最新高三化学二轮复习：专题六《原电池、电解原理及其应用》课件PPT课件.ppt 181页

'高三化学二轮复习：专题六《原电池、电解原理及其应用》课件 1.理解原电池原理。初步了解化学电源。2.了解化学腐蚀与电化学腐蚀及一般防腐蚀方法。3.理解电解原理。4.了解铜的电解精炼、镀铜、氯碱工业反应原理。【考点搜索】 1.下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是()A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中,乙溶解，甲上有H2气放出B.在氧化–还原反应中,甲比乙失去的电子多C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极D.同价态的阳离子,甲比乙的氧化性强【课前导引】 3.下列说法正确的是()A.电解NaOH溶液时,溶液浓度将减小,pH增大B.电解H2SO4溶液时,溶液浓度将增大,pH减小C.电解Na2SO4溶液时,溶液浓度将增大,pH不变D.电解NaCl溶液时,溶液浓度将减小,pH不变 3.电解NaOH溶液实质是电解水,故溶液浓度将增大,A错;电解NaCl溶液时,有NaOH生成，故pH将增大,D错;电解H2SO4溶液和Na2SO4溶液均为电解水,所以溶液浓度均增大,但前者为酸溶液故pH减小,后者为中性溶液故pH不变,B、C均正确。答案：BC 【链接高考】例1.可以将反应Zn+Br2==ZnBr2设计成蓄电池,下列4个电极反应:①Br2+2e－====2Br－②2Br－－2e－====Br2③Zn－2e－====Zn2+④Zn2++2e－====Zn其中表示充电时的阳极反应和放电时的负极反应的分别是:A.②和③B.②和①C.③和①D.④和① 解析：中学教材中,讲电池的两极是正、负极,讲电解的两极则是阴、阳极。实际上，负极和阳极是起氧化反应的电极,英文中用同一个词Anode;正极和阴极则是起还原反应的电极，英文中用同一个词Cathode.本题应先改写成Zn+Br2Zn2++2Br-，然后讨论四个选项。其中，放电是原电池向外提供电能，充电是外界向电池提供电能，使电能转变成化学能。同一充电电池中，放电的负极反应是失电子的氧化反应,因而充电时,其逆过程必然是得电子的还原反应(阴极).所以①④都是还原反应,②③反应则是氧化反应。题目要求选出充电时的阳极反应和放电时的负极反应两个氧化反应，所以应选②③。答案：A 例2.在玻璃圆筒中盛有两种无色的互不相溶的中性液体。上层液体中插入两根石墨电极，圆筒内还放有一根下端弯成环状的玻璃搅棒，可以上下搅动液体，装置如图。接通电源，阳极周围的液体呈现棕色，且颜色由浅变深，阴极上有气泡生成。停止通电，取出电极，用搅棒上下剧烈搅动。静置后液体又分成两层，下层液体呈紫红色，上层液体几乎无色。根据上述实验回答： (1)阳极上的电极反应式为__________.(2)阴极上的电极反应式为__________.(3)原上层液体是____________.(4)原下层液体是______________.(5)搅拌后两层液体颜色发生变化的原因是____________________________________.(6)要检验上层液体中含有的金属离子,其方法是_________，现象是_____________. 解析:(1)使用惰性电极(石墨)电解溶液时,阳极上离子按照I－、Br－、Cl－、OH－顺序失电子,结合题目给出的“下层液体呈紫红色”,可知这里是I－离子失电子生成I2。所以阳极反应是：2I-2e-==I2。(2)电解时,阴极发生得电子反应,溶液中能得电子变成气体的只有H+,生成H2。所以负极反应是：2H++2e-==H2↑。 (3)两种无色的互不相溶的中性溶液，一为水溶液，一为有机溶剂。根据对电解过程的分析，反应会产生I2，最后I2会被有机溶剂萃取。因为最后下层液体呈紫红色，所以有机溶剂密度比水大。上层的水溶液应该为含I－的盐溶液，例如KI溶液、NaI溶液等。下层液体为CCl4、CHCl3等密度比水大的有机溶剂。 (4)见(3)的分析。(5)I2在有机溶剂中的溶解度大于在水中的溶解度，所以绝大部分I2都转移到有机溶剂中，有机溶剂显示出紫红色。(6)可以通过焰色反应来检验。若前面填KI，则这里正确的方法是：用铂丝蘸取少量溶液放在无色火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃可观察到火焰呈紫色(其他合理答案也可。例如，若③中答NaI水溶液，这里答火焰呈黄色). 答案:(1)2I－－2e－===I2(2)2H++2e－===H2↑(3)KI(或NaI等)水溶液(4)CCl4(或CHCl3等)(5)I2在CCl4中的溶解度大于在水中的溶解度，所以绝大部分I2都转移到CCl4中.(6)焰色反应透过蓝色钴玻璃观察火焰呈紫色(其他合理答案也可.例如,若③中答NaI水溶液,这里答火焰呈黄色)。 【在线探究】1.下列各反应中,属于原电池的反应是:A.氧化铝膜破坏后,金属铝被迅速氧化B.白铁镀锌层破损后,还能阻止铁被氧化C.红热的铁与水接触,表面上形成蓝黑色的保护层D.铁丝在氯气中燃烧产生大量棕黄色的烟 【解析】金属铝被空气中的氧气所氧化,红热的Fe与H2O反应生成Fe3O4、Fe在Cl2中燃烧生成FeCl3,均为化学腐蚀；镀锌白铁皮破损后,在潮湿的环境中,锌与铁构成原电池,锌作负极被氧化,保护铁不被腐蚀。【答案】B 2.如图所示，A、B、C三个装置中的烧杯分别盛有足量的CuCl2溶液。(1)A、B、C三个装置中属于原电池的是_____(填标号，下同)，属于电解池的是____________。CuZnPtCuCZn (2)A池中Zn是__________极，发生_______反应(填“氧化”或“还原”，下同)，电极反应式为_________;Cu是_____极,发生_____反应,电极反应式为____，A中总反应的化学方程式为________. (3)B池中C是__________极，发生_______反应，电极反应为_____________；Pt是_______极，发生__________反应，电极反应为____________。B池中总反应的化学方程式为________________。(4)C池中Zn是__________极，发生_________反应，电极反应为_______________；Cu是_____极,发生__________反应,电极反应为___________.反应过程中，溶液浓度__________（填“变大”“变小”或“不变”）。 分析:判断装置是原电池还是电解池，关键是看它有没有外接直流电源,有则为电解池，无则为原电池。由此可知A为原电池，B和C为电解池,且C较为特殊，实际为电镀铜的装置。原电池中电极分为正极、负极,相对活泼的金属作负极失去电子发生氧化反应,相对较不活泼的金属作正极。所以A中Zn作负极失去电子被氧化，发生反应为Zn－2e－===Zn2+；Cu为正极,电解液中阳离子在正极上得电子被还原,发生反应为Cu2++2e－===Cu.A池中总反应为上述两个半反应的和,即Zn+Cu2+===Cu+Zn2+。 电解池中规定与直流电源负极相连的电极为阴极，与直流电源正极相连的电极为阳极。在外电场的作用下，溶液中的H+和Cu2+均移向阴极C棒，但因盐溶液中阳离子得电子能力Cu2+＞H+，因而发生还原反应Cu2++2e－===Cu。