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高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第2章 组成细胞的分子第1节 细胞中的元素和化合物第1课时学案
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这是一份高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第2章 组成细胞的分子第1节 细胞中的元素和化合物第1课时学案，共12页。学案主要包含了渗透现象及原理分析，水进出细胞的原理等内容，欢迎下载使用。
第1课时 水进出细胞的原理
一、渗透现象及原理分析
1．渗透作用的概念
水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散，称为渗透作用。
2．渗透作用具备的两个条件
(1)具有③半透膜。
(2)膜两侧①②具有浓度差。
(1)液面高度不再变化时，即达到渗透平衡状态，此时水分子不再进出半透膜( )
(2)漏斗内液面升高的原因是：水分子只能通过半透膜进入漏斗内( )
答案 (1)× (2)×
易错提醒 有关渗透现象的两点提醒
(1)两溶液间的水分子进行双向运动，实际观察到的只是水分子双向运动差异所导致的液面变化。
(2)当液面高度不再变化时，水分子仍进出半透膜，但进出达到平衡。
根据课本P62“问题探讨”中的渗透现象示意图，回答问题：
(1)漏斗液面升高的原因是单位体积的清水中水分子数大于蔗糖溶液中的水分子数，单位时间内由清水进入蔗糖溶液的水分子多于由蔗糖溶液进入清水的水分子。
(2)漏斗液面不会(填“会”或“不会”)一直升高。原因是当蔗糖溶液中的水分子数增多到一定程度，半透膜两侧的压力几乎相等时，水分子的运动达到动态平衡，漏斗内的液面便不再上升。
(3)渗透装置中，当漏斗内溶液不再上升时，半透膜两侧的溶液浓度不同(填“相同”或“不同”)。原因是渗透作用停止时，即漏斗内液面不再上升时，水分子通过半透膜的双向扩散速率相等，但漏斗内溶液浓度仍高于烧杯中溶液浓度。这是漏斗内液面升高产生的作用力加大，阻止烧杯中水分子向漏斗扩散的缘故。
(4)研究渗透作用时溶液浓度是指物质的量浓度而非质量浓度，如质量分数为10%的葡萄糖溶液和质量分数为10%的蔗糖溶液，质量浓度相同，但葡萄糖溶液的物质的量浓度大，故水由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动。
(5)如果用纱布代替玻璃纸，漏斗液面不会(填“会”或“不会”)升高。原因是纱布是全透性的，水分子和蔗糖溶液都能通过。
(6)如果烧杯内不是清水，而是同浓度的蔗糖溶液，漏斗液面不会(填“会”或“不会”)升高，原因是半透膜两侧溶液没有浓度差。
(7)由(5)、(6)说明渗透作用发生的条件是什么？
提示 具有半透膜和膜两侧存在浓度差。
二、水进出细胞的原理
1．动物细胞的吸水和失水
(1)动物细胞的细胞膜相当于半透膜。
(2)条件及现象
2.植物细胞的吸水和失水
(1)成熟植物细胞的结构
(2)植物细胞内的液体环境主要是指液泡里面的细胞液。
(3)植物细胞吸水和失水的实验探究
①探究性实验的一般过程：根据观察到的现象，提出问题→作出假设→设计实验→进行实验→分析结果，得出结论→总结交流→进一步探究。
②实验假设：原生质层相当于一层半透膜。
③预期结果：由于原生质层相当于一层半透膜，水分子可以自由透过，而蔗糖分子不能透过。因此，在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变小，发生质壁分离；加入清水后，当细胞液浓度大于外界溶液的浓度时，外界溶液中的水就会透过原生质层进入细胞液，发生质壁分离的复原。
④设计实验方案
(1)洋葱鳞片叶内表皮细胞不能发生质壁分离现象( )
(2)动物细胞不能发生质壁分离( )
(3)植物的导管细胞、洋葱根尖分生区细胞也能发生质壁分离现象( )
(4)用质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液和质量浓度为0.5 g/mL的蔗糖溶液做质壁分离实验，结果相同( )
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)×
易错警示 死细胞、未成熟的细胞、动物细胞均不能发生质壁分离；生活状态下，具有中央大液泡的成熟植物细胞能发生质壁分离。
请据图问答问题(字母代表细胞结构，数字序号代表区域)：
(1)a、b、c结构(用字母表示)可以构成原生质层。
(2)若该细胞代表紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞，则有色区域在①(用数字表示)；若是黑藻叶肉细胞，则有色区域在②(用数字表示)；若是洋葱鳞片叶内表皮细胞做实验材料，为使实验结果方便观察，外界溶液中滴加了红墨水，则有色区域在③(用数字表示)。
1．原生质层包括细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。
2．植物细胞发生质壁分离的原因
(1)外界溶液浓度大于细胞液浓度。
(2)原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性。
