適當墊高,這樣做的目的是利用小車重力沿斜面的分力補償小車運動中所受阻力的影響
(2)某同學在利用此裝置“探究加速度a與力F的關系”時,因為不斷增加所掛鉤碼的個數(shù),導致鉤碼的質量遠遠大于小車的質量,則小車加速度a的值隨鉤碼個數(shù)的增加將趨近于的值.
23.(9分)測定一組干電池的電動勢和內電阻的實驗中,備有下列器材:
A. 待測的干電池
B. 電流傳感器1
C. 電流傳感器2
D. 定值電阻R0(2 000 Ω)
E. 滑動變阻器R(0~20 Ω,2 A)
F. 開關和導線若干
某同學設計了如圖10(甲)所示的電路來完成實驗.
(1)在實驗操作過程中,該同學將滑動變阻器的滑片向左滑動,則電流傳感器1的示數(shù)將 (選填“變大”或“變小”).
(2)該同學利用測出的實驗數(shù)據(jù)繪出的I1I2圖線(I1為電流傳感器1的示數(shù),I2為電流傳感器2的示數(shù),且I2的數(shù)值遠遠大于I1的數(shù)值),如圖10(乙)所示.則由圖線可得被測電池的電動勢E= V,內阻r= Ω.
24.(12分)如圖11所示,光滑絕緣的正方形水平桌面邊長為d=0.48 m,離地高度h=1.25 m.桌面上存在一水平向左的勻強電場(除此之外其余位置均無電場),電場強度E=1×104 N/C.在水平桌面上某一位置P處有一質量m=0.01 kg,電荷量q=1×10-6 C的帶正電小球以初速v0=1 m/s向右運動.空氣阻力忽略不計,重力加速度g=10 m/s2.求:
(1)小球在桌面上運動時加速度的大小和方向;
(2)P處距右端桌面多遠時,小球從開始運動到最終落地的水平距離最大?并求出該最大水平距離.
25.(20分)如圖12(甲)所示,直角坐標系xOy的第二象限有一半徑為R=a的圓形區(qū)域,圓形區(qū)域的圓心O1坐標為(-a,a),與坐標軸分別相切于P點和N點,整個圓形區(qū)域內分布有磁感應強度大小為B的勻強磁場,其方向垂直紙面向里(圖中未畫出).帶電粒子以相同的速度在紙面內從P點進入圓形磁場區(qū)域,速度方向與x軸負方向成θ角,當粒子經過y軸上的M點時,速度方向沿x軸正方向,已知M點坐標為(0,).帶電粒子質量為m、帶電荷量為-q.忽略帶電粒子間的相互作用力,不計帶電粒子的重力,求:
(1)帶電粒子的速度大小和cosθ值;
(2)若帶電粒子從M點射入第一象限,第一象限分布著垂直紙面向里的勻強磁場,已知帶電粒子在該磁場的作用下經過了x軸上的Q點,Q點坐標為(a,0),該磁場的磁感應強度B′大小為多大?
(3)若第一象限只在y軸與直線x=a之間的整個區(qū)域內有勻強磁場,磁感應強度大小仍為B.方向垂直紙面,磁感應強度B隨時間t變化的規(guī)律如圖11(乙)所示,已知在t=0時刻磁感應強度方向垂直紙面向外,此時某帶電粒子剛好從M點射入第一象限,最終從直線x=a邊界上的K點(圖中未畫出)穿出磁場,穿出磁場時其速度方向沿x軸正方向(該粒子始終只在第一象限內運動),則K點到x軸最大距離為多少?要達到此最大距離,圖12(乙)中的T值為多少?
26.(14分)無色而有刺激性氣味的甲酸,是最簡單的羧酸液體,熔點8.6℃,沸點100.8℃?;瘜W實驗室常用甲酸(HCOOH)和濃硫酸混合加熱制備一氧化碳,其反應方程式為:HCOOHCO+H2O,制備時先加熱濃硫酸至80℃-90℃,控制溫度,再逐滴滴入甲酸。
(1)請從上圖中選用所需的儀器(儀器可重復使用)組成一套驗證甲酸(HCOOH)和濃硫酸加熱生成產物的實驗裝置。現(xiàn)提供以下藥品:甲酸、濃硫酸、無水硫酸銅、氧化銅粉末、澄清石灰水。將所用儀器的序號按連接順序由上至下依次填入下表(可以不填滿),并寫出該儀器中應加試劑的名稱或化學式(劃橫線部分不需要填寫)。
證明有一氧化碳生成的現(xiàn)象是 。
(2) 實驗室可用甲酸制備甲酸銅。其方法是先用硫酸銅和碳酸氫鈉作用制得堿式碳酸銅,然后再與甲酸制得四水甲酸銅[Cu(HCOO)2?4H2O]晶體。查閱資料可知四水甲酸銅晶體為淺藍色晶體,可溶于水,難溶于醇。
相關的化學方程式是:2CuSO4+4NaHCO3=Cu(OH)2?CuCO3+3CO2+2Na2SO4+H2O
Cu(OH)2?CuCO3+4HCOOH+5H2O=2Cu(HCOO)2?4H2O+CO2
實驗步驟如下:
Ⅰ、堿式碳酸銅的制備:
①步驟i是將一定量CuSO4?5H2O晶體和NaHCO3固體一起放到研缽中研磨,其目的是 。
②步驟ii是在攪拌下將固體混合物分多次緩慢加入熱水中,反應溫度控制在70℃-80℃,如果看到 (填寫實驗現(xiàn)象),說明溫度過高。
Ⅱ、甲酸銅的制備:
將Cu(OH)2?CuCO3固體放入燒杯中,加入一定量熱的蒸餾水,再逐滴加入甲酸至堿式碳酸銅恰好全部溶解,趁熱過濾除去少量不溶性雜質。在通風櫥中蒸發(fā)濾液至原體積的1/3時,冷卻析出晶體,過濾,再用少量無水乙醇洗滌晶體2-3次,晾干,得到產品。
③制取甲酸銅時需要“趁熱過濾”的原因是
。
④用無水乙醇洗滌晶體的目的是
。
27.(14分)硼鎂泥主要成分是MgO,還含有CaO、Al2O3、FeO、FeO、MnO、B2O3、SiO2等雜質。以硼鎂泥為原料制取的七水硫酸鎂在印染、造紙和醫(yī)藥等工業(yè)上都有廣泛的應用。硼鎂泥制取七水硫酸鎂的工藝流程如下:
查閱資料可知:B2O3溶于硫酸,所以此法制備的七水硫酸鎂含有少量硼酸(H3BO3)。
(1)濾渣A能溶于氫氟酸,寫出其反應的化學方程式
。
(2)濾渣B中含有不溶于稀鹽酸的黑色固體,則濾渣B含有的成分有 ,加MgO并煮沸的目的是
。
(3)寫出加NaClO過程中發(fā)生反應的離子方程式
。
(4)硼酸和甲醇在濃硫酸存在下生成B(OCH3)3,B(OCH3)3可與NaH反應制得易溶于水的強還原劑硼氫化鈉(NaBH4)。
①寫出生成B(OCH3)3的化學方程式 ,其反應類型為 。
②NaBH4中氫元素的化合價為 ,寫出生成NaBH4的化學方程式 。
28.(15分)二甲醚(CH3OCH3)和甲醇(CH3OH)被稱為21世紀的新型燃料。以CH4和H2O為原料制備二甲醚和甲醇的工業(yè)流程如下:
請?zhí)羁眨?/p>
(1)在一定條件下,反應室1中發(fā)生反應:CH4(g)+H2O(g)?葑CO(g)+3H2(g) ;ΔH>0。在其它條件不變的情況下升高溫度,逆反應速率將 (填“增大”、“減小”或“不變”)。
(2)在一定條件下,已知反應室2的可逆反應除生成二甲醚外還生成了氣態(tài)水,其化學方程式為 。
(3)在壓強為0.1MPa條件下,反應室3(容積為VL)中amolCO與2amolH2在催化劑作用下反應生成甲醇: CO(g)+2H2(g) ?葑CH3OH(g),CO的平衡轉化率與溫度、壓強的關系如圖17所示,則:
①P1 P2(填“”或“=”),請說明理由
。
②在P1壓強下,100℃時,CH3OH(g) ?葑 CO(g)+2H2(g)反應的平衡常數(shù)為 (用含a、V的代數(shù)式表示)。
(4)CO(g)的燃燒熱為283.0 kJ/mol,H2(g)的燃燒熱為285.8 kJ/mol,則表示CH3OH(g)燃燒熱的熱化學方程式為
。
(5)以CH3OH(g)為燃料可以設計甲醇燃料電池,該電池以H2SO4稀作電解質溶液,其負極電極反應式為 ,已知該電池的能量轉換效率為82.5%,則該電池的比能量為
kW?h?kg-1(結果取兩位有效數(shù)字,比能量=,1kW?h=3.6×106J)
29.(9分)為了探究不同條件對植物光合速率和呼吸速率的影響,某同學做了如下實驗:用8株各有20片葉片、大小長勢相似的天竺葵盆栽植株,分別放在密閉的玻璃容器中,在不同條件下利用傳感器定時測定密閉容器中二氧化碳的含量。實驗結果統(tǒng)計如下表,請分析:(注:“+”表示環(huán)境中二氧化碳增加;“”表示環(huán)境中二氧化碳減少)
(1)用編號為2、4、6、8的裝置可構成一個相對獨立的實驗組合,該實驗組合的目的是:探究 。由表可知,植物呼吸作用最強的是編號第 組實驗。
(2)在編號為1的裝置中,葉肉細胞中能產生ATP的細胞結構有 。
(3)由表可知,植物光合作用最強的是編號第 組實驗。一段時間后,編號為5的裝置中二氧化碳含量將不再變化,原因是 。
(4)現(xiàn)有一株天竺葵的胡蘿卜素缺失突變體,將其葉片進行了紅光照射光吸收測定和色素層析條帶分析(從上至下),與正常葉片相比,實驗結果是光吸收差異 (“不”或“非常”)顯著,色素帶缺第 條。
30. (10分)(1)圖18是表示利用玉米胚芽鞘研究生長素在植物體內運輸方向的實驗設計思路。則 (填“甲”“乙”“丙”或“丁”)組處理后的普通瓊脂塊能使去掉尖端的胚芽鞘繼續(xù)生長。
(2)去掉其頂芽前后,側芽部位生長素和細胞分裂素的濃度變化及側芽長度變化坐標曲線圖如上右圖,據(jù)圖分析:
① 激素甲代表的是 ;激素乙的生理作用是
。
② 據(jù)圖分析高濃度的細胞分裂素對側芽萌動起的作用是____________作用。
③ 為研究根向地生長與生長素和乙烯的關系,該興趣小組又做了以下實驗:將該植物的根尖放在含不同濃度的生長素的培養(yǎng)液中,并加入少量蔗糖做能源。發(fā)現(xiàn)在這些培養(yǎng)液中出現(xiàn)了乙烯,且生長素濃度越高,乙烯的濃度也越高,根尖生長所受的抑制也越強。
a. 該實驗的因變量有_____________________________。
b. 為使實驗嚴謹,還需要另設對照組,對照組的處理是將植物等量的根尖放在_____________________________中。
c. 據(jù)此實驗結果可推知水平放置的植物根向重力生長的原因可能是:近地側生長素濃度高誘導產生______________,從而______________________________________。
31.(9分)某生態(tài)系統(tǒng)總面積為200km2,假設該生態(tài)系統(tǒng)存在一條食物鏈為生物A生物B生物C,生物B種群的K值為1200只,回答下列問題:
(1)該生態(tài)系統(tǒng)中,生物A獲得的能量一部分在呼吸作用中以熱能形式散失了,一部分用于其___________________等生命活動,儲存在植物體的有機物中。生物B同化的能量_______(填“大于”“等于”或“小于”)生物C同化的能量。
回答下列問題:
(1)步驟A中主反應生成Na2CrO4的化學方程式為
,
副反應主要有:Fe2O3+Na2CO32NaFeO2+CO2和
。
(2)步驟A中往高溫焙燒爐中加入的輔料是石灰石,其主要目的不是造渣,但不加石灰石,主反應速率將很慢,而且反應不完全。由此可知,加石灰石的主要作用是
。
(3)步驟B中形成廢渣的主要成分是 。
(4)圖25是紅礬鈉和硫酸鈉的溶解度曲線。據(jù)此,步驟C操作的方法是:將硫酸酸化鉻酸鈉和硫酸鈉所得的混合溶液 (填操作名稱),趁熱過濾得到的晶體是 (填化學式);然后將所得濾液
(填操作名稱),過濾得到的晶體是 。
(5)C步中用硫酸酸化,能否用鹽酸酸化: ,理由是 ;在酸化時為什么酸度不能太低
。
37.【化學―選修3:物質結構與性質】(15分)
鐵及鐵的化合物在生產、生活中有著重要的用途。
(1)已知鐵是26號元素,寫出Fe的價層電子排布式 ;在元素周期表中,該元素在 區(qū)(填“s”、“p”、“d”、“f”或“ds”)。
(2)Fe原子或離子有較多能量相近的空軌道,因此能與一些分子或離子形成配合物,則與之形成配合物的分子的配位原子應具備的結構特征是 。Fe(CO)5是一種配合物,可代替四乙基鉛作為汽油的抗爆震劑,其配體是CO分子。寫出CO的一種常見等電子體分子的結構式 ;兩者相比較,沸點較高的是 (填分子式)。
(3)1183 K以下純鐵晶體的晶胞如圖26(甲)所示,1183 K以上則轉變?yōu)閳D26(乙)所示晶胞,在兩種晶體中最鄰近的鐵原子間距離相同。
①圖甲和圖乙中,鐵原子的配位數(shù)之比為 。
②空間利用率是指構成晶體的原子、離子或分子在整個晶體空間中占有的體積百分比,則圖甲和圖乙中,鐵原子的空間利用率之比為 。
(4)天然的和絕大部分人工制備的晶體都存在各種缺陷,例如在某種FeO晶體中就存在圖27所示缺陷:一個Fe2+空缺,另有兩個Fe2+被Fe3+所取代。其結果晶體仍呈電中性,但化合物中Fe和O的比值卻發(fā)生了變化。已知某氧化鐵樣品組成為Fe0.97O,則該晶體Fe3+與Fe2+的離子數(shù)之比為 。
38.[化學――選修5:有機化學基礎](15分)
現(xiàn)用如下方法合成高效、低毒農藥殺滅菊酯:
( )
(1)B的名稱是_____________;合成H的反應類型是__________。
(2)A中最多可能同一平面上的原子數(shù)為________。
(3)寫出反應 F+I殺滅菊酯的化學方程式:_____ ______________。
(4)寫出C在高溫高壓、催化劑條件下與足量氫氧化鈉水溶液充分反應的化學方程式:________________________。
(5)X與F互為同分異構體,X苯環(huán)上有三個取代基且含有 結構,則符合此條件的F共有 種。
(6)請設計合理方案以丙酮(CH3COCH3)和甲醇為原料合成有機玻璃()
(用合成路線流程圖表示,并注明反應條件).
