1、中学综合学科资源库呼吸华东师范大学 化学系 胡波华东师范大学 生物系 张映辉人和生物都不断地进行着生命活动，各种生命活动需要的能量是由生物体细胞通过呼吸作用，氧化以葡萄糖为代表的糖类而获得的。呼吸作用一旦停止，生命也就随之结束。由于生物种类的不同，呼吸作用可分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。请思考下图中的问题。【专题导读】1细胞中与呼吸作用直接有关的结构细胞膜。细胞膜是一种选择透过性膜，二氧化碳和氧可通过被动转运通过细胞膜出入细胞。细胞质。细胞膜和细胞核之间的透明胶状物称为细胞质，细胞质包括基质和各种细胞器。在细胞质的基质和线粒体中存在着与呼吸作用有关的酶。线粒体。线粒体呈粒状或棒状，具有内外两
2、层膜。内膜向线粒体内折叠，形成嵴。线粒体内膜上和基质中含有许多与呼吸作用有关的酶，是细胞进行有氧呼吸的主要场所。新陈代谢旺盛，需能量较多的细胞中线粒体的量也较多。酶。酶是由活细胞产生的具有催化功能的蛋白质。酶的催化功能具有高效性、专一性，同时也因催化功能的专一而具有种类的多样性。在呼吸作用中有一系列的酶参与催化有关的生化反应。2呼吸作用与环境呼吸作用是生物体新陈代谢过程中属于分解代谢的生理活动，必然受体内外各种因素的影响；而生物体内部的生理因素也受外界条件的制约。温度与呼吸。外界的温度高低会改变酶的活性，从而影响呼吸作用的强弱。环境中氧和二氧化碳的浓度。氧或二氧化碳的浓度变化都会引起呼吸作用强
3、弱的变化。二氧化碳在大气中的比率如果由原来的0.03增加到0.050.07时，会使人感到不舒服，产生呼吸困难。当二氧化碳浓度超过0.4时，人就会呕吐；如升高到10%时，人类就无法生存。环境中空气含氧量高，会促进有氧呼吸。一个成年人每天需要摄入0.75 kg氧，以用于在线粒体中与H生成水，并在此反应中释放较多的能量。3能量利用呼吸作用也称生物氧化，是生物体氧化分解有机物、释放能量的过程。它是在温和的生理条件下和一系列酶的作用下逐步进行的，能量的释放也是分阶段进行的。呼吸过程中能量的释放和利用。呼吸作用根据反应过程中有无氧的参与而分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。有氧呼吸是高等动物和高等植物的主要呼
4、吸方式。有氧呼吸的能量释放（见下表）。场 所发 生 反 应产 物第一阶段细胞质基质葡萄糖在酶参与下脱氢分解，产生丙酮酸和释放少量能量，形成少量ATP丙酮酸、H、少量ATP第二阶段线粒体在酶和H2O参与下，丙酮酸脱氢分解，产生CO2和释放少量能量，形成少量ATPCO2、H、少量ATP第三阶段线粒体H和氧分子结合，生成H2O，释放大量能量，形成大量ATPH2O、大量ATP从上表中可以看出，有氧呼吸是细胞在有氧的条件下，将葡萄糖彻底分解，产生二氧化碳和水，同时释放能量的过程。 无氧呼吸的能量释放。无氧呼吸是生物在无氧或缺氧条件下发生的。在无氧呼吸过程中，有机物分解不彻底，有大量的能量贮藏在生成物中，
5、因此释放的能量较少（见下表）。反应场所发生反应反应式产物细胞质基质在酶参与下，葡萄糖分解，产生酒精和CO2，释放少量能量，形成少量ATPC6H12O62C2H5OH（酒精）2CO2能量酒精、CO2、少量ATP细胞质基质在酶参与下，葡萄糖分解，生成乳酸，释放少量能量，形成少量ATPC6H12O62C3H6O3（乳酸）能量乳酸、少量ATP微生物的无氧呼吸称为发酵。高等动、植物在缺氧条件下短时间内或部分组织内也能进行无氧呼吸，以保证生物体在缺氧条件下的能量供应。人和脊椎动物在进行激烈运动时，骨骼肌细胞内供氧不足，线粒体所产生的ATP不能满足肌细胞对能量的需要时，也会进行无氧呼吸，分解葡萄糖，产生乳酸
6、，释放少量能量，供肌细胞收缩需要。高等植物由于种类不同，无氧呼吸时一般产物为酒精和CO2，长时间的无氧呼吸会使植物因酒精中毒而死亡。人体内具有输氧的红细胞，自身还可以无氧呼吸方式得到能量，为生物体的生理活动及其功能适应提供了极好的例证。能量的利用。无论是有氧呼吸还是无氧呼吸，其实质是为生物体的各项生命活动提供能量。在光合作用过程中，太阳的光能直接转移给叶绿素分子中的电子，然后植物细胞的叶绿体从激发电子转移能量并用于合成葡萄糖，所参与的光能被结合到葡萄糖的化学键中，这种能量只有在化学键断裂时，才得到释放。异养生物直接或间接地将光合作用产生的有机物合成为自身的物质，同时也将能量作了转移。生物体通过
