1,、理解障礙的突破
用“遷移法”理解本課實(shí)驗(yàn)原理及方法步驟原理,。
（1）跨學(xué)科知識(shí)的遷移。
本實(shí)驗(yàn)中關(guān)于葉綠體中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)就同時(shí)涉及到相關(guān)的有機(jī)物的性質(zhì),、有機(jī)溶劑的特點(diǎn),、物質(zhì)的溶解度等化學(xué)知識(shí)以及物質(zhì)擴(kuò)散等物理學(xué)知識(shí)，借助于這些知識(shí),，可以更好地理解葉綠體中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)的原理,。
葉綠體中色素提取的原理是：由于光合色素位于葉綠體中的囊狀結(jié)構(gòu)(繁注：即類(lèi)囊體)上，要把它提取出來(lái)必須破壞葉表皮,、細(xì)胞壁和細(xì)胞膜,、葉綠體的雙層膜，所以要剪碎后加二氧化硅研磨,，以便使色素充分被提取,。又因?yàn)槿~綠體的色素不溶于水，但可溶于有機(jī)溶劑中,，所以還要加入丙酮使色素溶解,，來(lái)提取各種色素。另外還要加碳酸鈣以保護(hù)葉綠體中的色素,，原因是加碳酸鈣以調(diào)節(jié)液體的pH,，防止葉綠素被破壞。葉綠體中的色素溶解于有機(jī)溶劑如酒精或丙酮(相似相溶),，形成色素液,。
分離的原理與四種色素在層析液中的溶解度有關(guān)。層析液是一種脂溶性很強(qiáng)的有機(jī)溶劑,，由于四種色素的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)不同,，因此每一種色素分子在層析液分子的作用下，克服色素分子之間的引力,，向?qū)游鲆褐袛U(kuò)散的速度不同,，即在層析液中的溶解度不同，因而四種色素隨層析液在濾紙條上的擴(kuò)散速度就不同,，其中胡蘿卜素在層析液中的溶解度最高,，擴(kuò)散速度最快，其次是葉黃素,、葉綠素a,，葉綠素b溶解度最低，擴(kuò)散得最慢,。依據(jù)此原理使濾紙條上處于同一濾液細(xì)線(xiàn)上的四種色素在擴(kuò)散中分離開(kāi)來(lái),。
(2)實(shí)驗(yàn)原理知識(shí)的遷移。
學(xué)習(xí)色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)，關(guān)鍵在于對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解,。實(shí)驗(yàn)的每一步都有其內(nèi)在的道理,，理解原理不僅是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵，也是理解實(shí)驗(yàn)方法步驟的關(guān)鍵,。將實(shí)驗(yàn)原理知識(shí)遷移到方法步驟中,，便于理解。
①取材時(shí)要選取新鮮的顏色較深的葉片,，是因?yàn)橐员闶篂V液中含較多的色素,；
②研磨時(shí)加入二氧化硅的目的是為了研磨得充分，更有效地破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu),；但由于二氧化硅是特別細(xì)的白色粉末,，再加上控制不好用量，易過(guò)量,，使濾液中含有較多的二氧化硅,，而導(dǎo)致濾液顏色變淺。濾液中雜質(zhì)越多,，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象越不明顯,。有實(shí)驗(yàn)證明，改用白細(xì)河沙(洗凈干燥后用)代替二氧化硅粉末,，這樣研磨更充分,，濾液中減少了雜質(zhì)的含量，顏色變得深綠,，實(shí)驗(yàn)效果明顯,。
③加入少許碳酸鈣的目的是為了防止在研磨過(guò)程中，葉綠素受到破壞,。因?yàn)槿~綠素分子結(jié)構(gòu)中含有一個(gè)鎂原子,，當(dāng)細(xì)胞破裂時(shí)，細(xì)胞液內(nèi)有機(jī)酸中的氫可取代鎂原子而成為褐色的去鎂葉綠素,，碳酸鈣可中和有機(jī)酸以防止去鎂反應(yīng)的發(fā)生,。
④研磨要迅速、充分,。這是因?yàn)橐皇且驗(yàn)楸菀讚]發(fā),；二是為了使葉綠體完全破裂，從而能提取較多的色素,；三是葉綠素極不穩(wěn)定,，能被活細(xì)胞中的葉綠素酶水解而破壞。
