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备课素材知识点：物质鉴定问题释疑 高中生物人教版必修1
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这是一份备课素材知识点：物质鉴定问题释疑 高中生物人教版必修1，共10页。试卷主要包含了淀粉的鉴定，可溶性还原糖的鉴定，油脂的鉴定等内容，欢迎下载使用。
“生物组织中淀粉、可溶性还原糖、油脂和蛋白质的鉴定”的显色反应实验，是高中生物教学中的基本实验。
在实验过程中会遇到许多问题，试题中也经常会出现相关问题，学生有时也很难处理，这和反应机理不作要求有一定的关系。
1、淀粉的鉴定： 淀粉遇碘—碘化钾溶液有时怎么会变黑色（或蓝紫色）？
实验现象（黑色）
有时在淀粉鉴定实验时出现黑色，许多学生觉得产生这一原因是因为淀粉浓度或碘—碘化钾溶液浓度太高造成。我让学生进行探究，也就是把淀粉或碘液浓度稀释，但结果仍然是黑色，探究的结果说明浓度关系不大。
原因其实是材料问题了，因为我们所用的材料是淘米水，并没有根据教材规定的材料－马铃薯块茎匀浆液，显黑色的原因主要取决于淀粉本身的结构。
据资料，天然的淀粉由直链淀粉和支链淀粉组成，大多数淀粉含直链淀粉10％～12％，含支链淀粉80％～90％。玉米淀粉含27％直链淀粉；马铃薯淀粉含20％直链淀粉（两者的其余部分均为支链淀粉）；糯米淀粉几乎全部是支链淀粉；有些豆类的淀粉则全是直链淀粉。
直链淀粉又称可溶性淀粉，溶于热水后成胶体溶液，容易被人体消化。
支链淀粉是一种具有支链结构的多糖，它不溶于热水中，热水与之作用则膨胀而成糊状。其中溶于水中的直链淀粉，呈弯曲形式，并借分子内氢键卷曲成螺旋状。这时加入碘液，其中碘分子便钻入螺旋当中空隙，并借助范得华力与直链淀粉联系在一起，从而形成络合物。这种络合物能比较均匀地吸收除蓝光以外的其它可见光（波长范围为400—750钠米），从而使淀粉变为深蓝色。
直链淀粉遇碘呈蓝色，支链淀粉遇碘呈紫红色，糊精遇碘呈蓝紫、紫、橙等。紫色有时候会深的发黑，或者蓝色深了也是。由于我们用的是淘米水，支链淀粉的含量偏高，呈现出了黑色。
所以要做好这个实验变蓝色的关键是：第一，材料的选择，尽量是直链淀粉含量多的豆类的淀粉或者玉米淀粉或者是教材上规定的马铃薯淀粉；第二，材料的处理，用冷水作溶剂，因为支链淀粉很难溶解。
淀粉的结构图
2、可溶性还原糖的鉴定
1）．可溶性糖的鉴定能不能直接加热？
广东高考题认为是不可以直接加热，而化学老师认为是可以直接加热。
在做实验时直接加热方法不宜，因为学生实验时人数众多，试管口难免对着人，容易喷液伤人；实验速度太快，红黄色很快出现，又迅速变黑，难以仔细观察。由于我们生物的试管实验不多，操作不熟练，而化学相对试管实验多，操作熟练，所以允许直接加热。
2）．可溶性糖的鉴定，用本尼迪特试剂还是用斐林试剂好？
由于斐林试剂不能保存，所以必须在实验时当即配制，保证NaOH过量是实验成功的前提。所以建议用本尼迪（Benedict）试剂代替斐林试剂，本尼迪试剂可以长时保存。在隔水加热时，一旦有明显红黄色现象出现即可，不要再继续加热，否则红黄色会逐渐变成黑色。
本尼迪特试剂是斐林溶液的改良试剂，它与醛或醛（酮）糖反应也生成Cu2O砖红色沉淀。它是由硫酸铜、柠檬酸钠和无水碳酸钠配置成的蓝色溶液，可以存放备用，避免斐林溶液必须现配现用的缺点。