7、呼吸作用又将糖类等有机物加以分解，释放出其中的能量。这些能量除一部分以热能形式散失外，其他的转移到ATP中。生物体的各项生命活动所需能量是由ATP直接提供的。细胞内的能源物质首先要将分子中贮存的能量转移到ATP分子中，才能被细胞利用。因此，ATP是生命活动的直接能源。ATP是三磷酸腺苷的简称，其分子结构简式是：APPP。经呼吸作用后所形成的ATP留存于细胞质基质中，当细胞进行需能反应时，ATP在酶的作用下发生水解，这时末端的高能磷酸键断裂，释放能量，产生一个磷酸分子和一个二磷酸腺苷ADP。在酶的作用下，ADP又可接受能量，与一个磷酸分子结合，转变成ATP。ADP转变成ATP所需的能量，人和动物
8、主要来自呼吸作用，绿色植物来自光合作用。催化 ATP和 ADP相互转化的酶是各不相同的，分别是ATP水解酶和ATP合成酶，这也说明了酶催化功能的专一性。4吸烟与健康在公共场所吸烟造成的空气污染虽然是小范围的，但这种污染对人群健康的危害不可忽视。香烟燃烧后产生的烟雾中有200多种有害化学成分，如氮氧化物、一氧化碳、尼古丁、亚硝基胺、焦油和镍、砷、镉等，其中多种物质有致癌或促癌作用。此外，烟雾中还有直径小于10微米的可吸入颗粒飘尘、这些空气污染物经呼吸道吸入后，有的可使气管粘膜的纤毛上皮细胞纤毛萎缩，有的经循环系统进入体内，造成慢性气管炎、肺气肿、支气管哮喘、尘肺、肺癌等，吸烟者的动脉血栓形成和心
9、肌梗塞的发病率明显比不吸烟者高。孕妇吸烟可导致早产。在门窗紧闭的室内，如有几人同时抽烟，空气中的CO含量大大提高，使人们发生轻度CO中毒，使红细胞携氧能力降低而影响体细胞有氧呼吸的正常进行。在公共场所，除吸烟者为主动吸烟外，其他不吸烟者也因周围空气污染而成为被动吸烟者，长期在这种环境中生活，健康会受到严重损害。青少年吸烟较成年人更易在健康上受到损害。【综合练习】一在可控制温度和空气成分的温室中，以人工配制的营养液无土栽培蔬菜，在操作上，常会遇到一些具体的问题。1春季，天气晴朗、光照充足时，为使作物增产，除满足矿质元素的需求外，应采取的措施是 2当阴雨连绵、光照不足时，温室温度应 ，以降低蔬菜的
10、 3向培养液中泵入空气的目的是 【参考答案】1补充CO2，作空气施肥；2适当降低 呼吸作用（减少有机物的消耗）；3促进根系的有氧呼吸，促使根系的生长。二1现有一瓶掺有酵母菌的葡萄糖溶液吸进O2与放出CO2的体积比为3:5，这是因为 A 有1/4的酵母菌在进行有氧呼吸 B 有1/3的酵母菌在进行有氧呼吸C 有1/2的酵母菌在进行有氧呼吸 D 有2/3的酵母菌在进行有氧呼吸2外界O2要进入肝细胞内参与有机物的氧化分解过程，至少要穿越磷脂双分子 A 3层 B 5层 C 10层 D 11层3植物根细胞从土壤溶液中每吸收lmolCa2，至少应分解多少摩尔C6H12O6才能保证交换吸附所需H的供应量 A
11、4 B 3/4 C l/3 D 2/34糖是体内的主要能源，人体所需的各种热量，70%由糖类提供。理论上，每摩尔葡萄糖在体内完全氧化时，释放的热量为2872kJ。葡萄糖完全氧化分解时的能量变化方程式为：C6H12O6+6O2+38H3PO4+38ADP6CO2+44H2O+38ATPATP+H2OADP+H3PO4+30.6kJ由此可知，人体内葡萄糖完全氧化分解时，能量的利用率为 A 40.5% B 60.6% C 81.0% D 100%【参考答案】1B2C考查内容涉及气体交换、血液循环、氧在血液中的运输以及有氧呼吸与线粒体等知识，层次高、综合性强，需要周密思考、仔细分析，才能选准答案。特别
12、应该注意的是，O2进入肝细胞并参与物质的氧化分解过程，这意味着O2始终要到达肝细胞内的线粒体之中。由此考虑O2穿过单位膜的层次：首先，经肺通气，O2由外界到达血液并进入红细胞与血红蛋白结合，此过程O2需穿越细胞膜5层（依次为肺泡壁膜2层，肺泡外毛细血管细胞膜2层，红细胞膜1层），其次，O2经血液运输到达肝毛细血管网进行组织换气，此过程O2共穿过细胞膜3层（分别是毛细血管壁细胞膜2层、肝细胞膜1层）而进入肝细胞内；再次，O2要参与有机物氧化分解还必须进入线粒体，从而O2又需穿越两层单位膜（线粒体由双层膜包被）。由以上分析可知，O2共穿越磷脂双分子层10层。3C本题考查矿质元素吸收与呼吸作用关系的