3．只有活的、具有中央大液泡的成熟植物细胞才可发生质壁分离，动物细胞和根尖分生区细胞不能发生质壁分离。
1.如图实验装置中，半透膜只允许水分子和单糖分子透过，向a侧加入质量分数为5%的蔗糖溶液，向b侧加入质量分数为5%的葡萄糖溶液，初始状态如图，则下列关于液面的变化及相关叙述正确的是( )
A．a先降后升，b先升后降
B．a先升后降，b先降后升
C．当液面最终停止变化时，半透膜两侧溶液浓度相等
D．当液面最终停止变化时，b侧浓度高于a侧
答案 A
解析 本实验中的半透膜只允许葡萄糖、水分子透过，而蔗糖分子不能透过。相同质量分数的葡萄糖溶液和蔗糖溶液，由于葡萄糖的摩尔质量较小，其物质的量浓度就较大，水分子和葡萄糖都能透过半透膜，但分子小得多的水分子渗透速率要快得多。刚开始是水向物质的量浓度大的葡萄糖溶液一方渗透，所以b液面高于a液面。后来葡萄糖也逐渐透过半透膜到达a侧，使a侧浓度升高，水又反向渗透，a液面又高于b液面。因此，a先降后升，b先升后降。但是，由于静水压的作用，当液面最终停止变化时，b侧浓度低于a侧。
2．(2019·本溪高一月考)如图为某同学制作的渗透装置及实验结果，下列有关分析正确的是( )
A．若a、b中均为蔗糖溶液，则两者起始浓度相同
B．若a、b中均为蔗糖溶液，则两者当前浓度相同
C．若将水槽中水换为b中溶液，则a液面将上升
D．若将水槽中水换为b中溶液，则b液面将下降
答案 D
解析 若a、b中均为蔗糖溶液，b中液面高于a，说明b的起始浓度大于a，b的当前浓度高于a，A、B错误；b中溶液浓度大于a，当水槽中水换为b中溶液时，a中的水将进入水槽使液面下降，C错误；将水槽中水换为b中溶液，由于半透膜两侧溶液种类一样，浓度一样，b液面将下降，D正确。
3．(2019·山东高一期末)将盛有一定浓度蔗糖溶液的透析袋(蔗糖分子不能透过)浸入蒸馏水中，下图能正确表示透析袋中蔗糖溶液浓度与时间关系的是( )
答案 B
解析 透析袋中溶液的浓度高，透析袋渗透吸水，蔗糖溶液浓度下降，当达到平衡时，蔗糖溶液浓度不变，故选B。
4．(2019·北京高一期中)如图是三个相邻的植物细胞之间水分流动方向示意图，图中三个细胞的细胞液浓度关系是( )
A．甲<乙<丙 B．甲>乙>丙
C．甲>乙，且乙<丙 D．甲<乙，且乙>丙
答案 A
解析 水运输的方向就是由低浓度溶液到高浓度溶液。题图中水运输的方向有甲→乙，所以乙细胞液浓度>甲细胞液浓度；水运输的方向有甲→丙，所以丙细胞液浓度>甲细胞液浓度；水运输的方向有乙→丙，所以丙细胞液浓度>乙细胞液浓度。因此，图中三个细胞的细胞液浓度关系是甲<乙<丙。
A组 基础对点练
题组一 渗透现象及原理分析
1．(2020·北京高一期末)透析袋通常是由半透膜制成的袋状容器。现将质量分数为3%的淀粉溶液装入透析袋，再放于清水中，实验装置如图所示。30 min后，会发现( )
A．透析袋胀大 B．试管内液体浓度减小
C．透析袋缩小 D．试管内液体浓度增大
答案 A
解析 由题意可知，透析袋是由半透膜制成的袋状容器，并且在半透膜的两侧有浓度差，水分子从低浓度一侧向高浓度一侧渗透，所以水会进入透析袋内，导致袋内水分增多，透析袋胀大，而淀粉不会从袋内出来，所以试管内依然是清水，浓度不变。
2.漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)为两种不同浓度的蔗糖溶液，漏斗内外起始液面一致，渗透平衡时的液面差为Δh。下列叙述错误的是( )
A．用纱布代替半透膜，蔗糖分子可自由通过
B．达到渗透平衡时，水分子不会透过半透膜
C．如果将S2的浓度适当降低，则渗透平衡时Δh会更大
D．实验开始时S1浓度大于S2，渗透平衡时S1浓度仍大于S2
答案 B
解析 纱布是全透性的，代替半透膜后，蔗糖分子可自由通过，A正确；达到渗透平衡时，水分子会透过半透膜，且进出半透膜的速率相同，B错误；将S2的浓度适当降低，漏斗内外溶液的浓度差更大，则渗透平衡时Δh会更大，C正确；实验开始时S1浓度大于S2，渗透平衡时由于有液面差Δh，所以S1浓度仍大于S2，D正确。
3．(2019·山东高一期中)如图所示，甲是渗透作用装置示意图，乙、丙两曲线图中的横坐标代表时间。下列叙述正确的是( )
A．玻璃管内的液面与烧杯的液面高度的差的变化可用曲线乙表示
B．水分子由半透膜外进入半透膜内的速率变化可用曲线丙表示
C．达到渗透平衡时，半透膜两侧溶液浓度相等
D．达到渗透平衡时，玻璃管内的液面高度—定大于烧杯内的液面高度
答案 D
解析 图甲中半透膜内是蔗糖溶液，烧杯内为蒸馏水，存在浓度差，发生渗透作用，则玻璃管内的液面与烧杯的液面高度的差越来越大，最后进出半透膜的水分子数达到平衡，高度差不再变化，可以用曲线丙表示，A错误；由于半透膜内外存在浓度差，所以烧杯内的水分子通过半透膜进入半透膜内，则半透膜内溶液A的浓度越来越低，水分子进入半透膜的速率也越来越慢，直至平衡，可用曲线乙表示，B错误；初始状态半透膜一侧是蔗糖，一侧是清水，膜两侧溶液水分子进出的速率相等即渗透平衡时，半透膜两侧浓度不可能相等，仍然是蔗糖一侧的浓度较大、渗透压较大，C错误；达到渗透平衡时，玻璃管内的液面高度一定大于烧杯内的液面高度，D正确。
题组二 水进出细胞的原理
4．(2019·北京八中高一期中)蔗糖不能透过红细胞的细胞膜。将红细胞分别浸入高浓度的蔗糖溶液和蒸馏水中，一段时间后细胞形态发生的变化是( )
A．涨破、皱缩 B．皱缩、皱缩
C．皱缩、涨破 D．膨胀、膨胀
答案 C
