实验5 通过模拟实验探究膜的透性

实 验 5通 过 模 拟 实 验 探 究 膜 的 透 性 （ 渗 透 作 用 原 理 及 相 关 实 验 ）必 修 一 P60、 70“问 题 探 讨 ” 解 题 探 究实 验 解 读 1.实验原理一实验目的：1说明生物膜具有选择透过性2尝试模拟实验的方法二实验原理： 1、某些半透膜（如动物的膀胱膜、肠衣等），可以让某些物质透过，而另一些物质不能透过。或者（玻璃纸）水分子可以透过，而蔗糖分子因为比较大，不能透过。可以用半透膜将不同浓度的溶液分隔开，然后通过观察溶液液面高低的变化，来观察半透膜的透过特性，进而类比分析得出生物膜的透性。（必修一P60“问题探讨”）2、利用人工膜来模拟生物膜，探究膜的透性；（必修一P70“问题探讨”）实 验 解 读半 透 膜 ： 一 类 可 以 让 小 分 子 物 质 通 过 而大 分 子 物 质 不 能 通 过 的 一 类 薄 膜 的 总 称 。玻 璃 纸 ， 肠 系 膜 ， 蛋 壳 膜 ， 鱼 鳔 等 2.实验步骤、结果分析： 1 取 一 个 长 颈 漏 斗 ， 在 漏 斗口 外 封 上 一 层 玻 璃 纸 。2 往 漏 斗 中 注 入 蔗 糖 溶 液 。3 将 漏 斗 浸 入 盛 有 清 水 的 烧杯 中 ， 使 漏 斗 管 内 外 的 液 面高 度 一 致 。4 静 置 一 段 时 间 后 ， 观 察 烧杯 中 清 水 颜 色 的 变 化 及 长 颈漏 斗 的 液 面 变 化 ， 并 将 观 察到 的 结 果 进 行 记 录 。 预 期 上 述 实 验 会 出 现什 么 现 象 ？ （ 一 ） 渗 透 系 统 （ 必 修 一 P60“问 题 探 讨 ” ） 1 漏 斗 管 内 的 液 面 为 什 么 会 上 升 ？2 如 果 用 一 层 纱 布 代 替 玻 璃 纸 ， 漏 斗 管 内 的 液 面 还会 升 高 吗 ？3 如 果 烧 杯 中 不 是 清 水 ， 而 是 同 样 浓 度 的 蔗 糖 溶 液 ，结 果 会 怎 样 ？讨 论 ：单 位 时 间 内 透 过 玻 璃 纸 进 入的 水 分 子 数 多 于 渗 出 玻 璃 纸的 水 分 子 数 量 。不 会 , 因 为 纱 布 的 孔 隙 很 大 , 蔗 糖 分 子 也可 以 自 由 透 过 .不 会 ， 浓 度 相 等 时 ， 单 位 时 间 内 透 过 玻 璃 纸 进 入的 水 分 子 数 等 于 渗 出 玻 璃 纸 的 水 分 子 数 量 条 件 具 有 半 透 膜 半 透 膜 两 侧 的 溶 液 浓 度 具 有 浓 度 差渗 透 作 用 :水 分 子 (或 其 他 溶 剂 分 子 )通 过 半 透 膜 从低 浓 度 溶 液 向 高 浓 度 溶 液 扩 散 的 现 象 细 胞 膜细 胞 内 溶 液 1、 如 果 将 装置 中 的 漏 斗换 成 动 物 细胞 还 会 不 会吸 水 ？2、 如 果 吸 水会 发 生 什 么 ？如 果 动 物 细 胞 吸 水胀 破 则 说 明 细 胞 也能 渗 透 吸 水 、 细 胞膜 相 当 于 。半 透 膜类比学习 12345细 胞 液液 泡 膜细 胞 质细 胞 膜细 胞 壁（ 全 透 性 ）原生质层 清 水?类比学习w细 胞 膜 和 液 泡 膜 以及 两 层 膜 之 间 的 细 胞质 称 为 原 生 质 层植物细胞的吸水和失水原 生 质 层 是 否 相 当 与 半 透 膜 ？ 1、 什 么 样 的 分 子 能 够 通 过 脂 双层 ？ 什 么 样 的 分 子 不 能 通 过 ？ 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 双 层较 小 的 分 子较 大 的 有 机 分 子离 子 （ 二 ） 分 析 右 图 实 验 结 果 ： （ 必 修 一 P70“ 问 题 探讨 ” ） 讨 论 ：氧 气 、 二 氧 化 碳 ， 氮 气 、 苯等 小 分 子 （ 苯 还 是 脂 溶 性 的 ）很 容 易 通 过 脂 双 层 ；水 、 甘 油 、 乙 醇 等 较 小 的 分子 也 可 以 通 过 ；氨 基 酸 、 葡 萄 糖 等 较 大 的 有机 分 子 和 带 电 荷 的 离 子 则 不能 通 过 合 成 的 脂 双 层 。 