3）．鉴定还原糖的教材经常用到苹果和梨，要求是色泽浅色或白色，在材料还提到可以用白萝卜，到底哪些材料可以用来鉴定还原糖？
在双子叶植物中，光合作用的主要产物葡萄糖形成后合成为淀粉，暂时储藏在叶子内，因此最好不用双子叶植物的叶子作实验材料。
有些单子叶植物，如韭菜、鸢尾，并不将光合作用的初始产物转变为淀粉，因此叶内含有大量的可溶性单糖，但是，由于叶片中叶绿素的颜色较深，对于鉴定时的颜色反应起着掩盖作用，导致实验现象不明显，因此，也不宜用单子叶植物的叶子作实验材料。
本实验最理想的实验材料是含糖量较高的生物组织（或器官），而且组织的颜色较浅，或近于白色的，如苹果和梨的果实。
经试验比较，颜色反应的明显程度依次为苹果、梨、白色甘蓝叶、白萝卜。
3、油脂的鉴定
1）．脂肪的鉴定时，花生、核桃和蓖麻种子可以作为实验材料，哪个材料好？
花生、核桃和蓖麻种子都可以做实验材料核桃核果果皮坚硬、取材不太方便、细胞中脂滴多，蓖麻种子少见、种皮硬质、脂滴多，花生种子多见、种皮柔软、脂滴少一些，干燥花生种子需在实验的前一天晚上开始浸泡，比较而言一般学校选择花生种子为宜。
2）．细胞内物质的鉴定，按照教材的原理是显色反应，操作过程中的材料和用品有一定的要求，其中脂肪的鉴定用的是花生，需要水浸泡过，还要做徒手切片，必须在显微镜下观察，操作技术要求较高，那么，是不是一定要显微镜观察呢？
答案是否定的，要看材料和成分情况，有的材料可以用匀浆来检测，肉眼就能观察。
例、油菜种子成熟过程中部分有机物的变化如图所示，将不同成熟阶段的种子匀浆后检测，结果正确的是（ ）
答案：C
解析：据图可知，第10天时，有可溶性糖，因此加入斐林试剂，水浴加热后出现砖红色沉淀。故A错；种子萌发过程中，可溶性糖转化成淀粉，相应的酶存在于细胞内，催化淀粉合成的酶化学体质是蛋白质，因此加入双缩脲试剂后，出现紫色反应，故B错；第30天时，脂肪的含量较高，加入苏丹Ⅲ试剂后，会出现橘黄色颗粒，故C正确；第40天时，淀粉的含量降低至0，因此加入碘液后，不会出现蓝色，故错误D。
上述试题用油菜种子的匀浆检测油脂，能行吗？花生研磨液试管鉴定是否可行？
花生研磨液试管鉴定是否可行，做了大量实验，只有食用油才能用试管鉴定，而花生研磨液不管用哪种方法，不管用什么作为提取液，通通不行，显示的就是苏丹Ⅲ的颜色，只是颜色淡了。
取研磨液用显微镜观察，才发现大概的原因——液滴太小，用肉眼根本没法看见，显微镜下才能看清楚。反而在载玻片上涂抹，现象非常明显，直接用肉眼就能看见。
根据教材“溶于脂溶性有机溶剂，如丙酮、氯仿、乙醚等”的描述，尝试用丙酮作提取液，效果超乎意料地好，碎屑和液体会快速分离，颜色也非常明显。用无水乙醇效果也不错。
用研磨液鉴定的材料不能用花生，可以用油菜效果更好，因为碎屑少，含有相对较多液体状的油成分（油中含的多为不饱和脂肪酸，脂中的是饱和脂肪酸），提取时应该用有机溶剂。
总之，油脂的鉴定要不要显微镜不能一概而论，在选择纸笔测试题和命制试题时也要注意这个细节。
3、蛋白质的鉴定
1）．什么是双缩脲？为什么叫双缩脲反应？
双缩脲反应
双缩脲：
双缩脲（（NH2－CO－NH－CO－NH2））是两个分子脲（即尿素）经180℃左右加热，放出一个分子氨（NH3）后得到的产物。
双缩脲反应：
鉴定生物组织中是否含有蛋白质时，常用双缩脲法，使用的是双缩脲试剂（NaOH+CuSO4），发生的是双缩脲反应。
