Question

4．刚收获的小麦种子堆放不久就萌发了．某研学小组想测量萌发的小麦种子、蚯蚓呼吸速率的差异，设计了以下的实验装置．实验中分别以20粒萌发的种子和4条蚯蚓为材料，每隔10分钟记录一次有色液滴在刻度玻璃管上的读数，结果如下表所示．请回答以下问题：

生物	时间
	0	10	20	30	40	50
萌发的种子	0	8	16	23	29	34
蚯蚓	0	4	8	11	13.5	15.5

（1）装置图中浓氢氧化钠的作用是吸收二氧化碳，以蚯蚓为材料时有色液滴移动的最大速率是0.4mm/min．
（2）该实验能否说明萌发的种子的呼吸速率比蚯蚓的呼吸速率大？并说明理由．不能说明，因为两者的重量及环境温度等条件不同．
（3）刚收获的小麦种子堆放后容易发热，其热量来源于自身细胞呼吸及其携带的微生物呼吸所释放的能量．请根据提供的实验材料和器具设计实验加以验证．
①实验原理：细胞呼吸散失的热能的相对值可用温度计测量，散热越多，温度上升得越多．
②实验材料和器具：刚收获的小麦种子，同样大小消过毒的透明保温瓶，消过毒的温
度计和棉花，加热煮沸过的烧杯等用具，0.1%的高锰酸钾溶液、酒精灯等．
③实验步骤：
第一步：取三个同样大小消过毒的透明保温瓶，分别编号为A、B、C．
第二步：取刚收获的小麦种子若干，均分成三份，分别做三种处理：一份煮熟后冷却至常温
放入A瓶中；一份用0.1%的高锰酸钾溶液浸泡一段时间后放入B瓶中；一份用清水浸泡后直接放入C瓶中．
第三步：在三个瓶中插入温度计并用棉花把瓶口塞紧，记录温度计的示数．
第四步：将三个瓶放到适宜且相同的环境中，过一段时间后观察、记录温度计的示数．
④预期实验结果并得出结论：
结果：A瓶中温度无变化，B瓶和C瓶中的温度均升高，但C瓶中的温度升高得更多．
结论：说明小麦种子堆中的热量来自种子自身呼吸及其携带的微生物的呼吸所释放的能量．

Answer 1

分析 本题考查与细胞呼吸的相关的实验题目．氢氧化钠的作用是吸收二氧化碳；实验的设计要遵循单一变量和对照性原则，这样实验的结果才是变量引起的．在设计“热量来源于自身细胞呼吸及其携带的微生物呼吸所释放的能量”需要三组实验，一是煮沸后将种子和微生物都杀死，另一个是消毒仅仅杀死微生物，再一个是不杀死微生物和种子的实验．

解答 解：（1）氢氧化钠的作用是吸收二氧化碳．装置图中，以蚯蚓为材料时有色液滴移动的最大速率是在前20分钟的时间里：8mm÷20min=0.4mm/min．
（2）萌发的种子和蚯蚓的实验条件不同，不能得出呼吸速率的大小．
（3）③实验的第一步要对保温瓶进行编号，防止混淆；设计实验时要形成对照，一是煮沸后将种子和微生物都杀，另一个是用0.1%的高锰酸钾溶液消毒仅仅杀死微生物，第三个是不杀死微生物和种子的实验；最后观察、记录温度计的示数．
④本题是验证性的实验，实验结果、结论是唯一的，A瓶中温度无变化，B和C瓶中温度均有升高，但C瓶中温度升高更多，说明小麦种子堆中的热量来自种子自身呼吸及其携带的微生物的呼吸所释放的能量．
故答案为：
（1）二氧化碳     0.4 mm/min（漏写单位不给分）
（2）不能说明，因为两者的重量及环境温度等条件不同
（3）③第一步：编号为A、B、C
第二步：煮熟后冷却至常温  用0.1%的高锰酸钾溶液
第四步：观察、记录温度计的示数
④A瓶中温度无变化，B瓶和C瓶中的温度均升高，但C瓶中的温度升高得更多

点评 本题考查了呼吸作用的相关实验，要求学生理解实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技能，能将这些实验涉及的方法和技能进行综合运用；并对实验现象和结果进行解释、分析、处理．实验设计最关键的就是把握实验设计的两大原则单一变量原则和对照性原则，保证实验的结果是由单一因素引起的．