同时溶液中失电子能力较强的Cl－在阳极Pt表面被氧化，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑。总反应方程式为CuCl2====Cu+Cl2↑。电解 装置C中阳极为活性电极Cu，当阳极不是惰性电极时，电极本身会被强迫失电子而发生氧化反应Cu－2e－===Cu2+,生成离子进入溶液，此时溶液中阴离子不能失电子。而阴极上发生还原反应Cu2++2e－===Cu,两极反应速率相等,溶液中其他离子不发生反应，因而溶液浓度保持不变。 装置C中阳极为活性电极Cu，当阳极不是惰性电极时，电极本身会被强迫失电子而发生氧化反应Cu－2e－===Cu2+,生成离子进入溶液，此时溶液中阴离子不能失电子。而阴极上发生还原反应Cu2++2e－===Cu,两极反应速率相等,溶液中其他离子不发生反应，因而溶液浓度保持不变。答案：阴还原Cu2++2e－===Cu阳氧化　Cu－2e－===Cu2+不变 【方法论坛】1.原电池正负极的判断(1)根据构成原电池的必要条件之一；活泼金属作负极；(2)根据电子流向或电流方向确定：电子流出的一极或电流流入的一极为负极；(3)根据氧化还原反应确立:发生氧化反应(还原剂)的一极为负极。 2.判断金属腐蚀快慢的规律不纯的金属或合金,在潮湿的空气中形成微电池发生电化腐蚀,活泼金属因被腐蚀而损耗,金属腐蚀的快慢与下列两种因素有关; (1)与构成微电池的材料有关，两极材料的活动性差别越大，电动势越大，氧化还原反应的速度越快，活泼金属被腐蚀的速度就越快。(2)与金属所接触的电解质强弱有关，活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀，在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀。一般说来可用下列原则判断:电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀 3.原电池原理的应用(1)金属的防腐在某些特殊的场所,金属的电化腐蚀是不可避免的,如轮船在海中航行时,为了保护轮船不被腐蚀，可以在轮船上焊上一些活泼性比铁更强的金属如Zn。这样构成的原电池Zn为负极而Fe为正极，从而防止铁的腐蚀。 (2)判断金属性的强弱当两种金属构成原电池时，总是活泼的金属作负极而被腐蚀，所以先被腐蚀的金属活泼性较强。(3)加快反应速率当形成原电池之后，反应速率加快，如实验室制H2时,纯Zn反应不如粗Zn跟酸作用的速率快。 4.电极反应规律(1)阴极：得电子，还原反应①(一般)电极本身不参加反应②一定是电解质溶液中阳离子“争”得电子(2)阳极：失电子，氧化反应①若为金属(非惰性，Au、Pt除外)电极，电极失电子②若为惰性电极,电解质溶液中阴离子“争”失电子 5.离子放电顺序离子的放电顺序主要取决于离子的本性，还与离子的浓度、溶液的酸碱性有关。(1)阳离子放电顺序上述顺序基本上与金属活动顺序一致，即越活泼的金属，其阳离子越难结合电子，但Fe3+氧化性较强，排在Cu2+之前。 (2)阴离子放电顺序若是活泼金属作阳极，因金属失电子能力强，阳极反应则是电极材料本身失电子被氧化，而不是阴离子放电。 6.分析电解问题的基本思路通电前:电解质溶液中含有哪些阴、阳离子(包括水电离出的H+和OH－)。通电时:阴离子移向阳极，阳离子移向阴极,结合放电顺序分析谁优先放电。写电极反应式，并结合题目要求分析电解结果，如两极现象、水的电离平衡移动、离子浓度的变化、pH变化等。 7.知识对比(1)电镀与电解的一般区别①阳极为镀层金属，阳极参加反应②电镀液阳离子(金属)与阳极金属相同③电镀后溶液浓度不变 (2)电离与电解的比较电离电解条件电解质溶于水或熔化状态下电解质电离后,再通直流电过程电解质离解成为自由移动的离子,如CuCl2==Cu2++2Cl－阴、阳离子定向移动,在两极上失、得电子成为原子或分子,如CuCl2===Cu(阴极)+Cl2(阳极)特点只产生自由移动的离子发生氧化还原反应,生成新物质联系电解必须建立在电离的基础上通电 三池的原理都是电解，但在装置和具体反应上略有差异。(3)电解池、电镀池、电解精炼池的比较 池型电解池电镀池铜的精炼池装置特征阳极:惰性电极阴极:不一定是惰性电极阳极:镀层金属(M)阴极：镀件电镀液：含镀层金属离子阳极:粗铜阴极:精铜电解液:CuSO4溶液电极反应阳极:易放电的阴离子首先放电阴极:易放电的阳离子首先放电阳极：M－ne-==Mn+阴极：Mn++ne-==M阳极：Cu－2e-==Cu2+阴极：Cu2++2e-==Cu电解质溶液的浓度改变不变基本不变 (4)原电池与电解池、电镀池的比较原电池电解池电镀池定义(装置特点)将化学能转变成电能的装置将电能转变成化学能的装置应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属的装置反应特征自发反应非自发反应非自发反应装置特征无电源，两极不同有电源,两极可同可不同有电源类别质性 形成条件1.活泼性不同的两极(连接)2.电解质溶液(电极插入其中并与电极自发反应)3.形成闭合回路1.两电极连接直流电源2.两电极插入电解质溶液3.形成闭合回路1.镀层金属接电源正极,待镀金属接电源负极2.电镀液必须含有镀层金属的离子电极名称(电极构成)负极:较活泼金属(电子流出的极)正极:较不活泼的金属(或能导电的非金属)(电子流入的极)阳极：与电源正极相连的极阴极：与电源负极相连的极名称同电解,但有限制条件阳极:必须是镀层金属阴极:镀件 电极反应负极:氧化反应,一般是金属失电子正极:还原反应,溶液中的阳离子得电子或者氧气得电子(吸氧腐蚀)阳极:氧化反应,溶液中的阴离子失电子,或电极金属失电子阴极:还原反应,溶液中的阳离子得电子阳极:金属电极失电子阴极:电镀液中阳离子得电子电子流向正极阳极同电解池溶液中带电粒子移动阳离子向正极移动阴离子向负极移动阳离子向阴极移动阴离子向阳极移动同电解池联系在两极上都发生氧化和还原反应 8.三种判断(1)电解池和原电池的判断有外加电源的装置一定是电解池，无外加电源的装置一定是原电池,多池组合时,一般是含有活泼金属的池为原电池，其余都是在原电池带动下工作的电解池；若最活泼的电极相同时，则两极间活泼性差别较大的是原电池，其余为电解池。 (2)阴阳极的判断①根据电极与电源两极相连的顺序判断阴极：与直流电源的负极相连接的电解池中的电极,其反应时,溶液中氧化能力强的离子首先在阴极上得到电子,发生还原反应。阳极：与直流电源的正极直接连接的电极，在该极上，溶液中还原性强的阴离子失去电子被氧化，或者电极材料本身失去电子被氧化而溶入溶液中。 ②根据电解质溶液里电子流动的方向来判断在电解质溶液里，阳离子总是向阴极定向移动，阴离子总是向阳极定向移动。 (3)金属活动性强弱顺序的判断。在中学阶段，可根据金属与水反应的难易，元素最高价氧化物对应的水化物碱性强弱等方法，还可以通过电化学方法判断金属活动性强弱顺序。 ①根据原电池的电极反应判断:两种活动性不同的金属构成原电池的两极，活泼的金属作负极，负极金属是电子流出的极，正极金属是电子流入的极。②根据电解池的阴极产物判断:用惰性电极电解多种阳离子共存的混合盐溶液时，较不活泼的金属的阳离子在阴极首先获得电子而析出。 【长郡演练】1.由铜、锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的pH怎样变化:A.不变B.先变小后变大C.逐渐变大D.逐渐变小 【长郡演练】1.由铜、锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的pH怎样变化:A.