解析 蔗糖不能透过红细胞的细胞膜，当红细胞被浸入高浓度的蔗糖溶液一段时间后，细胞质浓度小于蔗糖溶液浓度，红细胞失水皱缩；当红细胞被浸入蒸馏水一段时间后，由于红细胞没有细胞壁的保护，红细胞吸水涨破，C正确。
5．(2020·天津高一期末)一个成熟的植物细胞，它的原生质层主要包括( )
A．细胞膜、液泡膜和这两层膜之间的细胞质
B．细胞膜、核膜和这两层膜之间的细胞质
C．细胞膜和液泡膜之间的细胞质
D．细胞壁、细胞膜和它们之间的细胞质
答案 A
解析 成熟的植物细胞有中央大液泡，细胞液是细胞内主要的液体，细胞膜、液泡膜和这两层膜之间的细胞质形成的结构相当于半透膜，称为原生质层。
6．(2019·北京市第二十二中学高一期中)下列细胞中能发生质壁分离的是( )
A．大蒜根尖分生区细胞 B．人的口腔上皮细胞
C．菠菜叶肉细胞 D．蛙的红细胞
答案 C
解析 根尖分生区细胞属于没有大液泡的植物细胞，所以不能发生质壁分离，A错误；人口腔上皮细胞能发生渗透作用，但因为没有液泡和细胞壁，不能发生质壁分离，B错误；叶肉细胞属于具有大液泡的植物细胞，当外界溶液浓度高时，细胞失水，能发生质壁分离，C正确；蛙的红细胞是动物细胞，因为没有液泡和细胞壁，不能发生质壁分离，D错误。
7．下列对质壁分离与复原实验的实验材料及外界溶液有关的叙述正确的分别是( )
①实验材料必须是成熟的植物活组织细胞 ②细胞液最好有颜色，便于观察和判断细胞质壁分离和复原的程度 ③细胞液必须有颜色，否则不能发生质壁分离和复原 ④外界溶液的浓度应适中，不能过低或过高 ⑤外界溶液必须对细胞无毒害 ⑥外界溶液的浓度无特殊要求，任何浓度均可以
A．①②，④⑤ B．①③，④⑤
C．①②，⑤⑥ D．①③，⑤⑥
答案 A
解析 质壁分离最好用有颜色的植物成熟的活细胞，故①②正确；细胞液没有颜色也会发生质壁分离，但不容易观察，③错误；外界溶液必须是高于细胞液浓度，不然不会发生质壁分离，但也不能太高，因为会因失水过多而让细胞死亡，④正确、⑥错误；外界溶液不能对细胞有毒害，否则细胞会死亡，⑤正确。
8．观察植物细胞质壁分离与复原实验的正确顺序是( )
①加清水 ②制作装片 ③观察质壁分离 ④加质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液 ⑤观察质壁分离复原 ⑥观察正常细胞
A．①②③④⑤⑥ B．②⑥④③①⑤
C．①②③④⑥⑤ D．⑥①②④③⑤
答案 B
解析 观察植物细胞质壁分离以及复原实验的正确顺序应是：先制作装片，用光学显微镜观察正常细胞；再在盖玻片一侧滴入质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液，吸水纸引流，重复几次，观察质壁分离；然后在盖玻片一侧滴入清水，吸水纸引流，重复几次，用显微镜观察质壁分离复原。
9．(2019·山东高一期末)下图1表示某同学选择甲、乙、丙和丁四种膜材料自制而成的渗透装置分别进行相应实验，得到了倒置漏斗中的液面高度随时间变化的曲线如图2所示。请据图分析并回答下列与细胞吸水和失水有关的问题：
(1)渗透作用的发生必须具备两个条件：①具有______________，②_____________________。
(2)根据图2实验结果可知，该同学要想成功进行实验探究，应该选用甲、乙、丙和丁四种膜材料中的________。
(3)图1实验过程中，当半透膜(膜材料)两侧渗透作用达到平衡时，此时水分子________(填“不再进出”或“仍进出”)半透膜。
(4)成熟植物细胞的____________相当于半透膜，该结构由_________________________组成。
答案 (1)①半透膜 ②半透膜两侧溶液具有浓度差 (2)甲 (3)仍进出 (4)原生质层 细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质
解析 (1)发生渗透作用必须具备的两个条件：①是具有半透膜，②是半透膜两侧具有浓度差。
(2)图1是渗透作用装置，漏斗内装的是蔗糖溶液，烧杯中是清水，则漏斗内液面逐渐升高，最终保持高度不变，图2中只有膜材料甲使得漏斗内液面上升并最终液面高度不变。故要想成功进行实验探究，应该选用甲、乙、丙和丁四种膜材料中的甲。
(3)当半透膜两侧渗透作用达到平衡时，此时水分子进出半透膜达到动态平衡状态，即水分子仍在进出半透膜。
(4)植物细胞最外层的细胞壁是全透性的，而成熟的植物细胞中的原生质层可以控制物质进出，相当于半透膜，该结构由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质构成。
B组 综合强化练
1．下列过程属于渗透作用的有( )
①蔗糖分子通过细胞壁 ②水分子或其他溶剂分子通过细胞膜 ③蔗糖在水中溶解 ④水分子通过植物细胞的细胞壁 ⑤水分子或其他溶剂分子通过原生质层 ⑥葡萄糖分子进入成熟植物细胞 ⑦水分子或其他溶剂分子通过液泡膜
A．2项 B．3项 C．4项 D．6项
答案 B
解析 细胞壁是全透性的，且蔗糖分子不属于溶剂分子，①错误；细胞膜可以控制物质进出，相当于半透膜，水分子或其他溶剂分子通过细胞膜属于渗透作用，②正确；蔗糖分子不属于溶剂分子，蔗糖在水中溶解没有经过半透膜，③错误；植物细胞的细胞壁属于全透性的，不属于半透膜，④错误；原生质层具有选择透过性，相当于半透膜，则水分子或其他溶剂分子通过原生质层属于渗透作用，⑤正确；葡萄糖不属于溶剂分子，⑥错误；液泡膜具有选择透过性，相当于半透膜，则水分子或其他溶剂分子通过液泡膜属于渗透作用，⑦正确。