⑤制備濾紙條時(shí),，根據(jù)小孔(邊緣)擴(kuò)散原理,，物質(zhì)分子沿邊緣擴(kuò)散速度要大于里邊擴(kuò)散的速度,，因此要將濾紙條的一端剪去兩角，主要是為了延長(zhǎng)邊緣長(zhǎng)度,，這樣可以使色素在濾紙條上擴(kuò)散均勻，便于觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果,。
⑥畫(huà)線(xiàn)時(shí),，一定要細(xì)并且直，這樣可以防止色素帶重疊,，使色素分子均勻分布在一條直線(xiàn)上,，做到擴(kuò)散起點(diǎn)一致。重復(fù)劃2~3次,，是為了增加濾液細(xì)線(xiàn)上的色素分子數(shù)量,，使實(shí)驗(yàn)效果更加明顯。
⑦分離色素時(shí),，一定不要讓濾紙條上的濾液細(xì)線(xiàn)沒(méi)及到層析液,，這是因?yàn)樯匾兹芙庥趯游鲆褐校瑢?dǎo)致色素帶不清晰,，影響實(shí)驗(yàn)效果,。
2．解題障礙的突破
(1)用“類(lèi)比分析法”或“直接判斷法”解某些實(shí)驗(yàn)步驟對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響的題。
[例1]某同學(xué)在做“葉綠體中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)時(shí),，操作情況如下所述：
①將5 g新鮮完整的菠菜葉,，放入研缽中，加入丙酮,、石英砂,、碳酸鈣以后，迅速研磨,，然后按要求過(guò)濾,。
②用毛細(xì)吸管吸取少量濾液，沿鉛筆線(xiàn)處小心均勻地劃出一條濾液細(xì)線(xiàn),，并連續(xù)迅速地重復(fù)劃2～3次,。
③把劃好細(xì)線(xiàn)的濾紙條插入層析液中，并不斷搖晃,，以求加快色素在濾紙條上的擴(kuò)散,。
但結(jié)果實(shí)驗(yàn)失敗，請(qǐng)指出其錯(cuò)誤所在：
(1)____________________________,；
(2)____________________________,；
(3)____________________________。
解析：用“類(lèi)比分析法”解,。對(duì)新鮮綠葉應(yīng)除去粗的葉脈后再行稱(chēng)重,，以增加單位重量葉片所含的葉綠素；此外，還需將葉盡量剪碎,，提高研磨效果,；劃濾液線(xiàn)時(shí)，須待所劃的濾液線(xiàn)干燥后再重復(fù)劃線(xiàn),，否則會(huì)造成劃線(xiàn)過(guò)粗和色素濃度低的情況,；濾紙條插入層析液后，由于搖晃,，使層析液接觸濾液線(xiàn)而將色素溶解,，會(huì)嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
答案：
(1)未去除粗葉脈和將葉剪碎,，降低了葉綠素的提取率
(2)上一次濾液細(xì)線(xiàn)未干燥,，即劃下一次線(xiàn)，使濾液線(xiàn)過(guò)粗或線(xiàn)上色素量較低
(3)由于搖晃,，層析液接觸濾液線(xiàn),，溶解了色素
(2)用“發(fā)散思維與輻合思維結(jié)合法”解用實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的問(wèn)題。
所謂“發(fā)散思維”主要是指從不同方面對(duì)同一問(wèn)題進(jìn)行思維的方法,。發(fā)散思維與創(chuàng)造力有直接聯(lián)系,，是創(chuàng)造思維的中心，是測(cè)定創(chuàng)造力的重要標(biāo)志之一,。創(chuàng)造活動(dòng)的確需要進(jìn)行發(fā)散思維,，盡可能多地聯(lián)想，提出多種假設(shè)或可能的解決辦法,；然而,，創(chuàng)造過(guò)程并不到此為止，接著還要根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn),，從中選擇一種最合適的辦法或經(jīng)過(guò)檢驗(yàn),，采納某一種假設(shè)，這就是輻合思維了,。人的創(chuàng)造力固然要依靠發(fā)散思維,，但是在創(chuàng)造活動(dòng)中發(fā)散思維與輻合思維是緊密地聯(lián)系著的。
[例2]某同學(xué)設(shè)計(jì)一個(gè)“探索葉綠體中色素的提取和分離”的實(shí)驗(yàn),，但缺少漏斗,、試管、濾布,、直尺,、鉛筆，怎樣做才能使其提取的色素又多分離的效果又好,？請(qǐng)你幫助設(shè)計(jì)一個(gè)最佳方案,。