提示:①合成過程中無機試劑任選;
②合成路線流程圖示例如下:
CH2=CH2CH3CH2BrCH3CH2OH
39.(15分)胡蘿卜素是一種常用的食用色素,可分別從胡蘿卜或產生胡蘿卜素的微生物體中提取獲得,流程如下:
(1)篩選產胡蘿卜素的酵母菌R時,可選用
或平板劃線法接種。采用平板劃線法接種時需要先灼燒接種環(huán)其目的是 。
(2)培養(yǎng)酵母菌R時,培養(yǎng)基中的蔗糖和硝酸鹽可以分別為酵母菌R提供 和 。
(3)從胡蘿卜中提取胡蘿卜素時,干燥過程應控制好溫度和 以防止胡蘿卜素分解;萃取過程中宜采用 方式加熱以防止溫度過高;萃取液濃縮前需進行過濾。其目的是 。
(4)紙層析法可用于鑒定所提取的胡蘿卜素。鑒定過程中需要用胡蘿卜素標準品作為 。
40. (15分)胚胎工程技術包含的內容很豐富,如圖30是胚胎工程技術研究及應用的相關情況,其中供體1是良種荷斯坦高產奶牛,供體2是黃牛,請據(jù)圖回答下列問題:
(1)通過應用2繁殖優(yōu)良品種相對于傳統(tǒng)繁育方法的優(yōu)勢是 。其中哺乳動物的早期胚胎形成后,在一定時間內 ,為胚胎收集提供了可能。
(2)形成受精卵的方法,除了體內受精外,還可以進行體外受精,需要將優(yōu)良公牛的收集后放在一定濃度的肝素溶液中進行培養(yǎng),其目的是 。而采集的卵子,也需要進行體外培養(yǎng),其目的是 。
(3)通過應用2獲得小牛,涉及到胚胎工程的最后一道“工序”是 。
(4)細胞C取自牛胎兒的 ,并培養(yǎng)在 細胞上,或在添加抑制因子的培養(yǎng)液中,維持細胞不分化的狀態(tài)。
(5) 要使人的白蛋白基因在奶牛乳腺細胞異性表達,完整的基因表達載體要包括目的基因、 的啟動子和終止子、標記基因等部分。
參考答案
1. C 2. D 3. D 4. B 5. C 6. D 7. D 8. B 9. B 10. D 11. A 12. D 13. D 14. D 15. D 16. C 17. A 18. B 20. AC 21. ABC
22.(1)BD (2)g
解析:(1)此裝置可以用來研究勻變速直線運動,但不需要平衡摩擦力,選項A錯誤;利用此裝置探究“加速度與質量的關系”,通過增減小車上的砝碼改變質量時,不需要重新調節(jié)木板傾斜度,選項B正確;曲線的種類有雙曲線、拋物線、三角函數(shù)曲線等多種,所以若a-m圖像是曲線,不能斷定曲線是雙曲線,即不能斷定加速度與質量成反比,應畫出a-圖像,選項C錯誤;探究“動能定理”實驗時,需要平衡摩擦力,方法是將木板帶打點計時器的一端適當墊高,這樣做的目的是利用小車重力沿斜面分力補償小車運動中所受阻力的影響,從而小車受到的合力即為繩子的拉力,選項D正確.
(2)設小車質量為m,鉤碼質量為M,則對小車有F-μmg=ma① 對鉤碼有mg-F=Ma②,聯(lián)立①②解得a=g,將上式變形為a=g,可見當M》m時,加速度a趨近于g.
23. (1)變大 (2)3 1
解析:(1)滑動變阻器在電路中應起到調節(jié)電流的作用,滑片P向左滑動時R值增大,干路電流減小,路端電壓增大,電流傳感器1的示數(shù)變大,電流傳感器2的示數(shù)變小.
(2)路端電壓U=I1R0=E-I2r,變形得I1=-I2. 由數(shù)學知圖像中的k=,b=. 由圖可知b=1.50×10-3,k==0.5×10-3.
故解得E=3.0 V,r=1Ω.
24. (1)1.0 m/s2 方向水平向左 (2)m m
解析:(1)小球受到重力、支持力和電場力,重力和支持力平衡,根據(jù)牛頓第二定律有
a===m/s2=1.0 m/s2,方向水平向左.
(2)設P到桌面右端的距離為x1,球離開桌面后做平拋運動的水平距離為x2,
則x總=x1+x2,由v2-v0 2=-2ax1,得v=
設平拋運動的時間為t,根據(jù)平拋運動的分位移公式有h=gt2,代入得t=0.5s
水平方向有x2=vt=0.5,故x總=x1+0.5
令y=,則x總=
故當y=,即x1=m時,水平距離最大,最大值為xm=m
即P處距桌面右端m時,有最大水平距離為m.
25. (1) (2)B (3) (+)a
解析:(1)帶電粒子在圓形磁場區(qū)域中做圓周運動的圓心為O2,離開圓形磁場區(qū)域時的位置為H,連接PO1HO2可知,該四邊形為菱形,帶電粒子做圓周運動的半徑r=a
由于qvB=m,得v=
由于PO1在豎直方向,半徑HO2也為豎直方向,由圖31可知r+rcosθ=a,解得cosθ=;
(2)由圖31可知,帶電粒子以平行于x軸正方向的速度從M點進入磁場區(qū)域中做圓周運動,設半徑為r3,由幾何關系有tanβ==,β=37°,則cosβ==,得:r3=a
而r3=,得B′=B;
(3)由圖32知,圓O4與直線x=a相切于C點,圓O5與y軸相切于D點,兩圓弧相切于E點,帶電粒子運動到K點時離x軸距離最大,O4O5=2r=2a,cos?漬=,?漬=60°最大距離KQ=a+2r+2rsin?漬=(+)a.
帶電粒子運動周期T0=,由T=×T0,解得
T=.
26.(1)
(共4分,每空儀器和試劑都對給1分)
E中氧化銅粉末變紅,E后B裝置中澄清石灰水變渾濁(2分)
(2)①研細并混合均勻(2分) ②出現(xiàn)黑色固體(2分)
③防止甲酸銅晶體析出(2分)
④減少晶體的損耗以及洗去晶體表面的水和其它雜質(2分)
解析:(1)A為反應發(fā)生裝置,反應產生一氧化碳和水,C中裝無水硫酸銅檢驗水,在一氧化碳與氧化銅加熱反應前需要除去一氧化碳中的水,試劑中只有濃硫酸能夠做干燥劑,所以選B裝置加入濃硫酸干燥一氧化碳,E中裝氧化銅與一氧化碳反應,為了確認是一氧化碳,還需要用澄清石灰水檢驗產物有二氧化碳才能驗證產物中有一氧化碳,最后要用排水法收集一氧化碳,防止一氧化碳污染空氣。
(2) ①因為是取混和固體多次加入熱水中,故兩種固體要混合均勻,而NaHCO3固體和CuSO4?5H2O晶體均易結成塊,固要研細才可混和均勻;②氫氧化銅和碳酸銅受熱均不穩(wěn)定易分解,前者生成黑色的氧化銅和水,后者黑色的氧化銅和二氧化碳,所以溫度過高會使它們分解,出現(xiàn)黑色固體;③蒸發(fā)濃縮后甲酸銅的濃度比較高,如果冷卻至常溫會以晶體的形式析出,故要“趁熱”過濾;④將濾液冷卻結晶后,析出的晶體表面一定會殘留有溶液中的其它物質,如表面上有水,還有一些其它的溶質都有可能殘留在上面,故用乙醇洗滌晶體的目的是洗去晶體表面的水和其它雜質,另外四水甲酸銅晶體可溶于水,難溶于醇,用無水乙醇洗滌晶體可以減少四水甲酸銅晶體的損耗。
27. (1)SiO2+4HF=SiF4+2H2O (2分)
(2)Al(OH)3、Fe(OH)3、MnO2 (2分);
調高溶液pH,促進Al3+、Fe3+完全水解成氫氧化物沉淀而除去(2分)
(3)Mn2++ClO-+H2O=MnO2+Cl-+2H+、2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O (2分,順序不分先后)
(4)H3BO3+3CH3OHB(OCH3)3+3H2O (2分)
酯化反應(或“取代反應”)(1分)
②-1(1分) B(OCH3)3+4NaH=NaBH4+3CH3ONa (2分)
解析:(1)根據(jù)工藝流程可知可溶于氫氟酸的濾渣A為SiO2(2)濾渣B含有不溶于稀鹽酸的黑色固體,根據(jù)硼鎂泥中含MnO推得黑色固體為MnO2;加入氧化鎂調節(jié)pH,促進Al3+、Fe3+完全水解成氫氧化物沉淀而除去,推得濾渣B含有Al(OH)3、Fe(OH)3。(3)加NaClO過程中,NaClO為氧化劑,將二價鐵氧化為三價鐵,將二價錳氧化成二氧化錳,注意加入硫酸溶液呈酸性,根據(jù)化合價升降守恒結合電荷守恒用H+進行配平。(4)根據(jù)信息硼酸和甲醇在濃硫酸存在下生成B(OCH3)3,B(OCH3)3與NaH反應制硼氫化鈉(NaBH4),化合價沒有變化,為非氧化還原反應,根據(jù)原子守恒進行書寫和配平。
28.(1)增大(1分)(2)2CO+4H2CH3OCH3+H2O(2分,沒寫可逆符號扣1分)(3)①
反應方向移動,CO的轉化率增大(2分)
②a2/V2mol2?L-2(2分)
(4)CH3OH(g) +O2 (g) =CO2 (g)+2H2O (1) ;?駐H=-726.5 kJ/mol(2分)
(5)CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+(2分) 5.2 (3分)
解析:(1)升高溫度,不論正反應速率還是逆反應速率都增大;
(2)根據(jù)信息可以確定出產物為“CH3OCH3+H2O”,再根據(jù)原子守恒即可推出其反應方程式。
(3)①提高CO的平衡轉化率,所以p1
②100℃時, CH3OH(g)?葑CO(g)+2H2(g)
c(始)/mol?L-1 0 a/V 2a/V
c(轉)/mol?L-1 0.5a/V 0.5a/V a/V
c(平)/mol?L-1 0.5a/V 0.5a/V a/V
得:K==a2/V2mol2?L-2
