Question

17．生物呼吸作用的底物（有機(jī)物）種類及含量的差異，會(huì)導(dǎo)致呼吸作用釋放的CO₂與吸收的O₂比例發(fā)生差異，這可用呼吸熵表示：呼吸熵（RQ）=$\frac{呼吸作用釋放的C{O}_{2}}{呼吸作用吸收的{O}_{2}}$，為了測(cè)定種子萌發(fā)時(shí)的呼吸熵，現(xiàn)準(zhǔn)備了3只錐形瓶、瓶塞、帶刻度的玻璃管、發(fā)芽的小麥種子、10%的NaOH溶液、NaHCO₃、清水等，并組裝成下面的三套裝置．

其中甲實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)如下：錐形瓶?jī)?nèi)放入一盛有10%的NaOH溶液的小燒杯，杯中插入一根濾紙折疊條．瓶底放入一些蒸餾水浸泡過的濾紙圓片，再將經(jīng)消毒并充分吸脹的小麥種子若干平鋪在濾紙圓片上，加入適量蒸餾水．整個(gè)裝置密封，并放置到20℃恒溫環(huán)境中培養(yǎng)．
（1）由于發(fā)芽小麥種子（已消毒）的呼吸作用，甲裝置內(nèi)的氣體發(fā)生了變化，使得墨滴向右移動(dòng)，顯然瓶?jī)?nèi)氣體減少了，減少的氣體是氧氣．杯中插入一根濾紙折疊條的作用是增大對(duì)CO₂的吸收能力．
（2）甲裝置內(nèi)的氣體變化還不足以求出發(fā)芽小麥的呼吸熵，由此還要利用乙裝置來測(cè)定發(fā)芽小麥呼吸作用過程中的某一種氣體的變化．測(cè)定單位質(zhì)量小麥種子呼吸時(shí)CO₂釋放量與O₂消耗量的比值，請(qǐng)將下面主要的方法步驟補(bǔ)充完整：
①錐形瓶的小燒杯中不加入NaOH溶液，以等量的清水代之；
②用同質(zhì)量的小麥種子在相同環(huán)境下進(jìn)行與上述實(shí)驗(yàn)相同的操作；
③測(cè)出相同時(shí)間內(nèi)密閉系統(tǒng)的氣體體積凈變化量；
④再計(jì)算出CO₂釋放量．
（3）若甲裝置測(cè)出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（墨滴移動(dòng)量）為X，乙裝置測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（墨滴移動(dòng)量）為Y，Y代表的是CO2的釋放量與O2的吸收量的差值．如果呼吸熵小于1時(shí)，說明呼吸底物中含脂肪（呼吸底物不只有葡萄糖）．據(jù)此可判斷出干重相同的油菜和小麥種子在萌發(fā)時(shí)有氧呼吸CO₂釋放量與O₂消耗量的比值為油菜種子�。ù�、等、�。┯谛←湻N子．
（4）為了糾正環(huán)境因素引起的實(shí)驗(yàn)測(cè)量誤差，必須另設(shè)丙裝置進(jìn)行校正．則應(yīng)對(duì)丙裝置作相應(yīng)處理：錐形瓶中加入與實(shí)驗(yàn)組等量的死種子，小燒杯內(nèi)加入 與實(shí)驗(yàn)組等量的清水，其他處理與實(shí)驗(yàn)組完全相同，同時(shí)記錄相同時(shí)間內(nèi)的讀數(shù)變化．如果丙裝置的墨滴在實(shí)驗(yàn)后向左移動(dòng)量為Z，則氧氣實(shí)際消耗量應(yīng)為X+Z．

Answer 1

分析 本題是通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定細(xì)胞的呼吸熵進(jìn)而判斷細(xì)胞呼吸的底物和呼吸方式，梳理細(xì)胞呼吸的方式和產(chǎn)物，然后根據(jù)題干信息分析實(shí)驗(yàn)的原理、實(shí)驗(yàn)的自變量因變量和無關(guān)變量，按照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的對(duì)照原則和單因子變量的原則設(shè)計(jì)、完善、分析和評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)．

