Question

2．圖1為研究滲透作用的實驗裝置，請回答下列問題：

（1）漏斗內(nèi)溶液（S₁）和漏斗外溶液（S₂）為兩種不同濃度的蔗糖溶液，漏斗內(nèi)外起始液面一致．滲透平衡時的液面差為△h，此時S₁溶液和S₂溶液水分子運動狀態(tài)是水分子即可從S₁溶液和進入S₂溶液，也可從S₂溶液和S₁溶液，且量相同．
（2）圖中半透膜（用玻璃紙制成）模擬的是成熟植物細胞中的原生質(zhì)層，兩者在物質(zhì)透過功能上的差異是原生質(zhì)層能主動轉(zhuǎn)運有關(guān)物質(zhì)，而玻璃紙不能（或原生質(zhì)層具有選擇透過性、玻璃紙只允許小分子物質(zhì)通過）．若裝置中的半透膜是用動物膀胱膜（假設(shè)由三層細胞構(gòu)成）制成，則水分子由S₂溶液進入S₁溶液，至少需穿越6個磷脂雙分子層．
（3）為進一步探究用玻璃紙制成半透膜與成熟植物細胞中的原生質(zhì)層的特性，興趣小組做了下面兩個實驗：
實驗材料：紫色洋蔥、玻璃紙．
實驗器具：滲透裝置、光學顯微鏡、載玻片、蓋玻片、鑷子、刀片、吸水紙、擦鏡紙、滴管、記號筆、漏斗、燒杯、鐵架臺等．
實驗試劑：蒸餾水、0.3g/mL的蔗糖溶液和與其等滲的KNO₃溶液．
部分實驗步驟和結(jié)果如下：
實驗一：選兩套滲透裝置，標上代號X和Y，如圖2所示：均調(diào)節(jié)漏斗內(nèi)外液面高度一致．一段時間后，X、Y裝置的液面情況分別是X漏斗內(nèi)液面高于水面，Y漏斗內(nèi)液面與水面等高
實驗二：
①選兩片潔凈的載玻片標號A、B，在載玻片中央分別滴加蒸餾水，制作成洋蔥鱗片葉外表皮臨時裝片，并分別使用低倍鏡觀察裝片中細胞的初始狀態(tài)．
②然后將A的洋蔥鱗片浸潤在所提供的蔗糖溶液中，將B的洋蔥鱗片浸潤在所提供的KNO₃溶液中，再分別觀察臨時裝片中的洋蔥鱗片葉外表皮細胞發(fā)生的變化，你認為A載玻片上洋蔥鱗片葉外表皮細胞發(fā)生的變化將是發(fā)生質(zhì)壁分離．隨著時間的推移，上述兩個實驗?zāi)荏w現(xiàn)兩種膜功能差異的實驗現(xiàn)象是KNO₃溶液中的細胞質(zhì)壁分離后能自動復原．

Answer 1

分析 1、滲透作用發(fā)生的條件是具有半透膜，半透膜兩側(cè)具有濃度差，滲透平衡時液面差△h與濃度差的大小有關(guān)，濃度差越大，△h越大；蔗糖是不能穿過半透膜是分子，圖中由于漏斗內(nèi)的蔗糖溶液濃度高，因此燒杯中的水分子或通過滲透作用進入漏斗，使漏斗內(nèi)液面升高，滲透平衡時△h會產(chǎn)生壓力與漏斗內(nèi)因溶液濃度差產(chǎn)生的壓力的大小相等，因此漏斗內(nèi)的濃度仍然大于漏斗外；
2、當溶質(zhì)分子可以穿過半透膜時，水和溶質(zhì)都自由穿過半透膜，達到滲透平衡后，液面相平．
3、據(jù)圖分析，滲透裝作用是指水分通過半透膜，從溶質(zhì)濃度低的溶液向溶質(zhì)濃度高的溶液的轉(zhuǎn)移現(xiàn)象；漏斗內(nèi)液面上升，則漏斗內(nèi)溶液（S₁）濃度大于漏斗外溶液（S₂）．

