闷一瓶萌发的种子：用蜡烛、石灰水和温度计验证呼吸作用

呼吸作用在每个活细胞里都在进行，但肉眼什么也看不到。这个实验用三样很普通的东西分别去验证它的三个结果：温度计看释放的能量，蜡烛看氧气是不是少了，澄清石灰水看二氧化碳是不是多了。材料家里和学校都凑得齐，不过检验环节要用明火和石灰水，需要成人操作或在旁看护。

安全提醒（先读这一段）

• 蜡烛检验必须由成人操作：点火、把燃着的蜡烛或木条伸入瓶口都在桌面无易燃物的环境下进行，旁边备一块湿抹布。
• 澄清石灰水是碱性液体，不能入口、不能揉眼；配制和倾倒时最好戴一次性手套，溅到皮肤上用大量清水冲洗。
• 闷过种子的瓶子开盖时瓶口朝外，不要对着脸凑近闻。瓶里氧气少、二氧化碳多，吸一口只会不舒服。
• 煮种子用炉灶时由成人完成；煮过的种子彻底冷却后再装瓶，否则“温度升高”的对照就被破坏了。
• 实验用过的种子不要食用，结束后连瓶清洗并认真洗手。

材料与器材

• 绿豆、小麦或黄豆种子约 300 g（提前催芽，方法见第一步）；
• 相同规格的保温瓶（或带盖广口瓶）两个，贴上标签“甲：萌发”“乙：煮熟”；
• 温度计两支（能塞进瓶口即可，量程含 0～50 ℃）；
• 蜡烛或长木条、打火机，托蜡烛用的铁丝；
• 澄清石灰水：药店或网购食品级熟石灰一小勺，加水搅拌后静置，取上层清液备用；
• 纱布或厨房纸、橡皮筋、记录表格和笔。

第一步：催芽，再准备一份煮熟的对照

1. 提前两天把种子用清水浸泡 8 小时，捞出摊在湿纱布上，每天冲洗一两次，保持湿润。胚根探出约半厘米时，就得到了萌发的种子。
2. 取其中一半，放入沸水煮 5 分钟，再彻底冷却。高温破坏了细胞，这一半种子就不再有生命活动，其他条件和没煮的那一半一样，正好做对照。
3. 把萌发的一半装入甲瓶、煮熟的一半装入乙瓶，各插入一支温度计，塞紧瓶口（棉花或瓶塞都行），记下此刻两瓶的温度。

第二步：等 24 小时，做三项检验

1. 检验一（温度）：密封后每隔几小时读一次两瓶温度计。24 小时内，甲瓶通常升高 3～6 ℃，乙瓶几乎不变。
2. 检验二（氧气）：打开甲瓶，立刻把燃着的蜡烛缓缓伸进瓶口，火焰很快熄灭；同样的动作在乙瓶里做，蜡烛照常燃烧。
3. 检验三（二氧化碳）：分别向两瓶中倒入少量澄清石灰水，盖上盖子轻轻摇晃。甲瓶的石灰水明显变浑浊，乙瓶的依旧清澈。
4. 把三项结果填进记录表，甲乙两瓶分开记。

注意：蜡烛检验和石灰水检验要用两套瓶分别做，或者先做蜡烛再做石灰水。开盖检验过蜡烛之后，瓶内外空气已经混合，接着再测二氧化碳会偏少。

现象记录

典型结果如下（数值会随种子多少、瓶子大小而变，但甲乙的差别应当一致且明显）：

• 温度：甲瓶（萌发）从 20 ℃ 升到 24～26 ℃，乙瓶（煮熟）始终在室温附近；
• 蜡烛：伸进甲瓶 1～2 秒内熄灭，在乙瓶里燃烧如常；
• 石灰水：甲瓶摇晃后几秒内出现乳白色浑浊，乙瓶的清液几乎不变；
• 打开甲瓶时常能看到瓶壁上有细小水珠，这是呼吸作用产生的水；
• 甲瓶里的种子胚根比密封前又长长了一点：它一直在消耗自己储存的营养。

