實(shí)驗(yàn)5 通過模擬實(shí)驗(yàn)探究膜的透性

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1、實(shí) 驗(yàn) 5通 過 模 擬 實(shí) 驗(yàn) 探 究 膜 的 透 性 （ 滲 透 作 用 原 理 及 相 關(guān) 實(shí) 驗(yàn) ）必 修 一 P60、 70“問 題 探 討 ” 解 題 探 究實(shí) 驗(yàn) 解 讀 1.實(shí)驗(yàn)原理一實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?說明生物膜具有選擇透過性2嘗試模擬實(shí)驗(yàn)的方法二實(shí)驗(yàn)原理： 1、某些半透膜（如動物的膀胱膜、腸衣等），可以讓某些物質(zhì)透過，而另一些物質(zhì)不能透過。或者（玻璃紙）水分子可以透過，而蔗糖分子因?yàn)楸容^大，不能透過?？梢杂冒胪改⒉煌瑵舛鹊娜芤悍指糸_，然后通過觀察溶液液面高低的變化，來觀察半透膜的透過特性，進(jìn)而類比分析得出生物膜的透性。（必修一P60“問題探討”）2、利用人工膜來模擬生物膜，探究膜

2、的透性；（必修一P70“問題探討”）實(shí) 驗(yàn) 解 讀半 透 膜 ： 一 類 可 以 讓 小 分 子 物 質(zhì) 通 過 而大 分 子 物 質(zhì) 不 能 通 過 的 一 類 薄 膜 的 總 稱 。玻 璃 紙 ， 腸 系 膜 ， 蛋 殼 膜 ， 魚 鰾 等 2.實(shí)驗(yàn)步驟、結(jié)果分析： 1 取 一 個 長 頸 漏 斗 ， 在 漏 斗口 外 封 上 一 層 玻 璃 紙 。2 往 漏 斗 中 注 入 蔗 糖 溶 液 。3 將 漏 斗 浸 入 盛 有 清 水 的 燒杯 中 ， 使 漏 斗 管 內(nèi) 外 的 液 面高 度 一 致 。4 靜 置 一 段 時 間 后 ， 觀 察 燒杯 中 清 水 顏 色 的 變 化 及 長

3、 頸漏 斗 的 液 面 變 化 ， 并 將 觀 察到 的 結(jié) 果 進(jìn) 行 記 錄 。 預(yù) 期 上 述 實(shí) 驗(yàn) 會 出 現(xiàn)什 么 現(xiàn) 象 ？ （ 一 ） 滲 透 系 統(tǒng) （ 必 修 一 P60“問 題 探 討 ” ） 1 漏 斗 管 內(nèi) 的 液 面 為 什 么 會 上 升 ？2 如 果 用 一 層 紗 布 代 替 玻 璃 紙 ， 漏 斗 管 內(nèi) 的 液 面 還會 升 高 嗎 ？3 如 果 燒 杯 中 不 是 清 水 ， 而 是 同 樣 濃 度 的 蔗 糖 溶 液 ，結(jié) 果 會 怎 樣 ？討 論 ：單 位 時 間 內(nèi) 透 過 玻 璃 紙 進(jìn) 入的 水 分 子 數(shù) 多 于 滲 出 玻 璃 紙的 水

4、分 子 數(shù) 量 。不 會 , 因 為 紗 布 的 孔 隙 很 大 , 蔗 糖 分 子 也可 以 自 由 透 過 .不 會 ， 濃 度 相 等 時 ， 單 位 時 間 內(nèi) 透 過 玻 璃 紙 進(jìn) 入的 水 分 子 數(shù) 等 于 滲 出 玻 璃 紙 的 水 分 子 數(shù) 量 條 件 具 有 半 透 膜 半 透 膜 兩 側(cè) 的 溶 液 濃 度 具 有 濃 度 差滲 透 作 用 :水 分 子 (或 其 他 溶 劑 分 子 )通 過 半 透 膜 從低 濃 度 溶 液 向 高 濃 度 溶 液 擴(kuò) 散 的 現(xiàn) 象 細(xì) 胞 膜細(xì) 胞 內(nèi) 溶 液 1、 如 果 將 裝置 中 的 漏 斗換 成 動 物 細(xì)胞 還 會