13、同时，检验学生对摩尔数运算知识的掌握程度。“至少”意味着应按有氧呼吸分解C6H12O6来计算。推算过程，交换吸附1mol Ca2+需要2 mol H+，2mol H+需由2mol H2CO3解离获得，需要有氧呼吸产生2mol CO2。依据有氧呼吸总反应式可知，产生2mol CO2需氧化分解1/3mol C6H12O6。4A三某同学在跳绳比赛时，1分钟跳120次。每次腾空的最大高度是20cm，该同学身体质量50kg。1他在跳绳过程中克服重力作功的平均功率是 A 100W B 200W C 400W D 12000W2跳绳过程中，该同学体内合成ATP的能量 主要来自 A 有氧呼吸 B 无氧呼吸 C
14、 磷酸肌酸 D 都是3若测得该同学跳绳时心跳每分钟约100次，每次血液循环中，左心室压强与容积变化的pV曲线如图所示，右心室对肺动脉的压强约为左心室的1/5。设每次心室收缩时射出血量约70mL，试估算心脏工作的平均功率。【参考答案】1 B2 A3 1.9W四糖类、油脂和蛋白质是提供人体能量的主要来源，其中来自糖类的热量占一半以上，当葡萄糖在人体组织中缓慢被氧化时就逐渐释放出能量： C6H12O6（S）6O2（g）6CO2（g）6H2O（l）2804kJ。若消耗的葡萄糖中约40转化为ATP，供人体运动所需，其余都以热的形式消耗掉。某短跑运动员质量为70kg，起跑时能冲出1m远，这一过程消耗葡萄糖
15、1.1g，求起跑过程中运动员能得到的加速度。【参考答案】从能量的角度思考，由葡萄糖转化的ATP供人体运动，再转换为动能，由此引入运动学规律求解。消耗1.1g葡萄糖产生的能量为17140J葡萄糖产生的能量中40转化为ATP，即6860JATP供人体运动所需，产生动能：6860J由此根据能量守恒可求得最终的速度为14m/s 加速度为98m/s2。本题通过能量转化的关系将高中物理、化学、生物三门学科结合在一起，侧重于对能量转换的分析和定量计算。以能量的转化为主线，贯穿全题。从生物学中葡萄糖转换为人体的能量，到利用化学反应中热化学反应方程式进行定量的计算，再通过化学能转化为机械能（动能），并根据运动规
16、律，得出运动员所能达到的加速度。五1997年Nobel化学奖授予了在研究三磷酸腺苷合成酶如何利用能量进行自身再生方面取得成就，从而揭开生命过程中能量转换奥秘的三位科学家。三磷酸腺苷又叫ATP，是腺嘌呤核苷的衍生物，含有三个相连的磷酸根，末端两个磷酸键形成或分解时有较大的能量变化。是生物体内能量储存的中心物质。体内能量和储存的中心物质。1写出ATP的分子简式 ，其中A代表 ，T代表 ，P代表 ； 代表高能磷酸键。2已知“二磷酸腺苷”又叫ADP。写出ATP和ADP相互转变的反应式： 伴随着ATP和ADP相互转变，存在着能量的 在动物细胞中，ADP转变成ATP的能量主要来自 作用，通常需要分解 ，消
17、耗 气；对于植物来说，ADP转变成ATP的能量还可以来自 作用。3ATP的一种结构如图所示：ATP的化学式为 ，摩尔质量为 每mol高能磷酸键水解时可释放30.514kJ的能量，每mol磷酸键水解时只能释放14.212kJ的能量。现有101.40g的ATP完全发生水解，则能放出多少kJ的能量？若将其倒入4mol/L氢氧化钠溶液中，则需消耗多少L氢氧化钠溶液？ 4人体内产生ATP的途径有几条？ 5人体内能量转换如下图所示。a所表示的物质是 b表示能量的 ，C表示的是 ，e表示能量的 ，f表示能量的 61mol葡萄糖完全氧化分解后，放出的能量总共有2870kJ，其中有 kJ左右的能量储存在ATP中
18、，其余的都以 形式散失了。如果1mol的ATP能储存33kJ左右的能量，1mol葡萄糖完全氧化分解后能产生 个ATP。其中绝大多数ATP产生于有氧呼吸的 阶段。7从太阳能转变为人体肌肉收缩的机械能要经过哪些转换？【参考答案】1APPP 腺苷 三个 磷酸 “”2略相互转换（ATP分子大量的化学能储存在高能磷酸键内，而远离A的那个高能磷酸键，在一定条件下很容易水解和重新形成，并随有能量释放和储存）呼吸 有机物 氧 光合3C10H16O13N5P3 507g/mol水解放出的热量为：15.0kJ消耗NaOH物质的量为0.45L4有氧呼吸，在有氧的情况下，把葡萄糖彻底氧化分解产生大量ATP；无氧呼吸，
