胡道旭

題目:(2008年高考生物江蘇卷)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(qǐng)?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。

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(jiǎn)要步驟:①___________________;②___________________。

(2)預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并做出結(jié)論。____________________________。

參考答案:(1)①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兩管內(nèi)液面的變化;②吸取a、b兩管內(nèi)適量液體,分別加入A、B兩試管中,并加入斐林試劑,(60℃—65℃)水浴加熱,觀察A、B試管內(nèi)有無磚紅色沉淀。

(2)如果a、b兩試管液面高度差縮小且A、B試管內(nèi)均有磚紅色沉淀,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、B試管內(nèi)有磚紅色沉淀,則蔗糖的水解產(chǎn)物不能通過半透膜。

該題目王振濤老師(江蘇省東海高級(jí)中學(xué))已作分析并提出自己的看法(見《中學(xué)生物教學(xué)》2009年1、2合刊第99頁(yè))。筆者對(duì)該題也有一點(diǎn)看法:

該問題的解決首先讀甲、乙兩圖,從中了解滲透作用的原理及滲透作用發(fā)生的條件,這些只是題目的支架,還要聯(lián)系蔗糖及其水解產(chǎn)物的性質(zhì)和鑒定方法,這才是繼續(xù)探究所用到的實(shí)驗(yàn)原理。其次,從實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹疤骄空崽堑乃猱a(chǎn)物能否通過半透膜”的角度出發(fā),確定實(shí)驗(yàn)中的變量(自變量、因變量、無關(guān)變量)和觀測(cè)指標(biāo)以及對(duì)它們科學(xué)合理的分析,并以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟。再次,對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的預(yù)測(cè)和得出結(jié)論要緊扣實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹械摹笆欠瘛倍?不要離題,要結(jié)合實(shí)驗(yàn)原理、觀測(cè)指標(biāo)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象作出分析,還要注意文字表述的嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)范和準(zhǔn)確。現(xiàn)從以下三個(gè)方面作一分析。

分析1:液面的變化。

滲透作用(osmosis)兩種不同濃度的溶液隔以半透膜(允許溶劑分子通過,不允許溶質(zhì)分子通過的膜),水分子或其它溶劑分子從低濃度的溶液通過半透膜進(jìn)入高濃度溶液中的現(xiàn)象。滲透時(shí)溶劑通過半透膜的壓力就是滲透壓,水溶液中溶質(zhì)的數(shù)量(即溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度mol/L)決定該溶液的滲透壓?；蛩肿訌乃畡?shì)高的一方通過半透膜向水勢(shì)低的一方移動(dòng)的現(xiàn)象。

影響液面變化的因素:(1)a、b兩管分別加入等量蔗糖酶溶液。向a、b兩管分別加入等量、等濃度的蔗糖酶溶液后,將會(huì)改變a、b兩側(cè)的濃度。a側(cè)由于有較少的水,將會(huì)稀釋加入的蔗糖酶溶液,b側(cè)將會(huì)有較多的水來稀釋加入的蔗糖酶溶液,稀釋后a側(cè)蔗糖酶溶液的濃度將會(huì)大于b側(cè),而乙圖是實(shí)驗(yàn)結(jié)束達(dá)到平衡的狀態(tài),這樣將會(huì)有較多的水向a側(cè)滲透。(2)蔗糖在蔗糖酶的作用下的分解。1mol蔗糖在蔗糖酶的作用下分解成1mol的葡萄糖和1mol的果糖,使得b側(cè)溶液中物質(zhì)的量濃度增加1倍,而滲透壓是與物質(zhì)的量濃度有關(guān)而與物質(zhì)的顆粒大小無關(guān),這樣會(huì)使b側(cè)液面繼續(xù)上升。(3)分解產(chǎn)物葡萄糖和果糖的滲透。如果分解產(chǎn)物葡萄糖和果糖不能透過半透膜,b側(cè)液面會(huì)上升而達(dá)到新的平衡;如果分解產(chǎn)物葡萄糖和果糖能透過半透膜而引起a側(cè)物質(zhì)的量濃度增大,a側(cè)液面上升b側(cè)液面下降也會(huì)達(dá)到一個(gè)新的平衡。就算不考慮影響因素(1),蔗糖在蔗糖酶的作用下分解要首先發(fā)生,而且給以蔗糖酶一個(gè)適宜的條件,其分解的速度是高效的,就算分解產(chǎn)物能通過半透膜,其通過的速率和分解速率相比是不一樣的,結(jié)果將會(huì)是b側(cè)先上升后下降。所以參考答案(1)①中觀察a、b兩管內(nèi)液面的變化目的是等待蔗糖的分解完成且造成的滲透作用已發(fā)生并達(dá)到新的平衡。

分析2:觀測(cè)指標(biāo)。

從參考答案的敘述“如果a、b兩試管液面高度差縮小且A、B試管內(nèi)均有磚紅色沉淀…”中我們可以看出有兩個(gè)觀測(cè)指標(biāo),還是在同時(shí)考慮,筆者認(rèn)為這樣欠妥,檢測(cè)還原性糖應(yīng)該在液面復(fù)雜的變化以后才能進(jìn)行,實(shí)驗(yàn)中兩者的現(xiàn)象有先后,不是同時(shí)產(chǎn)生的,液面的變化不僅是復(fù)雜的而且是表面的,它并不能直接指向蔗糖的水解產(chǎn)物,這中間有一個(gè)演繹推理的過程,當(dāng)然這并不是不可以,而檢測(cè)a側(cè)還原性糖這一指標(biāo)是直接指向題目要求“探究蔗糖的水解產(chǎn)物能否通過半透膜”的,另外從增添的實(shí)驗(yàn)材料來看,我們可以不考慮把試管的液面的變化作為觀測(cè)指標(biāo)。

分析3:A、B兩試管還原性糖的鑒定。

用A、B兩試管分別檢測(cè)a、b兩側(cè)的還原糖的有無,筆者認(rèn)為是科學(xué)的而且是必要的。對(duì)B試管檢測(cè)b側(cè)還原性糖一方面起到確信蔗糖的分解和與A試管對(duì)照的作用,另一方面用“B試管有磚紅色沉淀而A試管沒有”來對(duì)“蔗糖的水解產(chǎn)物不能通過半透膜”這一可能性下結(jié)論更具科學(xué)性。

所以,參考答案可敘述為(1)①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兩管內(nèi)液面的變化;②直至液面不再變化時(shí),吸取a、b兩管內(nèi)適量液體,分別加入A、B兩試管中,并加入斐林試劑,(60℃—65℃)水浴加熱,觀察A、B試管內(nèi)有無磚紅色沉淀。

(2)如果A、B試管內(nèi)均有磚紅色沉淀,則蔗糖的水解產(chǎn)物能通過半透膜;如果A試管內(nèi)無磚紅色沉淀、B試管內(nèi)有磚紅色沉淀,則蔗糖的水解產(chǎn)物不能通過半透膜。

這樣,不在考慮液面變化的復(fù)雜性,直接檢驗(yàn)蔗糖的水解產(chǎn)物—還原性糖,使題目中的第(2)問“預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并做出結(jié)論”的分析與敘述更科學(xué)、簡(jiǎn)潔也更符合題目“探究蔗糖的水解產(chǎn)物能否通過半透膜”的要求。

參考文獻(xiàn)

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