2．(2019·山东滕州市高一月考)如图为研究渗透作用的实验装置，漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)为两种不同浓度的蔗糖溶液，水分子可以透过半透膜，而蔗糖分子则不能。当渗透达到平衡时，液面差为m。下列叙述正确的是( )
A．渗透平衡时，溶液S1的浓度等于溶液S2的浓度
B．若向漏斗中加入蔗糖分子，则平衡时m变小
C．达到渗透平衡时，仍有水分子透过半透膜进出
D．若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，再次平衡时m将增大
答案 C
解析 一般漏斗内外溶液的浓度并不相等，因为液面高的一侧形成的静水压，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧渗透，故两者浓度关系仍是S1>S2，A错误；若向漏斗中加入蔗糖分子，则漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)浓度差增大，平衡时m变大，B错误；达到渗透平衡时，水分子透过半透膜进出平衡，C正确；达到渗透平衡时，漏斗内的溶液(S1)浓度下降，漏斗外溶液(S2)浓度则增大，漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)浓度差下降，此时若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，再次平衡时m将变小，D错误。
3.如图所示，容器甲中含0.02 ml ·L－1蔗糖，0.03 ml ·L－1尿素；容器乙中含0.01 ml ·L－1蔗糖，0.05 ml ·L－1尿素。甲、乙间隔一层半透膜。第一种情况：半透膜只允许水分子通过；第二种情况：半透膜允许水分子和尿素分子通过。当达到动态平衡时，这两种情况下的液面高度分别是( )
A．一样高，甲高于乙 B．乙高于甲，不能确定
C．乙高于甲，甲高于乙 D．一样高，不能确定
答案 C
解析 第一种情况：半透膜只允许水分子通过，则甲溶液中总的物质的量浓度为0.05 ml ·L－1，乙溶液中总的物质的量浓度为0.06 ml ·L－1，乙溶液的渗透压高于甲的，故最终乙液面高于甲。第二种情况：半透膜允许水分子和尿素分子通过，那么最终半透膜两侧的尿素浓度相等，但是甲溶液中的蔗糖浓度大于乙的，故最终甲液面高于乙。
4．(2019·天津一中高一月考)如图为细胞吸水力随质壁分离程度变化曲线。下列相关叙述中，正确的是( )
A．细胞吸水力与质壁分离程度呈负相关
B．细胞不发生质壁分离就没有吸水力
C．如果增大外界溶液的浓度，则细胞的质壁分离程度更大
D．在质壁分离复原的过程中，细胞吸水力应逐渐升高
答案 C
解析 细胞吸水力与质壁分离程度呈正相关，即质壁分离程度越大，细胞吸水力越大，A错误；细胞的吸水力取决于其细胞液浓度高低，即便不发生质壁分离，细胞液也具有一定浓度，B错误；如果增大外界溶液的浓度，则浓度差越大，导致细胞失水越多，细胞的质壁分离程度更大，C正确；在质壁分离复原的过程中，细胞液的浓度逐渐减小，细胞吸水力应逐渐降低，D错误。
5．下列关于植物细胞质壁分离实验的叙述，错误的是( )
A．与白色花瓣相比，采用红色花瓣有利于实验现象的观察
B．用黑藻叶片进行实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察
C．用紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位观察到的质壁分离程度可能不同
D．紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡中有色素，有利于实验现象的观察
答案 B
解析 黑藻细胞中的叶绿体(悬浮在细胞质中)呈现绿色，该实验需观察原生质层和细胞壁的分离，因此叶绿体并不会干扰实验现象的观察，B项错误。
6．(2019·辽宁高一月考)某植物根毛细胞间隙液的浓度为a，细胞质基质的浓度为b，细胞液的浓度为c，正常状态下，三处液体浓度间的关系是( )
A．a>b>c B．b>c>a
C．a>c>b D．c>b>a
答案 D
解析 水分子由浓度低的溶液向浓度高的溶液渗透，正常状态下细胞处于吸水的表现，所以浓度高低依次是细胞液浓度>细胞质基质浓度>细胞间隙液浓度，即c>b>a。
7．某校研究性学习小组利用如下实验材料做相关实验，请分析回答下列问题：
(1)用上述材料进行质壁分离实验，应选择的最佳实验材料是________(填序号)。
(2)在观察质壁分离实验中，将取自同一材料同一区域的三个细胞分别放在A、B、C三种不同浓度的蔗糖溶液中，实验结果分别如下图1、2、3所示，这三种蔗糖溶液的浓度由大到小依次是________＞________＞________(用字母表示)。
(3)将图3细胞放入__________中，细胞能由图3恢复成图1的状态，此过程称为____________________。
答案 (1)① (2)C B A (3)清水 质壁分离复原
解析 (1)紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞具有大液泡，在较高浓度的外界溶液中可以发生质壁分离，其有紫色液泡便于观察。(2)当蔗糖溶液浓度高于细胞液浓度时，细胞渗透失水，会发生质壁分离，而且蔗糖溶液浓度越高，细胞失水越多，质壁分离越明显；当蔗糖溶液浓度小于或等于细胞液浓度时，细胞不会发生质壁分离。据图可知，蔗糖溶液浓度的大小关系是C＞B＞A。(3)将发生质壁分离的活细胞放入清水中后，细胞会发生渗透吸水，最终完成质壁分离复原。过程