19、在没有氧的情况下，把葡萄糖分解成乳酸和少量的ATP；其他高能化合物（如磷酸肌酸）释放出所储存的能量合成ATP。5CO2和H2O释放 热能 转移 利用61255 热能 38 第三7太阳能ATP中的化学能葡萄糖中的化学能ATP中的化学能机械能本题综合ATP、ADP、能量转换的概念，涉及生物的呼吸作用、光合作用、有氧呼吸和无氧呼吸的基本规律、化学方程式和化学计算等基本技能。ATP和ADP是生物体能量转移和利用的重要物质，动物和人体进行各项生命活动所能利用的能量几乎全部靠ATP来转移，它们所需要的能量都是由ATP水解成为ADP时释放出来。当能量大量消耗而使细胞中ATP的含量过分减少时，细胞内的高能化合
20、物就能释放所储存的能量，供ADP合成为ATP。六1低温或在贮藏处加大CO2浓度，以降低水果的有氧呼吸强度，保持果品的质量，达到长期保存的目的。2处于北纬40的吐鲁番盆地年光照约3400小时，周边为沙漠，加上典型的大陆性气候，使昼夜温差极大，白天光合作用效率高，晚上呼吸作用因低温而较弱，消耗有机物少；细胞液中糖分多，可降低冰点以减少夜晚低温的危害；多倍体发生频率高，可选择后培育成优良品种；有天山雪水及完备的水渠系统，建有特殊的坎儿井，水资源丰富；农业管理技术成熟。本题为多学科的融合性题目。从该地区所处纬度、海拔高度、地域环境、昼夜温差，联系对当地植物光合作用和呼吸作用的影响，随之对植物生长的影响
21、，染色体变异的发生等进行思考。【参考答案】1我国将于近期内加入WTO组织，届时国外的各类产品将大量涌入国内。由于水果的涌入将严重影响我国果农的生产和收益，为此，请你设计两个方案，使水果能长期保存，保持新鲜度，达到全年供应、占领市场的目的。2地处北纬40为典型大陆性气候的我国新疆吐鲁番地区所产的哈密瓜、葡萄等水果，以其质量优异驰名国内外，请指出其产品质量高于其他地区的原因。七有氧呼吸和无氧呼吸是葡萄糖在体内氧化的主要过程。1在一般情况下，高等动物（包括人类）进行的各项生命活动所需要的能量，都是在有氧的条件下，通过有氧呼吸葡萄糖完全分解供给的，其反应方程式为 ；人进行了剧烈运动后，时常会感到肌肉酸
22、痛，这是因为血液循环跟不上。导致肌肉暂时缺氧，就会产生葡萄糖的无氧呼吸，以便补充人体所需的能量，同时产生较多量的乳酸，人们从平原地区进入高原初期也会出现这种现象，这是因 2乳酸在一定条件下能发生如下所示的一系列的转化：其中A的化学式为C6H8O4，分子中含有一个六元环状结构，C的化学式为C3H4O2。写出A、B、C、D、E的结构简式。用化学方程式完成：乳酸A；乳酸B；D、E物质间的转化（不要求写出反应条件）。3在上述转化过程中所得到的B可以替代造成“白色污染”的餐具材料。关于“白色污染”，下列叙述正确的是 A 冶炼厂的白色烟尘 B 石灰窑产生的白色粉尘C 聚苯乙烯等塑料垃圾 D 海洛因等毒品下
23、列有关这种替代的降解塑料，叙述正确的是 A 降解塑料是一种纯净物B 其生产过程中的聚合方式与聚苯乙烯相似C 它属于一种线型高分子材料D 其分子量为72由B所生产的塑料在乳酸菌的作用下能迅速分解为无毒物质，可以降解，不致于造成严重的“白色污染”。培育专门吃这种塑料的细菌能手的方法是 A 杂交育种 B 诱变育种 C 单倍体育种 D 多倍体育种【参考答案】1反应方程式略高原空气稀薄，体内血红蛋白所携带的氧满足不了人体活动的需要，因此有些组织细胞也往往通过无氧呼吸来获得能量。2A： B： E：C：CH2CHCOOH D：CH2CHCOOCH3 略3 C C B本题主要综合了生物的有氧呼吸和无氧呼吸的概
24、念，用其来解释生命活动产生的某些现象。通过乳酸在一定条件下发生化学变化，其产生的化学物质可以用来解决令人头痛的“白色污染”问题。本题从生物的有氧、无氧呼吸开始研究到解决“白色污染”问题，其中知识跨度较大。要正确解出本题，知识面一定要宽，平时要善于从社会生活中注意获取有关信息，并能应用学过的知识进行发散性思考，善于灵活地运用书本知识去解释生活中的现象，是一道生物与化学结合较好的题目。八如右图所示是一个简易实验装置，可用来证明活着的干种子会进行呼吸作用。图中广口瓶上盖有橡皮塞，瓶内有一小杯NaOH和少量的酶。放置一定时间后，放入干种子，瓶盖上插入一个带压强计的玻璃管，开始时U型管内水面相平齐，过一
