Question

18．如图为研究渗透作用的实验装置，请回答下列问题：
（1）漏斗内溶液（S₁）和漏斗外溶液（S₂）为两种不同浓度的蔗糖溶液，漏斗内外起始液面一致． 渗透平衡时的液面差为△h，此时S₁和S₂浓度大小关系为S₁＞S₂．
（2）图中半透膜模拟的是成熟植物细胞中的原生质层．
（3）为进一步探究两种膜的特性，某兴趣小组做了以下实验．
实验材料：紫色洋葱．
实验器具：如图所示的渗透装置（不含溶液），光学显微镜，载玻片，盖玻片，镊子，刀片，吸水纸，擦镜纸，滴管，记号笔等．
实验试剂：蒸馏水，0.3g/mL的蔗糖溶液和与其等渗的KNO₃溶液．
部分实验步骤和结果如下：
①选两套渗透装置，标上代号X和Y． 在两个烧杯里均加入一定量的蒸馏水，分别在装置X和Y 的漏斗内加入适量的蔗糖溶液和KNO₃溶液，均调节漏斗内外液面高度一致．渗透平衡时出现液面差的装置有X（填代号）．
②选两片洁净的载玻片，标号，在载玻片中央分别滴加蒸馏水，制作洋葱鳞片叶外表皮临时装片并分别观察装片中细胞的初始状态．
③观察临时装片中浸润在所提供的蔗糖溶液和KNO₃溶液中的洋葱鳞片叶外表皮细胞发生的变化，两者都能出现的现象是质壁分离．
（4）上述实验中最能体现细胞膜两种特性的实验现象是KNO₃溶液中的细胞质壁分离后会自动复原．

Answer 1

分析 1、渗透作用发生的条件是具有半透膜，半透膜两侧具有浓度差，渗透平衡时液面差△h与浓度差的大小有关，浓度差越大，△h越大；图中由于漏斗内的溶液浓度高，因此烧杯中的水分子或通过渗透作用进入漏斗，使漏斗内液面升高，渗透平衡时△h会产生压力与漏斗内因溶液浓度差产生的压力的大小相等，因此漏斗内的浓度仍然大于漏斗外；
2、当溶质分子可以穿过半透膜时，水和溶质都自由穿过半透膜，达到渗透平衡后，液面相平；
3、植物细胞的原生质层相当于半透膜，原生质层由细胞膜、液泡膜及两者之间的细胞质组成．

解答 解：（1）图中由于漏斗内的溶液浓度高，因此烧杯中的水分子或通过渗透作用进入漏斗，使漏斗内液面升高，渗透平衡时△h会产生压力与漏斗内因溶液浓度差产生的压力的大小相等，渗透平衡时，两种溶液的浓度是S₁浓度^_＞S₂浓度．
（2）半透膜相当于植物细胞的原生质层，包括的细胞膜、液泡膜及两者之间的细胞质．
（3）①分别在装置X和Y的漏斗内加入适量的蔗糖溶液和KNO₃溶液，蔗糖不能透过半透膜，渗透平衡时，漏斗内液面高，即X液面高；KNO₃溶液在水中电离成硝酸根离子和钾离子，离子能透过半透膜，渗透平衡时，漏斗内外液面一样高．
③蔗糖分子不能透过原生质层，蔗糖溶液中的细胞质壁分离后不会自动复原；KNO₃能被细胞吸收，导致细胞液和外界溶液的浓度差被消除，从而发生质壁分离自动复原的现象．  
（4）细胞膜两种特性，即流动性和选择透过性．KNO₃溶液中的细胞质壁分离现象，体现了生物膜具有流动性；钾离子和硝酸根离子进入细胞液中，后细胞自动复原，体现了细胞膜具有选择透过性．
故答案为：
（1）S₁＞S₂　 
（2）原生质层　　
（3）①X　　③质壁分离　
（4）KNO₃溶液中的细胞质壁分离后会自动复原

点评 本题考查质壁分离和复原实验设计和分析，意在考查考生具有对一些生物学问题进行初步探究的能力，并能够根据实验的前后步骤以及实验所给材料对实验进行适当的补充，能够对实验结果进行科学的分析和预测，难度适中．