2、 葡 萄 糖 不 能 透 过 无 蛋 白 质 的脂 双 层 ， 但 小 肠 上 皮 细 胞 能 大量 吸 收 葡 萄 糖 ， 如 何 解 释 ？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 双 层 （ 二 ） 分 析 右 图 实 验 结 果 ： （ 必 修 一 P70“ 问 题 探讨 ” ） 讨 论 ：葡 萄 糖 不 能 通 过 人 工 合 成 的 无蛋 白 的 脂 双 层 ， 但 小 肠 上 皮 细胞 能 大 量 吸 收 葡 萄 糖 ， 推 测 小肠 上 皮 细 胞 的 细 胞 膜 上 有 能 够转 运 葡 萄 糖 的 蛋 白 质 。 3、 观 察 此 图 ， 联 系 已 有 知 识 ，你 还 能 提 出 其 他 的 问 题 吗 ？ 能不 能 对 所 提 出 的 问 题 作 出 尝 试性 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 双 层 （ 二 ） 分 析 右 图 实 验 结 果 ： （ 必 修 一 P70“ 问 题 探讨 ” ） 讨 论 ：细 胞 需 要 的 离 子 是 否 也 通 过 细胞 膜 上 的 蛋 白 质 来 运 输 。 实验拓展 渗 透 与 扩 散渗 透 ： 是 指 水 分 子 （ 或 其 他 溶 剂 分 子 ） 透 过 半 透 膜 向 溶 质 浓度 大 的 一 方 做 分 子 运 动 ， 使 膜 两 边 溶 质 浓 度 达 到 均 衡 的 现 象 。例 如 ， 具 有 液 泡 的 成 熟 植 物 细 胞 ， 当 细 胞 液 的 浓 度 大 于 细 胞 外界 溶 液 浓 度 时 ， 细 胞 就 通 过 渗 透 作 用 吸 水 ； 当 细 胞 液 的 浓 度 小于 细 胞 外 界 溶 液 浓 度 时 ， 细 胞 就 通 过 渗 透 作 用 失 水 。扩 散 ： 是 指 物 质 从 相 对 含 量 大 的 空 间 向 相 对 含 量 小 的 空 间 运动 的 现 象 。 例 如 ， 水 、 氧 气 、 二 氧 化 碳 、 甘 油 等 物 质 通 过 半 透膜 的 扩 散 方 式 都 属 于 自 由 扩 散 。渗 透 是 扩 散 的 一 种 特 殊 形 式 。 渗 透 一 定 是 扩 散 ， 但 扩 散 不 一定 是 渗 透 。 渗 透 相 对 于 扩 散 有 两 个 要 点 ： 跨 膜 （ 扩 散 可 以 不跨 膜 ） ， 作 用 物 质 是 溶 剂 分 子 （ 扩 散 是 溶 质 、 溶 剂 和 气 体 分子 ） 。 水 分 子 通 过 半 透 膜 的 方 式 既 可 说 是 自 由 扩 散 ， 又 可 说 是渗 透 ； 但 氧 气 、 二 氧 化 碳 ， 甘 油 等 物 质 通 过 膜 只 能 说 是 自 由 扩 散 ， 而 不 能 说 是 渗 透 。 实验拓展 半 透 膜 与 选 择 透 过 性 膜 半 透 膜 ： 是 指 某 些 物 质 可 以 透 过 ， 而 另 一 些 物 质 不 能 透 过 的 多 孔性 薄 膜 ， 例 如 ： 玻 璃 纸 （ 又 称 赛 璐 玢 ） 、 花 生 种 皮 、 猪 肠 衣 （ 浆膜 层 ） 、 离 体 的 膀 胱 膜 、 蚕 豆 种 皮 、 青 蛙 皮 等 。 它 往 往 只 能 让 小分 子 物 质 透 过 ， 而 大 分 子 物 质 则 不 能 透 过 ， 透 过 的 依 据 是 分 子 或离 子 的 大 小 。 不 具 有 选 择 性 。选 择 透 过 性 膜 ： 是 指 水 分 子 能 自 由 通 过 ， 细 胞 要 选 择 吸 收 的 离 子和 小 分 子 也 可 以 通 过 ， 而 其 他 的 离 子 、 小 分 子 和 大 分 子 则 不 能 通过 的 生 物 膜 _。 如 细 胞 膜 、 液 泡 膜 和 原 生 质 层 。 这 些 膜 具 有 选 择 性的 根 本 原 因 在 于 膜 上 具 有 运 载 不 同 物 质 的 载 体 。 