25、段时间后发现液面产生高度差（如图113），测得图中U型管内截面积为0.4cm，设温度和大气压均保持不变。1从图上读出的数据计算瓶中气体体积的变化。2气体的这种体积变化为什么说明干种子有吸呼作用？（说明过程中要写出必要的化学方程式）3呼吸作用中被种子吸收的气体的物质的量，用下面公式np0V/RT计算（p0即大气压，V即读出的体积变化，T即当时室温，R即气体恒量）是否正确？算得的摩尔数比实际吸收的量少还是多？为什么？【参考答案】1读出体积减小是2cm3。2因为植物种子活着要进行呼吸作用，会产生CO2，产生的CO2，可以被瓶中烧杯内的NaOH吸收，由于瓶内氧气减少，产生了液柱高度差。所以液柱高度差表
26、明种子有呼吸作用。3在压强不变情况下，种子吸收氧气的摩尔数即公式所计算的值，但由于压强减小了，表明种子要吸收质量更多的气体，因此实际减少将比上述算出的摩尔数来得多。本题是以实验形式呈现的生物、化学和物理知识的综合题。采用的是简洁的验证方法。这里既要求进行思维推理，又要求有读数和分析误差原因的能力。第3小题中应当始终保持左右液面呈水平，即U型管下连接的是橡皮管，右管臂是可以向上移动的，在这种情况下测出体积变化V，就能应用已np0V/RT公式进行正确计算了。九研究植物呼吸的实验：将一盆小型绿色植物放在一密闭的装有NaOH溶液的大广口瓶内，将弯玻璃导管的一端通过橡皮塞插入广口瓶内，另一端经胶皮管与气
27、压计相连，将此装置放在黑暗中经历一段时间后，你将观察到什么现象？请说明现象产生的原因。【参考答案】在黑暗中，绿色植物的光合作用停止，但呼吸作用仍在进行。呼吸过程中释放出的CO2与广口瓶内预置的NaOH溶液发生反应：CO22NaOH=Na2CO3H2O。因此，瓶内气体减少，导致瓶内气体压强降低。故可观察到气压计读数减小。本题以植物呼吸实验为背景，综合了生物、物理、化学学科的知识内容，涉及观察（实验）、分析、理解、推理综合解决实际（实验中发现）问题等多方面能力的应用。本题着眼于对生物实验的观察和综合多学科知识分析问题的能力，对于理解实验的设计、操作、观察、测量、数据（或现象）分析等往往要涉及到多学
28、科的知识和能力的综合应用。十无氧呼吸和剧烈运动的问题：人在剧烈运动或从平原地区初入高原时，肌肉处于暂时相对缺氧，于是出现无氧呼吸。1此时体内葡萄糖分解的产物是 A 二氧化碳和水 B C3H6O3C 二氧化碳、水、C3H6O3 D 二氧化碳、C2H5OH2跳绳比赛是一种较剧烈的运动，某同学质量为50kg，他每分钟跳绳120次，假定在每次跳跃中，脚与地接触时间是跳跃一次所需时间的3/5；运动过程中测得他的心跳每分钟140次，血压平均为3104Pa，已知心跳一次约输送104m3的血液。平时心脏正常工作的平均功率约为1.5w，求：（g10m/s2）该同学腾空高度约多大？跳绳时克服重力做功的平均功率多大
29、？他的心脏工作时的平均功率提高了多少倍？能量从何而来？【参考答案】1B2 0.05m 50W 4.7倍人在剧烈运动时，骨骼肌急需大量能量，尽管当时的呼吸运动和血液循环都大大地加强了，但仍然不能满足肌肉组织对氧的需求，于是就出现了无氧呼吸。通过无氧呼吸来供给能量的情况是，在酶的作用下，葡萄糖分解成乳酸并释放少量的能量，这些能量的一部分供ADP合成为ATP，再由ATP供给肌肉活动所需要的能量。这种供能方式，虽然供能很少（因为乳酸中还有许多化学能未释放出来），但可以暂时满足肌肉剧烈活动所急需的能量。本题以常见的人体运动的生活实例为背景，综合了中学生物、物理两学科的知识内容，涉及理解、推理、分析和解决
30、实际问题等多方面能力的综合应用。事实上，人体的无氧呼吸与人所处的生态环境有很大关系，自然或人为生态环境的剧烈变化必然引起生物体内各系统功能的与之相适应的调节，比如人们从平原地区进入高原的初期，由于尚未适应高原空气稀薄的环境，体内血红蛋白所携带的氧满足不了人体对氧的需要。在3km以下时，一般只感觉脉搏和呼吸比平原时稍快，在3km到4km范围内，高山症状明显加剧，包括头晕、头痛、耳鸣、恶心、呕吐、脉搏和呼吸加速、四肢麻木高山反应的根本原因是体内血红蛋白所携带的氧满足不了人体对氧的需要，此时，有些组织细胞也往往通过无氧呼吸来获得能量。同时，体育锻炼能提高人们适应缺氧环境的能力。因此，平时加强体育锻炼