5、不 會吸 水 ？2、 如 果 吸 水會 發(fā) 生 什 么 ？如 果 動 物 細(xì) 胞 吸 水脹 破 則 說 明 細(xì) 胞 也能 滲 透 吸 水 、 細(xì) 胞膜 相 當(dāng) 于 。半 透 膜類比學(xué)習(xí) 12345細(xì) 胞 液液 泡 膜細(xì) 胞 質(zhì)細(xì) 胞 膜細(xì) 胞 壁（ 全 透 性 ）原生質(zhì)層 清 水?類比學(xué)習(xí)w細(xì) 胞 膜 和 液 泡 膜 以及 兩 層 膜 之 間 的 細(xì) 胞質(zhì) 稱 為 原 生 質(zhì) 層植物細(xì)胞的吸水和失水原 生 質(zhì) 層 是 否 相 當(dāng) 與 半 透 膜 ？ 1、 什 么 樣 的 分 子 能 夠 通 過 脂 雙層 ？ 什 么 樣 的 分 子 不 能 通 過 ？ O2、 CO2、水 、 N2乙 醇 、 甘

6、 油苯葡 萄 糖氨 基 酸核 苷 酸H +、 K+Na+、 Ga2+Mg2+、 HCO3 合 成 的 脂 雙 層較 小 的 分 子較 大 的 有 機(jī) 分 子離 子 （ 二 ） 分 析 右 圖 實(shí) 驗(yàn) 結(jié) 果 ： （ 必 修 一 P70“ 問 題 探討 ” ） 討 論 ：氧 氣 、 二 氧 化 碳 ， 氮 氣 、 苯等 小 分 子 （ 苯 還 是 脂 溶 性 的 ）很 容 易 通 過 脂 雙 層 ；水 、 甘 油 、 乙 醇 等 較 小 的 分子 也 可 以 通 過 ；氨 基 酸 、 葡 萄 糖 等 較 大 的 有機(jī) 分 子 和 帶 電 荷 的 離 子 則 不能 通 過 合 成 的 脂 雙 層

7、。 2、 葡 萄 糖 不 能 透 過 無 蛋 白 質(zhì) 的脂 雙 層 ， 但 小 腸 上 皮 細(xì) 胞 能 大量 吸 收 葡 萄 糖 ， 如 何 解 釋 ？O2、 CO2、水 、 N2乙 醇 、 甘 油苯葡 萄 糖氨 基 酸核 苷 酸H +、 K+Na+、 Ga2+Mg2+、 HCO3合 成 的 脂 雙 層 （ 二 ） 分 析 右 圖 實(shí) 驗(yàn) 結(jié) 果 ： （ 必 修 一 P70“ 問 題 探討 ” ） 討 論 ：葡 萄 糖 不 能 通 過 人 工 合 成 的 無蛋 白 的 脂 雙 層 ， 但 小 腸 上 皮 細(xì)胞 能 大 量 吸 收 葡 萄 糖 ， 推 測 小腸 上 皮 細(xì) 胞 的 細(xì) 胞 膜 上

8、 有 能 夠轉(zhuǎn) 運(yùn) 葡 萄 糖 的 蛋 白 質(zhì) 。 3、 觀 察 此 圖 ， 聯(lián) 系 已 有 知 識 ，你 還 能 提 出 其 他 的 問 題 嗎 ？ 能不 能 對 所 提 出 的 問 題 作 出 嘗 試性 的 回 答 呢 ？O2、 CO2、水 、 N2乙 醇 、 甘 油苯葡 萄 糖氨 基 酸核 苷 酸H +、 K+Na+、 Ga2+Mg2+、 HCO3合 成 的 脂 雙 層 （ 二 ） 分 析 右 圖 實(shí) 驗(yàn) 結(jié) 果 ： （ 必 修 一 P70“ 問 題 探討 ” ） 討 論 ：細(xì) 胞 需 要 的 離 子 是 否 也 通 過 細(xì)胞 膜 上 的 蛋 白 質(zhì) 來 運(yùn) 輸 。 實(shí)驗(yàn)拓展 滲 透 與