条件
现象
吸水
外界溶液的浓度<细胞质的浓度
失水
外界溶液的浓度>细胞质的浓度
平衡
外界溶液的浓度＝细胞质的浓度
第1课时 水进出细胞的原理
一、渗透现象及原理分析
1．渗透作用的概念
水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散，称为渗透作用。
2．渗透作用具备的两个条件
(1)具有③半透膜。
(2)膜两侧①②具有浓度差。
(1)液面高度不再变化时，即达到渗透平衡状态，此时水分子不再进出半透膜( )
(2)漏斗内液面升高的原因是：水分子只能通过半透膜进入漏斗内( )
答案 (1)× (2)×
易错提醒 有关渗透现象的两点提醒
(1)两溶液间的水分子进行双向运动，实际观察到的只是水分子双向运动差异所导致的液面变化。
(2)当液面高度不再变化时，水分子仍进出半透膜，但进出达到平衡。
根据课本P62“问题探讨”中的渗透现象示意图，回答问题：
(1)漏斗液面升高的原因是单位体积的清水中水分子数大于蔗糖溶液中的水分子数，单位时间内由清水进入蔗糖溶液的水分子多于由蔗糖溶液进入清水的水分子。
(2)漏斗液面不会(填“会”或“不会”)一直升高。原因是当蔗糖溶液中的水分子数增多到一定程度，半透膜两侧的压力几乎相等时，水分子的运动达到动态平衡，漏斗内的液面便不再上升。
(3)渗透装置中，当漏斗内溶液不再上升时，半透膜两侧的溶液浓度不同(填“相同”或“不同”)。原因是渗透作用停止时，即漏斗内液面不再上升时，水分子通过半透膜的双向扩散速率相等，但漏斗内溶液浓度仍高于烧杯中溶液浓度。这是漏斗内液面升高产生的作用力加大，阻止烧杯中水分子向漏斗扩散的缘故。
(4)研究渗透作用时溶液浓度是指物质的量浓度而非质量浓度，如质量分数为10%的葡萄糖溶液和质量分数为10%的蔗糖溶液，质量浓度相同，但葡萄糖溶液的物质的量浓度大，故水由蔗糖溶液向葡萄糖溶液移动。
(5)如果用纱布代替玻璃纸，漏斗液面不会(填“会”或“不会”)升高。原因是纱布是全透性的，水分子和蔗糖溶液都能通过。
(6)如果烧杯内不是清水，而是同浓度的蔗糖溶液，漏斗液面不会(填“会”或“不会”)升高，原因是半透膜两侧溶液没有浓度差。
(7)由(5)、(6)说明渗透作用发生的条件是什么？
提示 具有半透膜和膜两侧存在浓度差。
二、水进出细胞的原理
1．动物细胞的吸水和失水
(1)动物细胞的细胞膜相当于半透膜。
(2)条件及现象
2.植物细胞的吸水和失水
(1)成熟植物细胞的结构
(2)植物细胞内的液体环境主要是指液泡里面的细胞液。
(3)植物细胞吸水和失水的实验探究
①探究性实验的一般过程：根据观察到的现象，提出问题→作出假设→设计实验→进行实验→分析结果，得出结论→总结交流→进一步探究。
②实验假设：原生质层相当于一层半透膜。
③预期结果：由于原生质层相当于一层半透膜，水分子可以自由透过，而蔗糖分子不能透过。因此，在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变小，发生质壁分离；加入清水后，当细胞液浓度大于外界溶液的浓度时，外界溶液中的水就会透过原生质层进入细胞液，发生质壁分离的复原。
④设计实验方案
(1)洋葱鳞片叶内表皮细胞不能发生质壁分离现象( )
(2)动物细胞不能发生质壁分离( )
(3)植物的导管细胞、洋葱根尖分生区细胞也能发生质壁分离现象( )
(4)用质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液和质量浓度为0.5 g/mL的蔗糖溶液做质壁分离实验，结果相同( )
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)×
易错警示 死细胞、未成熟的细胞、动物细胞均不能发生质壁分离；生活状态下，具有中央大液泡的成熟植物细胞能发生质壁分离。
请据图问答问题(字母代表细胞结构，数字序号代表区域)：
(1)a、b、c结构(用字母表示)可以构成原生质层。
(2)若该细胞代表紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞，则有色区域在①(用数字表示)；若是黑藻叶肉细胞，则有色区域在②(用数字表示)；若是洋葱鳞片叶内表皮细胞做实验材料，为使实验结果方便观察，外界溶液中滴加了红墨水，则有色区域在③(用数字表示)。
1．原生质层包括细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。
2．植物细胞发生质壁分离的原因
(1)外界溶液浓度大于细胞液浓度。
(2)原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性。
3．只有活的、具有中央大液泡的成熟植物细胞才可发生质壁分离，动物细胞和根尖分生区细胞不能发生质壁分离。
1.如图实验装置中，半透膜只允许水分子和单糖分子透过，向a侧加入质量分数为5%的蔗糖溶液，向b侧加入质量分数为5%的葡萄糖溶液，初始状态如图，则下列关于液面的变化及相关叙述正确的是( )
A．a先降后升，b先升后降
B．a先升后降，b先降后升
C．当液面最终停止变化时，半透膜两侧溶液浓度相等
D．当液面最终停止变化时，b侧浓度高于a侧
答案 A