不变B.先变小后变大C.逐渐变大D.逐渐变小C 2.下列关于铜—锌—稀H2SO4构成的原电池的有关叙述中错误的是:A.锌为负极，锌发生氧化反应B.铜为正极，铜不易失去电子而受到保护C.负极发生还原反应，正极发生氧化反应D.外电路电子流入的一极为正极，电子流出的一极为负极 2.下列关于铜—锌—稀H2SO4构成的原电池的有关叙述中错误的是:A.锌为负极，锌发生氧化反应B.铜为正极，铜不易失去电子而受到保护C.负极发生还原反应，正极发生氧化反应D.外电路电子流入的一极为正极，电子流出的一极为负极C 3.某原电池,将两金属X、Y用导线连接,同时插入相应的电解质溶液中，发现Y电极质量增加，则可能是下列情况中的:A.X是负极,电解质溶液为CuSO4溶液B.X是负极,电解质溶液为稀H2SO4溶液C.X是正极,电解质溶液为CuSO4溶液D.X是正极,电解质溶液为稀H2SO4溶液 3.某原电池,将两金属X、Y用导线连接,同时插入相应的电解质溶液中，发现Y电极质量增加，则可能是下列情况中的:A.X是负极,电解质溶液为CuSO4溶液B.X是负极,电解质溶液为稀H2SO4溶液C.X是正极,电解质溶液为CuSO4溶液D.X是正极,电解质溶液为稀H2SO4溶液A 4.(长郡月考)用石墨作电极电解AlCl3溶液时,图示的电解液变化曲线合理的是:pH7ApH7B时间时间沉淀量C沉淀量D时间时间 4.(长郡月考)用石墨作电极电解AlCl3溶液时,图示的电解液变化曲线合理的是:pH7ApH7B时间时间沉淀量C沉淀量D时间时间AD 5.(长郡原创)下图为电解水的实验装置示意图,闭合开关S后，观察到电压表的示数为6.0V，毫安表的示数为100mA。(1)现只有一根石墨电极和一根铁电极，该实验中,A极应选择____做电极，B极的电极反应式为: 5.(长郡原创)下图为电解水的实验装置示意图,闭合开关S后，观察到电压表的示数为6.0V，毫安表的示数为100mA。(1)现只有一根石墨电极和一根铁电极，该实验中,A极应选择____做电极，B极的电极反应式为:铁 5.(长郡原创)下图为电解水的实验装置示意图,闭合开关S后，观察到电压表的示数为6.0V，毫安表的示数为100mA。(1)现只有一根石墨电极和一根铁电极，该实验中,A极应选择____做电极，B极的电极反应式为:铁4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ (2)为了加快电解水的速率，有很多方法：①可在水中加入某些电解质,如____(填编号)A.Na2SO4B.HClC.CuSO4D.NaCl②也可采取某些措施，如_____(填编号)A.两极均选择导电能力更好的Ag作电极B.适当增大电源的电压C.适当增大两电极间距离D.适当降低电解液的温度 (2)为了加快电解水的速率，有很多方法：①可在水中加入某些电解质,如____(填编号)A.Na2SO4B.HClC.CuSO4D.NaCl②也可采取某些措施，如_____(填编号)A.两极均选择导电能力更好的Ag作电极B.适当增大电源的电压C.适当增大两电极间距离D.适当降低电解液的温度A (2)为了加快电解水的速率，有很多方法：①可在水中加入某些电解质,如____(填编号)A.Na2SO4B.HClC.CuSO4D.NaCl②也可采取某些措施，如_____(填编号)A.两极均选择导电能力更好的Ag作电极B.适当增大电源的电压C.适当增大两电极间距离D.适当降低电解液的温度AB (3)理论上,A、B两试管中产生的气体体积比约为______，而实际情况却是在电解刚开始的一段时间内,A、B两试管中产生的气体体积比明显比上述比值偏大,其可能的原因是: (3)理论上,A、B两试管中产生的气体体积比约为______，而实际情况却是在电解刚开始的一段时间内,A、B两试管中产生的气体体积比明显比上述比值偏大,其可能的原因是:2:1 (3)理论上,A、B两试管中产生的气体体积比约为______，而实际情况却是在电解刚开始的一段时间内,A、B两试管中产生的气体体积比明显比上述比值偏大,其可能的原因是:2:1因O2微溶于水而H2难溶于水,刚开始时有部分O2溶解导致收集到的H2和O2的体积比变大). (4)若通电10min,A管中将生成______mL气体(标准状况)(每个电子带电1.6×10－19C)。 (4)若通电10min,A管中将生成______mL气体(标准状况)(每个电子带电1.6×10－19C)。6.97 1.埋在地下的输油铸铁管道,在下列各种情况下，被腐蚀速度最慢的是:A.在含铁元素较多的酸性土壤中B.在潮湿疏松透气的土壤中C.在干燥致密不透气的土壤中D.在含碳粒较多、潮湿透气的土壤中[课后巩固A] 1.埋在地下的输油铸铁管道,在下列各种情况下，被腐蚀速度最慢的是:A.在含铁元素较多的酸性土壤中B.在潮湿疏松透气的土壤中C.在干燥致密不透气的土壤中D.在含碳粒较多、潮湿透气的土壤中C[课后巩固A] 2.下列关于金属腐蚀的说法不正确的是:A.金属在潮湿的空气腐蚀的实质是:M+nH2O===M(OH)n+H2B.金属的化学腐蚀的实质是M-ne====Mn+，电子直接转移给氧化剂。C.金属的化学腐蚀不一定在酸性条件下进行D.在潮湿的中性环境中，金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀 2.下列关于金属腐蚀的说法不正确的是:A.金属在潮湿的空气腐蚀的实质是:M+nH2O===M(OH)n+H2B.金属的化学腐蚀的实质是M-ne====Mn+，电子直接转移给氧化剂。C.金属的化学腐蚀不一定在酸性条件下进行D.在潮湿的中性环境中，金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀A 3.表明金属甲比金属乙活动性强的叙述正确的是:A.在氧化还原反应中,甲失电子数比乙多B.同价态阳离子,甲比乙氧化性强C.常温下甲能与浓HNO3反应而乙不能D.将甲、乙组成原电池时,甲为负极 3.表明金属甲比金属乙活动性强的叙述正确的是:A.在氧化还原反应中,甲失电子数比乙多B.同价态阳离子,甲比乙氧化性强C.常温下甲能与浓HNO3反应而乙不能D.将甲、乙组成原电池时,甲为负极D 4.用惰性电极实现电解,下列说法正确的是:A.电解稀硫酸溶液,实质上是电解水,故溶液pH不变B.电解稀氢氧化钠溶液,要消耗OH－，故溶液pH减小C.电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:2D.电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:1 4.用惰性电极实现电解,下列说法正确的是:A.电解稀硫酸溶液,实质上是电解水,故溶液pH不变B.电解稀氢氧化钠溶液,要消耗OH－，故溶液pH减小C.电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:2D.电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:1D 5.电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池,装有电解液a;X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题： (1)若X、Y都是惰性电极,a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则①电解池中X极上的电极反应式为_____________________.