微专题2　深度分析渗透作用装置图

[名师归纳]

1.溶质不能通过半透膜的渗透装置分析

2.溶质能通过半透膜的渗透装置分析

（1）S1和S2是同种溶质，且能透过半透膜，S1溶液浓度大于S2溶液浓度

（2）S1和S2是两种不同的溶质，且只有水和S1能透过半透膜

①若S1的物质的量浓度大于S2的，则出现的现象是S1液面先升高，随后S1中的溶质透过半透膜进入S2，S2液面逐渐升高，最终高于S1。

②若S1的物质的量浓度小于S2的，则出现的现象是S1液面始终低于S2液面。

3.渗透装置的变式分析

图1为渗透作用的初始状态，其中半透膜只允许水分子通过（图中浓度为质量分数）

（1）往稳定后的图1 U型管的左侧加入少量蔗糖酶：

未加酶时：由于10%的葡萄糖溶液的物质的量浓度大，因此水分子由10%的蔗糖溶液→10%的葡萄糖溶液较多，右侧液面升高。

加蔗糖酶后：蔗糖被水解为两分子单糖（葡萄糖和果糖），导致左侧浓度升高，水分子由10%的葡萄糖溶液→10%的蔗糖溶液较多，则左侧液面升高，最终大于右侧。

（2）若把稳定后的图1 U型管右侧液面高出的部分吸走，则右侧液面继续升高并达到新的平衡，但抽取次数与液面高低之间呈负相关。

（3）若把图1所示装置放在失重环境中，则右侧液面会升高，但是稳定时两侧物质的量浓度相等，因为没有重力的作用。如果此时把右侧高出的液面吸走，则右侧液面不再升高。

（4）如果把图1装置改为图2装置，容器是密闭的，中间是可以移动的半透膜，则分析方法与图1类似，水分子向右移动的多，半透膜向左移动。

[对点训练]

1.（2021·豫南九校联考）如图所示实验装置，玻璃槽中是蒸馏水，半透膜允许单糖透过。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。最可能的实验现象是（　　）

A.漏斗中液面开始时先上升，加酶后，再上升后又下降

B.在玻璃槽中会测出蔗糖和蔗糖酶

C.漏斗中液面开始时先下降，加酶后一直上升

D.在玻璃槽中会测出葡萄糖、果糖和蔗糖酶

答案　A

解析　根据题意，蔗糖属于二糖，不能透过半透膜，因此漏斗内装入蔗糖溶液后，水分子的运动表现为进入漏斗，漏斗内液面上升；一定时间后再加入蔗糖酶，蔗糖酶能催化蔗糖水解为葡萄糖和果糖，导致漏斗内溶液物质的量浓度增大，半透膜两侧溶液浓度差增大，故漏斗内液面再上升；之后由于葡萄糖和果糖是单糖，能透过半透膜从漏斗扩散到玻璃槽中，因此半透膜两侧溶液的浓度差减小，漏斗内液面下降，A正确；半透膜不允许蔗糖和蔗糖酶通过，则在玻璃槽中不会出现蔗糖和蔗糖酶，B错误；根据A分析，加酶后先上升后下降，C错误；蔗糖水解产物是葡萄糖和果糖，在玻璃槽中会测出葡萄糖和果糖，蔗糖酶是大分子物质，在玻璃槽中测不出，D错误。

2.（2021·昆明市质检）图甲表示一个渗透作用装置，将半透膜袋缚于玻璃管下端，半透膜袋内装有60 mL质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液；图乙表示放置在溶液M中的植物细胞失水量随处理时间的变化情况（假设细胞未失去活性）。下列有关叙述错误的是（　　）

A.图甲中玻璃管内液面上升速率逐渐降低，最终停止上升

B.图乙中A点之后，植物细胞才从溶液M中不断吸收溶质

C.图乙中A点植物细胞失水量最大，此时细胞的吸水能力最强

D.图甲中半透膜袋内蔗糖溶液的体积会影响玻璃管内液面上升的高度

答案　B

解析　随着水分子进入半透膜袋，半透膜袋两侧溶液的浓度差逐渐缩小，蔗糖溶液的吸水能力逐渐下降，且不断高出的液柱也会产生压强，阻止水分子继续进入半透膜袋，因此，图甲中玻璃管内液面上升速率逐渐减慢，最终停止上升，A正确；从图乙曲线可知，该植物细胞发生质壁分离后又自动复原，该植物细胞从开始就能从溶液M中吸收溶质，B错误；图乙中A点植物细胞失水量最大，此时植物细胞的细胞液浓度最大，细胞的吸水能力最强，C正确；在一定范围内，图甲中半透膜袋内蔗糖溶液吸水量与其体积呈正相关，故蔗糖溶液体积影响玻璃管内液面上升的高度，D正确。

3.（2021·河北邢台调研）如图所示U形管中间被一种水分子和单糖可以通过而二糖不能透过的半透膜隔开，现在两侧分别加等质量浓度的蔗糖溶液和葡萄糖溶液。

（1）液面高度如何变化，最终哪侧液面较高？

（2）假设半透膜只允许水分子通过，单糖和二糖分子都不能通过。在左侧的蔗糖溶液中加入少量的蔗糖酶（不考虑酶的存在所引起的浓度变化）重新开始实验，液面高度又如何变化，最终哪侧液面较高？　

答案　（1）右侧液面先上升后下降，最终左侧高于右侧　（2）右侧液面先上升后下降，最终左侧高于右侧

解析　（1）蔗糖相对分子质量大于葡萄糖的，当半透膜两侧的蔗糖与葡萄糖质量浓度相同时，葡萄糖一侧溶液物质的量浓度大于蔗糖溶液一侧，水分子通过半透膜进入葡萄糖溶液一侧，造成右侧液面上升；但葡萄糖可以通过半透膜，蔗糖分子不能通过半透膜，故最终蔗糖溶液一侧浓度高于葡萄糖溶液一侧，水分子透过半透膜进入蔗糖溶液一侧，造成左侧液面高于右侧。（2）假如半透膜只允许水分子通过，单糖和二糖分子都不能通过，一开始由于右侧渗透压大于左侧，水分子从左侧流入右侧，右侧液面升高。若左侧加入蔗糖酶，蔗糖酶将蔗糖水解为葡萄糖和果糖，左侧渗透压升高，导致水从右侧进入左侧，使左侧液面上升，最终左侧液面高于右侧。