Question

8．两个生物兴趣小组分别对酵母菌细胞呼吸方式进行了如下的探究实验．请分析作答：
（1）甲兴趣小组想探究的具体问题是：酵母菌是否在有氧、无氧条件下均能产生CO₂．现提供若干套（每套均有数个）实验装置如图Ⅰ（a～d）所示：

①请根据实验目的选择装置序号，用字母和箭头连接（装置可重复使用）．有氧条件下的装置连接c→a→b（或c→b→a→b）；无氧条件下的装置连接d→b．
②b瓶中澄清的石灰水还可用溴麝香草酚蓝水溶液代替，预测代替后最可能出现的现象是由蓝变绿再变黄．
（2）乙兴趣小组利用图Ⅱ所示装置（橡皮塞上的弯管为带有红色液滴的刻度玻璃管），探究酵母菌的细胞呼吸类型．
①想得到实验结论还必须同时设置对照实验，请问对照实验装置（假设该装置编号为Ⅲ）如何设计？装置Ⅲ除用等量清水代替NaOH溶液外，其他设计与装置Ⅱ相同．
②请预测与结论相符合的现象，并填写下表：

序号	装置中红色液滴的移动现象		结论
	装置Ⅱ	装置Ⅲ
1	a左移	不动	只进行有氧呼吸
2	不动	b右移	只进行无氧呼吸
3	c左移	d右移	既进行有氧呼吸，有进行无氧呼吸

③若用装置Ⅱ、Ⅲ同时开展实验，发现一段时间中，装置Ⅱ液滴移动3格刻度后停止不动，装置Ⅲ的液滴移动了6格刻度，则这段时间装置Ⅱ中酵母菌无氧呼吸与有氧呼吸消耗葡萄糖的比例是6：1．

Answer 1

分析 根据题意和图示分析可知：
Ⅰ．（1）在探究酵母菌进行有氧呼吸产生CO₂时，检验产生的CO₂可以用澄清的石灰水，在向装置中通入空气时，为排除空气中CO2对实验结果的干扰，需要先通过10%的NaOH溶液除去CO₂，所以实验装置的顺序为C→A→B（或C→B→A→B）；在无氧条件下，不需要通入不含CO₂的空气，所以装置只需要D→B即可．
Ⅱ．（2）在探究酵母菌的细胞呼吸类型时，可以根据液滴是否移动及移动方向来判断细胞呼吸的类型．在设计对照实验时，可以将10%的NaOH溶液换成蒸馏水，其他设计同装置若酵母菌进行有氧呼吸，消耗氧气，产生的CO₂被NaOH溶液吸收，导致装置Ⅱ内气压下降，a液滴左移；若酵母菌只进行无氧呼吸，不消耗氧气，产生的CO₂被NaOH溶液吸收，不会引起装置Ⅱ内气压的改变，液滴不动，而装置Ⅲ液滴d右移；若既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，则装置Ⅱ释放的二氧化碳被NaOH吸收，而吸收氧气使压强下降，故装置Ⅱe左移，而装置Ⅲ由于无氧呼吸和有氧呼吸都产生二氧化碳，故吸收的氧气量小于释放的二氧化碳，则装置Ⅲf右移．

解答 解：（1）①有氧呼吸需要的装置是c→a→b，氢氧化钠的作用是吸收空气中的二氧化碳；无氧呼吸的装置是d→b．
②b瓶中澄清的石灰水还可用溴麝香草酚蓝水溶液代替，预测代替后最可能出现的现象是由蓝变绿再变黄．
（2）①遵循实验单一变量原则，装置Ⅲ除用等量清水代替氢氧化钠溶液外，其他设计与装置Ⅱ相同．
②因为氢氧化钠可以吸收产生的二氧化碳，如果Ⅱ向左移动，Ⅲ不动说明消耗的气体和产生的气体量相等，应只进行有氧呼吸．如果Ⅱ不动说明没有消耗氧气，而Ⅲ右移说明产生了二氧化碳，应是只进行无氧呼吸．如果Ⅱ向左移动，Ⅲ向右移，说明既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸．
③酵母菌消耗的O₂为3mol，则有氧呼吸产生的CO₂为3mol，消耗葡萄糖的量为0.5mol．因此无氧呼吸产生的CO₂为9-3=6mol，消耗葡萄糖的量为3mol．故酵母菌无氧呼吸与有氧呼吸消耗葡萄糖的比例是6：1．
故答案为：
（1）①c→a→b（或c→b→a→b）    d→b
②溴麝香草酚蓝水溶液    由蓝变绿再变黄
（2）①装置Ⅲ除用等量清水代替NaOH溶液外，其他设计与装置Ⅱ相同
②a左移     b右移   c左移   d右移      
③6：1

点评 本题考查细胞呼吸的相关实验设计，意在考查学生能独立完成“生物知识内容表”所列的生物实验，包括理解实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技能，并能将这些实验涉及的方法和技能进行综合运用的能力．