反应原理：双缩脲反应实质是在碱性环境下的Cu2+与双缩脲发生的紫色反应。而蛋白质分子中含有很多与双缩脲结构相似的肽键（－CO－NH－），所以蛋白质都能与双缩脲试剂发生颜色反应，可以用双缩脲试剂鉴定蛋白质的存在。
2）．双缩脲反应结束后加热后为什么会变为黑色？
双缩脲是两个分子脲经180℃左右加热，放出一个分子氨后得到的产物。在强碱性溶液中，双缩脲与CuSO4形成紫色络合物，称为双缩脲反应。
紫色络合物颜色的深浅与蛋白质浓度成正比，而与蛋白质分子量及氨基酸成分无关，故可用来测定蛋白质含量。
凡具有两个酰胺基或两个直接连接的肽键，或能过一个中间碳原子相连的肽键，这类化合物都有双缩脲反应。
氨基酸分子中没有肽键，二肽分子中只有一个肽键，所以双缩脲试剂可以用于检测蛋白质和多肽，但不能用于检测二肽和氨基酸。由于尿素是两个（－NH2）连在一个羧基上，所以尿素只有一个完整的肽键，不具备两个肽键的基本要求，双缩脲试剂也不能用于检测尿素。
另外，有双缩脲反应的物质不一定都是蛋白质或多肽，因为NH3与Cu2+也可以紫色络合物。
络合物是配位化合物的旧称。配位化合物简称配合物，也叫错合物、络合物，为一类具有特征化学结构的化合物，由中心原子或离子（统称中心原子）和围绕它的称为配位体（简称配体）的分子或离子，完全或部分由配位键结合形成。由于络合物往往不稳定，所以加热后会分解，紫色消失变为黑色。
3）．能发生双缩脲试剂反应的物质有哪些？
将尿素加热到稍高于它的熔点时，则发生双分子缩合，两分子尿素脱去一分子氨而生成的化合物称为双缩脲（缩二脲，H2N-CO-NH-CO-NH2）。
高中生物实验中需要用到双缩脲试剂，这种试剂用来检测生物组织中的蛋白质。双缩脲试剂是由双缩脲试剂A和双缩脲试剂B两种试剂组成。双缩脲试剂A是质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液，双缩脲试剂B是质量浓度为0.01g/mL的CuSO4溶液。可见这种试剂中并不含有双缩脲。
双缩脲与上述试剂作用，即在碱性溶液中与少量的硫酸铜（CuSO4）溶液作用显紫红色，其原因是在碱性溶液中双缩脲与铜离子结合形成复杂的紫红色复合物。这个颜色反应叫做双缩脲反应（缩二脲反应），因此把这种试剂称为双缩脲试剂。
例1、下列关于检测生物组织中化合物实验的叙述，正确的是（ ）
A．向淀粉溶液中加入碘碘化钾溶液，反应后呈橙黄色
B．向葡萄糖溶液中加入本尼迪特试剂，加热后呈红黄色
C．向蛋清液中加入双缩脲试剂A液，加热后溶液呈紫色
D．用苏丹Ⅲ染液处理花生子叶切片，观察到油滴呈蓝色
答案：B
解析：淀粉遇碘碘化钾应该为蓝色，A错误；葡萄糖与本尼迪特试剂反应，呈红黄色，B正确；蛋清为蛋白质，加入双缩脲试剂A液，不加B液，不会出现紫色，本实验也不需要加热，C错误；苏丹Ⅲ使花生子叶中的油脂染成橙黄色，D错误。
例2、下列有关生物组织中有机物的检测实验的叙述，正确的是（ ）
A．检测生物组织中的油脂实验，需要用75%乙醇洗去多余的苏丹Ⅲ染液
B．花生子叶经苏丹Ⅲ染液染色后，镜检可观察到橙红色的油脂颗粒
C．不是所有的糖都可以用本尼迪特试剂鉴定
D．变性后的蛋白质与双缩脲试剂作用不显紫色
答案：C
解析：检测生物组织中的油脂实验，需要用50%乙醇洗去多余的苏丹Ⅲ染液；花生子叶经苏丹Ⅲ染液染色后，镜检可观察到橙黄色的油脂颗粒；只有具有还原性的糖才可以用本尼迪特试剂鉴定；蛋白质变性后与双缩脲试剂作用会显紫色。选项