不 同 的 植 物 对 同种 离 子 的 吸 收 量 不 同 ， 同 一 植 株 对 不 同 离 子 的 吸 收 量 也 不 同 ， 都证 明 了 细 胞 膜 具 有 选 择 透 过 性 。 当 细 胞 死 亡 后 ， 膜 的 选 择 透 过 性消 失 ， 说 明 它 具 有 生 物 活 性 ， 所 以 说 选 择 透 过 性 膜 是 功 能 完 善 的一 类 半 透 膜 。 相 同 点 ： 都 可 以 让 水 分 子 自 由 通 过 ， 都 不 允 许 大 分 子 物 质 通 过 。不 同 点 ： 只 要 分 子 比 半 透 膜 的 孔 径 小 ， 就 能 通 过 ； 而 对 选 择 透 过 性 膜 来 说 ， 即 便 是 小 分 子 ， 只 要 不 是 细 胞 所 要 选 择 吸 收 的 ， 就 不能 通 过 下 图 为 二 个 渗 透 装 置 ， 溶 液 a、 b为 等 浓度 的 同 种 溶 液 ， 液 体 c为 清 水 。 请 回 答 ：若 要 探 究 溶 液 浓 度 对 渗 透 作 用 的 影 响 ， 则 要 调 整 图 中的 某 一 溶 液 浓 度 ， 调 整 后 ， a、 b、 c三 种 溶 液 浓 度 大 小顺 序 最 好 为 ： _abc(或 bac) 题 组 1解题探究 并 根 据 所 学 知 识 ， 在 坐 标图 中 用 曲 线 表 示 实 验 过 程装 置 l、 装 置 2的 液 面 高 度变 化 趋 势 (二 个 渗 透 装 置的 起 始 液 面 高 度 定 为 O)。下 图 为 二 个 渗 透 装 置 ， 溶 液 a、 b为 等 浓度 的 同 种 溶 液 ， 液 体 c为 清 水 。 请 回 答 ：题 组 1解题探究 题 组 2解题探究现 有 一 种 由 人 工 膜 制 成 的 袋 ， 为 检 测 淀 粉 和 碘 能 否 透过 该 膜 ， 现 提 供 试 剂 和 用 品 如 下 ： 铁 架 台 、 烧 杯 和 人 工膜 袋 各 一 个 ， 1%的 淀 粉 溶 液 、 稀 碘 溶 液 和 细 棉 线 。（ 1） 请 用 上 述 试 剂 和 用 品 ， 设 计 一 个 实 验 装 置 ， 探究 淀 粉 溶 液 中 的 淀 粉 和 碘 溶 液 中 的 碘 能 否 通 过 该 膜 。请 用 示 意 图 表 示 （ 加 图 注 ） 。 题 组 2解题探究现 有 一 种 由 人 工 膜 制 成 的 袋 ， 为 检 测 淀 粉 和 碘 能 否 透过 该 膜 ， 现 提 供 试 剂 和 用 品 如 下 ： 铁 架 台 、 烧 杯 和 人 工膜 袋 各 一 个 ， 1%的 淀 粉 溶 液 、 稀 碘 溶 液 和 细 棉 线 。（ 2） 实 验 结 果 预 测 及 分 析 ：一 段 时 间 后 ， _ _ _ _ 袋 内 外 液 体 均 不 变 蓝 ， 表 明 淀 粉 和 碘 均 不 能 通 过 ； 袋 内 外 液 体 均 变 蓝 ， 表 明 淀 粉 和 碘 均 能 通 过 ；袋 内 液 体 变 蓝 ， 袋 外 液 体 不 变 蓝 ， 表 明 碘 能 通 过 ，淀 粉 不 能 通 过 ； 袋 外 液 体 变 蓝 ， 袋 内 液 体 不 变 蓝 ， 表 明 碘 不 能 通 过 ，淀 粉 能 通 过 。 1.渗透作用(1)概念：指水分子(或其他溶剂分子)通过 的扩散过程。(2)发生渗透作用的条件：一是具有 ，二是半透膜两侧的溶液具有 。(3)常见渗透装置图分析知识梳理半透膜半透膜浓度差 若S1溶液浓度大于S2，则单位时间内由S2 S1的水分子数 于S1 S2，外观上表现为S1液面上升；若S1溶液浓度小于S2，则情况相反，外观上表现为S1液面下降。在达到渗透平衡后，若存在如图所示的液面差h，则S1溶液浓度仍大于S2。因为液面高的一侧形成的压强，会 溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。多阻止 1.下图所示的U形管中间被半透膜(体积小于或等于单糖的物质才能通过)隔开，两侧分别加入等量的0.1 molL1的蔗糖溶液和麦芽糖溶液。一段时间后左右两侧液面高度变化是怎样的？若向U形管两侧加入等量某种微量物质，最终右侧液面上升，那么加入的这种微量物质最可能是什么()题 组 3 渗 透 作 用 的 分 析 与 判 断解题探究A.