在X极附近观察到的现象是:___________________________ (1)若X、Y都是惰性电极,a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则①电解池中X极上的电极反应式为_____________________.在X极附近观察到的现象是:___________________________2H++2e－====H2↑ (1)若X、Y都是惰性电极,a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则①电解池中X极上的电极反应式为_____________________.在X极附近观察到的现象是:___________________________放出气体，溶液变红2H++2e－====H2↑ ②Y电极上的电极反应式为:检验该电极反应产物的方法是: ②Y电极上的电极反应式为:检验该电极反应产物的方法是:2Cl－－2e－====Cl2↑ ②Y电极上的电极反应式为:检验该电极反应产物的方法是:2Cl－－2e－====Cl2↑把湿润的淀粉碘化钾试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色 (2)如果用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则:①X电极的材料是__________，电极反应式为___________________________。②Y电极的材料是____________，电极反应式为_______________________。(说明:杂质发生的电极反应不必写出) (2)如果用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则:①X电极的材料是__________，电极反应式为___________________________。②Y电极的材料是____________，电极反应式为_______________________。(说明:杂质发生的电极反应不必写出)纯铜 (2)如果用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则:①X电极的材料是__________，电极反应式为___________________________。②Y电极的材料是____________，电极反应式为_______________________。(说明:杂质发生的电极反应不必写出)纯铜Cu2++2e－====Cu (2)如果用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则:①X电极的材料是__________，电极反应式为___________________________。②Y电极的材料是____________，电极反应式为_______________________。(说明:杂质发生的电极反应不必写出)纯铜Cu2++2e－====Cu (2)如果用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则:①X电极的材料是__________，电极反应式为___________________________。②Y电极的材料是____________，电极反应式为_______________________。(说明:杂质发生的电极反应不必写出)纯铜Cu2++2e－====Cu粗铜 (2)如果用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则:①X电极的材料是__________，电极反应式为___________________________。②Y电极的材料是____________，电极反应式为_______________________。(说明:杂质发生的电极反应不必写出)纯铜Cu2++2e－====Cu粗铜Cu－2e－====Cu2+ 6.回答下列问题(1)今有2H2+O2====2H2O反应，构成燃料电池，则负极通的应是______，正极通的应是_______,电极反应式分别为:KOH 6.回答下列问题(1)今有2H2+O2====2H2O反应，构成燃料电池，则负极通的应是______，正极通的应是_______,电极反应式分别为:KOHH2 6.回答下列问题(1)今有2H2+O2====2H2O反应，构成燃料电池，则负极通的应是______，正极通的应是_______,电极反应式分别为:KOHH2O2 6.回答下列问题(1)今有2H2+O2====2H2O反应，构成燃料电池，则负极通的应是______，正极通的应是_______,电极反应式分别为:KOHH2O2负极:2H2+4OH一4e一=====4H2O正极:O2+2H2O+4e一一4OH一 (2)如把KOH改为稀H2SO4作电解质,则电极反应式分别为:(1)和(2)的电池液不同，反应进行后,溶液的pH各有何变化? (2)如把KOH改为稀H2SO4作电解质,则电极反应式分别为:负极:2H2—4e一====4H+正极:O2+4e一+4H+=====2H2O(1)和(2)的电池液不同，反应进行后,溶液的pH各有何变化? (2)如把KOH改为稀H2SO4作电解质,则电极反应式分别为:负极:2H2—4e一====4H+正极:O2+4e一+4H+=====2H2O(1)和(2)的电池液不同，反应进行后,溶液的pH各有何变化?前变小，后变大 (3)如把H2改为CH4，KOH作导电物质，则电极反应式分别为: (3)如把H2改为CH4，KOH作导电物质，则电极反应式分别为:负极:CH4+10OH一一8e一===CO32－+7H2O正极:2O2+4H2O+8e一===8OH一 [课后巩固B]1.镍—镉(Ni—Cd)可充电电池,可以发生如下反应:Cd(OH)2+2Ni(OH)2Cd+2NiO(OH)+2H2O，由此可知,该电池的负极材料是:A.CdB.NiO(OH)C.Cd(OH)2D.Ni(OH)2放电充电 [课后巩固B]1.镍—镉(Ni—Cd)可充电电池,可以发生如下反应:Cd(OH)2+2Ni(OH)2Cd+2NiO(OH)+2H2O，由此可知,该电池的负极材料是:A.CdB.NiO(OH)C.Cd(OH)2D.Ni(OH)2放电充电A 2.如图所示的装置，在铁圈和银圈的焊接处,用一根棉线将其悬吊在盛水的烧杯中,使之平衡。小心地向烧杯中央滴入CuSO4溶液,片刻后可观察到的现象是:A.铁圈和银圈的左右摇摆不定B.保持平衡状况C.铁圈向下倾斜D.银圈向下倾斜 2.如图所示的装置，在铁圈和银圈的焊接处,用一根棉线将其悬吊在盛水的烧杯中,使之平衡。小心地向烧杯中央滴入CuSO4溶液,片刻后可观察到的现象是:A.铁圈和银圈的左右摇摆不定B.保持平衡状况C.铁圈向下倾斜D.银圈向下倾斜D 3.有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线连接起来浸入电解质溶液中,B不易腐蚀;将A、D分别投入等浓度的盐酸中,D比A反应剧烈;将铜浸入B的盐溶液中,无明显变化;若将铜浸入C溶液中,有金属C析出.据此判断这四种金属的活动性由强到弱的顺序是:A.D>C>A>BB.D>A>B>CC.D>B>A>CD.B>A>D>C 3.