(4)根據(jù)圖Ⅰ和CO(g)的燃燒熱為283.0 kJ/mol,H2(g)的燃燒熱為285.8 kJ/mol,利用蓋斯定律得到
CH3OH(g) +O2 (g) =CO2 (g)+2H2O; ?駐H=-726.5 kJ/mol
(5)甲醇燃料電池,負極通入的物質為甲醇,電極反應式為:CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+,根據(jù)比能量計算式結合(3)中熱化學方程式計算得到為5.2kW?h?kg-1
29.(9分,除說明外每空1分)
(1)溫度對植物呼吸作用速率的影響 6
(2)線粒體、葉綠體、細胞質基質 (2分)
(3)5 光合作用強度等于呼吸作用強度(合理即可) (2分)
(4)不 一
解析:(1)用編號為2、4、6、8的裝置可構成一個相對獨立的實驗組合,均為無光條件下,變量為溫度,所以該實驗組合的目的是:探究溫度對植物呼吸作用速率的影響。由表可知,植物呼吸作用最強的是編號第6組實驗,其12小時后CO2變化量增加最大。
(2)在編號為1的裝置中,有光條件下,葉肉細胞中光合作用和呼吸作用均能產生ATP,細胞結構有線粒體、葉綠體、細胞質基質。
(3)植物光合作用強度=呼吸作用強度+凈光合作用強度,由表可知,相同溫度條件下有光測量值為凈光合作用速率,無光條件下測量值為呼吸作用速率,所以光合作用最強的為第5組,12小時后CO2吸收量為4g。隨著反應的進行,由于光合作用強度大于呼吸作用強度,CO2濃度不斷降低,光合作用強度減弱直至和呼吸作用強度相等,CO2含量不再變化。
(4)胡蘿卜素缺失,其主要吸收藍紫光,對紅光吸收無明顯影響,紙層析時胡蘿卜素應位于第一條色素帶。
30.(10分,除說明外每空1分)(1)甲、?。?分) (2)①生長素 促進細胞分裂 ②促進 ③a. 乙烯的濃度和根的生長情況 (2分)b. 含等量蔗糖但不含生長素的培養(yǎng)液c.乙烯 抑制根的近地側生長
解析:(1)根據(jù)生長素極性運輸特點,從形態(tài)學上端(a端)運輸?shù)叫螒B(tài)學下端(b端),故甲、丁組處理后的普通瓊脂塊能使去掉尖端的胚芽鞘繼續(xù)生長。
(2)去掉頂芽后,頂端優(yōu)勢解除,側芽的生長素含量會降低,據(jù)圖分析,激素甲代表生長素,激素乙代表細胞分裂素,生理作用為促進細胞分裂,而且隨著濃度增加,側芽萌動更顯著,所以高濃度的細胞分裂素對側芽萌動起促進作用。
由題干可知:生長素濃度越高,乙烯的濃度也越高,根尖生長所受的抑制也越強,實驗自變量為生長素濃度,因變量為乙烯的濃度和根的生長情況。根據(jù)單一變量原則,對照組應設置為含等量蔗糖但不含生長素的培養(yǎng)液。近地側生長素濃度高誘導產生乙烯,從而抑制根的近地側生長。
31.(9分,除說明外每空1分)(1)生長、發(fā)育和繁殖 大于(2)標志重捕法 2只/ km2 (2分) 3只/ km2(2分) (3)由于生物B以生物A為食,生物C的數(shù)量增加導致生物B的數(shù)量減少,從而導致生物A數(shù)量的增加(2分)
解析:(1)生態(tài)系統(tǒng)中,生物A獲得的能量一部分在呼吸作用中以熱能形式散失了,一部分用于其生長、發(fā)育和繁殖等生命活動,儲存在植物體的有機物中。根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)能量流動過程中單向流動,逐級遞減的特點,生物B同化的能量大于生物C同化的能量。
(2)生物活動能力強,活動范圍大,應用標志重捕法來調查其種群密度。當生物B的種群數(shù)量為400只,其種群密度=400只÷200 km2=2只/ km2;種群數(shù)量為K/2=600只時,其增長速度最快,此時種群密度為600只÷200 km2=3只/ km2。
(3)由于生物B以生物A為食,生物C的數(shù)量增加導致生物B的數(shù)量減少,從而導致生物A數(shù)量的增加。
32.(11 分,除說明外每空2分)(1)AaBBDdEe 減數(shù)第二次分裂后期
(2)7 1/12 (3)2/3 自然選擇(或“選擇”)(1分)
解析:(1)根據(jù)材料可知,紫花基因型為A_B_D_,紅花基因型為A_B_dd,粉花基因型A_bbdd,白花基因型aa____。由于所產生子代植株既有大花瓣也有小花瓣,所以M花瓣基因型為Ee;花的顏色的分離比為紫花 ∶ 紅花 ∶ 白花=9 ∶ 3 ∶ 4,無粉色A_bbdd,則M花色對應基因為AaBBDd;減數(shù)分裂過程中,基因A和A的分離應發(fā)生在減數(shù)第二次分裂后期著絲點分裂時。
(2)M植株自交后代花瓣形態(tài)有大花瓣也有小花瓣,花色有三種,還有無花瓣一種,表現(xiàn)型共有2×3+1=7種表現(xiàn)型?;ò晷螒B(tài)Ee自交后代EE ∶ Ee ∶ ee=1 ∶ 2 ∶ 1,故有花瓣中大花瓣占1/(1+2)=1/3;花色中白花占4/(9+3+4)=1/4;白色大花瓣所占比例為1/3×1/4=1/12。
(3)根據(jù)基因的自由組合定律,紫花植株中,EE:Ee =1:2,E基因頻率為2/3。隨著自交代數(shù)的增加,ee無繁殖能力,自然選擇使e的基因頻率不斷降低,E的基因頻率會升高。
36.(1)4FeO?Cr2O3+8Na2CO3+7O28Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2(2分);
Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2 (2分)
(2) 高溫下石灰石分解產生的二氧化碳從下往上穿過爐料,使得爐料翻滾,起到攪拌作用,使爐料疏松,增加與氧氣的接觸面積,有利于反應的進行。(2分)
(3)調節(jié)Al(OH)3、Fe(OH)3(2分)
(4)蒸發(fā)濃縮(1分);Na2SO4(1分); 冷卻結晶(1分);7Na2Cr2O7?2H2O (1分)
(5)不能(1分);Cr2O7 2-在酸性條件下是強氧化劑,可能被鹽酸還原(1分);因為存在轉化平衡:Cr2O4 2-+2H+?葑Cr2O7 2-+H2O,如酸度太低,CrO4 2-的轉化率不高(1分)。
解析:(1)根據(jù)工藝流程推得反應物為FeO?Cr2O3,有碳酸鈉參加反應,生成物中有鉻酸鈉,鉻元素化合價不變,二價鐵變成三價鐵,該反應為氧化還原反應,空氣中焙燒有氧氣參加做氧化劑,有二氧化碳生成,根據(jù)化合價升降守恒和原子守恒配平,類比Fe2O3+Na2CO32NaFeO2+CO2,用氫氧化鋁與碳酸鈉反應。
(2)石灰石加入不是為了造渣,那作用就只能是利用高溫下石灰石分解產生的二氧化碳,氣流起到攪拌作用。
(3)調節(jié)pH使鋁離子和三價鐵離子生成Al(OH)3、Fe(OH)3
(4)根據(jù)圖像紅礬鈉溶解度受溫度影響大,蒸發(fā)濃縮趁熱過濾析出溶解度小的Na2SO4冷卻結晶得到Na2Cr2O7?2H2O晶體。
(5)Cr2O7 2-有強氧化性能夠氧化鹽酸中的氯離子;因為存在轉化平衡:2Cr2O4 2-+2H+?葑Cr2O7 2-+H2O,如酸度太低,Cr2O4 2-的轉化率不高。
37.(1) 3d64s2 (1分); d (1分) (2) 具有孤電子對 (2分)
NN(2分); CO(2分)(3)2U3 (2分);(或0.92U1)(2分)
(4)6U91(3分)
解析:(1)基態(tài)Fe原子的核外價電子排布式為3d64s2,F(xiàn)e原子最后填充d能級,屬于d區(qū)。
(2)形成配位健的條件是配體具有孤對電子,中心原子或離子具有空軌道, 所以與之形成配合物的分子的配位原子應具備的結構特征是具有孤電子對。原子數(shù)和價電子數(shù)分別都相等的都是等電子體,所以與CO的一種常見等電子體分子是氮氣,其結構式是NN。氮氣和CO形成的晶體都是分子晶體,其中氮氣是非極性分子,CO是極性分子,所以CO的分子間作用力強于氮氣的,因此沸點較高的是CO。
(3)①1183K以下,與位于頂點的鐵原子等距離且最近的鐵原子位于晶胞體心,頂點的鐵原子被8個晶胞共有,則配位數(shù)為8;1183K以上,與鐵原子等距離且最近的鐵原子位于面心,則距離頂點的鐵原子距離且最近的鐵原子,橫平面有4個、豎平面有4個,平行于紙面的有4個,共12個,配位數(shù)之比為2U3,故答案為:2U3。
②設晶胞邊長為a,原子半徑為r,根據(jù)晶胞結構圖可知圖25(甲)為體心立方結構,3a2=(4r)2,得r=a,其空間利用率為×100%=×100%=68%,而圖25(乙)為面心立方結構2a2=(4r)2,得r=a,其空間利用率為×100%=×100%=74%,所以它們的利用率之比為68U74=0.92U1,故答案為:0.92U1;
(4)設Fe3+離子數(shù)為x,則Fe2+離子數(shù)為97-x,由在離子化合物中陽離子所帶的正電荷總數(shù)與陰離子所帶的負電荷總數(shù)相等可知,3x+(97-x)×2=100×2,解之得,x=6,所以. Fe3+與Fe2+的離子數(shù)之比6U(97-6)=6U91.
