Question

如图8-3-14所示，将一盆绿色植物放在一个密闭的装有氢氧化钠溶液的容器内，溶液上方充满体积为V的氧气.玻璃导管一端插入密闭容器，另一端经胶皮管与U形管相连，U形管中装有一定量的水，两侧水面相平.将此装置放在黑暗中24小时后，U形管中两侧水面将出现高度差.试回答：

图8-3-14

(1)U形管中哪一侧水面上升？

(2)将此装置放置在黑暗中的目的是什么？

(3)U形管中两侧水面的高度差为h，容器内的氧气保持温度T不变，以ρ表示水的密度，以p₀、T₀表示标准状况下气体的压强和温度，以V_mol表示气体摩尔体积，实验时大气压强都为p₀，则可求得容器内的绿色植物因上述根本原因消耗了多少葡萄糖？(用化学方程式表示).

Answer 1

解析：(1)绿色植物呼吸时，消耗氧气、放出的二氧化碳气体与氢氧化钠溶液反应，密闭容器内气体压强减小，导致U形管两侧水面出现高度差.U形管中左则水面较高.

(2)此装置放在黑暗中的目的是阻止绿色植物的光合作用，使之只进行呼吸作用.

(3)绿色植物呼吸时，消耗氧气、放出二氧化碳.

    C₆H₁₂O₆+6H₂O6CO₂+12H₂O+能量放出二氧化碳气体又与氢氧化钠反应.

    CO₂+2NaOH====Na₂CO₃+H₂O

    从而，容器内气体逐渐减小，气压降低，使U形管两侧水面出现高度差.

(4)24 h后，容器内剩余氧气的压强p′=p₀-ρgh.将容器内的原有氧气和剩余氧气分别转换到标准状况，分别以V₀、V₀′表示它们在标准状况下的体积，由气态方程，可得：

    ,

    从而，容器内被绿色植物消耗的氧气在标准状况下的体积：

    ΔV=V₀-V₀′=·V=·V

    消耗氧气的物质的量

    n= mol= mol

    由植物呼吸的反应方程式可知，消耗葡萄糖物质的量n′= mol，从而，绿色植物由于呼吸作用消耗葡萄糖的质量m=n′μ，而葡萄糖的摩尔质量

    μ=12×6+1×12+16×6 g/mol=180 g/mol,所以m= g.