9、 擴(kuò) 散滲 透 ： 是 指 水 分 子 （ 或 其 他 溶 劑 分 子 ） 透 過 半 透 膜 向 溶 質(zhì) 濃度 大 的 一 方 做 分 子 運(yùn) 動 ， 使 膜 兩 邊 溶 質(zhì) 濃 度 達(dá) 到 均 衡 的 現(xiàn) 象 。例 如 ， 具 有 液 泡 的 成 熟 植 物 細(xì) 胞 ， 當(dāng) 細(xì) 胞 液 的 濃 度 大 于 細(xì) 胞 外界 溶 液 濃 度 時 ， 細(xì) 胞 就 通 過 滲 透 作 用 吸 水 ； 當(dāng) 細(xì) 胞 液 的 濃 度 小于 細(xì) 胞 外 界 溶 液 濃 度 時 ， 細(xì) 胞 就 通 過 滲 透 作 用 失 水 。擴(kuò) 散 ： 是 指 物 質(zhì) 從 相 對 含 量 大 的 空 間 向 相 對 含 量

10、 小 的 空 間 運(yùn)動 的 現(xiàn) 象 。 例 如 ， 水 、 氧 氣 、 二 氧 化 碳 、 甘 油 等 物 質(zhì) 通 過 半 透膜 的 擴(kuò) 散 方 式 都 屬 于 自 由 擴(kuò) 散 。滲 透 是 擴(kuò) 散 的 一 種 特 殊 形 式 。 滲 透 一 定 是 擴(kuò) 散 ， 但 擴(kuò) 散 不 一定 是 滲 透 。 滲 透 相 對 于 擴(kuò) 散 有 兩 個 要 點(diǎn) ： 跨 膜 （ 擴(kuò) 散 可 以 不跨 膜 ） ， 作 用 物 質(zhì) 是 溶 劑 分 子 （ 擴(kuò) 散 是 溶 質(zhì) 、 溶 劑 和 氣 體 分子 ） 。 水 分 子 通 過 半 透 膜 的 方 式 既 可 說 是 自 由 擴(kuò) 散 ， 又 可 說 是滲 透

11、； 但 氧 氣 、 二 氧 化 碳 ， 甘 油 等 物 質(zhì) 通 過 膜 只 能 說 是 自 由 擴(kuò) 散 ， 而 不 能 說 是 滲 透 。 實(shí)驗(yàn)拓展 半 透 膜 與 選 擇 透 過 性 膜 半 透 膜 ： 是 指 某 些 物 質(zhì) 可 以 透 過 ， 而 另 一 些 物 質(zhì) 不 能 透 過 的 多 孔性 薄 膜 ， 例 如 ： 玻 璃 紙 （ 又 稱 賽 璐 玢 ） 、 花 生 種 皮 、 豬 腸 衣 （ 漿膜 層 ） 、 離 體 的 膀 胱 膜 、 蠶 豆 種 皮 、 青 蛙 皮 等 。 它 往 往 只 能 讓 小分 子 物 質(zhì) 透 過 ， 而 大 分 子 物 質(zhì) 則 不 能 透 過 ， 透

12、過 的 依 據(jù) 是 分 子 或離 子 的 大 小 。 不 具 有 選 擇 性 。選 擇 透 過 性 膜 ： 是 指 水 分 子 能 自 由 通 過 ， 細(xì) 胞 要 選 擇 吸 收 的 離 子和 小 分 子 也 可 以 通 過 ， 而 其 他 的 離 子 、 小 分 子 和 大 分 子 則 不 能 通過 的 生 物 膜 _。 如 細(xì) 胞 膜 、 液 泡 膜 和 原 生 質(zhì) 層 。 這 些 膜 具 有 選 擇 性的 根 本 原 因 在 于 膜 上 具 有 運(yùn) 載 不 同 物 質(zhì) 的 載 體 。 不 同 的 植 物 對 同種 離 子 的 吸 收 量 不 同 ， 同 一 植 株 對 不 同 離 子 的

