Question

11．生物呼吸作用的底物（有機物）種類及含量的差異，會導致呼吸作用釋放的CO₂與吸收的O₂比發(fā)生差異，這可用呼吸熵表示：呼吸熵（RQ）=$\frac{呼吸作用釋放的C{O}_{2}}{呼吸作用吸收的{O}_{2}}$，為了測定種子萌發(fā)時的呼吸熵（只考慮有氧呼吸），現(xiàn)準備了3只錐形瓶、瓶塞、帶刻度的玻璃管、發(fā)芽的小麥種子、10%的NaOH溶液、NaHCO₃、清水等，并組裝成如圖所示的三套裝置．
其中甲實驗裝置設計如下：錐形瓶內(nèi)放入一盛有10%的NaOH溶液的小燒杯，杯中插入一根濾紙折疊條．瓶底放入一些蒸餾水浸泡過的濾紙圓片，再將經(jīng)消毒并充分吸脹的小麥種子若干平鋪在濾紙圓片上，加入適量蒸餾水．整個裝置密封，并放置到20℃恒溫環(huán)境中培養(yǎng)．
（1）小燒杯中插入一根濾紙折疊條的作用是增大吸收CO₂的能力．
（2）由于發(fā)芽小麥種子（已消毒）的呼吸作用，甲裝置內(nèi)的氣體發(fā)生了變化，使得墨滴向右移動，說明瓶內(nèi)氣體減少了．減少的氣體是氧氣．
（3）甲裝置內(nèi)的氣體變化還不足以求出發(fā)芽小麥的呼吸熵，由此還要利用乙裝置來測定發(fā)芽小麥呼吸作用過程中的某一種氣體的變化．測定單位質(zhì)量小麥種子呼吸時CO₂釋放量與O₂消耗量的比值，請將下面主要的方法步驟補充完整：
①錐形瓶的小燒杯中不加入NaOH溶液，以等量的清水代之；
②用同質(zhì)量的小麥種子在相同環(huán)境下進行與上述實驗相同的操作；
③測出相同時間內(nèi)密閉系統(tǒng)的氣體體積凈變化量；
④再計算出CO₂釋放量．
（4）若甲裝置測出的實驗數(shù)據(jù)（墨滴移動量）為X，乙裝置測得的實驗數(shù)據(jù)（墨滴移動量）為Y，則呼吸熵計算式為：（X-Y）/X．如果呼吸熵小于1時，說明呼吸底物中含脂肪．據(jù)此可判斷出干重相同的油菜和小麥種子在萌發(fā)時有氧呼吸CO₂釋放量與O₂消耗量的比值為油菜種子小于（大于、等于、小于）小麥種子．
（5）為了糾正環(huán)境因素引起的實驗測量誤差，必須另設丙裝置進行校正．則應對丙裝置作相應處理：錐形瓶中加入與實驗組等量的死種子，小燒杯內(nèi)加入與實驗組等量的清水，其他處理與實驗組完全相同，同時記錄相同時間內(nèi)的讀數(shù)變化．如果丙裝置的墨滴在實驗后向左移動量為Z，則氧氣實際消耗量應為X+Z．．

Answer 1

分析 小燒杯中的NaOH溶液用于吸收呼吸作用產(chǎn)生的CO₂；在小燒杯中插入一根濾紙折疊條，NaOH溶液便會擴散到濾紙上，可增大吸收CO₂的能力．
甲裝置中發(fā)芽小麥種子進行呼吸作用時消耗氧氣，并放出二氧化碳，其中CO₂被NaOH溶液所吸收，使得錐形瓶中氣壓下降，導致墨滴向右移動，可見減少的氣體為氧氣的量．
裝置乙與裝置甲的不同之處在于燒杯中的液體應用同體積的清水，既不吸收氧氣，也不吸收二氧化碳．則容器內(nèi)氣體體積的減少量代表消耗的氧氣和釋放二氧化碳體積的差值，從而可以計算出種子呼吸作用釋放的CO₂量．
丙裝置錐形瓶內(nèi)加入與實驗組等量的死種子時，對瓶中的氣體變化幾乎沒有影響，則丙裝置的墨滴在實驗后向左移動量Z應為實驗測量的誤差值．

解答 解：（1）小燒杯中有NaOH溶液，其目的是用于吸收呼吸作用產(chǎn)生的CO₂；在小燒杯中插入一根濾紙折疊條，NaOH溶液便會擴散到濾紙上，可增大吸收CO₂的能力．
（2）甲裝置中發(fā)芽小麥種子呼吸作用時消耗氧氣，并放出二氧化碳，其中CO₂被NaOH溶液所吸收．使得錐形瓶中氣壓下降，導致墨滴向右移動，可見減少的氣體為氧氣的量．
（3）甲裝置內(nèi)的氣體變化是氧氣的消耗量，為了求出發(fā)芽小麥的呼吸熵，還得測定發(fā)芽小麥呼吸作用過程中CO₂氣體的變化量；因此可以根據(jù)甲裝置及題干中所列的器材與試劑，啟發(fā)設計出測定CO₂氣體變化的裝置乙，應當與裝置甲的不同之處在于燒杯中的液體應用同體積的清水，既不吸收氧氣，也不吸收二氧化碳．則容器內(nèi)氣體體積的減小代表消耗的氧氣和釋放二氧化碳體積的差值，從而可以計算出種子消耗的氧氣和釋放二氧化碳體積的差值，從而可以計算出種子呼吸作用釋放的CO₂量．
（4）由題意可知，裝置甲測得的X為小麥呼吸作用所吸收的氧氣量，裝置乙測得的Y為小麥種子呼吸作用所吸收的氧氣量與放出的二氧化碳量的差值；則小麥種子呼吸作用放出的二氧化碳量=X-Y；那么據(jù)題干所提供呼吸熵（RQ）=呼吸作用釋放的CO₂/呼吸作用吸收O₂，可得計算公式為（X-Y）/X；小麥種子的主要成分為淀粉，呼吸熵接近于1，而干重相同的油菜種子含有大量的脂質(zhì)，脂質(zhì)分子中氫對氧的比例較糖類分子高，氧化時需要較多的氧；故油菜種子的RQ較小麥處子的RQ要小些．
（5）為了糾正環(huán)境因素引起的實驗測量誤差，必須另設丙裝置進行校正．則應對丙裝置作相應處理：錐形瓶中加入與實驗組等量的死種子，小燒杯內(nèi)加入與實驗組等量的清水，其他處理與實驗組完全相同，同時記錄相同時間內(nèi)的讀數(shù)變化．如果丙裝置的墨滴在實驗后向左移動量為Z，則氧氣實際消耗量應為X+Z．
故答案為：
（1）增大吸收CO₂的能力
（2）氧氣
（3）①錐形瓶的小燒杯中不加入NaOH溶液，以等量的清水代之
③相同時間內(nèi)密閉系統(tǒng)的氣體體積凈變化量
（4）（X-Y）/X   小于
（5）與實驗組等量的死種子   與實驗組等量的清水   X+Z

點評 本題考查了光合作用和呼吸作用及其實驗設計，意在考查學生綜合運用知識及實驗設計的能力，試題難度較高．