故答為:該晶體中Fe3+與Fe2+的離子數(shù)之比為:6U91.
38.(1)4―氯甲苯或對氯甲苯;(1分)氧化反應(1分)(2)13(2分)
(4)+3NaOH2NaCl+H2O+(2分)
(5) 8 (3分)
(4分)
解析:本題可以采用逆向推導法,F(xiàn)和I在濃硫酸作用下發(fā)生酯化反應生成殺滅菊酯,故由殺滅菊酯的結構可以推出F為,I為;然后通過逆向推導,HI,為與HCN加成,GH為甲基氧化為-CHO,推出其G結構為;A為甲苯,在Fe催化下,在甲基對位取代,生成對氯甲苯B,在與氯氣,取代甲基上一個H,在與NaCN,醇取代,生成D為,再發(fā)生取代,水解,最終得到F
(1)根據(jù)結構簡式命名為:4―氯甲苯或對氯甲苯; 合成H的反應得氧為氧化反應
(2)甲苯中苯環(huán)中所有原子共平面,結合甲基類比甲烷四面體結構(最多三個原子共平面),可以推得甲苯中最多有13個原子共平面。
(3)通過酯化反應可以推得:
(4)鹵代烴水解,注意生成的如果是酚羥基能夠與氫氧化鈉溶液反應:
+3NaOH2NaCl+H2O+ (2分)
(5)苯環(huán)上有三個取代基,含有結構,剩余的四個碳的烷基有四種-CH2CH2CH2CH3,-CH(CH3)CH2CH3,-CH2CH(CH3)CH3,-C(CH3)3 放到苯環(huán)上有兩個不重復的位置,總共4×2=8 種
(6)
39.(15 分,除說明外每空2分)(1)稀釋涂布平板法 滅菌(防止雜菌污染)(2)碳源 氮源(3)時間 水浴 濾去不溶物(4)(實驗)對照(1分)
解析:(1)篩選產胡蘿卜素的酵母菌R時,可選用稀釋涂布平板法或平板劃線法接種。采用平板劃線法接種時需要先灼燒接種環(huán)其目的是滅菌(防止雜菌污染)。
(2)培養(yǎng)酵母菌R時,培養(yǎng)基中的蔗糖和硝酸鹽可以分別為酵母菌R提供碳源和氮源。
(3)從胡蘿卜中提取胡蘿卜素時,干燥過程應控制好溫度和時間以防止胡蘿卜素分解;萃取過程中宜采用水浴方式加熱以防止溫度過高;萃取液濃縮前需進行過濾,其目的是濾去不溶物。
(4)紙層析法可用于鑒定所提取的胡蘿卜素。鑒定過程中需要用胡蘿卜素標準品作為(實驗)對照。
40.(15 分,除說明外每空2分)(1)可以充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖能力 不會與母體子宮建立組織上的聯(lián)系 (2)誘導獲能 使卵母細胞成熟 (3)胚胎移植 (4) 原始性腺 飼養(yǎng)層 (5) 乳腺蛋白基因(1分)
解析:(1)應用2為胚胎移植,相對于傳統(tǒng)繁育方法的優(yōu)勢是可以充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖能力。其中哺乳動物的早期胚胎形成后,在一定時間內不會與母體子宮建立組織上的聯(lián)系,為胚胎收集提供了可能。
(2)體外受精前需要將優(yōu)良公牛的收集后誘導獲能。而采集的卵子,也需要進行體外培養(yǎng)使卵母細胞成熟。
(3)胚胎工程的最后一道“工序”是胚胎移植。
關鍵詞 喜樹堿;抗癌活性;喜樹堿來源
Abstract Modern clinical experiment shows that Camptothecin is a kind of alkaloid possessing antitumor ctivities in different cancers,such as bladder cancer 、cerebrum cancer、liver cancer and so on.. In this paper, In order to offer foundation for further researching Camptothecin hereafter,
an overview is given on advances in the research of Camptothecin from the following aspects: the history of Camptothecin development、antitumor activity of Camptothecin、sources of Camptothecin in Camptotheca acuminate. Decne、composing Camptothecin in chemical method and obtaining Camptothecin in biological technology, etc.
