Question

9．两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．请据题分析作答：
（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，并按照实验的组装要求排序（装置可重复使用）．有氧条件下的装置序号：c→a→b（或c→b→a→b）；无氧条件下的装置序号：d→b．
②装置中c瓶的作用是：吸收空气中CO₂，排除其对实验结果的干扰．
③d应封口放置一段时间后，再连通b，其原因是d封口放置一段时间后，酵母菌会将瓶中的氧气消耗完．再连通b，就可以确保通入澄清石灰水的CO₂是酵母菌的无氧呼吸所产生的．
（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，设该装置编号为Ⅲ，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向左移	b 不移动	只进行有氧呼吸
2	c 不移动	d向右移	只进行无氧呼吸
3	e向左移	f向右移	既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸

（3）请写出糖类（葡萄糖）经过酵母菌代谢活动后变成酒精的化学反应式C₆H₁₂O₆$\stackrel{酶}{→}$2C₂H₅OH+2CO₂+能量．若酵母菌消耗的O₂为3mol/L，而释放的CO₂为9mol/L，则酵母菌无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的6倍．

Answer 1

分析 根据题意和图示分析可知：
（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．
（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b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Ⅱa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Ⅲd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．
②氢氧化钠的作用是吸收空气中的二氧化碳，排除对实验结果的干扰．b瓶中澄清的石灰水还可用溴麝香草酚蓝水溶液代替．
③d应封口放置一段时间后，酵母菌会将瓶中的氧气消耗完；再连通b，可以确保通入澄清石灰水的CO₂是酵母菌的无氧呼吸所产生的．
（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）葡萄糖经过酵母菌代谢活动后变成酒精的化学反应式：C₆H₁₂O₆$\stackrel{酶}{→}$2C₂H₅OH+2CO₂+能量．酵母菌有氧呼吸消耗的O₂为3mol/L，消耗葡萄糖的量是0.5mol，释放的CO₂为3mol/L；所以酵母菌无氧呼吸释放9-3=6mol/L的CO₂消耗葡萄糖的量是3mol．因此，酵母菌厌氧呼吸消耗葡萄糖的量是需氧呼吸的3÷0.5=6倍．
故答案为：
（1）①c→a→b（或c→b→a→b）    d→b
②吸收空气中CO₂，排除其对实验结果的干扰
③d封口放置一段时间后，酵母菌会将瓶中的氧气消耗完．再连通b，就可以确保通入澄清石灰水的CO₂是酵母菌的无氧呼吸所产生的
（2）②a向左移   d向右移    e向左移     f向右移
（3）C₆H₁₂O₆$\stackrel{酶}{→}$2C₂H₅OH+2CO₂+能量    6

点评 本题结合图表，考查探究酵母菌细胞呼吸方式的实验，对于此类试题，需要考生注意的细节较多，如实验的原理、实验装置图的分析、实验采用的试剂及试剂的作用等，这就要求考生在平时的学习过程中注意积累．