解析 本实验中的半透膜只允许葡萄糖、水分子透过，而蔗糖分子不能透过。相同质量分数的葡萄糖溶液和蔗糖溶液，由于葡萄糖的摩尔质量较小，其物质的量浓度就较大，水分子和葡萄糖都能透过半透膜，但分子小得多的水分子渗透速率要快得多。刚开始是水向物质的量浓度大的葡萄糖溶液一方渗透，所以b液面高于a液面。后来葡萄糖也逐渐透过半透膜到达a侧，使a侧浓度升高，水又反向渗透，a液面又高于b液面。因此，a先降后升，b先升后降。但是，由于静水压的作用，当液面最终停止变化时，b侧浓度低于a侧。
2．(2019·本溪高一月考)如图为某同学制作的渗透装置及实验结果，下列有关分析正确的是( )
A．若a、b中均为蔗糖溶液，则两者起始浓度相同
B．若a、b中均为蔗糖溶液，则两者当前浓度相同
C．若将水槽中水换为b中溶液，则a液面将上升
D．若将水槽中水换为b中溶液，则b液面将下降
答案 D
解析 若a、b中均为蔗糖溶液，b中液面高于a，说明b的起始浓度大于a，b的当前浓度高于a，A、B错误；b中溶液浓度大于a，当水槽中水换为b中溶液时，a中的水将进入水槽使液面下降，C错误；将水槽中水换为b中溶液，由于半透膜两侧溶液种类一样，浓度一样，b液面将下降，D正确。
3．(2019·山东高一期末)将盛有一定浓度蔗糖溶液的透析袋(蔗糖分子不能透过)浸入蒸馏水中，下图能正确表示透析袋中蔗糖溶液浓度与时间关系的是( )
答案 B
解析 透析袋中溶液的浓度高，透析袋渗透吸水，蔗糖溶液浓度下降，当达到平衡时，蔗糖溶液浓度不变，故选B。
4．(2019·北京高一期中)如图是三个相邻的植物细胞之间水分流动方向示意图，图中三个细胞的细胞液浓度关系是( )
A．甲<乙<丙 B．甲>乙>丙
C．甲>乙，且乙<丙 D．甲<乙，且乙>丙
答案 A
解析 水运输的方向就是由低浓度溶液到高浓度溶液。题图中水运输的方向有甲→乙，所以乙细胞液浓度>甲细胞液浓度；水运输的方向有甲→丙，所以丙细胞液浓度>甲细胞液浓度；水运输的方向有乙→丙，所以丙细胞液浓度>乙细胞液浓度。因此，图中三个细胞的细胞液浓度关系是甲<乙<丙。
A组 基础对点练
题组一 渗透现象及原理分析
1．(2020·北京高一期末)透析袋通常是由半透膜制成的袋状容器。现将质量分数为3%的淀粉溶液装入透析袋，再放于清水中，实验装置如图所示。30 min后，会发现( )
A．透析袋胀大 B．试管内液体浓度减小
C．透析袋缩小 D．试管内液体浓度增大
答案 A
解析 由题意可知，透析袋是由半透膜制成的袋状容器，并且在半透膜的两侧有浓度差，水分子从低浓度一侧向高浓度一侧渗透，所以水会进入透析袋内，导致袋内水分增多，透析袋胀大，而淀粉不会从袋内出来，所以试管内依然是清水，浓度不变。
2.漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)为两种不同浓度的蔗糖溶液，漏斗内外起始液面一致，渗透平衡时的液面差为Δh。下列叙述错误的是( )
A．用纱布代替半透膜，蔗糖分子可自由通过
B．达到渗透平衡时，水分子不会透过半透膜
C．如果将S2的浓度适当降低，则渗透平衡时Δh会更大
D．实验开始时S1浓度大于S2，渗透平衡时S1浓度仍大于S2
答案 B
解析 纱布是全透性的，代替半透膜后，蔗糖分子可自由通过，A正确；达到渗透平衡时，水分子会透过半透膜，且进出半透膜的速率相同，B错误；将S2的浓度适当降低，漏斗内外溶液的浓度差更大，则渗透平衡时Δh会更大，C正确；实验开始时S1浓度大于S2，渗透平衡时由于有液面差Δh，所以S1浓度仍大于S2，D正确。
3．(2019·山东高一期中)如图所示，甲是渗透作用装置示意图，乙、丙两曲线图中的横坐标代表时间。下列叙述正确的是( )
A．玻璃管内的液面与烧杯的液面高度的差的变化可用曲线乙表示
B．水分子由半透膜外进入半透膜内的速率变化可用曲线丙表示
C．达到渗透平衡时，半透膜两侧溶液浓度相等
D．达到渗透平衡时，玻璃管内的液面高度—定大于烧杯内的液面高度
答案 D
解析 图甲中半透膜内是蔗糖溶液，烧杯内为蒸馏水，存在浓度差，发生渗透作用，则玻璃管内的液面与烧杯的液面高度的差越来越大，最后进出半透膜的水分子数达到平衡，高度差不再变化，可以用曲线丙表示，A错误；由于半透膜内外存在浓度差，所以烧杯内的水分子通过半透膜进入半透膜内，则半透膜内溶液A的浓度越来越低，水分子进入半透膜的速率也越来越慢，直至平衡，可用曲线乙表示，B错误；初始状态半透膜一侧是蔗糖，一侧是清水，膜两侧溶液水分子进出的速率相等即渗透平衡时，半透膜两侧浓度不可能相等，仍然是蔗糖一侧的浓度较大、渗透压较大，C错误；达到渗透平衡时，玻璃管内的液面高度一定大于烧杯内的液面高度，D正确。
题组二 水进出细胞的原理
4．(2019·北京八中高一期中)蔗糖不能透过红细胞的细胞膜。将红细胞分别浸入高浓度的蔗糖溶液和蒸馏水中，一段时间后细胞形态发生的变化是( )
A．涨破、皱缩 B．皱缩、皱缩
C．皱缩、涨破 D．膨胀、膨胀
答案 C
解析 蔗糖不能透过红细胞的细胞膜，当红细胞被浸入高浓度的蔗糖溶液一段时间后，细胞质浓度小于蔗糖溶液浓度，红细胞失水皱缩；当红细胞被浸入蒸馏水一段时间后，由于红细胞没有细胞壁的保护，红细胞吸水涨破，C正确。
5．(2020·天津高一期末)一个成熟的植物细胞，它的原生质层主要包括( )
A．细胞膜、液泡膜和这两层膜之间的细胞质
B．细胞膜、核膜和这两层膜之间的细胞质
C．细胞膜和液泡膜之间的细胞质
D．细胞壁、细胞膜和它们之间的细胞质
答案 A