有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线连接起来浸入电解质溶液中,B不易腐蚀;将A、D分别投入等浓度的盐酸中,D比A反应剧烈;将铜浸入B的盐溶液中,无明显变化;若将铜浸入C溶液中,有金属C析出.据此判断这四种金属的活动性由强到弱的顺序是:A.D>C>A>BB.D>A>B>CC.D>B>A>CD.B>A>D>CB 4.根据下列事实:(1)A+B2+=====A2++B;(2)D+2H2O===D(OH)2+H2↑;(3)以B、E为电极与E的盐溶液组成原电池，电极反应为E2++2e-==E,B-2e-===B2+，由此可知A2+、B2+、D2+、E2+的氧化性强弱关系是:A.D2+>A2+>B2+>E2+B.A2+>B2+>D2+>E2+C.D2+>E2+>A2+>B2+D.E2+>B2+>A2+>D2+ 4.根据下列事实:(1)A+B2+=====A2++B;(2)D+2H2O===D(OH)2+H2↑;(3)以B、E为电极与E的盐溶液组成原电池，电极反应为E2++2e-==E,B-2e-===B2+，由此可知A2+、B2+、D2+、E2+的氧化性强弱关系是:A.D2+>A2+>B2+>E2+B.A2+>B2+>D2+>E2+C.D2+>E2+>A2+>B2+D.E2+>B2+>A2+>D2+D 5.现有500mL混有NaOH的饱和食盐水,pH=10,用惰性电极电解一段时间后,阴极共产生5.6LH2(已换算成标准状况下体积).则电解后溶液在室温下pH为:A.8B.10C.12D.14 5.现有500mL混有NaOH的饱和食盐水,pH=10,用惰性电极电解一段时间后,阴极共产生5.6LH2(已换算成标准状况下体积).则电解后溶液在室温下pH为:A.8B.10C.12D.14D 6.氢氧化钠是一种用途十分广泛的重要化工原料。工业上主要通过电解饱和食盐水的方法获得氢氧化钠，我国的氯碱工业大多采用离子交换膜电解槽。(1)写出电解饱和食盐水的电极反应和总的离子方程式:阳极__________________,阴极:__________________，总反应式: 6.氢氧化钠是一种用途十分广泛的重要化工原料。工业上主要通过电解饱和食盐水的方法获得氢氧化钠，我国的氯碱工业大多采用离子交换膜电解槽。(1)写出电解饱和食盐水的电极反应和总的离子方程式:阳极__________________,阴极:__________________，总反应式:2Cl－－2e－==Cl2↑ 6.氢氧化钠是一种用途十分广泛的重要化工原料。工业上主要通过电解饱和食盐水的方法获得氢氧化钠，我国的氯碱工业大多采用离子交换膜电解槽。(1)写出电解饱和食盐水的电极反应和总的离子方程式:阳极__________________,阴极:__________________，总反应式:2Cl－－2e－==Cl2↑2H++2e－===H2↑ 6.氢氧化钠是一种用途十分广泛的重要化工原料。工业上主要通过电解饱和食盐水的方法获得氢氧化钠，我国的氯碱工业大多采用离子交换膜电解槽。(1)写出电解饱和食盐水的电极反应和总的离子方程式:阳极__________________,阴极:__________________，总反应式:2Cl－－2e－==Cl2↑2H++2e－===H2↑2NaCl+2H2O===2NaOH+H2+Cl2↑ (2)离子交换膜电解槽一般采用钛作阳极，其原因是__________________________.阴极一般用碳钢网制成。阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室,其作用是: (2)离子交换膜电解槽一般采用钛作阳极，其原因是__________________________.阴极一般用碳钢网制成。阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室,其作用是:阳极产生的Cl2不易腐蚀金属 (2)离子交换膜电解槽一般采用钛作阳极，其原因是__________________________.阴极一般用碳钢网制成。阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室,其作用是:阳极产生的Cl2不易腐蚀金属既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸,又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量。 (3)为使电解氯化钠的速度加快，下列措施可行的是:A.增大阴极碳钢网面积B.提高饱和氯化钠溶液的温度C.加大阴极与阳极间的距离D.提高电解时的电源电压 (3)为使电解氯化钠的速度加快，下列措施可行的是:A.增大阴极碳钢网面积B.提高饱和氯化钠溶液的温度C.加大阴极与阳极间的距离D.提高电解时的电源电压ABD (4)如果将某离子交换膜电解槽的①电解时的电压增大到原来的2倍，②电解时的电流增大到原来的2倍，③电解时的温度从30℃提高到60℃，则电解速率一定会达到原来2倍的是____，解释其原因： (4)如果将某离子交换膜电解槽的①电解时的电压增大到原来的2倍，②电解时的电流增大到原来的2倍，③电解时的温度从30℃提高到60℃，则电解速率一定会达到原来2倍的是____，解释其原因：② 当电解时的电压增大到原来的2倍时，电解池的电阻可能会变化，电流不一定为原来的2倍；当电解时的温度从30℃提高到60℃时，电解池的内阻会有所降低，但不一定恰好降低为原来的一半;当电解时的电流增大到原来的2倍时，单位时间内流过电路的电荷量恰好为原来的2倍，发生反应的物质的物质的量也恰好为原来的2倍，即反应速率为原来的2倍. 第八章受体的放射配体结合分析技术受体是细胞膜或细胞内的大分子，它的作用是和细胞外的信息分子呈特异性结合，然后将信息转变为细胞效应，因此受体的功能是识别和信息转导。 受体的进一步解释:受体是细胞膜或细胞内的一些能首先与生物活性分子(药物,毒素,神经递质,激素和抗原)相互作用的分子,它们具有三个相互关联的功能:(1)识别和结合,即通过高亲和力的特异过程,识别并结合与其结构上具有一定互补性的分子-配基(2)转导信号:受体和配基相互作用产生信号,传递到效应器,如酶,离子通道等,使它们的活性或构象发生与导致生理效应相适应的变化. (3)产生相应的生物效应:效应的强度与体外实验所测得的激动剂亲和力的大小相应.当然,如果受体所结合的是秸抗剂,则应表现为生物效应的阻断作用.受体鉴定的标准:饱和性高亲和力立体选择性可逆性靶组织的专一性存在竞争性拮抗剂具有内源性配基受体配基结合诱发生理效应 受体的分类:神经递质受体激素受体摄取血浆蛋白或转运物质的受体细胞黏附受体直接参与免役功能的受体药物受体毒素受体病原体受体 受体的放射配体结合分析是建立在放射性标记配体和受体间的理化结合反应，通过反应给出一定量靶组织或靶细胞中能与配体结合的受体数，用结合位点数表示，另外通过多点测量，经数据处理可给出受体的亲和力（常以平衡离解常数表示），应该指出，受体测定结果应与该受体的结合特性和介导的生物效应作综合分析，作出正确判断。 受体与疾病受体与疾病的关系主要表现在两个方面：一方面:受体的变化导致疾病的产生和加重其发展，另一方面:在疾病过程中产生了受体的变化。以受体改变为起因的疾病，称为受体病多种原因引起的很多疾病中所产生的受体的改变，也成为研究这些疾病的防治的主要方面。可分为以下几种。 