取样时间
检测试剂
检测结果
A
第10天
斐林试剂
不显色
B
第20天
双缩脲试剂
不显色
C
第30天
苏丹Ⅲ试剂
橘黄色
D
第40天
碘液
蓝色
“生物组织中淀粉、可溶性还原糖、油脂和蛋白质的鉴定”的显色反应实验，是高中生物教学中的基本实验。
在实验过程中会遇到许多问题，试题中也经常会出现相关问题，学生有时也很难处理，这和反应机理不作要求有一定的关系。
1、淀粉的鉴定： 淀粉遇碘—碘化钾溶液有时怎么会变黑色（或蓝紫色）？
实验现象（黑色）
有时在淀粉鉴定实验时出现黑色，许多学生觉得产生这一原因是因为淀粉浓度或碘—碘化钾溶液浓度太高造成。我让学生进行探究，也就是把淀粉或碘液浓度稀释，但结果仍然是黑色，探究的结果说明浓度关系不大。
原因其实是材料问题了，因为我们所用的材料是淘米水，并没有根据教材规定的材料－马铃薯块茎匀浆液，显黑色的原因主要取决于淀粉本身的结构。
据资料，天然的淀粉由直链淀粉和支链淀粉组成，大多数淀粉含直链淀粉10％～12％，含支链淀粉80％～90％。玉米淀粉含27％直链淀粉；马铃薯淀粉含20％直链淀粉（两者的其余部分均为支链淀粉）；糯米淀粉几乎全部是支链淀粉；有些豆类的淀粉则全是直链淀粉。
直链淀粉又称可溶性淀粉，溶于热水后成胶体溶液，容易被人体消化。
支链淀粉是一种具有支链结构的多糖，它不溶于热水中，热水与之作用则膨胀而成糊状。其中溶于水中的直链淀粉，呈弯曲形式，并借分子内氢键卷曲成螺旋状。这时加入碘液，其中碘分子便钻入螺旋当中空隙，并借助范得华力与直链淀粉联系在一起，从而形成络合物。这种络合物能比较均匀地吸收除蓝光以外的其它可见光（波长范围为400—750钠米），从而使淀粉变为深蓝色。
直链淀粉遇碘呈蓝色，支链淀粉遇碘呈紫红色，糊精遇碘呈蓝紫、紫、橙等。紫色有时候会深的发黑，或者蓝色深了也是。由于我们用的是淘米水，支链淀粉的含量偏高，呈现出了黑色。
所以要做好这个实验变蓝色的关键是：第一，材料的选择，尽量是直链淀粉含量多的豆类的淀粉或者玉米淀粉或者是教材上规定的马铃薯淀粉；第二，材料的处理，用冷水作溶剂，因为支链淀粉很难溶解。
淀粉的结构图
2、可溶性还原糖的鉴定
1）．可溶性糖的鉴定能不能直接加热？
广东高考题认为是不可以直接加热，而化学老师认为是可以直接加热。
在做实验时直接加热方法不宜，因为学生实验时人数众多，试管口难免对着人，容易喷液伤人；实验速度太快，红黄色很快出现，又迅速变黑，难以仔细观察。由于我们生物的试管实验不多，操作不熟练，而化学相对试管实验多，操作熟练，所以允许直接加热。
2）．可溶性糖的鉴定，用本尼迪特试剂还是用斐林试剂好？
由于斐林试剂不能保存，所以必须在实验时当即配制，保证NaOH过量是实验成功的前提。所以建议用本尼迪（Benedict）试剂代替斐林试剂，本尼迪试剂可以长时保存。在隔水加热时，一旦有明显红黄色现象出现即可，不要再继续加热，否则红黄色会逐渐变成黑色。
本尼迪特试剂是斐林溶液的改良试剂，它与醛或醛（酮）糖反应也生成Cu2O砖红色沉淀。它是由硫酸铜、柠檬酸钠和无水碳酸钠配置成的蓝色溶液，可以存放备用，避免斐林溶液必须现配现用的缺点。
3）．鉴定还原糖的教材经常用到苹果和梨，要求是色泽浅色或白色，在材料还提到可以用白萝卜，到底哪些材料可以用来鉴定还原糖？
在双子叶植物中，光合作用的主要产物葡萄糖形成后合成为淀粉，暂时储藏在叶子内，因此最好不用双子叶植物的叶子作实验材料。
