Question

7．两个生物兴趣小组分别对酵母菌细胞呼吸方式进行了如下的探究实验．请据题分析作答：
（1）甲兴趣小组想探究的具体问题是：酵母菌是否在有氧、无氧条件下均能产生CO₂．现提供若干套（每套均有数个）实验装置如图Ⅰ（a～d）所示：

①请根据实验目的选择装置序号，并按照实验的组装要求排序（装置可重复使用）．
有氧条件下的装置序号：c→a→b（或c→b→a→b）；无氧条件下的装置序号：d→b．
②装置中c瓶的作用是：吸收空气中CO₂，排除其对实验结果的干扰．
③d应封口放置一段时间后，再连通b，其原因是d封口放置一段时间后，酵母菌会将瓶中的氧气消耗完．再连通b，就可以确保通入澄清石灰水的CO₂是酵母菌的无氧呼吸所产生的．
（2）乙兴趣小组利用图Ⅱ所示装置（橡皮塞上的弯管为带有红色液滴的刻度玻璃管），探究酵母菌的细胞呼吸类型．
①想得到实验结论还必须同时设置对照实验，请问对照实验装置（假设该装置编号为Ⅲ）如何设计？装置Ⅲ除用等量清水代替NaOH溶液外，其他设计与装置Ⅱ相同．
②请预测与结论相符合的现象，并填写下表：

序号	装置中红色液滴的移动现象		结论
	装置Ⅱ	装置Ⅲ
1	a向左移	b 不移动	只进行有氧呼吸
2	c 不移动	d向右移	只进行无氧呼吸
3	e向左移	f向右移	既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸

（3）请写出糖类（葡萄糖）经过酵母菌代谢活动后变成酒精的化学反应式C₆H₁₂O₆$\stackrel{酶}{→}$2C₂H₅OH+2CO₂+能量．
若酵母菌消耗的O₂为3mol/L，而释放的CO₂为9mol/L，则酵母菌无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的6倍．

Answer 1

分析 探究酵母菌细胞呼吸方式实验装置如图：

实验一探究的是酵母菌的有氧呼吸，其中质量分数为10%的NaOH溶液的作用是除去空气中的二氧化碳，澄清石灰水的作用是检测有氧呼吸产生的二氧化碳；实验二探究的是酵母菌的无氧呼吸，其中澄清石灰水的作用是检测无氧呼吸产生的二氧化碳．

解答 解：（1）①有氧条件需要通入空气，但应先除去CO₂以排除空气中的CO₂对实验造成的干扰，最后产生的二氧化碳可用澄清石灰水检测，因此实验装置排序应为c→a→b（c→b→a→b）．无氧条件应密封，所以实验装置排序为d→b．
②装置C瓶中装入的是10%NaOH，其作用是吸收空气中CO₂，排除其对实验结果的干扰．
③d封口放置一段时间后，酵母菌会将瓶中的氧气消耗完．再连通b，就可以确保通入澄清石灰水的CO₂是酵母菌的无氧呼吸所产生的．
（2）①Ⅱ中NaOH可吸收细胞呼吸产生的二氧化碳，因此液滴移动的距离表示细胞呼吸消耗氧气的量，据此可判断酵母菌是否进行有氧呼吸；同时还设计实验装置Ⅲ来判断酵母菌是否进行无氧呼吸，即用等量清水代替NaOH溶液外，其他设计与装置Ⅱ相同．
②若酵母菌只进行有氧呼吸，其消耗的氧气量与产生的二氧化碳量相同，但呼吸产生的二氧化碳被NaOH溶液吸收，因此气体总量减少，液滴向左移动；若酵母菌只进行无氧呼吸，则其不消耗氧气，但产生二氧化碳，因此装置Ⅲ中气体总量增加，液滴向右移动；若酵母菌既进行有氧呼吸，也进行无氧呼吸，则装置Ⅱ中产生的二氧化碳被NaOH溶液吸收，因此气体总量减少，液滴向左移动，而装置Ⅲ中二氧化碳产生量多于氧气的消耗量，气体总量增加，因此液滴向右移动．
（3）酵母菌代谢活动后变成酒精的化学反应式为：C₆H₁₂O₆$\stackrel{酶}{→}$2C₂H₅OH+2CO₂+能量．若酵母菌消耗的O₂为3mol/L，而释放的CO₂为9mol/L，则酵母菌有氧呼吸释放的二氧化碳为3mol/L，消耗的葡萄糖为0.5mol/L，无氧呼吸释放的二氧化碳为6mol/L，消耗的葡萄糖为3mol/L，因此酵母菌无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的6倍．
故答案为：
（1）①c→a→b（或c→b→a→b）        d→b
②吸收空气中CO₂，排除其对实验结果的干扰（其他合理答案亦可）
③d封口放置一段时间后，酵母菌会将瓶中的氧气消耗完．再连通b，就可以确保通入澄清石灰水的CO₂是酵母菌的无氧呼吸所产生的（其他合理答案亦可）
（2）①装置Ⅲ除用等量清水代替NaOH溶液外，其他设计与装置Ⅱ相同
②a向左移   d 向右移    e向左移     f向右移
（3）C₆H₁₂O₆$\stackrel{酶}{→}$2C₂H₅OH+2CO₂+能量        6

点评 本题结合图表，考查探究酵母菌细胞呼吸方式的实验，对于此类试题，需要考生注意的细节较多，如实验的原理、实验装置图的分析、实验采用的试剂及试剂的作用等，这就要求考生在平时的学习过程中注意积累．