解析 成熟的植物细胞有中央大液泡，细胞液是细胞内主要的液体，细胞膜、液泡膜和这两层膜之间的细胞质形成的结构相当于半透膜，称为原生质层。
6．(2019·北京市第二十二中学高一期中)下列细胞中能发生质壁分离的是( )
A．大蒜根尖分生区细胞 B．人的口腔上皮细胞
C．菠菜叶肉细胞 D．蛙的红细胞
答案 C
解析 根尖分生区细胞属于没有大液泡的植物细胞，所以不能发生质壁分离，A错误；人口腔上皮细胞能发生渗透作用，但因为没有液泡和细胞壁，不能发生质壁分离，B错误；叶肉细胞属于具有大液泡的植物细胞，当外界溶液浓度高时，细胞失水，能发生质壁分离，C正确；蛙的红细胞是动物细胞，因为没有液泡和细胞壁，不能发生质壁分离，D错误。
7．下列对质壁分离与复原实验的实验材料及外界溶液有关的叙述正确的分别是( )
①实验材料必须是成熟的植物活组织细胞 ②细胞液最好有颜色，便于观察和判断细胞质壁分离和复原的程度 ③细胞液必须有颜色，否则不能发生质壁分离和复原 ④外界溶液的浓度应适中，不能过低或过高 ⑤外界溶液必须对细胞无毒害 ⑥外界溶液的浓度无特殊要求，任何浓度均可以
A．①②，④⑤ B．①③，④⑤
C．①②，⑤⑥ D．①③，⑤⑥
答案 A
解析 质壁分离最好用有颜色的植物成熟的活细胞，故①②正确；细胞液没有颜色也会发生质壁分离，但不容易观察，③错误；外界溶液必须是高于细胞液浓度，不然不会发生质壁分离，但也不能太高，因为会因失水过多而让细胞死亡，④正确、⑥错误；外界溶液不能对细胞有毒害，否则细胞会死亡，⑤正确。
8．观察植物细胞质壁分离与复原实验的正确顺序是( )
①加清水 ②制作装片 ③观察质壁分离 ④加质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液 ⑤观察质壁分离复原 ⑥观察正常细胞
A．①②③④⑤⑥ B．②⑥④③①⑤
C．①②③④⑥⑤ D．⑥①②④③⑤
答案 B
解析 观察植物细胞质壁分离以及复原实验的正确顺序应是：先制作装片，用光学显微镜观察正常细胞；再在盖玻片一侧滴入质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液，吸水纸引流，重复几次，观察质壁分离；然后在盖玻片一侧滴入清水，吸水纸引流，重复几次，用显微镜观察质壁分离复原。
9．(2019·山东高一期末)下图1表示某同学选择甲、乙、丙和丁四种膜材料自制而成的渗透装置分别进行相应实验，得到了倒置漏斗中的液面高度随时间变化的曲线如图2所示。请据图分析并回答下列与细胞吸水和失水有关的问题：
(1)渗透作用的发生必须具备两个条件：①具有______________，②_____________________。
(2)根据图2实验结果可知，该同学要想成功进行实验探究，应该选用甲、乙、丙和丁四种膜材料中的________。
(3)图1实验过程中，当半透膜(膜材料)两侧渗透作用达到平衡时，此时水分子________(填“不再进出”或“仍进出”)半透膜。
(4)成熟植物细胞的____________相当于半透膜，该结构由_________________________组成。
答案 (1)①半透膜 ②半透膜两侧溶液具有浓度差 (2)甲 (3)仍进出 (4)原生质层 细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质
解析 (1)发生渗透作用必须具备的两个条件：①是具有半透膜，②是半透膜两侧具有浓度差。
(2)图1是渗透作用装置，漏斗内装的是蔗糖溶液，烧杯中是清水，则漏斗内液面逐渐升高，最终保持高度不变，图2中只有膜材料甲使得漏斗内液面上升并最终液面高度不变。故要想成功进行实验探究，应该选用甲、乙、丙和丁四种膜材料中的甲。
(3)当半透膜两侧渗透作用达到平衡时，此时水分子进出半透膜达到动态平衡状态，即水分子仍在进出半透膜。
(4)植物细胞最外层的细胞壁是全透性的，而成熟的植物细胞中的原生质层可以控制物质进出，相当于半透膜，该结构由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质构成。
B组 综合强化练
1．下列过程属于渗透作用的有( )
①蔗糖分子通过细胞壁 ②水分子或其他溶剂分子通过细胞膜 ③蔗糖在水中溶解 ④水分子通过植物细胞的细胞壁 ⑤水分子或其他溶剂分子通过原生质层 ⑥葡萄糖分子进入成熟植物细胞 ⑦水分子或其他溶剂分子通过液泡膜
A．2项 B．3项 C．4项 D．6项
答案 B
解析 细胞壁是全透性的，且蔗糖分子不属于溶剂分子，①错误；细胞膜可以控制物质进出，相当于半透膜，水分子或其他溶剂分子通过细胞膜属于渗透作用，②正确；蔗糖分子不属于溶剂分子，蔗糖在水中溶解没有经过半透膜，③错误；植物细胞的细胞壁属于全透性的，不属于半透膜，④错误；原生质层具有选择透过性，相当于半透膜，则水分子或其他溶剂分子通过原生质层属于渗透作用，⑤正确；葡萄糖不属于溶剂分子，⑥错误；液泡膜具有选择透过性，相当于半透膜，则水分子或其他溶剂分子通过液泡膜属于渗透作用，⑦正确。
2．(2019·山东滕州市高一月考)如图为研究渗透作用的实验装置，漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)为两种不同浓度的蔗糖溶液，水分子可以透过半透膜，而蔗糖分子则不能。当渗透达到平衡时，液面差为m。下列叙述正确的是( )
A．渗透平衡时，溶液S1的浓度等于溶液S2的浓度
B．若向漏斗中加入蔗糖分子，则平衡时m变小
C．达到渗透平衡时，仍有水分子透过半透膜进出