13、 吸 收 量 也 不 同 ， 都證 明 了 細(xì) 胞 膜 具 有 選 擇 透 過 性 。 當(dāng) 細(xì) 胞 死 亡 后 ， 膜 的 選 擇 透 過 性消 失 ， 說 明 它 具 有 生 物 活 性 ， 所 以 說 選 擇 透 過 性 膜 是 功 能 完 善 的一 類 半 透 膜 。 相 同 點(diǎn) ： 都 可 以 讓 水 分 子 自 由 通 過 ， 都 不 允 許 大 分 子 物 質(zhì) 通 過 。不 同 點(diǎn) ： 只 要 分 子 比 半 透 膜 的 孔 徑 小 ， 就 能 通 過 ； 而 對 選 擇 透 過 性 膜 來 說 ， 即 便 是 小 分 子 ， 只 要 不 是 細(xì) 胞 所 要 選 擇 吸 收 的 ，

14、 就 不能 通 過 下 圖 為 二 個 滲 透 裝 置 ， 溶 液 a、 b為 等 濃度 的 同 種 溶 液 ， 液 體 c為 清 水 。 請 回 答 ：若 要 探 究 溶 液 濃 度 對 滲 透 作 用 的 影 響 ， 則 要 調(diào) 整 圖 中的 某 一 溶 液 濃 度 ， 調(diào) 整 后 ， a、 b、 c三 種 溶 液 濃 度 大 小順 序 最 好 為 ： _abc(或 bac) 題 組 1解題探究 并 根 據(jù) 所 學(xué) 知 識 ， 在 坐 標(biāo)圖 中 用 曲 線 表 示 實(shí) 驗(yàn) 過 程裝 置 l、 裝 置 2的 液 面 高 度變 化 趨 勢 (二 個 滲 透 裝 置的 起 始 液 面 高 度 定

15、 為 O)。下 圖 為 二 個 滲 透 裝 置 ， 溶 液 a、 b為 等 濃度 的 同 種 溶 液 ， 液 體 c為 清 水 。 請 回 答 ：題 組 1解題探究 題 組 2解題探究現(xiàn) 有 一 種 由 人 工 膜 制 成 的 袋 ， 為 檢 測 淀 粉 和 碘 能 否 透過 該 膜 ， 現(xiàn) 提 供 試 劑 和 用 品 如 下 ： 鐵 架 臺 、 燒 杯 和 人 工膜 袋 各 一 個 ， 1%的 淀 粉 溶 液 、 稀 碘 溶 液 和 細(xì) 棉 線 。（ 1） 請 用 上 述 試 劑 和 用 品 ， 設(shè) 計(jì) 一 個 實(shí) 驗(yàn) 裝 置 ， 探究 淀 粉 溶 液 中 的 淀 粉 和 碘 溶 液 中 的

16、 碘 能 否 通 過 該 膜 。請 用 示 意 圖 表 示 （ 加 圖 注 ） 。 題 組 2解題探究現(xiàn) 有 一 種 由 人 工 膜 制 成 的 袋 ， 為 檢 測 淀 粉 和 碘 能 否 透過 該 膜 ， 現(xiàn) 提 供 試 劑 和 用 品 如 下 ： 鐵 架 臺 、 燒 杯 和 人 工膜 袋 各 一 個 ， 1%的 淀 粉 溶 液 、 稀 碘 溶 液 和 細(xì) 棉 線 。（ 2） 實(shí) 驗(yàn) 結(jié) 果 預(yù) 測 及 分 析 ：一 段 時 間 后 ， _ _ _ _ 袋 內(nèi) 外 液 體 均 不 變 藍(lán) ， 表 明 淀 粉 和 碘 均 不 能 通 過 ； 袋 內(nèi) 外 液 體 均 變 藍(lán) ， 表 明 淀 粉

