Question

2．兩個生物興趣小組分別對酵母菌細胞呼吸方式進行了如下的探究實驗．請分析作答：
（1）甲興趣小組想探究的具體問題是：酵母菌是否在有氧、無氧條件下均能產生CO₂．現提供若干套（每套均有數個）實驗裝置，如圖Ⅰ（A-D）所示：

①請根據實驗目的選擇裝置序號，并按照實驗的組裝要求排序（裝置可重復使用）．有氧條件下的裝置序號依次是：C→A→B；②B瓶中澄清的石灰水還可用溴麝香草酚藍水溶液代替．
（2）乙興趣小組利用圖Ⅱ所示裝置（橡皮塞上的彎管為帶有紅色液滴的刻度玻璃管），探究酵母菌的細胞呼吸類型．
①如果想得到實驗結論，還必須同時設置對照實驗，請問對照實驗裝置（假設該裝置編號為Ⅲ）如何設計？
裝置Ⅲ除用等量清水代替NaOH溶液外，其他設計與裝置Ⅱ相同
②請預測與結論相符合的現象，并填寫表：

序號	裝置中紅色液滴的移動現象		結論
	裝置Ⅱ	裝置Ⅲ
1	a向左移動	b不移動	只進行有氧呼吸
2	c不移動	d 向右移動	只進行無氧呼吸
3	e向左移動	f向右移動	既進行有氧呼吸，又進行無氧呼吸

（3）若酵母菌消耗的O₂為3mol/L，而釋放的CO₂為6mol/L，則酵母菌無氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的3倍．

Answer 1

分析 根據題意和圖示分析可知：
Ⅰ．（1）在探究酵母菌進行有氧呼吸產生CO₂時，檢驗產生的CO₂可以用澄清的石灰水，在向裝置中通入空氣時，為排除空氣中CO2對實驗結果的干擾，需要先通過10%的NaOH溶液除去CO₂，所以實驗裝置的順序為C→A→B（或C→B→A→B）；在無氧條件下，不需要通入不含CO₂的空氣，所以裝置只需要D→B即可．
Ⅱ．（2）在探究酵母菌的細胞呼吸類型時，可以根據液滴是否移動及移動方向來判斷細胞呼吸的類型．在設計對照實驗時，可以將10%的NaOH溶液換成蒸餾水，其他設計同裝置若酵母菌進行有氧呼吸，消耗氧氣，產生的CO₂被NaOH溶液吸收，導致裝置Ⅱ內氣壓下降，a液滴左移；若酵母菌只進行無氧呼吸，不消耗氧氣，產生的CO₂被NaOH溶液吸收，不會引起裝置Ⅱ內氣壓的改變，液滴不動，而裝置Ⅲ液滴d右移；若既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸，則裝置Ⅱ釋放的二氧化碳被NaOH吸收，而吸收氧氣使壓強下降，故裝置Ⅱe左移，而裝置Ⅲ由于無氧呼吸和有氧呼吸都產生二氧化碳，故吸收的氧氣量小于釋放的二氧化碳，則裝置Ⅲf右移．

解答 解：（1）①有氧呼吸需要的裝置是C→A→B，氫氧化鈉的作用是吸收空氣中的二氧化碳；無氧呼吸的裝置是D→B．
②B瓶中澄清的石灰水還可用溴麝香草酚藍水溶液代替．二氧化碳能使溴麝香草酚藍水溶液由藍變綠再變黃．
（2）①遵循實驗單一變量原則，裝置Ⅲ除用等量清水代替氫氧化鈉溶液外，其他設計與裝置Ⅱ相同．
②因為氫氧化鈉可以吸收產生的二氧化碳，如果Ⅱ向左移動，Ⅲ不動說明消耗的氣體和產生的氣體量相等，應只進行有氧呼吸．如果Ⅱ不動說明沒有消耗氧氣，而Ⅲ右移說明產生了二氧化碳，應是只進行無氧呼吸．如果Ⅱ向左移動，Ⅲ向右移，說明既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸．
（3）酵母菌消耗的O₂為3mol，則有氧呼吸產生的CO₂為3mol，消耗葡萄糖的量為0.5mol．因此無氧呼吸產生的CO₂為6-3=3mol，消耗葡萄糖的量為1.5mol．故酵母菌無氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的3倍．
故答案為：
（1）①C→A→B          ②溴麝香草酚藍水溶液
（2）①裝置Ⅲ除用等量清水代替NaOH溶液外，其他設計與裝置Ⅱ相同
②b不移動　　d向右移動　e向左移動     f向右移動
（3）3

點評 本題考查細胞呼吸的相關實驗設計，意在考查學生能獨立完成“生物知識內容表”所列的生物實驗，包括理解實驗目的、原理、方法和操作步驟，掌握相關的操作技能，并能將這些實驗涉及的方法和技能進行綜合運用的能力．