原理解释

活细胞的一切活动都要消耗能量，能量来自细胞内的呼吸作用：在氧气参与下，细胞把有机物分解成二氧化碳和水，同时释放能量。写成式子就是：

有机物 + 氧气 → 二氧化碳 + 水 + 能量

三项检验分别对应式子里的三项：蜡烛熄灭，说明氧气被消耗了；石灰水变浑浊，说明产生了二氧化碳（二氧化碳能使澄清石灰水生成不溶的碳酸钙）；温度升高，说明释放的能量有相当一部分变成了热。瓶壁上的水珠，对应的是产物里的水。

选萌发的种子做材料，是因为萌发是种子一生中代谢最旺盛的时期：细胞快速分裂、生长，需要大量能量，呼吸作用强到一夜之间就能让瓶内气体发生肉眼可检验的变化。而煮熟的种子细胞已被高温破坏，生命活动停止，所以乙瓶什么都没发生。两瓶放在一起对照，才能说明变化确实是活的种子造成的。

还有一个容易混淆的地方：呼吸作用不等于呼吸运动。胸廓起伏只是把空气送进肺，真正“用掉”氧气的是全身每一个细胞。植物没有肺，呼吸作用照样昼夜不停；白天光合作用强于呼吸作用，整体表现为吸收二氧化碳、放出氧气，夜里则只剩呼吸作用。顺带也把绿叶在光下制造淀粉那篇里留下的问题接上了：光合作用制造的有机物，平时就是靠呼吸作用分解来供能的，一个负责制造，一个负责消耗。

常见误区

• “呼吸作用只在晚上进行” —— 错。它昼夜不停，白天只是被更强的光合作用掩盖，净效果看不出来。
• “蜡烛熄灭证明产生了二氧化碳” —— 不严谨。熄灭的直接原因是氧气不足；二氧化碳增多必须用石灰水单独证明。三项检验各说明一件事，不能互相代替。
• “干种子没有生命，所以不用煮” —— 干种子是活的，只是呼吸极微弱。对照组必须用煮熟的种子，才能做到“除了生命活动，其余全都一样”。
• “温度升高可能是屋子变热了” —— 所以甲乙两瓶要放在同一位置同时读数：乙瓶就是替这个疑问准备的。

给老师和家长的组织建议

• 课时与分组：催芽提前两天布置；密封与检验分两次课（或家庭里分两天），四人一组，每组只负责读数与记录，检验环节统一由成人演示。
• 动手前必须说清的安全点：明火检验的操作规范、石灰水不入口不揉眼、开盖时瓶口朝外。

最容易被跳过的一步。让学生在检验前先预测：甲乙两瓶的蜡烛、石灰水分别会怎样？把预测写下来再动手，对照结果时印象深得多。三项结果出来后，让学生自己把每一项连到式子里对应的部分，教师只做确认。

怎么判断真的懂了。能完整说出“三个现象分别证明式子里的哪一部分”、能解释乙瓶存在的意义，并能回答“为什么粮库要晒干粮食再入库”，这个实验的核心就掌握了。

拓展一下

• 分段测温画曲线：每 3 小时记录一次甲瓶温度，画温度—时间折线，看看升温是匀速的还是先快后慢。
• 换材料重复：用刚买的鲜豆芽代替自己催的芽再做一遍，或者对比多装一倍种子时的升温幅度，看看种子越多是不是热得越明显。
• 灯火试验的由来：下地窖、枯井前吊一支燃着的蜡烛下去探路，火焰熄灭就绝不能进人。让学生用本实验的原理解释这条老规矩救的是什么命。
• 连回萌发实验：在种子萌发对照实验里，被水完全淹没的那组不发芽，现在可以解释了：缺氧时呼吸作用进行不了，萌发需要的能量供不上。

当学生能把蜡烛、石灰水、温度计三项结果分别填回“有机物 + 氧气 → 二氧化碳 + 水 + 能量”里对应的位置，并说清煮熟那一瓶是干什么用的，这个实验的目的就达到了。