Question

17．图1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．若实验结果如图1所示，则实验起始时S₁和S₂浓度大小关系为S₁＞S₂．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）若实验中漏斗内溶液（S₁）为30%蔗糖溶液，漏斗外溶液（S₂）为30%葡萄糖溶液（注：蔗糖分子不能穿过半透膜），则实验中S₁液面的变化情况是：B．
A．保持不变B．先下降后上升
C．先上升后下降     D．上升
（3）图2中半透膜模拟的是成熟植物细胞中的原生质层，该结构由细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质构成．
（4）植物叶片表皮上分布有大量的气孔，气孔结构如图2所示．当组成气孔的细胞（保卫细胞）吸水后，会膨胀变形，气孔开启；反之细胞失水收缩，气孔关闭．光照是影响气孔开闭的主要因素，鸭跖草的气孔在光下张开时，保卫细胞的钾浓度高，远远高于周围细胞中的钾浓度，在黑暗中气孔关闭时，保卫细胞钾浓度低．若植物光合作用的最是温度为25℃．
请利用下列材料和用具，设计实验验证钾离子对气孔开度（即开启的程度）的影响．要求完善实验步骤．预测实验结果，并回答问题．
①实验材料与主要用具：新鲜蚕豆叶：0.5%KNO₃溶液：0.5%NaNO₃溶液、蒸馏水、显微镜、镊子、载玻片、盖玻片、恒温箱、培养皿、台灯．
②实验步骤：
a．取3个洁净的培养皿，编号为甲、乙、丙；
b．在甲培养皿中放0.5%KNO₃溶液适量，在乙培养皿中放等量的0.5%NaNO₃溶液，在丙培养皿中放等量的蒸馏水；
c．撕蚕豆叶表皮若干分别放入上述3个培养皿中，放入25℃恒温箱中，使溶液温度达到25℃；
d．将培养皿置于人工光照条件下照光半小时；
e．分别制作装片在显微镜下观察气孔的开度
③预测实验结果甲培养皿中的表皮气孔开度大，乙．丙培养皿中的表皮细胞气孔开度相同，都较小．；
④将叶表皮放入25℃恒温箱中的主要原因是25℃是光合作用的适宜温度，在培养皿中加入0.5%　NaNO₃溶液的目的是排除NO₃^-对实验结果的影响．．

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；蔗糖是不能穿过半透膜是分子，图中由于漏斗内的蔗糖溶液浓度高，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、第（4）题实验的目的是：验证钾离子对气孔开度（即开启的程度）的影响，故实验的自变量是钾离子的有无，（为排除硝酸根离子的影响，还应一组有硝酸根离子，没有钾离子的），因变量是气孔开度．

解答 解：（1）渗透平衡时，漏斗液面高于烧杯液面．说明漏斗吸收了水，哪里溶液浓度大，哪里吸水，故起始溶液浓度，烧杯大于漏斗，即实验起始时S₁＞S₂，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；蔗糖是不能穿过半透膜是分子，图中由于漏斗内的蔗糖溶液浓度高，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；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）质量浓度同为30%的蔗糖溶液和葡萄糖溶液，葡萄糖溶液的摩尔浓度大，故开始时单位时间内由漏斗扩散进烧杯的水分子多于由烧杯扩散进漏斗的，漏斗液面下降，但是葡萄糖分子可以通过半透膜，蔗糖分子不能通过半透膜，故葡萄糖分子扩散进入漏斗，使得漏斗内的溶质分子的浓度增大，漏斗液面回升，故漏斗液面的变化时先下降后上升．
（3）图2中半透膜模拟的是成熟植物细胞中的原生质层，该结构由细胞膜、液泡膜以及这两层膜之间的细胞质组成．
（4）本实验的目的是：验证钾离子对气孔开度（即开启的程度）的影响，故实验的自变量是钾离子的有无，（为排除硝酸根离子的影响，还应一组有硝酸根离子，没有钾离子的），因变量是气孔开度．
②实验步骤：
a．取3个洁净的培养皿，编号为甲、乙、丙；
b．在甲培养皿中放0.5%KNO₃溶液适量，在乙培养皿中放等量的0.5%NaNO₃溶液，在丙培养皿中放等量的蒸馏水
c．撕蚕豆叶表皮若干分别放入上述3个培养皿中，放入25℃恒温箱中，使溶液温度达到25℃；
d．将培养皿置于人工光照条件下照光半小时，
e．分别制作装片在显微镜下观察气孔的开度．
③预测实验结果：有钾离子的一组的表皮气孔开度大，没有钾离子的两组的表皮细胞气孔开度相同，都较小．
将叶表皮放入25℃恒温箱中的主要原因是：25℃是光合作用的适宜温度，在培养皿中加入0.5%　NaNO₃溶液的目的是排除NO₃^-对实验结果的影响．
故答案为：
（1）S₁＞S₂   S₁＞S₂
（2）B
（3）原生质层   细胞    液泡    细胞质
（4）②步骤：b．在甲培养皿中放0.5%KNO₃溶液适量，在乙培养皿中放等量的0.5%NaNO₃溶液，在丙培养皿中放等量的蒸馏水
d．将培养皿置于人工光照条件下照光半小时
③预测实验结果：甲培养皿中的表皮气孔开度大，乙．丙培养皿中的表皮细胞气孔开度相同，都较小．
④25℃是光合作用的适宜温度        　排除NO₃^-对实验结果的影响．

点评 本题考查了渗透作用，验证钾离子对气孔开度（即开启的程度）的影响，意在考查考生对于渗透作用的理解，对于验证性实验自变量、因变量的把握，以及从题干中获取信息的能力，综合性较强．