Question

把酵母菌与葡萄糖的混合液摇匀，均分到两个相同的密闭装置甲和乙中（装置中铁丝网上铺有分别用A液或B液浸润过的湿纱布），并将甲、乙装置在相同且适宜的环境中放置相同时间。请回答下列问题：

（1）在甲装置中，A液为__________________（填水或10%NaOH溶液）时，一段时间后，红色液滴左移，左移距离记为a；在乙装置中，B液为__________________（填水或10%NaOH溶液）时，在与甲相同的时间内，红色液滴右移，右移距离记为b。

（2）此实验中，设置甲装置进行实验的目的是测量_________________________________；设置乙装置进行实验的目的是测量___________________________________。

（3）在这段实验时间内，甲装置中酵母菌产生的CO₂总量为______（用记录的字母表示）。

（4）若a=b，装置中酵母菌无氧呼吸过程消耗的葡萄糖是有氧呼吸过程消耗的葡萄糖的______倍。

Answer

10%NaOH溶液 水 混合液中酵母菌有氧呼吸耗氧量 混合液中酵母菌无氧呼吸释放的CO2量 a+b 3

【解析】

本题考查酵母菌的呼吸作用，酵母菌为兼性厌氧型生物，可以进行有氧呼吸和无氧呼吸。图示装置中，由于有氧呼吸会吸收氧气释放二氧化碳，无氧呼吸不吸收氧气但也会释放二氧化碳，NaOH会吸收掉二氧化碳气体，而水则不会，从而造成瓶内气体压强的改变，使液滴移动。我们可据此判断酵母菌呼吸方式。

还要利用有氧呼吸和无氧呼吸的两个反应式：C6H12O6+6O2+6H2O→6CO2+12H2O，C6H12O6→2 CO2+2C2H5OH进行相应计算。

（1）在装置中，酵母菌以葡萄糖为底物进行呼吸作用。若湿纱布上浸润的液体为水，则酵母菌进行有氧呼吸时，吸收氧O2，释放CO2，根据有氧呼吸的总反应式，吸收氧O2的体积等于释放CO2的体积，瓶内气压不变，液滴不移动；而酵母菌进行无氧呼吸时，不吸收O2，释放CO2，瓶内气压增大，液滴右移。若湿纱布上浸润的液体为10%NaOH溶液，则酵母菌进行有氧呼吸时，吸收氧O2，释放CO2（CO2会被NaOH吸收掉），瓶内气压减小，液滴左移；而酵母菌进行无氧呼吸时，不吸收O2，释放CO2（CO2会被NaOH吸收掉），瓶内气压不变，液滴不移动。所以会造成液滴左移的，只有湿纱布上浸润10%NaOH溶液时；而会造成液滴左移的，只有湿纱布上浸润水时。

（2）甲装置中，移动的距离a表示酵母细胞有氧呼吸消耗掉的O2体积，所以进行实验的目的是测量混合液中酵母菌有氧呼吸耗氧量；乙装置中，移动的距离b表示酵母细胞无氧呼吸产生的CO2体积，所以进行实验的目的是测量混合液中酵母菌无氧呼吸释放的CO2量。

（3）在这段实验时间内，酵母菌产生的CO2总量为有氧呼吸和无氧呼吸两个过程中的总量，有氧呼吸可以通过甲装置测得O2消耗量a，又根据有氧呼吸的总反应式，O2的消耗量等于CO2的产生量；装置乙与装置甲为同等条件下的酵母菌呼吸对照实验，可以测得该条件下酵母细胞无氧呼吸产生的CO2量b。故酵母菌产生的CO2总量为a+b。

（4）依题意，根据有氧呼吸反应式，酵母菌有氧呼吸耗氧量为a，则消耗的葡萄糖为1/6a,无氧呼吸产生二氧化碳量为b，则消耗的葡萄糖为1/2b，若a=b，则装置中酵母菌无氧呼吸过程消耗的葡萄糖是有氧呼吸过程消耗的葡萄糖的3倍。