Question

11．生物呼吸作用的底物（有机物）种类不同会导致呼吸作用释放的CO₂与吸收的O₂比出现差异，这可用呼吸熵表示：呼吸熵（RQ）=呼吸作用释放的CO₂/呼吸作用吸收的O₂，为了测定小麦种子萌发时的呼吸熵，现准备了3只锥形瓶、瓶塞、带刻度的玻璃管、发芽的小麦种子、10%的NaOH溶液、NaHCO₃、清水等，请从中选择材料组装成下面的三套装置．

其中甲实验装置设计如下：锥形瓶内放入一盛有10%的NaOH溶液的小烧杯，杯中插入一根滤纸折叠条增大吸收CO₂的能力．瓶底放入一些蒸馏水浸泡过的滤纸圆片，再将经消毒并充分吸胀的小麦种子若干平铺在滤纸圆片上，加入适量蒸馏水．整个装置密封，并放置到20℃恒温环境中培养．
（1）由于发芽小麦种子（已消毒）的呼吸作用，甲装置内的气体发生了变化，使得墨滴向右移动，显然瓶内气体减少了，减少的气体是氧气．
（2）甲装置内的气体变化还不足以求出发芽小麦的呼吸熵，还要利用乙装置来测定发芽小麦呼吸作用过程中的某一种气体的变化．
①乙装置的小烧杯中应盛放哪种液体？等量的蒸馏水
②将同质量的小麦种子放在乙烧杯中，并在相同环境下进行与甲实验相同的操作；
③测出相同时间内密闭系统的气体体积的净变化量；
④再计算出CO₂释放量．
（3）若甲装置测出的实验数据（墨滴移动量）为X（设向右为正值），乙装置测得的实验数据（墨滴移动量）为-Y，则呼吸熵计算式为：$\frac{X+Y}{X}$．如果呼吸底物中含脂肪，则呼吸熵小于（大于、等于、小于）1．据此可判断出干重相同的油菜和小麦种子，在萌发时有氧呼吸CO₂释放量与O₂消耗量的比值为小麦种子大于（大于、等于、小于）油菜种子．
（4）为了纠正环境因素引起的实验测量误差，必须另设丙装置进行校正．则应对丙装置作如图：锥形瓶中加入与实验组等量的死种子，小烧杯内加入与实验组等量的清水，其他处理与实验组完全相同，同时记录相同时间内的读数变化．
（6）如果丙装置的墨滴在实验后向右移动量为Z，则氧气实际消耗量应为X+Z．

Answer 1

分析 分析实验装置图：
甲装置中发芽小麦种子进行呼吸作用时消耗氧气，并放出二氧化碳，其中CO₂被NaOH溶液所吸收，使得锥形瓶中气压下降，导致墨滴向右移动，可见墨滴移动的距离代表氧气的消耗量．
装置乙与装置甲的不同之处在于烧杯中的液体应用同体积的清水，既不吸收氧气，也不吸收二氧化碳．则容器内气体体积的减少量代表消耗的氧气和释放二氧化碳体积的差值，从而可以计算出种子呼吸作用释放的CO₂量．
丙装置锥形瓶内加入与实验组等量的死种子时，对瓶中的气体变化几乎没有影响，则丙装置的墨滴在实验后向左移动量Z应为实验测量的误差值．

解答 解：（1）甲装置中发芽小麦种子呼吸作用时消耗氧气，并放出二氧化碳，其中CO₂被NaOH溶液所吸收，这使得锥形瓶中气压下降，导致墨滴向右移动，可见减少的气体为氧气．
（2）甲装置内的气体变化是氧气的消耗量，为了求出发芽小麦的呼吸熵，还得测定发芽小麦呼吸作用过程中CO₂气体的变化量．因此，可以根据甲装置及题干中所列的器材与试剂，启发设计出测定CO₂气体变化的装置乙，其与装置甲的不同之处在于烧杯中的液体应为等量的蒸馏水，既不吸收氧气，也不吸收二氧化碳，其测出的是同时间内密闭系统的气体体积的净变化量．
（3）由题意可知，装置甲测得的X为小麦呼吸作用所吸收的氧气量，装置乙测得的-Y为小麦种子呼吸作用所吸收的氧气量与放出的二氧化碳量的差值；则小麦种子呼吸作用放出的二氧化碳量=X-（-Y）；那么据题干所提供呼吸熵（RQ）=呼吸作用释放的CO₂÷呼吸作用吸收O₂，可得计算公式为$\frac{X+Y}{X}$；小麦种子的主要成分为淀粉，呼吸熵接近于1，而干重相同的油菜种子含有大量的脂质，脂质分子中氢对氧的比例较糖类分子高，氧化时需要较多的氧，其呼吸熵小于1；据此可判断出干重相同的油菜和小麦种子，在萌发时有氧呼吸CO₂释放量与O₂消耗量的比值为小麦种子大于油菜种子．
（4）为了纠正环境因素引起的实验测量误差，必须另设丙装置进行校正．则应对丙装置作相应处理：锥形瓶中加入与实验组等量的死种子，小烧杯内加入与实验组等量的清水，其他处理与实验组完全相同，同时记录相同时间内的读数变化．
（5）如果丙装置的墨滴在实验后向左移动量为Z，则氧气实际消耗量应为X+Z．
故答案为：
（1）氧气
（2）①等量的蒸馏水           ③相同时间内密闭系统的气体体积的净变化量
（3）$\frac{X+Y}{X}$                小于                        大于
（4）与实验组等量的死种子     与实验组等量的清水          
（5）X+Z

点评 本题的知识点是细胞的呼吸作用，根据题干信息分析出实验原理、实验的自变量和无关变量是解题的突破口，对于实验设计的对照原则和单一变量原则的掌握和灵活应用是解题的关键．