解答 解：（1）滲透平衡時，漏斗內(nèi)的液面不再上升，水分子進出漏斗的速率相等，即水分子即可從S₁溶液和進入S₂溶液，也可從S₂溶液和S₁溶液，且量相同．
（2）從功能上，半透膜只是利用孔徑大小控制物質(zhì)進出；原生質(zhì)層是選擇透過性膜，靠能量和載體控制物質(zhì)出入，具有生物活性，可以完成逆濃度梯度的主動運輸，穿過一層細胞需穿過2層生物膜（一層膜由2層磷脂分子構(gòu)成），若裝置中的半透膜是用動物膀胱膜（假設(shè)由三層細胞構(gòu)成）制成，則水分子由S₂溶液進入S₁溶液，至少需穿越6個磷脂雙分子層．
（3）實驗一：半透膜允許鉀離子和硝酸根離子進出，不允許蔗糖分子進出，故X一組由于漏斗內(nèi)的蔗糖溶液濃度大于清水濃度，因此燒杯中的水分子通過滲透作用進入漏斗，使漏斗內(nèi)液面升高；滲透平衡時△h會產(chǎn)生壓力與漏斗內(nèi)因溶液濃度差產(chǎn)生的壓力的大小相等，Y組硝酸鉀在水中電離成硝酸根離子和鉀離子，硝酸根離子和鉀離子能透過半透膜，故滲透平衡時漏斗內(nèi)外的硝酸根離子、鉀離子濃度相等，漏斗液面和燒杯液面齊平．
實驗二：原生質(zhì)層是選擇透過性膜，蔗糖分子不能透過原生質(zhì)層，KNO₃能被細胞吸收，蔗糖溶液中的細胞質(zhì)壁分離后不會自動復原；KNO₃溶液中的細胞發(fā)生質(zhì)壁分離自動復原的現(xiàn)象． 
①選兩片潔凈的載玻片標號A、B，在載玻片中央分別滴加蒸餾水，制作成洋蔥鱗片葉外表皮臨時裝片，并分別使用低倍鏡觀察裝片中細胞的初始狀態(tài)．
②根據(jù)實驗所給材料“0.3g/mL的蔗糖溶液和與其等滲的KNO₃溶液”，可以確定，向A裝片滴加0.3g/mL的蔗糖溶液，B裝片應(yīng)滴加等量等滲的硝酸鉀溶液．蔗糖分子不能透過原生質(zhì)層，A載玻片上洋蔥鱗片葉外表皮細胞發(fā)生的變化是發(fā)生質(zhì)壁分離，細胞質(zhì)壁分離后不會自動復原；KNO₃能被細胞吸收，導致細胞液和外界溶液的濃度差被消除，從而發(fā)生質(zhì)壁分離自動復原的現(xiàn)象．  
故答案為：
（1）水分子即可從S₁溶液和進入S₂溶液，也可從S₂溶液和S₁溶液，且量相同
（2）原生質(zhì)層能主動轉(zhuǎn)運有關(guān)物質(zhì)，而玻璃紙不能（或原生質(zhì)層具有選擇透過性、玻璃紙只允許小分子物質(zhì)通過）           6
（3）實驗一：X漏斗內(nèi)液面高于水面，Y漏斗內(nèi)液面與水面等高
實驗二：①低　   ②發(fā)生質(zhì)壁分離
KNO₃溶液中的細胞質(zhì)壁分離后能自動復原

點評 本題考查質(zhì)壁分離和復原實驗設(shè)計和分析，意在考查考生具有對一些生物學問題進行初步探究的能力，并能夠根據(jù)實驗的前后步驟以及實驗所給材料對實驗進行適當?shù)难a充，能夠?qū)�實驗結(jié)果進行科學的分析和預(yù)測，難度適中．