31、，提高自己对环境的调节适应能力是非常必要的。十一葡萄糖在生物体内具有重要的生理功能，人体内70左右的能量需由它经呼吸作用提供。 1写出进行呼吸作用的主要场所及葡萄糖在有氧和无氧条件下进行呼吸作用的方程式。2在有机分析中，通常用碘量法测定葡萄糖的含量。原理是：次碘酸钠（NaIO）在碱性条件下可将葡萄糖中的醛基定量地氧化为羧基，过量的IO会进一步歧化为IO3和I，酸化此溶液后IO3能变为I2析出。利用反应I22S2O322IS4O62可定量地测定析出的I2，从而求得葡萄糖的含量。观取25.00ml某医用葡萄糖溶液倾于锥形瓶中，加入20.00mL0.125mol/L NaIO溶液，边摇边滴加稀NaO
32、H溶液，至溶液变为浅黄色止。盖上表面皿，放置15min，然后加入2mL盐酸溶液，迅即用0.075mol/L Na2S2O3标准溶液滴定，至溶液变为浅黄色时加入2mL淀粉溶液，继续滴定至终点，共用掉Na2S2O3标准溶液20.00mL。写出所有反应的离子方程式；计算该葡萄糖溶液的物质的量浓度；说明终点时指示剂的颜色是如何变化的？3经研究知，成人大脑每小时可氧化10g葡萄糖或相当量的其它物质，通过呼吸作用产生的能量有1/100以电流的形式输出，已知37下lmol葡萄糖在酶的催化下氧化时可释放1274kJ的能量。求大脑中的生物电强度。【参考答案】1线粒体（或细胞质基质）2CHOH(CHOH)4CHO
33、IOOHCHOH(CHOH)4COOIH2O 3IO=2IIO3 5IIO36H=3I23H2O0.07由蓝色变为无色。30.357本题是以化学知识为主干的理化生跨学科综合题。题中将化学知识与实际运用相结合，将题给信息与干扰信息相结合，体现了考知识运用、考信息获取与加工、考综合能力和素质的新要求。十二已知酵母菌有两种呼吸：有氧呼吸和无氧呼吸，由氧气浓度决定。当氧气浓度高于一定数值时，将会由无氧呼吸转为有氧呼吸。如右图所示，瓶中装有葡萄糖液，B烧杯中装有饱和澄清石灰水。现通过漏斗向A瓶中加入酵母菌液，会看见瓶口有气泡冒出。1问B烧杯中会有什么现象发生？写出反应方程式。2若向A瓶中通入O2，会看到
34、什么现象？写出反应方程式。3将烧杯中最后所得溶液中加入稀HCl，又会有什么现象？写出反应方程式。【参考答案】本题考查酵母菌的呼吸反应。葡萄糖分解反应。CO2与Ca(OH)2反应，Ca(HCO3)2与HCl反应。1B杯中先有沉淀出现，后沉淀溶解。反应方程式略。2O2先抑制酵母菌无氧呼吸，后随着O2浓度增大，产生有氧呼吸。 CO2浓度反而增大。所以，B杯中产生气泡速度先减慢后增快。3有气泡生成：Ca(HCO3)22HCl=CaCl22H2OCO2十三生物体对能量的释放和利用主要与异化作用有关。异化作用的过程通常是在有氧的条件下进行的，这就涉及到呼吸问题。1试问：肺的通气是通过什么运动来实现的？体内
35、的气体交换是通过什么作用来实现的？人体呼吸的全过程包括哪三个相互联系的环节？2右图为测定肺活量的装置示意图。图中A为倒扣在水中的开口圆筒，测量前排尽其中的空气。测量时，被测者尽力吸足空气，再通过B将空气呼出，呼出的空气通过导管进入A内，使A浮起。已知圆筒A的质量为m，横截面积为S大气压强为p0，水的密度为，筒底浮出筒外水面的高度为h，则被测者的肺活量有多大？3已知空气的摩尔质量u= 29103kg/mol，则空气中气体分子的平均质量有多大？某人的肺活量为2.5103mL，则此人能吸入多少质量的空气（按标准状况计算）？所吸入的气体分子数大约是多少？（取两位有效数字）【参考答案】1肺的通气是通过呼
36、吸运动来实现的，而体内的气体交换则是通过扩散作用来实现的。人体呼吸的全过程包括外呼吸、气体在血液中的运输和内呼吸三个相互联系的环节。2设被测者的肺活量为V，测试时圆筒内外水面的高度差为x，筒内空气压强为p。由圆筒平衡和对筒内空气运用波意耳定律，有V=(Smg/p0)(hm/S)34.81026kg3.2g6.71022第1问可由生物学知识作出解答。测定肺活量时，吸入肺内的空气的压强为p0，进入圆筒后空气的压强可由圆筒的平衡条件求得。由玻意耳定律最终可求得吸入肺内的空气的体积肺活量。空气中气体分子的平均质量可由空气的摩尔质量和阿状加德罗常数求得。空气质量可由空气的摩尔质量和物质的量（空气的体积除
