2020-2021学年第2节 细胞器之间的分工合作随堂练习题

课后素养落实(十二)　细胞吸水和失水

(建议用时：40分钟)

题组一　渗透现象的原理及条件

1．下列现象不属于渗透作用的是(　　)

A．水分子或蔗糖分子通过植物细胞的细胞壁

B．水分子或其他溶剂分子通过细胞膜

C．水分子或其他溶剂分子通过液泡膜

D．水分子或其他溶剂分子通过原生质层

A　[水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散叫渗透作用。]

2．如图甲、乙为两个渗透装置。图甲是发生渗透作用时的初始状态，图乙是较长时间之后，通过漏斗内外的水分子达到动态平衡时的状态。下列有关叙述不正确的是(　　)

图甲　　　　　　　　图乙

A．图甲③为半透膜，水分子能自由通过

B．图甲中溶液②的浓度大于溶液①的浓度

C．图乙中溶液①的浓度与溶液②的浓度相等

D．图甲中溶液①和②浓度差越大，则图乙中的水柱越高

C　[达到渗透平衡后，②中溶液的浓度仍大于①中溶液的浓度。]

3．设计渗透装置如图所示(开始时状态)，烧杯中盛放有蒸馏水，图中牛膀胱膜允许单糖透过。倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液，一定时间后再加入蔗糖酶(该酶能将蔗糖催化分解为葡萄糖和果糖)。该实验过程中最可能出现的是(　　)

A．漏斗中液面开始时先上升，加酶后即下降

B．漏斗中液面先上升，加酶后继续上升，然后下降

C．加酶前后，在烧杯中都可以检测出蔗糖

D．加酶后可以在烧杯中检测出葡萄糖、果糖和蔗糖酶

B　[加酶前，漏斗内溶液浓度高于漏斗外，水分子向漏斗内部扩散得较多，漏斗内液面上升；加酶后，蔗糖水解为单糖，物质的量浓度增大，使液面继续上升，后随着单糖逐渐进入烧杯，而使漏斗内外溶液浓度差减小，漏斗中液面下降。]

4．把体积与质量浓度相同的葡萄糖和蔗糖溶液用半透膜(允许水分子和葡萄糖分子通过，不允许蔗糖分子通过)隔开(如图所示)，一段时间后液面情况是(　　)

A．甲侧高于乙侧

B．乙侧高于甲侧

C．先甲侧高于乙侧，后乙侧高于甲侧

D．先甲侧低于乙侧，后乙侧低于甲侧

C　[因为蔗糖是二糖，葡萄糖是单糖，所以体积与质量浓度相同的葡萄糖和蔗糖溶液，葡萄糖分子数目多于蔗糖分子数目，水分子整体表现为由乙侧向甲侧流动，导致甲侧液面升高；由于葡萄糖可以穿过半透膜而蔗糖不能，因此乙侧溶液浓度逐渐升高，水分子整体表现为由甲侧流向乙侧，最终表现为乙侧液面高于甲侧。]

5．图1表示两种物质扩散的图解，图2为甲、乙两个实验装置，则实验结果应是(　　)

图1　　　　　　   图2

A．图2的甲中水柱a将持续上升

B．图2的甲中水柱a将先上升后下降

C．图2的乙中水柱b上升到一定高度后维持不变

D．图2的乙中水柱b将先上升后下降

D　[由于图2中的甲中的淀粉不能透过半透膜，所以图2中的甲中的液面高度先上升，达到一定高度后保持不变；图2中的乙装置漏斗中葡萄糖溶液浓度大，导致液面上升，由于葡萄糖分子能够通过半透膜，导致半透膜两侧浓度差降低，所以漏斗中液面又会降低，最后液面平衡。]

6．现有两瓶质量分数均是30%的葡萄糖溶液和蔗糖溶液。已知水分子可以透过半透膜，葡萄糖、蔗糖分子均不能透过。请回答以下问题：

图1　　　　　　　　图2

(1)A同学把体积相同的葡萄糖溶液与蔗糖溶液用半透膜隔开(如图1所示)，在一段时间内，甲液面的变化情况是________(填“升高”或“降低”)，渗透平衡状态时水分子扩散速率________(填“相等”或“不相等”)，甲溶液浓度________(填“>”“<”或“＝”)乙溶液浓度。现分别往甲、乙溶液中加入等量的蔗糖酶，最后甲液面________(填“高于”“低于”或“等于”)乙液面。

(2)B同学采用紫色洋葱鳞片叶的外表皮为材料，利用细胞质壁分离原理进行了鉴定葡萄糖和蔗糖溶液的实验。请在图2中绘出可能的实验结果。

[解析]　(1)由题意可知，甲、乙两侧分别是葡萄糖溶液与蔗糖溶液，且质量浓度相同，由于蔗糖是二糖，葡萄糖是单糖，因此甲的物质的量浓度大于乙，甲渗透压大于乙，因此甲液面升高，渗透平衡状态时水分子扩散速率是相等的，此时甲溶液浓度>乙溶液浓度。如果向蔗糖溶液中加入适量的蔗糖酶，蔗糖将水解为葡萄糖和果糖，相同质量的蔗糖水解后产生的葡萄糖和果糖分子数大于相同质量的葡萄糖的分子数，因此形成的乙侧溶液浓度大于左侧的溶液浓度，导致甲侧液面低于乙侧。(2)以紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料，利用细胞质壁分离原理进行鉴定蔗糖溶液和葡萄糖溶液的实验时，由于蔗糖分子不能透过原生质层，故细胞失水后，液泡体积不断减小，最后保持稳定。而由于葡萄糖分子能透过原生质层，故细胞先发生质壁分离后自动复原，故液泡体积先减小后增大，最后保持稳定。具体曲线图见答案。