Key words Camptothecin;antitumor activity;sources
喜樹(Camptotheca acuminate.Decne.)為珙桐科(Nyssaceae)喜樹屬(Camptotheca Decne.)植物[1],是我國的南方特有的落葉喬木樹種,分布于我國長江流域及西南各省和印度部分地區(qū),臺灣、廣西、河南等地也有栽培。1998年8月被批準為第一批國家重點Ⅱ級保護野生植物。研究表明,喜樹中含有的一種生物堿―喜樹堿(Camptothecin,CPT)具有抗癌活性。現(xiàn)代臨床試驗表明CPT及其衍生物對膀胱癌、腦癌、乳癌、宮頸癌、結腸癌、神經腹質癌、何杰金氏?。馨途W(wǎng)狀細胞癌)、肺癌、淋巴癌、黑色素癌、卵巢癌、胰腺癌、兒科癌瘤、前列腺癌和肝癌等30余種腫瘤都有不同的程度的療效。本文從喜樹堿的研究歷史、喜樹堿的抗癌活性、喜樹(Camptotheca acuminate. Decne) 中喜樹堿的資源、化學合成喜樹堿以及采用生物技術獲得喜樹堿等方面綜述了喜樹堿的研究進展,旨在為今后喜樹堿進一步開發(fā)利用提供依據(jù)。
1喜樹堿的研究歷史
喜樹堿是喜樹的根、皮、莖和種子中的生物堿。1966年美國北卡羅納大學、伊利諾伊大學和NCI的研究人員首次從喜樹莖中分離得喜樹堿并確定了它的化學結構式(見圖1)。喜樹堿在體外對Hela細胞和L1210細胞及嚙齒類動物顯示較強的抗癌活性 [2] ,該發(fā)現(xiàn)引起了人們的極大關注。在70年代,人們將喜樹堿初步應用于臨床,發(fā)現(xiàn)喜樹堿對部分病人胃腸癌的癥狀有所緩解,但對人體的消化系統(tǒng)和泌尿系統(tǒng)的毒性太大,引起病人難以忍受的生理反應,如惡心、嘔吐、胃腸炎、出血性膀胱炎、尿頻、尿痛等,同時喜樹堿的溶解度低,將喜樹堿制成鈉鹽后抗癌活性降低。諸多原因幾乎使喜樹堿的臨床研究陷于停頓,喜樹堿的研究進入低潮階段[3-6]。1985年,Y.H.Hisang等發(fā)現(xiàn)喜樹堿發(fā)揮抗癌活性是能特異性地抑制拓撲異構酶Ⅰ(TopoosomeraseⅠ,TopoⅠ)的活性而非拓撲異構酶Ⅱ(TopoosomeraseⅡ,TopoⅡ),這正是喜樹堿獨特的抗癌機理[7],這一發(fā)現(xiàn)掀起了喜樹與喜樹堿研究的新。自1985年來,尤其是進入90年代后,美國、日本、加拿大和英國等國家積極投入大量的人力和物力進行喜樹與喜樹堿的研究,使喜樹成為繼紅豆杉之后第二個重要的木本抗癌藥用植物,對喜樹的研究與喜樹堿的開發(fā)已成為世界性的熱門研究課題。
圖1、喜樹堿的化學結構式
2 喜樹堿的抗癌活性機制
喜樹堿的獨特抗癌活性機制被譽為二十世紀90年代抗癌藥物的三大發(fā)現(xiàn)之一[8] 。喜樹堿的抗癌活性與TopoⅠ有關,人的TopoⅠ為單體酶,共含765個氨基酸,定位于第20號染色體上[9]。人的TopoⅠ是存在于人體細胞內具有調節(jié)細胞核空間結構變化和控制核酸生理功能的酶,參與調節(jié)DNA的拓撲構象,涉及DNA復制,DNA修復以及RNA轉錄等機制。
喜樹堿主要作用細胞周期的S期,使細胞終止在G2期。DNA在復制的過程中,DNA雙鏈解開分成兩股單鏈,在復制過程中形成一種Y字形結構的結構即復制叉(replication)。隨著復制叉上DNA的分離,叉前的雙鏈的DNA變得更加正超螺旋化,而這種超螺旋的積累是DNA解旋酶消除了兩鏈間堿基部分的結果。如果沒有機制來消除這些超螺旋累積的話,復制機器將在不斷上升的壓力面前陷于停頓[10]。(圖2、DNA復制過程中產生正超螺旋。)
圖2、DNA復制過程中產生正超螺旋
(來源:J.D.沃森,T.A.貝克,S.P.貝爾,A.甘恩編著,M.萊文,R.M.洛斯克,楊煥明等譯.基因的分子生物學[M].科學出版社,2007:202。)
研究表明 TopoⅠ能夠消除超螺旋的積累。TopoⅠ為了發(fā)揮功能,能夠催化DNA雙鏈中的一條的斷裂與再連接反應。
首先 TopoⅠ與正超螺旋結合,TopoⅠ活性部位的酪氨酸殘基攻擊DNA的一條鏈上的磷酸二酯鍵,可使DNA的一條鏈斷裂產生一個缺口,可使鏈的末端沿螺旋軸按擰松超螺旋的方向轉動,從而消除這種正超螺旋累積。同時TopoⅠ通過磷酸-酪氨酸鍵連接其中一個斷端。DNA的另一端帶有一個游離的羥基,這個末端被酶牢牢的控制。當來自DNA斷端的游離羥基攻擊磷酸-酪氨酸鍵,最終重新形成磷酸二酯鍵,重新連接DNA鏈,并釋放拓撲異構酶1。即將切開的DNA單鏈再連接[10]。(圖3、 TopoⅠ與DNA的復合體結構;圖4、TopoⅠ通過酪氨酸-DNA中間體切開DNA;圖5、TopoⅠ催化反應模型。)
圖3、TopoⅠ與DNA的復合體結構
(來源:劉展眉,崔英德,賓淑英。喜樹及喜樹堿研究中的生物技術應用[J]。廣東化工:2006(6)33:67~69。)
圖4、TopoⅠ通過酪氨酸-DNA中間體切開DNA。a.斷開和重連接反應。為簡便起見,這里只顯示單條DNA鏈。b.磷酸―酪氨酸共價中間體的詳細結構。
(來源:J.D.沃森,T.A.貝克,S.P.貝爾,A.甘恩編著,M.萊文,R.M.洛斯克,楊煥明等譯.基因的分子生物學[M].科學出版社,2007:124。)
圖5、TopoⅠ催化反應模型
(來源:Adapted from Champoux J.2001.DNA topoisomerases.Annual Review of Biochemistry 70:369-413.Copyrightc2001by Annual Reviews.省略.)
喜樹堿的抗癌活性主要影響DNA鏈再連接反應,即喜樹堿與TopoⅠ和切口的DNA結合形成喜樹堿-TopoⅠ-DNA復合物, 該復合物很穩(wěn)定,使斷裂的DNA堆積。當DNA復制叉進一步復制時,復制叉和喜樹堿-TopoⅠ-DNA復合物碰撞,造成雙鏈DNA斷裂,導致不可逆的DNA復制停滯,最后導致細胞死亡[11]。
圖6、喜樹堿與“DNA- TopoⅠ”共價復合物結合模型
(來源:田喜鳳,盧思奇.DNA拓撲異構酶抑制劑及其抗卡氏肺孢子蟲的研究進展[J].寄生蟲與醫(yī)學昆蟲學報,2004,12(1):52-56。)
3 喜樹中喜樹堿的資源
在我國,喜樹的野生資源已經處于瀕危狀態(tài),在某些地方已經絕跡,現(xiàn)存的少量的野生資源也存在滅絕的危險。根據(jù)張顯強等[1]報道:我國的野生喜樹植物現(xiàn)存資源為52586.89噸,可以作為藥用的葉片和種子資源總量為2158.09噸和134.99噸;在全國各地胸徑超過80~105cm,樹高達30~36m的存在于野生狀態(tài)下的喜樹總量不超過400株。 張顯強等同時也指出了目前國內每年新發(fā)現(xiàn)癌癥患者160萬人,并有130萬人死于癌癥,全世界的癌癥患者將會更多。而目前全世界的喜樹堿的生產能力僅為600Kg,顯然喜樹堿資源遠遠不能滿足市場的需要,喜樹資源的嚴重不足已經引起供求之間的嚴重矛盾。
自然界喜樹植物中的不同器官都含有喜樹堿,而喜樹堿在喜樹的不同的器官中的含量不相同。王玲麗等[12]通過高效液相色譜法(HPLC)測定了喜樹不同器官的含量,結果表明,喜樹堿含量以幼葉、種子和幼枝中較高,分別為0.185%、0.172%、0.159%,與其他器官相比差異顯著 (P
4 采用化學方法合成喜樹堿
自從喜樹堿(Camptothecin,CPT)被證明具有抗癌活性以來,人們便開始了喜樹堿的人工合成。美國的北卡州三角研究所以Wall博士為首的研究組,近30年一直從事喜樹堿合成的研究,對喜樹堿的開發(fā)研究起著重要作用[21]。70年代初期,Stork[22] 和 Tang [23]根據(jù)喜樹堿五元環(huán)的結構特點,分別以吡咯烷酮和比環(huán)酮酸為原料,首先通過經典的Friend Lander 縮合反應建立A、B環(huán),然后在現(xiàn)成的D環(huán)位置上連接構造E環(huán)的適當原子,經環(huán)合、氧化兩步,制得(±)- 喜樹堿。