解析：用“發(fā)散思維與輻合思維結(jié)合法”解,。在掌握實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上，可以采用不同的方法來(lái)做此實(shí)驗(yàn),，進(jìn)行充分發(fā)散思維,，從中選出當(dāng)時(shí)條件下的最佳方案。
答案：
方法1：在原實(shí)驗(yàn)(葉綠體中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn))步驟的基礎(chǔ)上做如下改進(jìn)：
(1)第一步加入的丙酮要少些(1～2 mL),。
(2)將研磨液(稍稠糊狀)取出,，放在干凈載玻片上，用另一干凈載玻片在研磨液上平推一下,，越平越好。
(3)將濾紙條剪角端在1 cm處折180°,，將折處在研磨液平面上沾一下(要快而平),，達(dá)到畫(huà)濾液線(xiàn)效果，待干燥后可重復(fù)沾2～3次(這樣由于研磨液濃度大,，濾紙條上的色素線(xiàn)含色素多,，且簡(jiǎn)便易做)。
方法2：用粉筆分離色素
(1)按上述方法提取葉綠體色素提取液,。
(2)取一支白粉筆(干燥),，把一端(0．5 cm)豎直浸入葉綠體色素提取液中，充分吸液,，然后讓其干燥,。
(3)取一培養(yǎng)皿，注入少量95%乙醇,，把上述粉筆綠色一端豎立于乙醇當(dāng)中,，片刻，可以看到不同色素沿粉筆分離,。
【同步達(dá)綱練習(xí)】
1．在圓形濾紙的中央,，滴上葉綠體的色素濾液進(jìn)行色素分離，可看到近似同心環(huán)狀的四個(gè)色素圈,，排列在最外的一個(gè)呈
A．藍(lán)綠色
B．黃綠色
C．黃色
D．橙黃色
2．葉綠體中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)主要證明了
A．色素分布在葉綠體囊狀結(jié)構(gòu)薄膜上
B．葉綠素含量是類(lèi)胡蘿卜素的四倍
C．葉綠體中色素的種類(lèi)和各種色素的顏色
D．四種色素?cái)U(kuò)散速度不同
3．某同學(xué)做“葉綠體中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn),，在下列操作中若有失誤，請(qǐng)?jiān)谑д`處劃線(xiàn)并更正：
①將5克綠葉片剪碎放研缽中,，加入少許二氧化硅和碳酸鈣,，再加2 mL石油醚，并迅速充分研磨,。
②在預(yù)備好的濾紙條上,，距剪去兩角一厘米處用鋼筆畫(huà)橫線(xiàn)。
③用毛細(xì)管吸取少量濾液,，沿橫線(xiàn)處均勻地劃出一條濾液細(xì)線(xiàn),，緊接重復(fù)劃2～3次,。
④將層析液倒入燒杯中，然后將濾紙條劃有細(xì)線(xiàn)的一端朝下,，輕輕插入到層析液中,，注意層析液最好沒(méi)及濾紙條上濾液細(xì)線(xiàn)。
更正的內(nèi)容為：
①____________________________,。
②____________________________,。
③____________________________。
④____________________________,。
若用葉色很淺的菠菜心葉做此實(shí)驗(yàn),，效果很差的原因在于_________；若用菠菜的老黃葉作實(shí)驗(yàn)材料,，經(jīng)層析后在濾紙條上分離出來(lái)了色素帶,，但是色素帶存在缺陷，缺陷是________________________________________,。
【同步達(dá)綱練習(xí)】參考答案
1,、 解析：用“直接判斷法”來(lái)解。
答案：D
2．解析：用“類(lèi)比分析法”來(lái)解,。
答案：C
3．解析：用“類(lèi)比分析法”來(lái)解,。
失誤處劃線(xiàn)：
①將5克綠葉片剪碎放研缽中，加入少許二氧化硅和碳酸鈣,，再加2 mL石油醚,，并迅速充分研磨。
②在預(yù)備好的濾紙條上,，距剪去兩角一厘米處用鋼筆畫(huà)橫線(xiàn),。
③用毛細(xì)管吸取少量濾液，沿橫線(xiàn)處均勻地劃出一條濾液細(xì)線(xiàn),，緊接重復(fù)劃2~3次,。
④將層析液倒入燒杯中，然后將濾紙條劃有細(xì)線(xiàn)的一端朝下,，輕輕插入到層析液中,，注意層析液最好沒(méi)及濾紙條上濾液細(xì)線(xiàn)。
更正的內(nèi)容為：
答案：加2 mL丙酮 用鉛筆劃線(xiàn) 干燥后再劃下一次 色素線(xiàn)不能沒(méi)入層析液 色素含量太少 缺乏葉綠素
