内容正文:
《渗透作用》装置分析及实例应用
一、渗透作用装置分析
(1)若S1溶液浓度大于S2,则单位时间内S2→S1的水分子数大于S1→S2的水分子数,外观上表现为S1液面上升;若S1溶液浓度小于S2,则情况相反,外观上表现为S1液面下降。
(2)在达到渗透平衡后,若存在液面差Δh>0,则S1溶液浓度仍大于S2。因为液面高的一侧形成的压强会抑制水分子由低浓度一侧向高浓度一侧的扩散。
(注:s1、s2为同一种溶质分子,且溶质分子不能通过半透膜)
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(3)渗透作用强弱与半透膜两侧浓度差、半透膜面积、以及长颈漏斗中蔗糖溶液的体积成正相关
(4)液面上升速率一直下降,最后达到平衡状态,两边水分子扩散速率相等;水分子通过半透膜从清水向蔗糖溶液扩散速率一直下降,但水分子通过半透膜从蔗糖溶液向清水扩散速率一直上升,直至两者扩散速率相等。
(注:s1、s2为同一种溶质分子,且溶质分子不能通过半透膜)
二、渗透装置的变式分析
问题分析1、A为蔗糖,B为葡萄糖,质量分数相同,且蔗糖、葡萄糖均不能通过半透膜,起初两边液面高度相同,一段时间后液面高度变化为:
问题分析2、A为蔗糖,B为葡萄糖,质量分数相同,且葡萄糖能通过半透膜,起初两边液面高度相同,一段时间后液面高度变化为:
问题分析3、A为蔗糖,B为葡萄糖,物质的量浓度相同,且蔗糖、葡萄糖均不能通过半透膜,起初两边液面高度相同,一段时间后液面高度变化为:
右侧液面升高
右侧液面先升高,后左侧液面升高
两侧液面高度不变
问题分析4、A为蔗糖,B为葡萄糖,物质的量浓度相同,葡萄糖能通过半透膜,起初两边液面高度相同,一段时间后液面高度变化为:
问题分析5、若A和B分别加入等体积的30%的蔗糖溶液和蒸馏水(单糖能通过半透膜),当液面不再变化以后,向A中加入蔗糖酶后,一段时间后液面高度变化为:
左侧液面升高
左侧继续升高,然后下降(最后两侧液面高度不一定相同,因为蔗糖酶会对溶液浓度产生一定影响)
点评:分析此类问题首先要明确半透膜两侧是否为相同溶质分子,否则只能比较物质量的浓度;同时还要明确溶质分子是否能通过半透膜。
三、渗透作用模型和植物细胞与外界溶液形成渗透系统对比分析
渗透作用模型 植物细胞与外界溶液形成渗透系统
图解
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渗透作用模型 植物细胞与外界溶液形成渗透系统
基本组成
或条件 半透膜、浓度差 原生质层—选择透过性膜、浓度差—细胞液与外界溶液之间的浓度差
原理 水分子通过半透膜的扩散作用 细胞液通过原生质层与外界溶液之间发生渗透作用
水扩散
的方向 低浓度溶液→高浓度溶液
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例析1、(江苏模拟)某同学为探究膜的通透性而设计了如图所示的渗透装置,开始时烧杯内的液面和长颈漏斗内的液面相平。在长颈漏斗内液面上升的过程中( )
A.液面上升的速率先加快后减慢最终维持稳定
B.水分子通过半透膜从蔗糖溶液向清水扩散的速率逐渐减慢C.当半透膜两侧液体浓度相等时,水分子不再通过半透膜扩散D.当半透膜两侧水分子进出速率相等时,长颈漏斗内液面最高
D
点评:此题考查影响渗透作用的因素(如浓度差)。A选项中速率一直下降,B选项中扩散速率逐渐加快,直至两边扩散速率相等,达到动态平衡。
四、实例应用
例析2、右图为平衡时的渗透装置,烧杯的液面高度为a,漏斗的液面
高度为b,液面差m=b-a,在此基础上继续实验,以渗透平衡
时的液面差为观测指标。下列对实验结果的预测正确的是( )
A.若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液,则平衡时m增大
B.若向漏斗中滴入等浓度的蔗糖溶液,则平衡时m不变
C.若向漏斗中滴入清水,平衡时m将减小
D.向烧杯中加入适量清水,平衡时m将增大
C
点评:达到平衡后,吸出漏斗中溶液,两边浓度差减小,m减小;反之m增大。
装置编号 甲 乙 丙
半透膜面积 S S /2 S
蔗糖溶液体积 T T 2T
注:漏斗内盛有浓度相同的蔗糖溶液
例析3、图2中曲线1、2、3表示漏斗液面高度随时间的变化情况。则曲线1、2、3与甲、乙、丙三个装置的对应关系应是:
1—丙;2—甲;3—乙
点评:此题考查影响渗透作用强弱的因素有半透膜两侧浓度差、半透膜面积、溶液的体积等,渗透作用强弱与上述三者均成正相关。
实验组 5分钟的现象 再过5分钟 滴加清水5分钟
① 0.3 g·mL-1蔗糖溶液 x 无变化 质壁分离复原
② 0.5 g·mL-1蔗糖溶液 质壁分离 y 无变化
③ 1 mol·L-1KNO3溶液 质壁分离 质壁分离复原 z