疾病时受体的变化（1）受体数目的变化有很多疾病出现受体数目的变化，其中以胰岛素受体的变化最为显著。例如:肥胖症是一种因胰岛素数目减少而发生的疾病，这种病人单核细胞或脂肪细胞中胰岛素受体数目明显减少而亲和力不变。 （2）受体亲和力的变化包括两种完全相反的变化。一种是受体亲和力增加例如:肢端肥大症和胰腺瘤时，胰岛素受体亲和力增加。甲状腺激素使儿茶酚胺受体的亲和力增加等； 另一种是受体亲和力降低，例如哮喘病人外周血液淋巴细胞β受体，在最大结合容量减少的同时，伴有亲和力的降低。某些类型的受体的自身抗体亦可使相应受体的亲和力减弱。 （3）受体特异性的变化受体的特征之一是具有高度特异性，即特定的受体只与相应的药物或激素等配基相互作用。但是，有时这种特异性并不严格。一种受体除了对本身的配基具有很高的亲和力外，还能以低亲和力与另一种或多种激素或药物等结合，即表现为兼并性。 在正常情况下，受体可能完全不与这些配基起反应，但当后者过量时，两者就会相互作用，并产生一定的效应。这种情况称之为受体特异性的外溢。主要发生于某些病理状态。（4）受体的自身抗体多数受体的化学本质是蛋白质，它们都有抗原性。大量实验表明，在受体蛋白质上存在特异的抗原决定簇。 但是，由于免疫自稳作用，正常机体并不产生受体的自身抗体。然而，由于遗传缺陷的内因存在，或在感染等外因作用下，机体不能免疫麻痹自身抗原，破坏了原有的免疫动态平衡，发生了对受体的病理免疫反应，因而表现为自身免疫病。受体的自身抗体有下列作用：①加速受体降解、降低受体浓度，使之不足以介导正常的生物效应； ②阻断受体与激素结合，造成一种抗激素状态；③模仿正常情况下被激活的受体的作用。具有前两种作用之一的自身抗体，统称为封闭性抗体；如β受体和烟碱型乙酰胆碱受体的自身抗体，它们能与相应的抗原（即受体）结合，形成免疫复合物，从而导致受体数目减少，或亲和力下降，或两者均有之，干扰了受体与激动剂结合，最终导致靶细胞的功能低下或完全丧失。 对于能模仿激动剂作用的抗体，则称之为刺激性抗体；困为它们能激活受体，使靶细胞功能异常亢进；胰岛素受体的抗体即属于这一类。受体的自身抗体通常为IgG，遇见属于其他Ig类型的抗体。例如：重症肌无力的病因是由于产生了烟碱型乙酰碱受体的自身抗体。促甲状腺激素受体自身抗体则患弥漫性毒性甲状腺肿； 胃泌素受体自身抗体形成伴有恶性贫血；β受体的激动性自身抗体导致哮喘和过敏性鼻炎等。（5）受体-效应器偶联机理异常受体-效应器偶联机异常亦称之为“受体后缺陷”。常见于胰岛素和甲状旁腺激素受体的变化；后者为例，主要是其受体的信号转导系统的改变：与其相偶联的Gs的数量减少，而Gi则是正常的。这种变化的结果是，与腺苷酸环化酶解偶联，cAMp的生成量减少。 2、受体理伦在疾病研究中的应用（1）探讨疾病的发病机理以高血压发病的β受体失敏为例，在血管平滑肌的细胞膜上存在着多种物质的受体。其中β受体、前列腺素、腺苷和5-羟色胺等的受体被激活可导致血管扩张；这些受体都是通过激活腺苷酸环化酶（AC），增加cAMP的含量，进而产生效应。而α受体是介导血管收缩效应的受体。如果交感神经功能亢进，所释放的递质持续增多，它们持久地作用于β受体，可导致β受体AC系统的活性降低。 从分子水平观察，此时AC的调节亚基与催化亚基解联，使后者难以正常催化由ATP转变为cAMP的反应。由于这一系统对其他介导血管扩张作用的受体（PG，腺苷和5-HT）是通用的，它的功能障碍导致这些扩张血管物质的作用减弱，从而表现为血管扩张反应迟钝。与此同时，过量的递质会与α受体结合，使之过度兴奋，导致血管收缩。这两种效应的最终结合即表现为高血压。β受体阻断剂治疗高血压有效，从实践上证明上述解释是正确的。 （2）从受体变化寻找疾病的病因主要包括免疫学异常和遗传缺陷的疾病。很多自身免疫疾病是由于受体的自身抗体引起的，如乙酰胆碱受体的抗体所致的重症肌无力，促甲状腺受体的抗体所致的弥漫性毒性甲状腺肿等。根据这些自身抗体对受体的作用，可将其分为封闭性和刺激性两大类。 封闭性抗体能通过与受体结合，竞争性地抵制配基与受体相互作用；此时尽管激动剂的水平是正常的，也不能引起应有的生理效应，因为受体已被自身抗体占领；N受体的自身抗体属于这一类。刺激性抗体能模仿受体-激动剂的某些效应，使受体处于异常的活跃状态，表现为某些功能的亢进；促甲状腺素和胰岛素受体属于这一类。 （3）根据受体测定结果选择治疗方案例如：以乳癌的治疗为例，除手术治疗外，还可以采用内分泌疗法和化学治疗。但是，病人适合于什么治疗，取决于癌细胞中是否存在雌激素和孕酮受体（ER和PgR）。以同时存在雌、孕激素两种受体时内分泌疗法效果最好，而当两种受体均为阴性时化学疗法才能有效。实验证明，受体阴性的癌细胞的增殖速率比受体阳性者快得多；因此，它们必然摄取较多的具有细胞毒性的化学治疗物质，故对化学疗法敏感。 在乳癌的非手术治疗中，ER和PgR测定已被列为决定治疗方案前的常规检查。糖皮质细胞中GR浓度很低，则上述药物的治疗效果往往很差。这可能是因为在急性白血病时，缺乏正常量和正常功能的GR。 （4）受体变化作为疾病预后的指标ER阳性的乳癌病人的存活时间和术后的缓解期，都要比受体阴性者长一些。在急性淋巴细胞性白血病患儿髓中GR的检查结果表明，凡是GR水平低下者，即使经过治疗有所缓解，也往往迅速复发。（5）受体研究可直接为疾病寻求防治措施霍乱弧菌所产生的外毒素（CT），是通过细胞膜上单唾液酸神经节苷酯（GM1）作为受体而发挥作用的。体外实验表明GM1能阻断CT与膜上的GM1结合；抵制CT的 生物效应；从溶液中将CT沉淀下来。根据GM1的这些特征，已将它制成适当的制剂，在治疗霍乱中取得了较好的效果。放射配基结合法基本原理：是利用受体和配基结合的专一性以及放射性同位素测量的高灵敏度的特点，用放射性核素标记配基（*H），在一定条件下，使其与受体（R）结合，形成受体一配基复合物（R*H），测量R*H的放射性活度。可用下式表示：R+*H=R*H 放射性标记配基结合实验的目的是观察和确定放射性标记配基和受体间的物理化学相互作用。 式中，*H不仅和受体呈专一性结合，还和非受体组织蛋白（P）呈非专一性结合，形成P*H。虽然，非受体蛋白和*H的亲和力比受体小，但其浓度要比受体蛋白大得多，因此P*H值可以很大，干扰对R*H的测定。如何减少P*H值是放射配基结合法能否成功的关键。解决的办法是： 1、利用*H和R的亲和力高，同P的亲和力低这一特点，尽可能用低浓度的*H。但（*H）浓度低，（R*H）值也低，为了达到仪器可以测量的程度，应当尽可能用高放射比度的标记配基。2、利用*H和R的专一性结合的特点，应当尽可用高纯度的标记配基。3、利用受体蛋白容量少，可饱和性，而非受体蛋白高容量，非饱和性的特点，加浓度为*H100~500倍的非标记（H），以校正非特异结合，可用下式说明 P+R+*H=R*H+P*H（A）P+R+*H+H=RH+P*H+P*H（A）（H>>*H）（A）dpm-(B)dpm相当于(R*H+P*H)-P*H根据上述原理，放射配基结合法必须具备以下条件：（1）标记配基为了保证标记配基的比放射性、放射性纯度、稳定性以及是否适用于专一结合，应注意以下几方面： ①配基选择。组织内受体量很少，在进行分析时必须选择同受体有高亲和力的激动剂或拮抗剂，在较低的配基浓度即能保证得到专一性的最大结合率。专一拮抗剂优于激动剂，一般要求标记配基的浓度最好能小于受体配基络合物的解离常数。 例如：最常用的是3H标记物，其比放射性应大于3.7×1010Bq(10Ci)/mmol。优点:比较稳定，生物学效应不致改变，半衰期较长，也比较容易合成高比放射性标记化合物；缺点:须由专门实验室合成。