37、以摩尔体积）求得。气体分子则可由空气质量和气体分子的平均质量求得。本题为热学与化学、生物的综合题，涉及到的知识点有：热学中的气体状态变化规律气态方程，气体质量、化学中的物质的量的概念、阿伏伽德罗常数、分子质量和分子数的计算；生物中肺的通气、体内的气体交换、人体呼吸的全过程和肺活量概念等。十四为测定动物的呼吸性质，准备用右图这种装置，根据实验回答以下各问题：1用这个装置可以测定下面的哪种物质 A 放出的CO2 B 放出的O2C 吸收的CO2 D 吸收的O22应选用下面哪种溶液放入装置的试管内 A 乙醇 B 碳酸氢钠 C 淀粉 D 氢氧化钾 E 氯化钠3随着动物的呼吸，玻璃管内的红墨水向哪个方向移
38、动？4为什么把装置的广口瓶放入盛有水的槽内？（从AC中选出） A 为了冷却广口瓶B 为了使广口瓶内的水蒸气饱和C 为了使广口瓶内温度恒定5如巧妙地使用本装置测定呼吸商，简要说明其作法。注：呼吸商（R，Q）指呼吸时释放的CO2与消耗的O2的分子比（或体积比）.【参考答案】1D因为是呼吸实验，所以可以测定吸收O2的量或放出CO2的量。根据玻璃管内红墨水的移动能测出容器内气体的增减量，因为吸收O2的量与放出CO2的量相等，并且在容器内放入KOH溶液使CO2全部被吸收，因而能测出O2的减少量。2氢氧化钾因为在容器2中放了KOH，吸收CO2，所以氧的减少量是压力下降的直接原因。3向左移动4C5在一定时间
39、内，向试管内加入KOH的与没有加入KOH的红墨水的移动长度分别设为L1、L2，则：(L2L1)/L1，注意：如果在2中装入水，因为呼吸商是1，所以红墨水不移动。呼吸作用主要是指生物吸收氧气，将有机物分解成二氧化碳和水，同时释放能量的过程。生物无论生活在什么样的环境中，都受到环境中各种因素的影响。环境中影响生物的形态、生理和分布等的因素，叫做生态因素。生态因素包括非生物因素和生物因素，其中温度是一种很重要的非生物因素。生物体的新陈代谢需要在适宜的温度范围内进行，生物的生长和发育只能在一定的温度范围内进行。十五为了研究种于萌发时所需的条件，某学生设计了三个实验装置（A、B和C），放在阳光下，如右图
40、所示：1以下两种情况，能否得出结论？如有的话，是什么结论？试作解释。只将装置A和装置B的实验结果比较。只将装置B和装置C的实验结果比较。2举出两项理由解释所研究的条件对种子萌发的重要性。3装置B中种子的干重一星期后减少，试作解释。【参考答案】种子前发受温度、水分、通气条件及光照的影响（其中光照影响萌发后期叶绿素的形成）。温度影响萌发过程中酶的活性；原生质需要足够的水分才能进行活跃的代谢活动；萌发过程需要旺盛的呼吸作用保证其巨额的能量消耗。1有结论：种子萌发需要一定的水分；有结论：种子萌发需要氧气和光照；2水是组成原生质的重要成分，细胞中所有化学反应均是在水介质中进行的。另外，水可以使种皮软化，
41、并使种子内的酶活化。所以，种子萌发需要一定的水分。种子萌发过程是非常活跃的生命活动，需要消耗大量的能量，有氧呼吸是提供能量的最佳途径。所以，种子萌发过程需要通气；3呼吸作用消耗了有机物，产生CO2和H2O，此时萌发的种子还没有进行光合作用，没有有机物的积累，故种子干重下降。十六右图表示研究小型哺乳动物呼吸作用的实验装置，所有接头处均密封：1实验结束时，U形管内有色水溶液的水平面怎样改变？解释你的回答。2B瓶的作用是什么？3若给你提供一烧杯KOH溶液，描述并解释你将怎样在不用其他仪器的情况下，调整此实验装置，以证明小型哺乳动物吸收氧。【参考答案】1左低右高由于恒温动物呼吸作用产热，导致密闭容器内
42、温度升高，气压升高会引起U形管中有色水溶液水平面改变。2对照实验3将玻璃管AB的橡皮塞移开，将装KOH的烧杯悬挂在左边的玻璃瓶中，左边小哺乳动物由于呼吸吸收了O2，而释放CO2被KOH吸收，使左侧气压下降，导致U形管中水平面变为左高右低。十七 将一株根系发育完善的新鲜水稻苗放入10，339克饱和的硝酸钠溶液中，3个小时后取出溶液进行测定：1滴入酚酞，发现溶液变红，原因是 2测定溶液离子和水含量的变化，如果NO3比Na+大量减少，它的原因是 ；离子大量减少而水含量却不变，说明了 项目Na+水NO3减少量5%0%20%3用稀硝酸把溶液中和后，取125克样品两份，一份加入20克NaNO3缓慢升温至2
