Question

17．圖1為研究滲透作用的實驗裝置，請回答下列問題：

（1）漏斗內溶液（S₁）和漏斗外溶液（S₂）為兩種不同濃度的蔗糖溶液，漏斗內外起始液面一致．若實驗結果如圖1所示，則實驗起始時S₁和S₂濃度大小關系為S₁＞S₂．滲透平衡時的液面差為△h，此時S₁和S₂濃度大小關系為S₁＞S₂．
（2）若實驗中漏斗內溶液（S₁）為30%蔗糖溶液，漏斗外溶液（S₂）為30%葡萄糖溶液（注：蔗糖分子不能穿過半透膜），則實驗中S₁液面的變化情況是：B．
A．保持不變B．先下降后上升
C．先上升后下降     D．上升
（3）圖2中半透膜模擬的是成熟植物細胞中的原生質層，該結構由細胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細胞質構成．
（4）植物葉片表皮上分布有大量的氣孔，氣孔結構如圖2所示．當組成氣孔的細胞（保衛細胞）吸水后，會膨脹變形，氣孔開啟；反之細胞失水收縮，氣孔關閉．光照是影響氣孔開閉的主要因素，鴨跖草的氣孔在光下張開時，保衛細胞的鉀濃度高，遠遠高于周圍細胞中的鉀濃度，在黑暗中氣孔關閉時，保衛細胞鉀濃度低．若植物光合作用的最是溫度為25℃．
請利用下列材料和用具，設計實驗驗證鉀離子對氣孔開度（即開啟的程度）的影響．要求完善實驗步驟．預測實驗結果，并回答問題．
①實驗材料與主要用具：新鮮蠶豆葉：0.5%KNO₃溶液：0.5%NaNO₃溶液、蒸餾水、顯微鏡、鑷子、載玻片、蓋玻片、恒溫箱、培養皿、臺燈．
②實驗步驟：
a．取3個潔凈的培養皿，編號為甲、乙、丙；
b．在甲培養皿中放0.5%KNO₃溶液適量，在乙培養皿中放等量的0.5%NaNO₃溶液，在丙培養皿中放等量的蒸餾水；
c．撕蠶豆葉表皮若干分別放入上述3個培養皿中，放入25℃恒溫箱中，使溶液溫度達到25℃；
d．將培養皿置于人工光照條件下照光半小時；
e．分別制作裝片在顯微鏡下觀察氣孔的開度
③預測實驗結果甲培養皿中的表皮氣孔開度大，乙．丙培養皿中的表皮細胞氣孔開度相同，都較小．；
④將葉表皮放入25℃恒溫箱中的主要原因是25℃是光合作用的適宜溫度，在培養皿中加入0.5%　NaNO₃溶液的目的是排除NO₃^-對實驗結果的影響．．

Answer 1

分析 1、滲透作用發生的條件是具有半透膜，半透膜兩側具有濃度差，滲透平衡時液面差△h與濃度差的大小有關，濃度差越大，△h越大；蔗糖是不能穿過半透膜是分子，圖中由于漏斗內的蔗糖溶液濃度高，因此燒杯中的水分子或通過滲透作用進入漏斗，使漏斗內液面升高，滲透平衡時△h會產生壓力與漏斗內因溶液濃度差產生的壓力的大小相等，因此漏斗內的濃度仍然大于漏斗外．
2、第（4）題實驗的目的是：驗證鉀離子對氣孔開度（即開啟的程度）的影響，故實驗的自變量是鉀離子的有無，（為排除硝酸根離子的影響，還應一組有硝酸根離子，沒有鉀離子的），因變量是氣孔開度．

解答 解：（1）滲透平衡時，漏斗液面高于燒杯液面．說明漏斗吸收了水，哪里溶液濃度大，哪里吸水，故起始溶液濃度，燒杯大于漏斗，即實驗起始時S₁＞S₂，滲透平衡時液面差△h與濃度差的大小有關，濃度差越大，△h越大；蔗糖是不能穿過半透膜是分子，圖中由于漏斗內的蔗糖溶液濃度高，因此燒杯中的水分子或通過滲透作用進入漏斗，使漏斗內液面升高，滲透平衡時△h會產生壓力與漏斗內因溶液濃度差產生的壓力的大小相等，因此漏斗內的濃度仍然大于漏斗外；滲透平衡時的液面差為△h，此時S₁和S₂濃度大小關系為S₁＞S₂．
（2）質量濃度同為30%的蔗糖溶液和葡萄糖溶液，葡萄糖溶液的摩爾濃度大，故開始時單位時間內由漏斗擴散進燒杯的水分子多于由燒杯擴散進漏斗的，漏斗液面下降，但是葡萄糖分子可以通過半透膜，蔗糖分子不能通過半透膜，故葡萄糖分子擴散進入漏斗，使得漏斗內的溶質分子的濃度增大，漏斗液面回升，故漏斗液面的變化時先下降后上升．
（3）圖2中半透膜模擬的是成熟植物細胞中的原生質層，該結構由細胞膜、液泡膜以及這兩層膜之間的細胞質組成．
（4）本實驗的目的是：驗證鉀離子對氣孔開度（即開啟的程度）的影響，故實驗的自變量是鉀離子的有無，（為排除硝酸根離子的影響，還應一組有硝酸根離子，沒有鉀離子的），因變量是氣孔開度．
②實驗步驟：
a．取3個潔凈的培養皿，編號為甲、乙、丙；
b．在甲培養皿中放0.5%KNO₃溶液適量，在乙培養皿中放等量的0.5%NaNO₃溶液，在丙培養皿中放等量的蒸餾水
c．撕蠶豆葉表皮若干分別放入上述3個培養皿中，放入25℃恒溫箱中，使溶液溫度達到25℃；
d．將培養皿置于人工光照條件下照光半小時，
e．分別制作裝片在顯微鏡下觀察氣孔的開度．
③預測實驗結果：有鉀離子的一組的表皮氣孔開度大，沒有鉀離子的兩組的表皮細胞氣孔開度相同，都較小．
將葉表皮放入25℃恒溫箱中的主要原因是：25℃是光合作用的適宜溫度，在培養皿中加入0.5%　NaNO₃溶液的目的是排除NO₃^-對實驗結果的影響．
故答案為：
（1）S₁＞S₂   S₁＞S₂
（2）B
（3）原生質層   細胞    液泡    細胞質
（4）②步驟：b．在甲培養皿中放0.5%KNO₃溶液適量，在乙培養皿中放等量的0.5%NaNO₃溶液，在丙培養皿中放等量的蒸餾水
d．將培養皿置于人工光照條件下照光半小時
③預測實驗結果：甲培養皿中的表皮氣孔開度大，乙．丙培養皿中的表皮細胞氣孔開度相同，都較小．
④25℃是光合作用的適宜溫度        　排除NO₃^-對實驗結果的影響．

點評 本題考查了滲透作用，驗證鉀離子對氣孔開度（即開啟的程度）的影響，意在考查考生對于滲透作用的理解，對于驗證性實驗自變量、因變量的把握，以及從題干中獲取信息的能力，綜合性較強．