圖7、Stork 和 Tang合成CPT的過程
Dennis P C等[24]從3-羰基-戊二酸二甲酯合成CPT,先構成A、B、C、D環(huán),然后再構成E環(huán),盡管步驟少,但得到的是外消旋的產物,即產物是20(S)―CPT與20(R)―CPT的混合物,產率低。Corey等[25]以1為原料經過多步反應得到5(3,4-二取代呋喃-α-羥基酸),再經過拆分非對映異構體喹啉鹽、碳酸酯保護內酯環(huán)的α-羥基得到6,再經過光照氧化、SOCl2氯化得到7,最后與三環(huán)胺縮合、脫保護即得到(S)-CPT。
圖8、Corey合成CPT的過程
Subhash P.等[26] 等以1原料,經過多步反應也合成了CPT。(圖9、Subhash P.等合成CPT的過程。)
圖9、Subhash P.等合成CPT的過程。
目前采用化學方法合成CPT,還有Leu S、BrownRT、Jurong Yu等[27-29]都報道了合成喜樹堿的方法。目前采用化學方法有多種缺點,如合成CPT合成路線多,副產物多,產物是消旋物,即產物是20(S)-CPT與20(R)-CPT的混合物,但是只有20(S)-CPT才具有生物活性[30],產率低,因此如何提高CPT的產率才具有意義。
5 用生物技術獲得的喜樹堿
21世紀是生命科學的世紀,采用生物技術已經在多種行業(yè)得到廣泛應用,在農業(yè)、醫(yī)藥、環(huán)保等領域首先取得了實質性成就。同樣生物技術也在喜樹開發(fā)研究中有多方面的應用。喜樹的天然資源有限,喜樹堿在植物體內的含量甚微。喜樹堿的化學合成雖然在近幾年來取得了一定進展,但成本很高,不甚理想,采用生物技術來提高喜樹堿的產量是一條很有希望的途徑。目前主要體現(xiàn)在喜樹愈傷組織培養(yǎng)、細胞懸浮培養(yǎng)、毛狀根培養(yǎng)等。
5.1喜樹愈傷組織培養(yǎng)
采用愈傷組織培養(yǎng)的方法可以進行喜樹的快速繁殖,有利于提高喜樹種子的利用率,通過擴大繁殖系數(shù),為喜樹工廠化育苗提供基礎材料,但優(yōu)良的喜樹快速繁殖體系的建立受多種因素影響,如外植體的類型、培養(yǎng)基的激素比例、溶液的pH、溫度、光照強度等,因此通過篩選合適的培養(yǎng)條件就顯得非常重要。目前對此領域的研究以喜樹的葉和莖為外植體進行組織培養(yǎng)的報道較多。
5.1.1以喜樹的葉為外植體進行組織培養(yǎng)
早在1973年,Griffith[31],Misawa[32]等進行了喜樹的組織培養(yǎng)。他們從喜樹葉得到的愈傷組織,培養(yǎng)1個月后能累積CPT,但其含量很低,僅為原植物的1/10。。張彥波[33] 等以喜樹的幼葉為外植體,通過測定過氧化物酶和多酚氧化酶的活性,從培養(yǎng)基種類、激素配比、添加物的處理等方面進行愈傷組織誘導的研究,結果表明,以幼葉外植體的最佳誘導培養(yǎng)基為:SH+NAA 2.5 mg/L+2,4-D 0.5 mg/L +6-BA 0.25mg/L; 張冬艷等[34] 以喜樹的幼葉為外植體誘導出愈傷組織,在SH+NAA5 mg/ L+6-BA0.2 mg/ L+蔗糖30 g/ L的培養(yǎng)基上誘導出的愈傷組織有根的分化,用HPLC法測定CPT的含量最高達到0.00245%,為原植株的1/20。鄧冬青[35]以喜樹幼葉為外植體,采用不同的培養(yǎng)基上誘導愈傷組織,從生長情況來看,B5作為基本培養(yǎng)基對愈傷組織的形成更為有利。不同激素對誘導愈傷組織往往有不同的效果,誘導產生的愈傷組織在形態(tài)結構、生長能力、分化方向、次生代謝產物的合成能力等方面有很大差異。2,4-D較易誘導出愈傷組織,但不利于組織的分化。
5.1.2 以喜樹的莖為外植體進行組織培養(yǎng)
在1974年,日本的Sakato等[36] 報道了以喜樹的莖為外植體誘導出愈傷組織,其喜樹堿的含量為0.0025%。1992年,荷蘭的Hengel等[37]也以喜樹的莖為外植體誘導出了愈傷組織。馬林[38] 以莖段為外植體進行組織培養(yǎng),以MS為基本培養(yǎng)基,添加不同質量濃度的6-BA、NAA和2,4-D,通過研究愈傷組織培養(yǎng)的適宜條件,結果表明,在MS+6-BA 2mg/L+NAA2 mg/L+2,4-D2mg/L的誘導較好,愈傷組織在MS+6-BA1mg/L+ 2,4-D1mg/L的培養(yǎng)基上繼代培養(yǎng),愈傷組織生長速度快。林桂蕓[39]等用喜樹帶芽莖段為外植體,采用正交試驗法,研究不同濃度激素對離體愈傷組織和腋芽誘導的影響。試驗結果表明:最佳啟動培養(yǎng)基和誘導培養(yǎng)基分別為MS+6-BA 2.0mg/L +IBA1.0 mg/L和B5 +6-BA 2.0 mg/L +IBA.0 mg/L。呂立堂等[40] 以喜樹幼苗的莖尖作為外植體,在附加不同激素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)。結果表明,在B5+6-BA0.2 mg/L+IBA 0.05 mg/L+AS(afenine sulfate)10 mg/L的培養(yǎng)基上培養(yǎng)對叢生芽的誘導與增值效果最佳,在B5+IBA 0.5 rng/L+KT0.1rng/L+AS10 rng/L的生根效果最佳。試管苗移栽到珍珠巖-土壤(3:7)的基質中生長良好,成活率高達96 %。
5.2 喜樹細胞懸浮培養(yǎng)
植物細胞懸浮培養(yǎng)技術是當今藥用植物實現(xiàn)工業(yè)化生產的必經之路,目前已在紅豆杉、甘草、人參和黃連等多種藥物的生產中取得了成功。通過不斷改善植物細胞體外培懸浮培養(yǎng)條件,可大大地提高生物細胞中次生代謝的含量,并且還可以通過向培養(yǎng)基中添加藥物合成的前體物質,經培養(yǎng)將其轉化為目的化合物,以此來增加有效成分的含量;另外,對懸浮培養(yǎng)的細胞進行特定的生物遺傳轉化反應,也將獲得新的藥物成分,從而可很好地實現(xiàn)了天然植物大規(guī)模工業(yè)化生產藥物的目的。
喜樹細胞懸浮培養(yǎng)體系的建立受多種因素影響,合理的外植體的類型、激素水平以及培養(yǎng)中的其他物質對喜樹細胞培養(yǎng)體系的建立起著重要作用。
潘學武等[41]用喜樹幼苗的下胚軸誘導的愈傷組織進行懸浮培養(yǎng),研究了基本培養(yǎng)基、激素和培養(yǎng)條件對培養(yǎng)物生長的影響,測定了培養(yǎng)細胞生長和喜樹堿積累的動態(tài)變化。結果表明,在在MS培養(yǎng)基中細胞生長良好,細胞分散性和喜樹堿積累優(yōu)于在其他類型的培養(yǎng)基。最佳激素組合為2,4-D 0.2 mg/L+NAA 0.5 mg/L+ 6-BA 0.5 mg/L,細胞繼代周期以12 d左右為宜,懸浮細胞適合在22-26℃,120 r/min下生長。高桂珍等[42]以喜樹幼嫩葉片為材料進行細胞懸浮培養(yǎng),結果表明,在光照條件下培養(yǎng)細胞生長周期30 d;在黑暗條件下培養(yǎng)細胞生長周期為27 d,細胞的增殖曲線呈“S”形;在黑暗和光照(2000 lx,10 h/d)下下培養(yǎng),其培養(yǎng)液pH值先下降后回升;培養(yǎng)細胞中可溶性蛋白質含量及過氧化物酶活性均出現(xiàn)兩個峰值,但出現(xiàn)的時間不同。顧青[43]等用喜樹的頂芽、葉片、莖段為外植體誘導喜樹愈傷組織進行細胞懸浮培養(yǎng),在B5+NAA1.0mg/l+2,4-D0.5 mg/l+KT0.5 mg/l培養(yǎng)基上培養(yǎng),同時在培養(yǎng)基中添加了0.001、0.002 mg/ml L-色氨酸,結果表明,L-色氨酸對喜樹愈傷細胞的生長沒有明顯影響,但是促進喜樹愈傷組織細胞合成喜樹堿,喜樹堿含量比未添加L-色氨酸培養(yǎng)的愈傷組織細胞增加了3倍。顧青[44]以喜樹的嫩枝條為材料,在添加了Cu2+的B5培養(yǎng)基中培養(yǎng),結果表明,在B5培養(yǎng)基中添加0.008mg/mL CuCl2時,對喜樹愈傷細胞的生長沒有明顯影響,但是對喜樹愈傷細胞合成CPT的促進作用最強, CPT含量比未誘導前增加了約30倍。于放等[45] 將水楊酸(SA)應用于喜樹細胞培養(yǎng)體系中,通過添加不同濃度的水楊酸,結果表明SA可以增強喜樹細胞的次級代謝作用,有利于代謝產物喜樹異堿A和喜樹異堿B(與喜樹堿有部分類似結構的生物堿)的合成。