17、和 碘 均 能 通 過 ；袋 內(nèi) 液 體 變 藍(lán) ， 袋 外 液 體 不 變 藍(lán) ， 表 明 碘 能 通 過 ，淀 粉 不 能 通 過 ； 袋 外 液 體 變 藍(lán) ， 袋 內(nèi) 液 體 不 變 藍(lán) ， 表 明 碘 不 能 通 過 ，淀 粉 能 通 過 。 1.滲透作用(1)概念：指水分子(或其他溶劑分子)通過 的擴(kuò)散過程。(2)發(fā)生滲透作用的條件：一是具有 ，二是半透膜兩側(cè)的溶液具有 。(3)常見滲透裝置圖分析知識梳理半透膜半透膜濃度差 若S1溶液濃度大于S2，則單位時間內(nèi)由S2 S1的水分子數(shù) 于S1 S2，外觀上表現(xiàn)為S1液面上升；若S1溶液濃度小于S2，則情況相反，外觀上表現(xiàn)為S1液面下降

18、。在達(dá)到滲透平衡后，若存在如圖所示的液面差h，則S1溶液濃度仍大于S2。因?yàn)橐好娓叩囊粋?cè)形成的壓強(qiáng)，會 溶劑由低濃度一側(cè)向高濃度一側(cè)擴(kuò)散。多阻止 1.下圖所示的U形管中間被半透膜(體積小于或等于單糖的物質(zhì)才能通過)隔開，兩側(cè)分別加入等量的0.1 molL1的蔗糖溶液和麥芽糖溶液。一段時間后左右兩側(cè)液面高度變化是怎樣的？若向U形管兩側(cè)加入等量某種微量物質(zhì)，最終右側(cè)液面上升，那么加入的這種微量物質(zhì)最可能是什么()題 組 3 滲 透 作 用 的 分 析 與 判 斷解題探究A.右側(cè)液面高度下降；葡萄糖 B.兩側(cè)液面高度不變；蔗糖酶C.兩側(cè)液面高度不變；麥芽糖酶 D.右側(cè)液面高度下降；蒸餾水B若向U形管

19、兩側(cè)加入的物質(zhì)是等量的蔗糖酶，則左側(cè)的每個蔗糖分子會被分解成1分子果糖和1分子葡萄糖，溶液濃度增加，左側(cè)液面升高，但隨著果糖、葡萄糖不斷透過半透膜進(jìn)入右側(cè)，而麥芽糖不能透過半透膜，這樣右側(cè)溶液濃度不斷增加，最終右側(cè)液面上升。 2. 如圖是平衡時的滲透裝置，燒杯的液面高度為a，漏斗的液面高度為b，液面差mba，在此基礎(chǔ)上繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，以滲透平衡時液面差為觀測指標(biāo)，正確的是()A.若吸出漏斗中高出燒杯液面的溶液，則平衡時m增大B.若向漏斗中滴入等濃度的蔗糖溶液，則平衡時m不變C.若向漏斗中滴入清水，平衡時m將減小D.若向燒杯中加入適量清水，平衡時m將增大水 分 滲 透 進(jìn) 入 漏 斗 ， 漏 斗 內(nèi)

20、液 面 升 高 ， 平 衡 時 漏 斗 內(nèi) 溶液 濃 度 降 低 ， 但 仍 大 于 漏 斗 外 。若 吸 出 漏 斗 中 高 出 燒 杯 液 面 的 溶 液 ， 此 時漏 斗 內(nèi) 溶 液 濃 度 已 經(jīng) 比 實(shí) 驗(yàn) 開 始 時 的 濃 度有 所 下 降 ， 吸 水 能 力 也 下 降 ， 所 以 再 次 平衡 時 m將 減 小 ， A項(xiàng) 錯 誤 ；平 衡 時 漏 斗 內(nèi) 溶 液 濃 度 已 經(jīng) 降 低 ， 若 再向 漏 斗 中 滴 入 等 濃 度 的 蔗 糖 溶 液 ， 漏 斗內(nèi) 溶 液 濃 度 增 大 ， 再 次 平 衡 時 m將 增 大 ，B項(xiàng) 錯 誤 ；若 向 漏 斗 中 滴 入 清

