Question

【題目】有兩個生物興趣小組分別進行了“呼吸作用”與“光合作用”的實驗探究。請根據題目的要求做答。

（一）甲興趣小組利用酵母菌培養液（營養物質是葡萄糖）、帶橡皮塞的錐形瓶兩只、100mL燒杯4個、兩根彎曲的帶有紅色液滴的刻度玻璃管、NaOH溶液、清水、凡士林等實驗材料和用具，按裝置I所示安裝好，探究酵母菌所進行的呼吸作用類型。

（1）想得到實驗結論還必須同時設計另一實驗，請指出另一實驗裝置（假設該裝置編號為II）如何設計？ ____________________________________。

（2）請預測與結論相符合的現象，并填寫在下表空格中：

序號	裝置中紅色液滴的移動現象		結論
	裝置I	裝置II
1	①________	②不移動	只進行有氧呼吸
2	③不移動	④________	只進行無氧呼吸
3	⑤________	⑥________	既進行有氧呼吸，又進行無氧呼吸

（3）當裝置I的氧氣非常充足而裝置II在無氧條件下時，發現裝置I每分鐘移動了9個單位，而裝置II每分鐘移動了2個單位，則每分鐘裝置I中酵母菌消耗葡萄糖與裝置II中酵母菌消耗葡萄糖之比為____________________（忽略物理環境因素的影響）。

（二）乙興趣小組做的是探究光照強度對某水草光合作用影響的實驗，裝置如下圖，將該裝置置于不同光強下得到如右表實驗數據，其中每格對應氣體變化量是10μmol。

裝置中水草的呼吸速率是___________μmolO2.h-1，分析表中數據，在光強100μmol.m-2.s-1，裝置中水草每小時產生的氧氣量是____________μmol。為了實驗數據更為精確，在實驗實施中應如何設置對照組來校正物理等因素引起的誤差？ ______________

Answer 1

【答案】 用等量的清水代替NaOH溶液，其他相同 左移 右移 左移 右移 3:2 20 140 將裝置中的水草改為同質量的消毒過的死亡水草，其他相同

【解析】試題分析：本題考查細胞呼吸和光合作用的實驗設計的有關知識，意在考查學生理解實驗目的、原理、方法和操作步驟，掌握相關的操作技能，并能將這些實驗涉及的方法和技能進行綜合運用的能力；具有對一些生物學問題進行初步探究的能力，包括運用觀察、實驗與調查、假說演繹、建立模型與系統分析等科學研究方法。

（一）（1）實驗設計遵循實驗單一變量原則，裝置II除用等量清水代替氫氧化鈉溶液外，其他設計與裝置I相同。

（2）因為氫氧化鈉可以吸收產生的二氧化碳，如果裝置I中的紅色液滴向左移動，說明酵母菌在細胞呼吸過程中消耗了氧氣，裝置II中的紅色液滴不移動，說明消耗的氣體和產生的氣體量相等，故酵母菌只進行有氧呼吸；如果裝置I中的紅色液滴不移動，說明沒有消耗氧氣，而裝置II中的紅色液滴右移，說明產生了二氧化碳，則酵母菌只進行無氧呼吸；若酵母菌既進行有氧呼吸，也進行無氧呼吸，則裝置II中產生的二氧化碳量大于消耗的氧氣量，液滴應該向右移動，而由于在此過程中消耗了氧氣，故裝置I中的紅色液滴向左移動。綜上所述表格中應該填①左移，④右移，⑤左移，⑥右移。

（3）據題意可知，裝置I在氧氣非常充足的情況下，紅色液滴每分鐘移動了9個單位，即每分鐘消耗了9個單位的氧氣，假如消耗的葡糖糖為X摩爾，則根據有氧呼吸的反應式可知，1:6=X:9，解得X=3/2;裝置在無氧條件下，紅色液滴每分鐘移動了2個單位，即每分鐘產生了2個單位的二氧化碳，假如消耗的葡萄糖為Y摩爾，則根據無氧呼吸的反應式可知，1:2=Y：2，解得X=1，因此每分鐘裝置I中酵母菌消耗葡萄糖與裝置II中酵母菌消耗葡萄糖之比為3:2。

（二）根據題意可知，裝置中右側刻度的變化代表氧氣的消耗量或釋放量，當光照強度是0時，水草只進行呼吸作用，裝置中水草的呼吸速率為刻度的變化量=2×10=20μmolO2.h-1，在光強100μmol.m-2.s-1，裝置中水草每小時氧氣的釋放量為12，而氧氣的消耗量為2，因此在光強100μmol.m-2.s-1，裝置中水草每小時產生的氧氣量為12+2=14×10=140μmol，為了實驗數據更為精確，在實驗實施中應將裝置中的水草改為同質量的消毒過的死亡水草，其他條件不變。