[答案]　(1)升高　相等　>　低于

(2)如图

题组二　细胞的吸水和失水

7．下列有关红细胞吸水和失水的分析，正确的是(　　)

A．当外界溶液的浓度比细胞质的浓度低时，红细胞一定会吸水涨破

B．当外界溶液的浓度比细胞质的浓度高时，红细胞可能会失水皱缩

C．当外界溶液的浓度与细胞质的浓度相同时，没有水分子进出红细胞

D．该实验表明红细胞吸水或失水的多少取决于细胞膜的选择透过性

B　[当外界溶液的浓度比细胞质的浓度低时，红细胞一定会吸水，但是不一定会涨破，A错误；当外界溶液的浓度比细胞质的浓度高时，红细胞可能会失水皱缩，B正确；当外界溶液的浓度与细胞质的浓度相同时，水分子进出红细胞处于动态平衡，C错误；该实验表明红细胞吸水或失水的多少取决于细胞膜内外的浓度差，D错误。]

8．将家兔的三个红细胞甲、乙、丙分别置于三种不同浓度(a、b、c)的溶液中，水分子的跨膜运输示意图如下图所示(箭头方向表示水分子的进出方向，箭头粗细表示水分子出入的多少，已知实验前甲、乙、丙细胞内部溶液浓度相等)。下列叙述正确的是(　　)

A．据图可知，三种溶液浓度的大小关系为a<b<c

B．当甲细胞水分子的进出达到动态平衡后，细胞内部液体浓度甲>乙

C．若丙换成洋葱表皮细胞，则其会涨破

D．光学显微镜下可观察到乙细胞有水分子的进出

B　[细胞失水越多，说明细胞外溶液浓度越大。甲细胞失水，乙细胞水分子的进出处于动态平衡状态，丙细胞吸水，因此三种溶液浓度的大小关系为c＜b＜a，A项错误。当甲细胞失水达到平衡后，细胞质浓度增大，细胞内部液体浓度甲＞乙，B项正确。若丙换成洋葱表皮细胞，则不会涨破，因为植物细胞膜外有细胞壁，对细胞起支持和保护作用，C项错误。光学显微镜下可观察到细胞体积的变化，不能观察到水分子的进出，D项错误。]

9．下列有关原生质层的叙述，不正确的是(　　)

A．植物细胞去掉细胞壁后的部分是原生质层

B．植物细胞的原生质层包括细胞膜、液泡膜及两者之间的细胞质

C．植物细胞原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大

D．植物细胞的原生质层相当于一层半透膜

A　[植物细胞去掉细胞壁后的部分是原生质体，A错误；植物细胞的原生质层包括细胞膜、液泡膜及两者之间的细胞质，B正确；原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大，C正确；植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，D正确。]

10．(2019·山东师大附中高一上期中考试)如图为渗透装置示意图，开始状态如图1所示，A代表清水，B、C代表蔗糖溶液，一段时间后，漏斗管内液面不再发生变化，结果如图2所示，H1、H2表示漏斗管内液面与清水液面的高度差。下列说法错误的是(　　)

A．图1中B的浓度大于C的浓度

B．图2中B的浓度等于C的浓度

C．图1中A中水分子扩散到B的速率大于A中水分子扩散到C的速率

D．图2中A中水分子扩散到B的速率等于B中水分子扩散到A的速率

B　[分析题图，由于实验结束时，漏斗管内液面不再发生变化，且H1＞H2，因此图1和图2中B的浓度均大于C的浓度，A正确，B错误；由于与C相比，B的浓度较高，与清水之间的浓度差更大，因此图1中A中水分子扩散到B的速率大于A中水分子扩散到C的速率，C正确；图2中液面高度不再变化，处于平衡状态，故A中水分子扩散到B的速率等于B中水分子扩散到A的速率，D正确。]

11．将某植物花冠切成大小和形状相同的细条，分成a、b、c、d、e、f 6组(每组的细条数相等)，取上述6组细条分别置于不同浓度的蔗糖溶液中，浸泡相同时间后测量各组花冠细条的长度，结果如下图所示。假如蔗糖溶液与花冠细胞之间只有水分交换，则(　　)