125I标记物:优点:是可获得高比放射性的配基，如高达到3.7×1010Bq(1000Ci)/mmol以 上，并可在一般同位素实验室内合成；缺点:配基必须含有芳香族羟基，如酪氨酸残基，在配基分子中，参入一个碘原子一般不会影响它的生物活性，但参入二个以上的碘原子时，会降低配基的生物活性。此外，在标碘过程中，也可引起配基分子的改变。碘化的配基与原来的配基不完全相同，且不易纯化。另外，125I标记物的半衰期只有二个月。 ②检测标记配基的放射性纯度。常规结合实验只有大约10%的标记配基与组织受体结合，因此放化纯度应在90%以上。最常用的纯度检查是薄层层析，有时也可用核磁共振检查配基分子结构的细微改变。经过纯化后的样品，在使用前还应该作放射性浓度测定。 ③样品的贮存。样品应放在密封避光瓶中，必要时加入抗氧化剂低温保存。④监测标记配基是否变质。在结合实验中，最好先检查标记配基是否发生改变。其办法是将配基与相应的膜受体制剂温育，在反应终止时，抽提结合在组织受体上的放射性物质，用TLC法分析纯度，其Rf值在保存期间应该保持一致。 （2）受体组织建立受体结合实验时，首先，应该充分考虑选用合适的生物组织，该组织应含有对特定配基有生物学反应的受体。在一定条件下，受体的结合量与受体组织浓度呈线性关系。就多数配基来说，专一结合与受体的浓度呈直线关系。随着受体组织浓度的继续增加，专一结合出现下降趋势，表明温育时，标记配基有被组织分解的可能性，或者是组织内存在着内源性配基。 这种内源性配基对标记配基，起着干扰作用。就很多受体来说，另一个可能性是标记配基的亲和力的下降等于或超过结合部位数目的增加，这时组织量结合效应曲线可能向下曲折。为了得到更精确并可重复的结合数据，正式实验应该选用线性范围内的组织浓度。 其次，还应该确定专一结合是否限于已知含有这些受体的组织或器官。例如，所研究的受体，已知只存在于中枢神经系统，则专一结合就不应该在其他器官，如肺、肾、心、肠等内出现。 受体制剂的制备方法很重要。多数神经递质的受体结合实验，采用洗过的脑组织匀浆。一般先用匀浆器或超声波粉碎器，以50~100倍容积的的非等渗缓冲液或蒸馏水将脑制成匀浆，然后离心，将沉淀物捣碎，再用上述溶液洗涤一次以上，除去可能存在的内源性物质，以避免对专一受体干扰。 （3）温育条件①缓冲液。对神经递质受体结合实验最适宜的缓冲液是经过反复实验后确定的，包括最适宜的浓度与pH。常用的无机缓冲液是Na+-K+磷酸溶液，有机缓冲液是Tris溶液。为了研究离子对受体结合过程的影响，可以采用不含无机离子的缓冲液。如钠离子可以改变阿片受体的反应性，降低受体与激动剂的亲和力，但不改变拮抗剂的作用强度。同样，硫氰酸盐和碘盐，可增加拮抗抑制脑受体结合3H-GABA的强度，但不影响激动剂的活性。 几乎所有受体结合实验的最适pH都在7~8，除总结合外，结合部位的专一性也随pH而变化，所以，最适pH确定后，最好保持不变。②时间与温度。受体配基相互作用与酶-底物间的反应相似，所以受体结合数据的数学处理基本上与酶化学研究相同。可以基本假定，即结合反应为“稳定态”，因此，结合实验必须在平衡条件下进行。早期结合实验往往温育不同时间，然后终止反应，从而观察到一个动态过程。 在有些情况下平衡几乎立刻达到，而有些受体结合实验竟需要60分钟或更长时间才能达到平衡。在受体结合实验中，达到平衡是指专一结合达到最高值所需的时间，这一时间为受华表结合反应的反应速度常数和解离速度常数的函数。在平衡时，这两种速度常数相等。由此可见，任何影响受体对配基亲和力的因素和处理都能影响达到平衡的时间。遇到这种情况，应该在进行动力学分析前，先确定足以达到平衡所需的温育时间。 既然受体与配基的结合速度和解离速度取决于温度，这就不难想象，配基结合的量和达到平衡时所需要的时间将受温度的影响。当最适温度确定后，就不宜随便更改。多数结合实验是在4℃和37℃进行。为了得到精确度、重复性好的数据，应该在同一温度或低于温育时（常常为4℃）的温度终止结合反应。因为，如果结合反应在4℃，终止结合却在室温，则络合物的结合和解离的速度会随着温度不同而有所改变。这种操作条件将得到很不可靠和可变的动力学数据。 （4）结合和游离配基的分离法受体结合反应达到平衡时必须将反应体系中结合和游离的配基分开，也就是终止结合反应。分离技术要要考虑给定温度，配基从受体解离的速度。已知，受体与配基多以非共价键的形式结合，所形成的受体配基复合体解离甚为迅速，这就要求分离应在尽量短的时间内完成。若以已结合配基解离一半的分离时间为1，则解离受体配基复合体的10%，需要时仅为0.15×t1/2，而10%的解离已是最大的容许量了。如何来决定分离时间呢？这决定于平衡解离常数KD值，大多数受体与配基相互作用顺反应的结合速率常数不大于10-6mol/(L·s)。 1）过滤法。这是最常用的分离方法。采用美国Millipore公司生产的1225型过滤器，或者国产的多头细胞收集器，可同时抽滤12个样品。使用这种方法时，要注意选择合适的滤膜，细胞应选择孔径为1μm的滤膜，若为组织或细胞膜制剂，可选用小于0.2μm。一般用What-matGF/F，也可用国产的海光49型玻璃纤维滤纸。不同的受体可用不同的滤纸，如表皮生长因子用醋酸纤维滤膜，植物凝集素用尼龙滤膜等。 过滤过程一般为10~20s。如果受体络合物的解离速度太快，就易丢失结合的配基。一般，淋洗操作应在低温约0~4℃进行，结合试验在4~37℃进行均可。经过充分淋洗，过滤法比离心法可得到更大的专一结合与非专一结合的比值。当络合物解离常数在10-9~10-11mol/(L·s)范围，本法是很有效的。通常用5~10ml不含配基的冷缓冲液淋洗滤约2~3次，最后经70℃烘干，置于闪烁液中计数。 过滤法最突出的缺点是由于滤膜吸附了游离的标记配基而增加了非特异结合。可在缓冲液中加入适量的牛血清白蛋白或明胶以减少吸附。2）离心法。多数结合实验可用离心法终止。经温育后，将样品在5000g离心10min。离心时，样品始终同配基处于平衡状态。这样，结合受体不致丧失配基。离心后，将上清液倾去，用冰冷的缓冲液或水淋洗沉淀物。淋洗操作要快，只需淋洗沉淀物的表面，以免结合配基的丧失。 淋洗要重复一、二次，然后用适当的助溶剂将沉淀物溶解，最后将混合液合并，加入闪烁液，在液闪仪上计数。其缺点是由于膜沉淀物在离心后未经充分淋洗，而可能混入非专一结合的放射性，3H计数往往比过滤法高。同样，也可能有相当数量的放射性附着在离心管壁上，故管壁也要彻底淋洗。此外，由于沉淀物致密，游离的配基也不易彻底洗。 3）平衡透析法。将标记配基受体组织用半透膜隔开，当标记配基自由地透过膜到达平衡时，游离标记配基浓度在膜两侧相等，含受体制剂一边的标记配基总浓度为游离标记配体与结合配基之和。因此，结合配基的浓度为膜两侧标记配基浓度之差，所以只有当这个差值有意义时，平衡透析才可靠。当受体浓度在受体配基络合物的解离常数范围就可得到较好的结合数据。若当受体浓度远远高于络合物的解离常数，其中大部分加入的配基被受体结合，而游离配基浓度很低。 或当受体浓度远远低于络合物的解离常数范围时，在含受体制剂的膜的两侧，只有小部分标记配基处于结合状态，而大部分为解离状态，因此，测得的结合配基的量只取决于膜两侧很小的配基浓度差，所以，这两种实验都是不可靠的。正常情况下，经过平衡后取出一部分受体组织与缓冲液，检测其放射性。 有受体组织一边的放射性与另一侧的差代表专一性结合。由于亲和力较低，在膜一边须加入大量受体制剂才能得到明显的结合。这样，即使用较高受体组织浓度，平衡透析法还有一个致命的缺点，即受体侧与缓冲液一侧放射性配基量差别很小，以致难以精确计算专一受体结合量。