高三生物有关教材演示实验的拓展
武汉市新洲二中（430413）张志波
【演示实验】渗透作用与水分的流动
在一个长颈漏斗的漏斗口处密封上一层玻璃纸（半透膜），往漏斗内注入蔗糖溶液，然后将漏斗浸入到盛有清水的烧杯中，使漏斗管内外液面的高度相等。
过一段时间后，观察漏斗管内液面的高度是否发生了变化。想一想，这是为什么？
实验开始后，漏斗管内的液面逐渐上升，这说明烧杯内的水分子透过这种半透膜向漏斗内的蔗糖溶液中扩散。水分子为什么能够透过半透膜进行扩散呢？这与半透膜两侧溶液浓度差有关系。由于单位体积清水中的水分子比单位体积蔗糖溶液中的水分子多，所以在单位时间内，水分子由烧杯透过半透膜进入漏斗内的数量，多于水分子由漏斗透过半透膜进入烧杯内的数量，因此，漏斗管内的液面上升了。
【解析】玻璃纸是一种半透膜，半透膜是指一些物质可以透过，另一些物质不能透过的多孔性薄膜。例如：水分子可以透过玻璃纸，蔗糖分子则不能。图注：1—清水、2—半透膜、3—蔗糖溶液、4—开始时漏斗管内液面高度、5—一段时间后漏斗管内液面高度。
【拓展提升1】如上图是渗透装置示意图，请依图说明：
（1）图中所示，溶液浓度[ ]>[ ]。请提供两种能作为半透膜的生物材料 。
（2）假如[1]为清水，[3]为稀淀粉糊，[1]和[3]的液面相同。过一段时间后，[1]的液面高度比[3]的 ；若分别向[1]和[3]中各滴3滴碘液，则[1]显 色，[3]显 色。
（3）正常生情况下，[2]相当于根毛细胞的 ，[3]相当于根毛细胞的 ，[1]相当于 。
【解析】渗透装置的漏斗管内液面高度上升了，水分子从低浓度渗透到高浓度溶液，所以[3]>[1]。水分子渗入稀淀粉液，所以[1]比[3]低，淀粉分子不能透过半透膜，[1]中无淀粉不变蓝，[3]中淀粉遇碘变蓝。类比学习：原生质层相当于一层半透膜，细胞液具有一定的浓度，相当于漏斗内的溶液，外界溶液虽然也有一定浓度，但比细胞液低，相当于清水，所以成熟的植物细胞具备发生渗透作用的两个条件，能渗透吸水。
答案：（1）[3] [1] 膀胱膜、肠衣、卵壳膜 （2）低 橙黄（碘液的颜色） 蓝
（3）原生质层 细胞液 土壤溶液
【拓展提升2】上图可以用来说明渗透作用的原理，请回答以下问题：
（1）如果将漏斗内的溶液换成相同体积、相同质量浓度的葡萄糖溶液，预期的实验现象是 。
（2）如果将相同质量浓度的葡萄糖溶液和蔗糖溶液分别置于漏斗内和烧杯内，预期的实验现象是 。
（3）现有一瓶淀粉溶液和一瓶碘液，可以利用该装置来探究碘分子和淀粉分子是否能通过半透膜。请写出预期的实验现象和结论。
（提示：将淀粉溶液置于烧杯中，将碘液置于漏斗中）
【解析】漏斗内换成相同体积、相同质量浓度的葡萄糖溶液，水分子、葡萄糖分子都可以透过半透膜，因微粒大小不同、两者扩散不同步，所以先由于单位体积清水中的水分子比单位体积葡萄糖溶液中的水分子多，水分子扩散到葡萄糖溶液中的速度快而上升；后因葡萄糖透过半透膜进入清水而下降。因蔗糖的相对分子质量大，单位体积相同质量浓度的蔗糖溶液中的水分子比相同质量浓度的葡萄糖溶液中水分子多，所以开始在单位时间内由蔗糖溶液进入葡萄糖溶液中的水分子多，液柱高度上升；后因葡萄糖分子可以透过半透膜进入蔗糖溶液，而蔗糖分子不能透过，使蔗糖溶液中溶质分子数目增多，水最终会流向蔗糖溶液而使漏斗内的液柱下降。注意实验设计有提示：将淀粉溶液置于烧杯中，将碘液置于漏斗中。结果预测与实验设计要一致，还要区分验证性实验与探究性实验结果预期和结论的不同，否则容易答成一种现象，一个结论（烧杯内的溶液变蓝，而漏斗内的溶液没有变蓝，说明只有碘分子能穿过半透膜），同时还应注意预期的实验现象和结论的一致。
答案：（1）漏斗内的液柱高度先上升然后下降 （2分） （2）漏斗内的液柱高度先上升然后下降（2分）
（3）一段时间后(1分)，
a、 如果烧杯内的溶液变蓝，而漏斗内的溶液没有变蓝，说明只有碘分子能穿过半透膜 （2分）
b、 如果烧杯内的溶液不变蓝，而漏斗内的溶液变蓝，说明只有淀粉分子能穿过半透膜（2分）
c、如果烧杯内和漏斗中的溶液都变蓝，说明二者都能穿过半透膜（2分）
d、如果烧杯内和漏斗中的溶液都不变蓝，说明二者都不能穿过半透膜（2分）
【拓展提升3】渗透作用的进行必须满足两个条件，即“半透膜和溶液浓度差”请用科学方法设计几组实验，推理证明两个条件缺一不可。（提示：可从渗透装置图中的1、2、3三个方面展开设计思路）
【解析】此题考查发生渗透作用的两个必要条件：浓度差和半透膜，据此可设计以下6组实验进行分析和对比。
答案：半透膜、无浓度差，无渗透现象；全透膜、无浓度差，无渗透现象；不透膜、无浓度差，无渗透现象；全透膜、有浓度差，无渗透现象；不透膜、有浓度差，无渗透现象；半透膜、有浓度差，有渗透现象。