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第9课 细胞的物质输入和输出
普查与练习 9Ⅰ 渗透作用与物质跨膜运输方式
1.不同渗透装置中液面的变化
a.溶质不能透过半透膜的装置分析
(1)(山东济南期中,2分)如图为研究渗透作用的实验装置,漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)为两种不同浓度的蔗糖溶液,水分子可以透过半透膜,而蔗糖分子则不能。当渗透达到平衡时,液面差为m。下列有关分析错误的是( )
A.渗透平衡时,烧杯中的水分子仍然能够进入漏斗
B.渗透平衡时,溶液S1的浓度大于溶液S2的浓度
C.平衡后若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液,再次平衡时m将增大
D.平衡后若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液,再向烧杯中加入适量同初始S2浓度相等的蔗糖溶液,再次平衡时m将减小
(1)答案:C
解析:渗透平衡时,烧杯中的水分子仍然能够进入漏斗,即进入漏斗和流出漏斗的水分子达到动态平衡,故A项正确,不符合题意。若溶液S1浓度高于溶液S2,单位时间内由溶液S2进入溶液S1的水分子数多于由溶液S1进入溶液S2的水分子数,则漏斗内液面会升高;若溶液S1浓度低于S2浓度,则漏斗内液面会下降。渗透平衡时,漏斗内外溶液仍存在液面差,且漏斗内的液面高,单位时间内,液面差导致的出漏斗的水分子数等于浓度差导致的进漏斗的水分子数,因此溶液S1的浓度大于溶液S2的浓度,故B项正确,不符合题意。达到渗透平衡时,溶液S1浓度下降,溶液S1浓度和溶液S2的浓度差下降,此时若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液,再次平衡时m将变小,故C项错误,符合题意。加入适量同初始S2浓度相等的蔗糖溶液,相当于起始时增加烧杯中溶液的量,同C选项的分析,再次平衡时m将减小,故D项正确,不符合题意。
b.溶质能透过半透膜的装置分析
(2)(湖北武汉联考,2分)如图所示的U型管中,实验开始时两侧液面等高,半透膜只允许水分子和单糖通过,下列说法正确的是( )
A.A侧加入0.3 g/mL蔗糖溶液,B侧加入0.3 g/mL果糖溶液,A侧液面先升高后降低
B.A侧加入0.5 g/mL果糖溶液,B侧加入0.3 g/mL蔗糖溶液,平衡时B侧高于A侧
C.A侧和B侧同时加入0.3 g/mL蔗糖溶液后,B侧再加入少量蔗糖酶,平衡时两侧液面相等
D.A侧加入0.5 g/mL果糖溶液,B侧加入蒸馏水,平衡时A侧液面高于B侧
(2)答案:B
解析:由于蔗糖的相对分子质量大于果糖,所以质量浓度相同的蔗糖溶液和果糖溶液比较,单位体积的蔗糖溶液的物质的量浓度小于果糖溶液的物质的量浓度,且水分子比果糖分子更容易通过半透膜。A侧加入0.3 g/mL蔗糖溶液,B侧加入0.3 g/mL果糖溶液,开始时,B侧溶液物质的量浓度大于A侧,由A侧进入B侧的水分子数多于由B侧进入A侧的水分子数,B侧液面升高。由于半透膜只允许水分子和单糖通过,蔗糖不能通过半透膜,所以一段时间后,随着果糖分子进入A侧,A侧溶液物质的量浓度大于B侧,由B侧进入A侧的水分子数多于由A侧进入B侧的水分子数,A侧液面随后升高,因此A侧液面先降低后升高,故A项错误。根据A项分析可知,A侧加入0.5 g/mL果糖溶液,B侧加入0.3 g/mL蔗糖溶液,由于A侧溶液物质的量浓度大于B侧,所以A侧液面先升高;随着果糖分子进入B侧,一段时间后,B侧溶液物质的量浓度大于A侧,由A侧进入B侧的水分子数多于由B侧进入A侧的水分子数,B侧液面升高,因此平衡时B侧液面高于A侧,故B项正确。A侧和B侧同时加入0.3 g/mL蔗糖溶液后,B侧再加入少量蔗糖酶,蔗糖酶能够将B侧的蔗糖分子水解产生葡萄糖分子和果糖分子,葡萄糖分子和果糖分子均能够通过半透膜进入A侧,使A侧溶液物质的量浓度大于B侧,此时由B侧进入A侧的水分子数多于由A侧进入B侧的水分子数,A侧液面升高,因此平衡时A侧液面高于B侧,故C项错误。A侧加入0.5 g/mL果糖溶液,B侧加入蒸馏水,A侧溶液物质的量浓度高于B侧,由B侧进入A侧的水分子数多于由A侧进入B侧的水分子数,A侧液面升高;由于果糖分子可通过半透膜,因此一段时间后两侧的浓度相同,液面相等,故D项错误。
c.渗透装置的变式分析
(3)(2024汇编,2分)某同学设计的渗透作用实验的装置如图所示(开始时状态),烧杯中盛放有蒸馏水,图中猪膀胱膜只允许单糖透过。倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液,一段时间后再加入微量蔗糖酶。下列有关该实验的描述正确的是( )
A.漏斗中液面开始时先上升,加酶后即下降
B.漏斗中液面先上升,加酶后继续上升,然后下降,最后保持内外液面基本相平
C.加酶前后,在烧杯中都可以检测出蔗糖
D.加酶后,可以在烧杯中检测出葡萄糖、果糖和蔗糖酶
(3)答案:B
解析:长颈漏斗中先装入蔗糖溶液,由于蔗糖不能通过猪膀胱膜,所以漏斗内液面上升;加入蔗糖酶后,漏斗中的蔗糖水解生成葡萄糖和果糖,漏斗中分子