解答 解：（1）甲裝置中發(fā)芽小麥種子呼吸作用時(shí)消耗氧氣，并放出二氧化碳，其中CO₂被NaOH溶液所吸收．使得錐形瓶中氣壓下降，導(dǎo)致墨滴向右移動(dòng)，可見減少的氣體為氧氣的量．小燒杯中有NaOH溶液，其目的是用于吸收呼吸作用產(chǎn)生的CO₂，在小燒杯中插入一根濾紙折疊條，NaOH溶液便會(huì)擴(kuò)散到濾紙上，可增大吸收CO₂的能力．
（2）甲裝置內(nèi)的氣體變化是氧氣的消耗量，為了求出發(fā)芽小麥的呼吸熵，還得測(cè)定發(fā)芽小麥呼吸作用過程中CO₂氣體的變化量．因此可以根據(jù)甲裝置及題干中所列的器材與試劑，啟發(fā)設(shè)計(jì)出測(cè)定CO₂氣體變化的裝置乙，應(yīng)當(dāng)與裝置甲的不同之處在于燒杯中的液體應(yīng)用同體積的清水，既不吸收氧氣，也不吸收二氧化碳．則容器內(nèi)氣體體積的減小代表消耗的氧氣和釋放二氧化碳體積的差值，從而可以計(jì)算出種子消耗的氧氣和釋放二氧化碳體積的差值，進(jìn)而可以計(jì)算出種子呼吸作用釋放的二氧化碳的量．實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①在相同環(huán)境下用同質(zhì)量的小麥種子放入錐形瓶中
②錐形瓶的小燒杯中不加入NaOH溶液，以等量的清水代之
③測(cè)出相同時(shí)間內(nèi)密閉系統(tǒng)的氣體體積凈變化量
④再計(jì)算出CO₂釋放量
（3）由題意可知，裝置甲測(cè)得的X為小麥呼吸作用所吸收的氧氣量，裝置乙測(cè)得的Y為小麥種子呼吸作用所吸收的氧氣量與放出的二氧化碳量的差值．則小麥種子呼吸作用放出的二氧化碳量=X-Y．那么據(jù)題干所提供呼吸熵（RQ）=呼吸作用釋放的CO₂/呼吸作用吸收的O₂，可得計(jì)算公式為（X-Y）/X．小麥種子的主要成分為淀粉，呼吸熵接近于1，而干重相同的油菜種子含有大量的脂質(zhì)，脂質(zhì)分子中氫對(duì)氧的比例較糖類分子高，氧化時(shí)需要較多的氧．故油菜種子的RQ較小麥種子的RQ要小些．
（4）丙裝置錐形瓶?jī)?nèi)加入與實(shí)驗(yàn)組等量的死種子時(shí)，對(duì)瓶中的氣體變化幾乎沒有影響．則丙裝置的墨滴在實(shí)驗(yàn)后向左移動(dòng)量Z應(yīng)為實(shí)驗(yàn)測(cè)量的誤差值，所以校正后可得氧氣的實(shí)際消耗量為X+Z．
故答案為：
（1）氧氣    增大對(duì)CO₂的吸收能力
（2）①錐形瓶的小燒杯中不加入NaOH溶液，以等量的清水代之
（3）CO2的釋放量與O2的吸收量的差值       呼吸底物中含脂肪（呼吸底物不只有葡萄糖）    小    
（4）與實(shí)驗(yàn)組等量的死種子     X+Z

點(diǎn)評(píng) 本題的知識(shí)點(diǎn)是細(xì)胞的呼吸作用，根據(jù)題干信息分析出實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)的自變量和無關(guān)變量是解題的突破口，對(duì)于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的對(duì)照原則和單一變量原則的掌握和靈活應(yīng)用是解題的關(guān)鍵．