此外，还必须注意透析膜本身能否结合放射性配基，以免带入误差。 4）凝胶过滤。这是一种既适用于可沉淀受体，又适用于可溶性受体的方法，尤适用于从已增溶的受体制剂中将结合的与游离的配基分开。在实际操作中，大致有两种方法：A.先将受体制剂与标记配基共同反应，使达到目的平衡，然后将该混合物加入事先用反应液平衡过的凝胶如Sephadex柱上，通过洗脱，将与受体结合的配基同游离者分开，B.凝胶先以含有低浓度试放射性配基的洗脱液平衡，使达到过饱和； 再将受体制剂回到以这种凝胶填装的层析柱顶部，并以含有标记配基的洗脱液洗脱，监测洗脱液中的放射性，可见与受体结合的放射性配基形成了一个高于基线的“峰”，并随之以放射性计数的“谷”；根据峰与谷的放射性计数差，即可计算已结合的标记配基量。该法要求受体与配基的结合是高亲和力，亦即受体和配基的解离速率相对要缓慢。 5）沉淀法和吸附法。加入硫酸铵、盐析剂、酸以及聚乙二醇等物质，以降低受体配基复合体溶解度。该法在受体研究中应用比较广泛。吸附法是通过吸附游离的配基，而将结合的与未结合的标记配基分开。目前常用字的是葡聚糖覆活性炭（dextrancoatedcharcoal,DCC）法。该法是将惰性支持物活性炭，以葡聚糖之类的多聚碳水化合物包被，使之具有分子筛作用，增加了吸附的选择性； 小分子的游离配基可穿过葡聚糖“外壳”，被活性炭吸附，而大分子的受体配基复合体则不被除数吸附。DCC法在胞液受体的测定中得到了广泛的应用。当然，在具体操作中，对于活性炭的处理，葡聚糖的分子量等均有严格要求。5、降低非特异结合的方法放射性受体结合分析中配基既可被特异性受体所结合，亦可被细胞的其他组分及滤膜等生物和非牺牲物质非特异地吸附。 非特异结合至少包括三个部分：①真正与组织中非受全结合部位结合的标记配基。②吸附在分离物质包括滤膜、试管上的标记配基。③淋洗不充分而残存的、或吸附于沉淀中的标记配基。第一种情况较难以改变。由于通常在制备膜蛋白时采用差速离心法，因此，应增加首次离心力，减少杂蛋白的含量，以降低非特异结合。但这种做法并不总是有效。后两种情况则相对地容易解决。 除了通常在反应体系中加入浓度远高于标记配基的非标记的配基外，还可以通过比较不同的洗涤次数、变更所有缓冲液的pH值等，尽量除去游离配基，也可以向缓冲液中加入抗吸附剂，如清蛋白或胶原蛋白等，以降低分离物质的吸附作用。但是，这种抗吸附物质不宜过量，一般不超过0.1%，最好先确定它本身并不结合游离的配基。 饱和结合实验将浓度递增的放射性配基，与浓度固定的细胞组织制剂共同反应。使标记配基浓度递增的方法有两种：一是增加加入的标记配基量，但其反应体积和比放射性不变，从而增高反应体系中的放射值；二是固定反应体系中的标记配基浓度，通过增加非标记配基浓度，稀释标记配基的比放射性，以便在实际上造成标记配基的浓度递增。一般多取前者。 从理论上讲，受体-配基之间结合的动力学，颇类似于酶-底物的相互作用。以（R）为未被占领的受体浓度，（L）为游离配基的浓度，（RL）为受体-配基复合体的浓度，依质量作用定律得：（R）+（L）=（RL）此时，平衡结合常数既可由缔合常数（KA）决定即：KA=K1/K2=(RL)/(R)(L)；亦可由解离常数（KD）决定，即：KD=K2/K1=（R）（L）/（RL）。 如果受体部位是一种类型，不存在异种受体，则配基与受体结合后，只有一个简单的解离常数KD，因此可从上式推导出Scatchard公式。从这处公式，便可以求得平衡稳离常数KD和最大结合容量Bmax。B/F=(Bmax-B)/KD式中，B代表受体特异结合，F代表实际加入的放射配基的终浓度。以B/F对B作图，所得曲线之斜率为-1/KD，从截距可求出Bmax。 例如：现以大鼠心肌内皮素受体测定为例，介绍受体测定的具体方法[5]。将鼠心迅速放入预先冰浴好的生理盐水中，剪除结缔组织，心房肌、心室肌称重后放入冰冷的匀浆液[内含20mmol/LNaHCO3，0.2mol/L苯甲磺酰氟（PMSF），pH7.4]中，比例为1：8，剪碎，用高速分散哭匀浆，速度为7000r/min，三次20s，间隔1min以利充分冷却，将匀浆液以1：20比例稀释。将稀释后的匀浆液在低温高速离心机上以1500g离心15min。取上清液在低温超速离心机上以40000g离心20min，弃上清液，用50mol/LTris-HCl液（内含0.2mol/LPMSF，pH7.4）10ml溶解沉淀，再以上速度离心20min，将沉淀用Tris液重悬稀释后，用牛血清白蛋白做标准以考马斯亮兰G-250法测定蛋白量。 3、动力学实验总配基浓度保持不变，以时间为函数，测定专一结合。结合达到平衡的时间决定于速度常数和受体及配基的浓度。其特异性结合的求法同上所述，以时间对In(Beq/Beq-Bt)作图，其中Beq代表结合达到平衡时，Bt为各时间的特异结合，并进行直线回归得结合动力学图（见表2.33）。以时间对In(Bt/Beq)作图，并作直线回归，可得解离动力学图。 4、竞争性抑制实验主要目的为测定IC50和Ki。IC50是指抑制50%结合的抑制剂浓度，Ki是指在标记配基平衡时，非标记配基与受体部位缔合之平衡解离常数。竞争性抑制是用一类高亲和力的拮抗剂（KD为0.001~0.1μmol/L），或激动剂，将标记配基转换下来。本例仍采用双管法，反应在37℃温浴中进行60min，配基浓度选定在44pmol/L，蛋白浓度为每管30μg，每管中加入未标记的ET1，浓度梯度为1pmol/L~1μmol/L。总反应体积为250μl，BQ-123（ET1受体的阻断剂）浓度为 10pmol/L~10μmol/L。硫氮唑酮及巯甲丙脯酸的浓度各选在1nmol/L~0.1mmol/L。计算每一浓度所对应结合百分数（B/B0），以竞争药物浓度的对数值为横坐标，以B/B0为纵坐标，绘制竞争结合曲线。将曲线通过分对数（lnI/100-I）转化成直线求方程，直线在横坐标上的截距为IC50。以图2.41所示结果为例，作图并求出使标记配基与受体结合量下降50%时，所需的非标记配基的浓度，即为IC50。IC50能反映非标记配基与受体的亲和力和专一性。IC50的求法很多，要采用半对数法，亦可用对数-几率单位法和对数logit法。 放射性配基结合法的应用和前景（1）阐明药物和激素递质的作用机制受体研究可对药物、激素、细胞因子、递质的作用深入到生物大分子之间的相互作用，涉及到细胞功能的触发阶段信号传导的机制。这是生物之间协调生命活动最初的信号传导过程。（2）探讨疾病的病因和发病机理研究证实胰岛素受体性能和数量不正常，可能同糖尿病、肥胖病有密切关系，另有些疾病由于受体合成受阻、更新率受限制以及产生了受体蛋白的自身免疫抗体等，阻止了受体各配基的相互结合，因而产生疾病。 （3）新药设计和药物筛选利用放射配基结合分析法筛选药物，简单、快速、结果可靠、所需样品量少。观察到某一药物对某一受体有亲和力将表明该药可能具有药理作用；如对多种受体或亚型都有一定亲和力，则表明药物专一性不高，可能出现副作用。此法缺点是不能反映药代动力学和药物到达受体部位等一系列生理生化过程。亲和力试验也不能完全鉴别激动剂和拮抗剂。因此，受体结合分析应该伴随动物和生物鉴定等工作。 （4）测定组织或血液中药物的浓度放射配基结合法可定量地测定生物样品中内源性物质和药物浓度。先作一已知不同浓度药物抑制放射配基与受体特异性结合的标准曲线，然后测定未知样品（组织或血样提取物）抑制该放射配基与受体特异性结合的百分率，从标准曲线即可查出未知样品中所含药物的量。该法具有特异性强、灵敏度高和快速简便等特点。'