21、水 ， 漏 斗 內(nèi) 外 溶 液 濃度 差 減 小 ， 吸 水 能 力 也 下 降 ， 再 次 平 衡時 m將 減 小 ， C項(xiàng) 正 確 ；漏 斗 內(nèi) 外 溶 液 濃 度 差 主 要 取 決 于 漏 斗 內(nèi)蔗 糖 溶 液 濃 度 ， 若 向 燒 杯 中 加 入 適 量 清水 ， 漏 斗 內(nèi) 外 溶 液 濃 度 差 不 變 ， 平 衡 時m也 不 變 ， D項(xiàng) 錯 誤 。 C 易錯警示有關(guān)滲透作用的5個易錯點(diǎn)(1)水分子的移動方向是雙向移動，但最終結(jié)果是由低濃度溶液流向高濃度溶液的水分子數(shù)多。(2)實(shí)驗(yàn)中觀察指標(biāo)為漏斗內(nèi)液面變化，但不能用燒杯液面變化作描述指標(biāo)，因現(xiàn)象不明顯。(3)滲透系統(tǒng)的溶液濃

22、度指物質(zhì)的量濃度而非質(zhì)量濃度，實(shí)質(zhì)是指滲透壓。(4)滲透平衡只意味著半透膜兩側(cè)水分子移動達(dá)到平衡狀態(tài)，既不可看作沒有水分子移動，也不可看作兩側(cè)溶液濃度絕對相等。(5)只有活的、成熟的植物細(xì)胞才能發(fā)生質(zhì)壁分離和復(fù)原。 6.某同學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，甲圖為實(shí)驗(yàn)開始狀態(tài)，乙圖為實(shí)驗(yàn)結(jié)束狀態(tài)。請?jiān)谝覉D所示實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，探究蔗糖的水解產(chǎn)物能否通過半透膜。題 組 4 與 滲 透 作 用 有 關(guān) 的 實(shí) 驗(yàn) 探 究 增添的實(shí)驗(yàn)材料：蔗糖酶溶液、斐林試劑、試管、滴管、水浴鍋等。(1)設(shè)計(jì)出繼續(xù)實(shí)驗(yàn)的簡要步驟：_；_ 。 向a、b兩管分別加入等量蔗糖酶溶液，水浴加熱(或隔水加熱)U型管至適宜溫度，觀察a、b兩

23、管內(nèi)液面的變化 吸取a、b兩管內(nèi)適量液體，分別加入A、B兩試管中，并加入等量的斐林試劑，(5065 )水浴加熱，觀察A、B試管內(nèi)有無磚紅色沉淀 (2)預(yù)測實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并作出結(jié)論：_。如果a、b兩管液面高度差縮小且A、B試管內(nèi)均有磚紅色沉淀生成，則蔗糖的水解產(chǎn)物能通過半透膜；如果a、b 兩管液面高度差增大且A試管內(nèi)無磚紅色沉淀生成、B試管內(nèi)有磚紅色沉淀生成，則蔗糖的水解產(chǎn)物不能通過半透膜 1.驗(yàn)證滲透作用發(fā)生條件的方法(1)具有半透膜歸納提升(2)半透膜兩側(cè)溶液具有濃度差 2.探究物質(zhì)能否通過半透膜的方法(以碘和淀粉為例)燒杯內(nèi)盛淀粉溶液漏斗內(nèi)盛碘液結(jié)論變藍(lán)不變藍(lán)碘能通過半透膜，而淀粉不能不變藍(lán)變藍(lán)淀粉能通過半透膜，而碘不能變藍(lán)變藍(lán)淀粉和碘都能通過半透膜不變藍(lán)不變藍(lán)淀粉和碘都不能通過半透膜