Question

下图表示研究光合作用的实验装置，以同一双子叶植物的叶为材料，用打孔器制成叶圆片并放入瓶中，通过气泵抽出叶中气体直至叶圆片降至瓶底。然后将等量叶圆片转移到含有不同浓度NaHCO3溶液的培养皿中，所有培养皿都置于相同的光强下，测量每一个培养皿中叶片上浮至液面所需时间，以计算光合速率，结果如下表所示。

NaHCO3溶液浓度	叶片升至表面的时间（s）	光合作用速度以1/T（s-1）表示
0	∞	0
0．10	135	7.4×10-3
0.20	105	9.5×10-3
0.30	90	11.1×10-3
0.40	83	12.0×10-3
0.50	83	12.0×10-3

 

 

 

 

 

 

 

（1）用坐标纸作图，画出表示光合速率与NaHCO₃浓度关系的曲线。

（2）叶圆片转移到NaHCO₃溶液前，为什么必须抽出气体让其下沉？

（3）为什么叶片在NaHCO₃溶液浓度为0时不能上浮？

（4）假如用等量的叶圆片重复实验，提出一种能缩短实验时间的方法。

 

Answer 1

答案：
解析：

（1）       如下图 （2）除去叶圆片中原有的气体（包括O2），以便进行下面的实验。 （3）无CO2不能进行光合作用，因而没O2产生，叶圆片不能上浮。 （4）适当提高温度或提高光照强度。

提示：

该题以研究光合作用的实验作为问题情境，考查了有关光合作用原料、产物、影响因素等基础知识，同时也考查了学生基本的实验能力和科学素质。解题前应细致解读题中所提供的众多信息。不难看出，设置不同浓度的NaHCO3溶液从化学知识角度看是设置了光合作用所需原料CO2的不同浓度，并以此作为实验因子（实验变量），实验目的是研究CO2浓度与光合作用速率的关系。由于光合作用实际速度很难测定和表示，此实验巧妙地利用叶片光合作用生成O2，而O2能使下沉的叶圆片上浮，显然上浮时间与光合速率呈反比关系，故以时间倒数来表示光合作用速度。所以叶圆片在转移到NaHCO3溶液之前必须除去原有气体（包括O2），以便整个实验的顺利进行。如上所述，此实验的实验因子是CO2，无关变量是光照强度、叶圆片数量和大小、温度等，这些无关变量是应严格控制的，简而言之这六组实验的光强、叶片数量和大小、温度等必须相同，但是可以通过同等改变这些影响光合作用的无关变量（如光强、湿度）来缩短实验时间。