43、5（设水无损失），仍有5克NaNO3未溶，另一份蒸发掉12克水后恢复到10恰好饱和。（NaNO3 25时溶解度25g）。求水稻3小时至少消耗了 mol葡葡糖用来吸附离子。提示：正常情况下葡萄糖分子代谢终产物所形成的H+和HCO3全部吸附在根细胞表面。【参考答案】1HCO3与NO3进行交换，HCO3增多，溶液 pH上升呈碱性。2根对离子吸附有选择性，对NO3的吸收比对Na+的吸收大；根对矿质元素的吸收和对水分吸收是两个相对独立的途径。30.015水稻苗通过有氧呼吸，产生CO2，一分子CO2与一分子H2O结合形成H+和HCO3吸附在根细胞表面。H+和HCO3通过交换吸附分别与Na+和NO3进行交换
44、。由于根对离子吸收有选择性，NO3大量被吸收，溶液中HCO3增多，水解产生OH，pH值上升，酚酞遇碱变红。离子大量被吸收而水分子不变说明了根对矿质离子的吸收和对水分的吸收是两条相对独立的途径。对于3问，我们可根据溶质浓度相等联立方程。可得10时的溶解度为13g。十八血液的有机成分包括血细胞，血细胞中含有各种呼吸色素，而使血液呈现不同的颜色。低等生物的血液多呈蓝绿色，而高等生物多呈红色。这是因为高等生物的血细胞中含有哪种呼吸色素？人们常说的煤气中毒就是由于此种色素的能力被破坏，请就此现象解释原因。据报纸上说某些运动员在比赛之前到高原训练以提高成绩，请就呼吸代谢的两种类型解释原因。（提示：高原训练
45、可增加血细胞含量）【参考答案】1高等生物血细胞中含有血红蛋白，所以呈现红色。2煤气中毒是因为CO与血红蛋白结合，破坏血红蛋白的携氧能力。3呼吸代谢两种类型为无氧型和有氧型：无氧型C6H12O6=2C3H6O3196.65kJ；有氧型C6H12O66O2=6CO212H2O2618kJ。由于高原训练可增加血细胞在血液中的含量，故血液携氧能力增强。运动员在比赛时需要大量能量，因为有氧呼吸提供的能量要远远大于无氧呼吸，氧气含量的增强可使运动员在比赛中体力充沛、减少疲劳、取得成绩。十九植物同人一样，人每天都要从食物中吸收各种人体的必需元素，植物也要吸收各种元素而且植物必须的元素有13种。这些元素除C、
46、H、O外主要由根系从土壤中吸收，这种吸收元素的过程与根细胞的呼吸作用密切相关。1在交换吸附过程中，根细胞提供许多阴、阳离子，写出此方程式。2矿质元素在土壤中的存在形式及被吸收的状态。3当天气温度升高时，若不增加水份，根部的交换吸附离子有什么变化？请写出原因。【参考答案】1呼吸作用产生的CO2为根细胞的离子的交换吸附提供了阴离子（HCO3）和阳离子（H+），即CO2H2O=H2CO3H+HCO3。2矿质元素在土壤中的存在形式：土壤溶液中或被土壤颗粒吸附着，矿质元素被吸收的状态：离子状态。3H2CO3H+HCO3Q当温度升高时，吸收热量，加快分解，使H+、HCO3浓度增大。二十葡萄糖在生物体内起着
47、重要的生理功能。人体内70左右的能量由葡萄糖经呼吸作用提供。1请写出呼吸作用进行的主要场所及葡萄糖在有氧及无氧条件下进行呼吸作用的方程式。2在有机分析中，通常用碘量法测定葡萄糖的含量。原理如下：由于葡萄糖中含有醛基，可被次碘酸钠（NaIO）定量氧化为羧基，此反应在碱性条件下进行，过量的IO将进一步歧化为IO3和I。酸化此溶液时，IO3恢复成I2析出，再利用I22S2O32=S4O622I反应可定量测得析出的I2，从而求得葡萄糖含量。现置25.00mL葡萄糖溶液于锥形瓶中，加入40.00mL 0.05mol/L溶液，在摇动下缓慢滴加稀NaOH溶液，直至溶液变为浅黄。盖上表面皿，放置15min。然
48、后加入2mL HCl溶液，立即用0.05mol/L Na2S2O3标准溶液滴定至浅黄色，加入2mL淀粉溶液，继续滴定至终点，用去Na2S2O3标准液30.00mL。写出所有反应方程式（离子方程式）。计算葡萄糖溶液的摩尔浓度。测定过程中溶液两次变为浅黄说明了什么？指示剂终点变色如何？【参考答案】1呼吸作用进行的主要场所为线粒体。反应方程式略2反应方程式略因为1mol I2产生1mol IO，而1mol葡萄糖消耗1mol IO，所以相当于1mol葡萄糖消耗1mol I2。c（葡萄糖）0.05mol/L溶液第一次变为浅黄说明IO已大部分歧化为IO3与I。溶液第二次变为浅黄说明此时I2已大部分被滴定，快接近终点。指示剂终点为蓝色无色。