有些单子叶植物，如韭菜、鸢尾，并不将光合作用的初始产物转变为淀粉，因此叶内含有大量的可溶性单糖，但是，由于叶片中叶绿素的颜色较深，对于鉴定时的颜色反应起着掩盖作用，导致实验现象不明显，因此，也不宜用单子叶植物的叶子作实验材料。
本实验最理想的实验材料是含糖量较高的生物组织（或器官），而且组织的颜色较浅，或近于白色的，如苹果和梨的果实。
经试验比较，颜色反应的明显程度依次为苹果、梨、白色甘蓝叶、白萝卜。
3、油脂的鉴定
1）．脂肪的鉴定时，花生、核桃和蓖麻种子可以作为实验材料，哪个材料好？
花生、核桃和蓖麻种子都可以做实验材料核桃核果果皮坚硬、取材不太方便、细胞中脂滴多，蓖麻种子少见、种皮硬质、脂滴多，花生种子多见、种皮柔软、脂滴少一些，干燥花生种子需在实验的前一天晚上开始浸泡，比较而言一般学校选择花生种子为宜。
2）．细胞内物质的鉴定，按照教材的原理是显色反应，操作过程中的材料和用品有一定的要求，其中脂肪的鉴定用的是花生，需要水浸泡过，还要做徒手切片，必须在显微镜下观察，操作技术要求较高，那么，是不是一定要显微镜观察呢？
答案是否定的，要看材料和成分情况，有的材料可以用匀浆来检测，肉眼就能观察。
例、油菜种子成熟过程中部分有机物的变化如图所示，将不同成熟阶段的种子匀浆后检测，结果正确的是（ ）
答案：C
解析：据图可知，第10天时，有可溶性糖，因此加入斐林试剂，水浴加热后出现砖红色沉淀。故A错；种子萌发过程中，可溶性糖转化成淀粉，相应的酶存在于细胞内，催化淀粉合成的酶化学体质是蛋白质，因此加入双缩脲试剂后，出现紫色反应，故B错；第30天时，脂肪的含量较高，加入苏丹Ⅲ试剂后，会出现橘黄色颗粒，故C正确；第40天时，淀粉的含量降低至0，因此加入碘液后，不会出现蓝色，故错误D。
上述试题用油菜种子的匀浆检测油脂，能行吗？花生研磨液试管鉴定是否可行？
花生研磨液试管鉴定是否可行，做了大量实验，只有食用油才能用试管鉴定，而花生研磨液不管用哪种方法，不管用什么作为提取液，通通不行，显示的就是苏丹Ⅲ的颜色，只是颜色淡了。
取研磨液用显微镜观察，才发现大概的原因——液滴太小，用肉眼根本没法看见，显微镜下才能看清楚。反而在载玻片上涂抹，现象非常明显，直接用肉眼就能看见。
根据教材“溶于脂溶性有机溶剂，如丙酮、氯仿、乙醚等”的描述，尝试用丙酮作提取液，效果超乎意料地好，碎屑和液体会快速分离，颜色也非常明显。用无水乙醇效果也不错。
用研磨液鉴定的材料不能用花生，可以用油菜效果更好，因为碎屑少，含有相对较多液体状的油成分（油中含的多为不饱和脂肪酸，脂中的是饱和脂肪酸），提取时应该用有机溶剂。
总之，油脂的鉴定要不要显微镜不能一概而论，在选择纸笔测试题和命制试题时也要注意这个细节。
3、蛋白质的鉴定
1）．什么是双缩脲？为什么叫双缩脲反应？
双缩脲反应
双缩脲：
双缩脲（（NH2－CO－NH－CO－NH2））是两个分子脲（即尿素）经180℃左右加热，放出一个分子氨（NH3）后得到的产物。
双缩脲反应：
鉴定生物组织中是否含有蛋白质时，常用双缩脲法，使用的是双缩脲试剂（NaOH+CuSO4），发生的是双缩脲反应。
反应原理：双缩脲反应实质是在碱性环境下的Cu2+与双缩脲发生的紫色反应。而蛋白质分子中含有很多与双缩脲结构相似的肽键（－CO－NH－），所以蛋白质都能与双缩脲试剂发生颜色反应，可以用双缩脲试剂鉴定蛋白质的存在。
2）．双缩脲反应结束后加热后为什么会变为黑色？