右侧液面高度下降；葡萄糖 B.两侧液面高度不变；蔗糖酶C.两侧液面高度不变；麦芽糖酶 D.右侧液面高度下降；蒸馏水B若向U形管两侧加入的物质是等量的蔗糖酶，则左侧的每个蔗糖分子会被分解成1分子果糖和1分子葡萄糖，溶液浓度增加，左侧液面升高，但随着果糖、葡萄糖不断透过半透膜进入右侧，而麦芽糖不能透过半透膜，这样右侧溶液浓度不断增加，最终右侧液面上升。 2. 如图是平衡时的渗透装置，烧杯的液面高度为a，漏斗的液面高度为b，液面差mba，在此基础上继续实验，以渗透平衡时液面差为观测指标，正确的是()A.若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，则平衡时m增大B.若向漏斗中滴入等浓度的蔗糖溶液，则平衡时m不变C.若向漏斗中滴入清水，平衡时m将减小D.若向烧杯中加入适量清水，平衡时m将增大水 分 渗 透 进 入 漏 斗 ， 漏 斗 内 液 面 升 高 ， 平 衡 时 漏 斗 内 溶液 浓 度 降 低 ， 但 仍 大 于 漏 斗 外 。若 吸 出 漏 斗 中 高 出 烧 杯 液 面 的 溶 液 ， 此 时漏 斗 内 溶 液 浓 度 已 经 比 实 验 开 始 时 的 浓 度有 所 下 降 ， 吸 水 能 力 也 下 降 ， 所 以 再 次 平衡 时 m将 减 小 ， A项 错 误 ；平 衡 时 漏 斗 内 溶 液 浓 度 已 经 降 低 ， 若 再向 漏 斗 中 滴 入 等 浓 度 的 蔗 糖 溶 液 ， 漏 斗内 溶 液 浓 度 增 大 ， 再 次 平 衡 时 m将 增 大 ，B项 错 误 ；若 向 漏 斗 中 滴 入 清 水 ， 漏 斗 内 外 溶 液 浓度 差 减 小 ， 吸 水 能 力 也 下 降 ， 再 次 平 衡时 m将 减 小 ， C项 正 确 ；漏 斗 内 外 溶 液 浓 度 差 主 要 取 决 于 漏 斗 内蔗 糖 溶 液 浓 度 ， 若 向 烧 杯 中 加 入 适 量 清水 ， 漏 斗 内 外 溶 液 浓 度 差 不 变 ， 平 衡 时m也 不 变 ， D项 错 误 。 C 易错警示有关渗透作用的5个易错点(1)水分子的移动方向是双向移动，但最终结果是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数多。(2)实验中观察指标为漏斗内液面变化，但不能用烧杯液面变化作描述指标，因现象不明显。(3)渗透系统的溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度，实质是指渗透压。(4)渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态，既不可看作没有水分子移动，也不可看作两侧溶液浓度绝对相等。(5)只有活的、成熟的植物细胞才能发生质壁分离和复原。 6.某同学进行实验，甲图为实验开始状态，乙图为实验结束状态。请在乙图所示实验结果的基础上继续实验，探究蔗糖的水解产物能否通过半透膜。题 组 4 与 渗 透 作 用 有 关 的 实 验 探 究 增添的实验材料：蔗糖酶溶液、斐林试剂、试管、滴管、水浴锅等。(1)设计出继续实验的简要步骤：_；_ 。 向a、b两管分别加入等量蔗糖酶溶液，水浴加热(或隔水加热)U型管至适宜温度，观察a、b两管内液面的变化 吸取a、b两管内适量液体，分别加入A、B两试管中，并加入等量的斐林试剂，(5065 )水浴加热，观察A、B试管内有无砖红色沉淀 (2)预测实验现象并作出结论：_。如果a、b两管液面高度差缩小且A、B试管内均有砖红色沉淀生成，则蔗糖的水解产物能通过半透膜；如果a、b 两管液面高度差增大且A试管内无砖红色沉淀生成、B试管内有砖红色沉淀生成，则蔗糖的水解产物不能通过半透膜 1.验证渗透作用发生条件的方法(1)具有半透膜归纳提升(2)半透膜两侧溶液具有浓度差 2.探究物质能否通过半透膜的方法(以碘和淀粉为例)烧杯内盛淀粉溶液漏斗内盛碘液结论变蓝不变蓝碘能通过半透膜，而淀粉不能不变蓝变蓝淀粉能通过半透膜，而碘不能变蓝变蓝淀粉和碘都能通过半透膜不变蓝不变蓝淀粉和碘都不能通过半透膜