5.3 喜樹毛狀根培養(yǎng)
當今在全球范圍內,人們都在不同程度地使用中藥材,中藥材由于其價格低廉副作用低被越來越多的人所認可,消費量與日俱增,但隨之中藥材資源被大范圍的破壞,部分珍貴的野生藥用資源面臨滅絕的局面,同時,許多中藥材生存環(huán)境特殊,很難大面積栽種或在自然狀態(tài)下有效成分含量很低,因此單純依靠野生和栽培資源很難滿足工業(yè)化生產要求,同時易造成資源枯竭。因此如何采取有效措施保護與保存現(xiàn)有資源、尋找和開發(fā)新資源已迫在眉睫。
利用生物技術的方法生產藥用植物的有效成分,為保護中藥材的野生資源和生態(tài)環(huán)境,具有重要理論和應用的價值。
毛狀根培養(yǎng)是20世紀80年展起來的基因工程和細胞工程相結合的一項技術,它是將發(fā)根農桿菌的Ri質粒中含有的T-DNA整合到植物細胞的DNA上,誘導植物細胞產生毛狀根.如今,植物毛狀根培養(yǎng)被認為是獲得有用次生代謝產物的重要途徑.如何在培養(yǎng)過程中提高毛狀根中有用次生代謝產物的積累能力成為人們關注的焦點.毛狀根培養(yǎng)相對于細胞培養(yǎng)具有遺傳和生物化學方面的穩(wěn)定性,毛狀根可以在不含激素的培養(yǎng)基上快速生長并可以大量積累經濟價值較高的次生代謝產物.因此,毛狀根被認為是極好的獲得植物次生代謝產物的原材料.近年來培養(yǎng)珍貴藥用植物毛狀根來獲取次生代謝產物成為國內外研究的熱點.1998年以前就已建立了大約31科100余種植物毛狀根的培養(yǎng)系統(tǒng),其中大多為珍貴藥用植物,如黃花煙草、曼陀羅、顛茄、莨菪、長春花、紫草、紅豆杉、人參、黃連等.之后,國內科研人員相繼成功建立了大黃、栝樓、菘藍、野葛、決明、龍葵、何首烏、商陸等毛狀根培養(yǎng)系統(tǒng).
5.3.1毛狀根培養(yǎng)的原理
毛狀根培養(yǎng)是通過將發(fā)根農桿菌的Ri質粒中含有的T-DNA整合到植物細胞的DNA上,誘導植物細胞產生毛狀根.
發(fā)根農桿菌是存在于土壤中的一種革蘭氏陰性細菌[46]。在發(fā)根農桿菌細胞中含有Ri 質粒, 其上有一段 T- DNA。發(fā)根農桿菌能夠感染大多數(shù)的雙子葉植物和少數(shù)單子葉植物[47]及個別的裸子植物[48、49]的傷口,在感染植物的傷口時,它將細胞中的Ri 質粒中上的T- DNA 插入到植物基因組中,誘導植物的傷口產生毛狀根。根據(jù)Ri質粒轉化植物后產生的毛狀根合成冠癭堿(opine)的類型不同,將Ri質粒分為4種類型:甘露堿型(Mannopine type)、黃瓜堿型(Cucumopine type)、米奇矛型(Mikimopine-type)和農桿堿型(Agropine type)。但農桿堿型的質粒的發(fā)根農桿菌一般比其他三種類型的農桿菌具有更廣泛的宿主范圍和更強的致根特性[50]。
Ri質粒具有2個非常重要的功能區(qū)即轉移區(qū)(T- DNA)和致病區(qū) (Vir區(qū))。農桿堿型 Ri 質粒上的 T- DNA 是不連續(xù)的, 分為 TL- DNA 和TR- DNA(圖10、農桿堿型Ri質粒的結構。)
TL- DNA 和TR- DNA 可分別插入寄主植物的基因組中。TL- DNA 上存在rol(root loci)A、B、C、D基因群(稱core T―DNA)[51],它決定形成毛狀根和毛狀根的形態(tài)特征以及再生植株的莖、葉的形態(tài)和一些生理性狀。TR- DNA 區(qū)域含有編碼合成農桿堿的基因 (ags)和合成生長素(IAA)的基因 (tms-1和tms-2), 后者指導 IAA 的合成, 因此轉化產生的毛狀根是激素自養(yǎng)型的,誘導成功的毛狀根可無激素的液體培養(yǎng)基瘋狂地生長。甘露堿型和黃瓜堿型 Ri質粒的 T- DNA 是連續(xù)的。
圖10、農桿堿型Ri質粒的結構。
三種類型的質粒的 Vir 區(qū)具有很高的保守性, 它們在轉化過程中并不發(fā)生轉移, 但它對 T- DNA的轉移起著極其重要的作用。它的缺失或突變都不能形成毛狀根。Vir區(qū)含有
7個基因 (VirA- G), 在通常情況下,除VirA 一直處于活性表達狀態(tài)而其它的 6 個基因通常情況下處于抑制狀態(tài)。植物受傷后會在傷口處產生特殊的小分子酚類化合物,如乙酰丁香酮。當發(fā)根農桿菌感染寄主時,酚類化合物可以與Vir A 基因的表達產物結合,誘導其他6個基因(VirB- G)的活化,產生一系列限制性核酸內切酶, 在限制性核酸內切酶的作用下,將Ri質粒中的T- DNA切斷。然后T- DNA與細菌細胞膜上的特定部位結合,再向植物細胞轉移,進入細胞核,最后整合到細胞核的基因組中[52、53]。
Lorence等[54]用發(fā)根農桿菌ATCC15834 誘導喜樹的子葉、下胚軸和真葉都得到了喜樹的毛狀根,每克干重的毛狀根CPT的含量也為1. 0mg。劉展眉等[55] 用發(fā)根農桿菌A41.2526誘導喜樹外植體產生了毛狀根,初步建立了喜樹堿毛狀根產生體系。經過PCR和甘露堿檢測,結果表明發(fā)根農桿菌Ri質粒的rolB基因已經整合到喜樹毛狀根基因組中并得到表達。
6 喜樹堿的其他功能
根據(jù)冉玉平報道[56]喜樹堿對治療銀屑病有很好的療效,喜樹堿能治療銀屑病的作用可能是因為喜樹堿抑制皮膚中分裂較快的上皮細胞的有絲分裂,使棘層細胞增殖減慢和角化不全消失。劉曉明等[57] 探討了喜樹堿在體外對人臍靜脈血管內皮細胞ECV304增殖抑制和凋亡誘導作用,結果顯示喜樹堿可能具有抗血管生成作用,這種作用可能與喜樹堿能抑制TopoⅠ的活性有關.。以色列Ben Gurion大學的Priel 和其他同事發(fā)現(xiàn)TopoⅠ在HIV 復制中非?;钴S,低劑量的CPT能阻斷被感染細胞HIV 的復制[58]。
7 展望
進入21世紀以來,癌癥已經成了人類健康的一大隱患,嚴重威脅著人類的健康。傳統(tǒng)的抗癌藥物紫杉醇、長春堿等,由于價格昂貴、產量低,難以滿足醫(yī)藥衛(wèi)生事業(yè)的需求,尋找新型抗癌藥物勢在必行。喜樹堿的獨特抗癌活性機制掀起了喜樹與喜樹堿研究的,
美國、日本、加拿大和英國等國家積極投入大量的人力和物力進行喜樹與喜樹堿的研究,我國是喜樹資源的大國,我們應當積極地運用現(xiàn)代生物學、現(xiàn)代化學、現(xiàn)代物理學等當今最新科學技術,走自主創(chuàng)新道路,積極開發(fā)喜樹堿資源,將我國喜樹資源優(yōu)勢轉化為經濟優(yōu)勢,促進我國經濟的發(fā)展,服務于人類。
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