Question

14．某兴趣小组设计了两套渗透装置来探究关于渗透作用的问题．
（1）图1所示的甲、乙、丙三个渗透装置中，三个漏斗颈的内径相等，漏斗内盛有浓度相同的蔗糖溶液，且漏斗内液面高度相同，漏斗口均封以半透膜，置于同一个水槽的清水中．三个渗透装置半透膜的面积和所盛蔗糖溶液的体积不同，如下表．

装置编号	甲	乙	丙
半透膜面积	S	$\frac{S}{2}$	S
蔗糖溶液体积	T	T	2T

①写出该实验的自变量：半透膜面积、蔗糖溶液体积．
②如果最终结果如图2所示，1为丙，2为甲，3为乙．
（2）另一装置如图3，A代表清水，B、C代表蔗糖溶液，开始时B溶液浓度大于C溶液，且两个漏斗的体积、半透膜面积及漏斗管内径均相等，过一段时间后漏斗管内液面不再发生变化，分别用H₁、H₂表示B、C漏斗管内液面与清水的高度差．（填＜、=或＞）
①高度比较：H₁＞H₂．
②当液面不再上升时两溶液浓度比较：B＞C．
③水分子扩散速率比较：A扩散到B＞A扩散到C．
④若整个装置是固定的，往A中加入较大量清水后，达到平衡时B漏斗液面与A清水的高度差为H′，则H₁＞H’．

Answer 1

分析 分析题图和表格：由于水分子可以透过半透膜，蔗糖分子不能透过，甲、乙装置的蔗糖溶液体积相同，甲装置半透膜的面积是乙装置半透膜的面积的2倍，故相对乙装置而言，甲装置在单位时间内，水分子由烧杯透过半透膜进入漏斗内的数量较多，导致液面上升速度较快，但由于两装置漏斗内蔗糖溶液的体积相同，最终漏斗颈的液面高度持平，则甲对应曲线2，乙对应曲线3；甲和丙两装置半透膜面积相同，但丙装置漏斗内蔗糖溶液的体积是甲装置的2倍，故相对甲装置而言，丙装置在单位时间内，水分子由烧杯透过半透膜进入漏斗内的数量较多，导致液面上升速度较快，但因丙装置漏斗内蔗糖溶液的体积较多，漏斗颈的液面高度最终比甲装置高，则丙对应曲线1．

解答 解：（1）①三个渗透装置半透膜的面积和所盛蔗糖溶液的体积不同，所以该实验的自变量为半透膜面积、蔗糖溶液体积．
②由以上分析可知，甲对应曲线2，乙对应曲线3，丙对应曲线1，即1为丙，2为甲，3为乙．
（2）①由于B溶液浓度大于C溶液，所以于B溶液与清水的浓度差大于C溶液与清水的浓度差，因此B中液面上升的高度比C中的高，即H₁＞H₂．
②当液面不再上升时，两溶液浓度大小的关系仍为B＞C．
③同样道理，由于B溶液与清水的浓度差大于C溶液与清水的浓度差，所以A中水分子扩散到B的速率大于A中水分子扩散到C的速率．
④若整个装置是固定的，往A中加入较大量清水后，达到平衡时B漏斗液面与A清水的高度差为H′，高度差缩小，而H₁不变，因此H₁＞H’．
故答案为：
（1）①半透膜面积、蔗糖溶液体积    ②丙      甲      乙
（2）①＞②＞③＞④＞

点评 本题以探究溶液上升速率与半透膜面积和溶液体积的关系、生物实验的选材、原理和实验现象，考查学生从材料中获取信息的能力和对知识的理解迁移能力，难度中等．