D．若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，再次平衡时m将增大
答案 C
解析 一般漏斗内外溶液的浓度并不相等，因为液面高的一侧形成的静水压，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧渗透，故两者浓度关系仍是S1>S2，A错误；若向漏斗中加入蔗糖分子，则漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)浓度差增大，平衡时m变大，B错误；达到渗透平衡时，水分子透过半透膜进出平衡，C正确；达到渗透平衡时，漏斗内的溶液(S1)浓度下降，漏斗外溶液(S2)浓度则增大，漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)浓度差下降，此时若吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，再次平衡时m将变小，D错误。
3.如图所示，容器甲中含0.02 ml ·L－1蔗糖，0.03 ml ·L－1尿素；容器乙中含0.01 ml ·L－1蔗糖，0.05 ml ·L－1尿素。甲、乙间隔一层半透膜。第一种情况：半透膜只允许水分子通过；第二种情况：半透膜允许水分子和尿素分子通过。当达到动态平衡时，这两种情况下的液面高度分别是( )
A．一样高，甲高于乙 B．乙高于甲，不能确定
C．乙高于甲，甲高于乙 D．一样高，不能确定
答案 C
解析 第一种情况：半透膜只允许水分子通过，则甲溶液中总的物质的量浓度为0.05 ml ·L－1，乙溶液中总的物质的量浓度为0.06 ml ·L－1，乙溶液的渗透压高于甲的，故最终乙液面高于甲。第二种情况：半透膜允许水分子和尿素分子通过，那么最终半透膜两侧的尿素浓度相等，但是甲溶液中的蔗糖浓度大于乙的，故最终甲液面高于乙。
4．(2019·天津一中高一月考)如图为细胞吸水力随质壁分离程度变化曲线。下列相关叙述中，正确的是( )
A．细胞吸水力与质壁分离程度呈负相关
B．细胞不发生质壁分离就没有吸水力
C．如果增大外界溶液的浓度，则细胞的质壁分离程度更大
D．在质壁分离复原的过程中，细胞吸水力应逐渐升高
答案 C
解析 细胞吸水力与质壁分离程度呈正相关，即质壁分离程度越大，细胞吸水力越大，A错误；细胞的吸水力取决于其细胞液浓度高低，即便不发生质壁分离，细胞液也具有一定浓度，B错误；如果增大外界溶液的浓度，则浓度差越大，导致细胞失水越多，细胞的质壁分离程度更大，C正确；在质壁分离复原的过程中，细胞液的浓度逐渐减小，细胞吸水力应逐渐降低，D错误。
5．下列关于植物细胞质壁分离实验的叙述，错误的是( )
A．与白色花瓣相比，采用红色花瓣有利于实验现象的观察
B．用黑藻叶片进行实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察
C．用紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位观察到的质壁分离程度可能不同
D．紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡中有色素，有利于实验现象的观察
答案 B
解析 黑藻细胞中的叶绿体(悬浮在细胞质中)呈现绿色，该实验需观察原生质层和细胞壁的分离，因此叶绿体并不会干扰实验现象的观察，B项错误。
6．(2019·辽宁高一月考)某植物根毛细胞间隙液的浓度为a，细胞质基质的浓度为b，细胞液的浓度为c，正常状态下，三处液体浓度间的关系是( )
A．a>b>c B．b>c>a
C．a>c>b D．c>b>a
答案 D
解析 水分子由浓度低的溶液向浓度高的溶液渗透，正常状态下细胞处于吸水的表现，所以浓度高低依次是细胞液浓度>细胞质基质浓度>细胞间隙液浓度，即c>b>a。
7．某校研究性学习小组利用如下实验材料做相关实验，请分析回答下列问题：
(1)用上述材料进行质壁分离实验，应选择的最佳实验材料是________(填序号)。
(2)在观察质壁分离实验中，将取自同一材料同一区域的三个细胞分别放在A、B、C三种不同浓度的蔗糖溶液中，实验结果分别如下图1、2、3所示，这三种蔗糖溶液的浓度由大到小依次是________＞________＞________(用字母表示)。
(3)将图3细胞放入__________中，细胞能由图3恢复成图1的状态，此过程称为____________________。
答案 (1)① (2)C B A (3)清水 质壁分离复原
解析 (1)紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞具有大液泡，在较高浓度的外界溶液中可以发生质壁分离，其有紫色液泡便于观察。(2)当蔗糖溶液浓度高于细胞液浓度时，细胞渗透失水，会发生质壁分离，而且蔗糖溶液浓度越高，细胞失水越多，质壁分离越明显；当蔗糖溶液浓度小于或等于细胞液浓度时，细胞不会发生质壁分离。据图可知，蔗糖溶液浓度的大小关系是C＞B＞A。(3)将发生质壁分离的活细胞放入清水中后，细胞会发生渗透吸水，最终完成质壁分离复原。过程
条件
现象
吸水
外界溶液的浓度<细胞质的浓度
失水
外界溶液的浓度>细胞质的浓度
平衡
外界溶液的浓度＝细胞质的浓度
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