双缩脲是两个分子脲经180℃左右加热，放出一个分子氨后得到的产物。在强碱性溶液中，双缩脲与CuSO4形成紫色络合物，称为双缩脲反应。
紫色络合物颜色的深浅与蛋白质浓度成正比，而与蛋白质分子量及氨基酸成分无关，故可用来测定蛋白质含量。
凡具有两个酰胺基或两个直接连接的肽键，或能过一个中间碳原子相连的肽键，这类化合物都有双缩脲反应。
氨基酸分子中没有肽键，二肽分子中只有一个肽键，所以双缩脲试剂可以用于检测蛋白质和多肽，但不能用于检测二肽和氨基酸。由于尿素是两个（－NH2）连在一个羧基上，所以尿素只有一个完整的肽键，不具备两个肽键的基本要求，双缩脲试剂也不能用于检测尿素。
另外，有双缩脲反应的物质不一定都是蛋白质或多肽，因为NH3与Cu2+也可以紫色络合物。
络合物是配位化合物的旧称。配位化合物简称配合物，也叫错合物、络合物，为一类具有特征化学结构的化合物，由中心原子或离子（统称中心原子）和围绕它的称为配位体（简称配体）的分子或离子，完全或部分由配位键结合形成。由于络合物往往不稳定，所以加热后会分解，紫色消失变为黑色。
3）．能发生双缩脲试剂反应的物质有哪些？
将尿素加热到稍高于它的熔点时，则发生双分子缩合，两分子尿素脱去一分子氨而生成的化合物称为双缩脲（缩二脲，H2N-CO-NH-CO-NH2）。
高中生物实验中需要用到双缩脲试剂，这种试剂用来检测生物组织中的蛋白质。双缩脲试剂是由双缩脲试剂A和双缩脲试剂B两种试剂组成。双缩脲试剂A是质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液，双缩脲试剂B是质量浓度为0.01g/mL的CuSO4溶液。可见这种试剂中并不含有双缩脲。
双缩脲与上述试剂作用，即在碱性溶液中与少量的硫酸铜（CuSO4）溶液作用显紫红色，其原因是在碱性溶液中双缩脲与铜离子结合形成复杂的紫红色复合物。这个颜色反应叫做双缩脲反应（缩二脲反应），因此把这种试剂称为双缩脲试剂。
例1、下列关于检测生物组织中化合物实验的叙述，正确的是（ ）
A．向淀粉溶液中加入碘碘化钾溶液，反应后呈橙黄色
B．向葡萄糖溶液中加入本尼迪特试剂，加热后呈红黄色
C．向蛋清液中加入双缩脲试剂A液，加热后溶液呈紫色
D．用苏丹Ⅲ染液处理花生子叶切片，观察到油滴呈蓝色
答案：B
解析：淀粉遇碘碘化钾应该为蓝色，A错误；葡萄糖与本尼迪特试剂反应，呈红黄色，B正确；蛋清为蛋白质，加入双缩脲试剂A液，不加B液，不会出现紫色，本实验也不需要加热，C错误；苏丹Ⅲ使花生子叶中的油脂染成橙黄色，D错误。
例2、下列有关生物组织中有机物的检测实验的叙述，正确的是（ ）
A．检测生物组织中的油脂实验，需要用75%乙醇洗去多余的苏丹Ⅲ染液
B．花生子叶经苏丹Ⅲ染液染色后，镜检可观察到橙红色的油脂颗粒
C．不是所有的糖都可以用本尼迪特试剂鉴定
D．变性后的蛋白质与双缩脲试剂作用不显紫色
答案：C
解析：检测生物组织中的油脂实验，需要用50%乙醇洗去多余的苏丹Ⅲ染液；花生子叶经苏丹Ⅲ染液染色后，镜检可观察到橙黄色的油脂颗粒；只有具有还原性的糖才可以用本尼迪特试剂鉴定；蛋白质变性后与双缩脲试剂作用会显紫色。选项
取样时间
检测试剂
检测结果
A
第10天
斐林试剂
不显色
B
第20天
双缩脲试剂
不显色
C
第30天
苏丹Ⅲ试剂
橘黄色
D
第40天
碘液
蓝色
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