A．实验后，a组细胞的细胞液浓度比b组的高

B．浸泡导致f组细胞中液泡的失水量小于b组的

C．a组细胞在蔗糖溶液中失水或吸水所耗能量多于b组

D．使细条在浸泡前后长度不变的蔗糖浓度在0.4～0.5 mol·L－1范围内

D　[实验前长度/实验后长度的值为1时，水分进出细胞达到平衡；该值小于1表明细胞吸水，且该值越小，花冠细胞吸水越多，则吸水量a>b>c；该值大于1表明细胞失水，且该值越大，花冠细胞失水越多，则失水量d＜e＜f。据图可推知，a组吸水多于b组，因此实验后a组细胞的细胞液浓度低于b组，A项错误；浸泡导致f组细胞中液泡的失水量大于b组，B项错误；水分子通过渗透作用进出细胞的方式是扩散，不消耗能量，C项错误；由c组吸水、d组失水可知，花冠细胞的细胞液浓度在0.4～0.5 mol·L－1范围内，D项正确。]

12．(不定项)将五个大小相同的马铃薯幼根与物种A的幼根分别放入甲～戊五种不同浓度的蔗糖溶液中，数小时后，取出称重，重量变化如图所示。以下关于该实验结果的说法正确的是(　　)

A．马铃薯比物种A更耐旱

B．物种A在与马铃薯幼根细胞液等渗的完全培养液中不能正常生长

C．在甲溶液中加入适量的蔗糖酶，在最初一段时间，其中的马铃薯幼根细胞液浓度将减小

D．在这五种蔗糖溶液中，浓度最大的是乙溶液

ABD　[由图可知，马铃薯幼根细胞的吸水能力要比物种A的强，所以马铃薯更耐干旱，A正确；在甲溶液中，马铃薯幼根细胞的重量不变，说明马铃薯幼根细胞的吸水和失水处于动态平衡，甲溶液是马铃薯幼根细胞液的等渗溶液，在甲溶液中物种A的幼根细胞会失去水分，故不能正常生长，B正确；蔗糖酶会将蔗糖分解成葡萄糖和果糖，使甲溶液浓度增大，故马铃薯幼根细胞将失水，细胞液浓度变大，C错误；在这五种蔗糖溶液中，乙溶液中的马铃薯幼根细胞的重量减少最大，说明乙溶液的浓度最大，D正确。]

13．如图为渗透装置示意图，请据图回答问题：

(1)在甲、乙两侧分别加入相同体积的质量浓度为0.3 g/mL的葡萄糖溶液和麦芽糖溶液(假设葡萄糖和麦芽糖分子均不能通过该半透膜)，一段时间后两侧液面变化是________。随后在膜两侧加入等量的麦芽糖酶，当液面不再变化时，甲侧溶液浓度________(填“大于”“小于”或“等于”)乙侧溶液浓度。

(2)加入某种物质重构半透膜后重复(1)过程，发现当加入等量的麦芽糖酶后甲、乙两侧液面等高，据此推断加入的物质很可能是________。

(3)人们设计出一种膜结构，能将有毒重金属离子阻挡在膜的一侧，以降低有毒重金属离子对水的污染，这是模拟生物膜的________性。

[解析]　(1)由题意可知，加入麦芽糖酶前，由于麦芽糖是二糖，相对分子质量大于葡萄糖，因此甲侧溶液的物质的量浓度高于乙侧，故一段时间后甲侧液面上升，乙侧液面下降。在半透膜两侧加入等质量的麦芽糖酶后，一分子麦芽糖水解产生两分子葡萄糖，乙侧浓度升高且高于甲侧，由于半透膜只允许水分子通过，所以当液面不再变化时，甲侧溶液浓度小于乙侧溶液浓度。(2)加入某种物质重构半透膜后重复(1)过程，发现当加入等量的麦芽糖酶后甲、乙两侧液面等高，据此推断加入的物质很可能是葡萄糖载体，致使甲、乙两侧葡萄糖溶液的浓度相当、液面等高。(3)人工膜有选择地将有毒重金属离子阻挡在膜的一侧，降低有毒重金属离子对水的污染，模拟细胞膜控制物质进出细胞的功能，体现了生物膜的选择透过性。

[答案]　(1)甲侧液面上升，乙侧液面下降　小于

(2)葡萄糖载体　(3)选择透过

混淆生物膜、半透膜和选择透过性膜

14．污水净化中应用的超滤膜技术指的是一种能够将溶液进行净化、分离、浓缩的膜分离技术。超滤过程通常可以理解成与膜孔径大小相关的筛分过程。在一定的压力下，当水流过膜表面时，只允许水及比膜孔径小的小分子物质通过，达到将溶液净化、分离与浓缩的目的。下列说法中合理的是(　　)

A．超滤膜技术中使用的“滤膜”实质上是一种人造生物膜

B．超滤膜技术中使用的“滤膜”实质上是一种人造半透膜

C．超滤膜技术可以滤去污水中的各种污染物

D．透过超滤膜的水，已被除去了臭味

B　[生物膜由磷脂分子和蛋白质组成，其选择透过性与蛋白质有关，题目中没有提及滤膜的成分，但根据题意，滤膜可以透过小分子物质，但大于孔径的物质不能透过，可知没有蛋白质存在，只具有半透性，故B正确。]

该类题目因无法正确理解半透膜与生物膜的含义和区别而易出错。