液體擴散實驗演示裝置

1. 測定細胞膜透性能解決什麼理論和實踐問題

測定細胞膜透性能解決什麼理論和實踐問題如下：

細胞的生理活動與細胞膜的稿攔通透性息息相關，細胞膜的通透性也能反映細胞處於何種生理狀態。一般來說，細胞膜的通透性的改變(增大或者減小)是細胞病變的先兆。通過研究細胞膜的通透性的各項性質，我們能更好的研究生命體的各種生理過程，研究某些疾病的致病機理，生產更好的葯物來治療疾病。

細胞膜選擇透過性的一組實驗

細胞膜的選擇通過性是「細胞結構與功能」一節的難點內容之一，也是第2章「滲透作用原理」，「根對礦質離子選擇吸收」的基礎。在教學過程中如能把學生帶進實驗室，使用直觀手段教學，不但有助於突破教學難點，提高教學質量，而且還能引起學生對科學實驗的濃厚興趣。

二、演示紅細胞的滲透反應裝簡高置

取3支試管，第1支試管加入2mL 0.9%的生理鹽水、第2支試管加入2mL蒸餾水，第3支試管加入2mL10%的氯化鈉溶液，然後各滴加2滴哺乳動物紅細胞懸浮液，震盪混勻，放在試管架上。引導學生思考：一段時間後，3支試管中將分別出現何種結果，其原因是什麼？在學攔敬尺生思維活動

展開並形成一致性結論後即板畫出紅細胞的3種不同形態（圖2），說明紅細胞對水是自由滲透的，水能夠借濃度梯度被動地透過細胞膜，從而引起紅細胞吸水膨脹破裂（溶血）或失水皺縮。


那麼正常細胞在和環境進行物質交換時，能否也遵循高濃度低濃度的擴散原理，被動地吸收各種不同分子量的物質呢？

給學生分發實驗材料、用具及實驗報告，要求學生在觀察演示實驗2的基礎上，設計實驗方案來驗證自己的設想。最後教師用啟發誘導的方式歸納出一個正確的設想，提出合理的實驗方案來加以驗證。

三、學生實驗——細胞膜被動吸收的驗證

1．實驗原理 紅細胞對水是自由滲透的，但對大多數物質具有選擇透過性，在等滲條件下，稀釋的紅細胞懸浮液呈渾濁狀且透光性差。但當紅細胞溶血後，其懸浮液就變得透明且光線容易透過。本實驗用稀釋的紅細胞懸浮液在不同溶質中是否出現溶血現象，來驗證細胞膜的選擇透過性。

2．材料、用具 量筒、試管和試管架、秒錶、紅細胞懸浮液、蒸餾水、乙二醇、甘油、10%葡萄糖、1%澱粉液。

3．方法步驟 取5支試管編號，並在試管底部背面襯1張印有印刷字體的小紙片，按下表加入下列各種物質，振動混勻後，置於試管架上。當通過試管看到其背面清晰的印刷字體時，此時間即是該溶劑或溶質分子透過紅細胞膜所需的時間，用秒錶記錄，結果記錄在下表中。

細胞膜對不同物質的透性

試管
編號
試劑（mL） 細胞懸浮液（滴） 結果及原因
1 蒸餾水2mL 2
2 乙二醇2mL 2
3 甘油2mL 2
4 10%葡萄糖2mL 2
5 1%澱粉液2mL 2

註：①取新鮮哺乳動物血液適量，按4：1加入5%的檸檬酸鈉溶液，震盪混勻，靜置數小時，待血液分層後，倒去血漿及部分血細胞，再按1：5的比例加入0.9%的生理鹽水靜置，分層後，倒去上清液即成。

②1g澱粉加0.9%的生理鹽水至100mL，煮開後冷卻。

4．實驗結論 實驗表明小分子物質（如、、甘油、乙二醇、葡萄糖）能夠藉助簡單的擴散作用，透過細胞膜，而大分子物質（如澱粉、蛋白質）則不能通過。然後教師依據實驗結論講述自由擴散和協助擴散原理。

四、細胞膜生動吸收是生活細胞的特徵

細胞膜具有一種非常重要的特性，就是能選擇性地透過一些物質，一些離子、小分子可以以自由擴散、協助擴散的方式順利通過，另一些「禁止通行」。如果細胞死亡，則細胞膜將失去選擇透性，也就失去了主動吸收的功能。

1．教師演示實驗 取2支試管，分別放入1朵蒲公英（或其他有色花瓣）並注入適量清水，將其中1支試管放在酒精燈上加熱至沸，引導學生觀察並分析實驗結果。

2．學生實驗——小麥種子發芽率的快速測定：提供浸泡5h的小麥種子，10%的紅墨水（染色劑）、刀片、培養皿、載玻片。由學生自己設計實驗步驟，分析實驗結果。教師巡視，個別指導。實驗結束後，教師對比前一個煮花瓣的實驗，進一步講清主動吸收的原理。

2. a圖所示裝置是演示液體的擴散

A、圖a所示的是演示的是液體分子在不停的做無規則運動，即擴散．故A不符合題意．
B、圖b演示版的是分子間有引權力，故B符合題意．
C、圖C所示裝置是演示空氣被壓縮時內能增大，溫度升高．故C不符合題意．
D、圖d所示裝置是演示內能轉化機械能．故D不符合題意．
故選B

3. 初中化學實驗中常用的實驗裝置如圖所示：Ⅰ．這些裝置都有其優點，其中發生裝置的圖1，可以控制反應速率

Ⅰ、可根據裝置的特點分析解答，如：發生裝置操作是否簡單，能否控制反應速率，控制反應發生和停止，節約葯品等；
（1）圖2可通過分液漏斗控制液體的滴加速度，從而控制反應速率；
（2）圖3中打開活塞，固液接觸生成氣體，關閉活塞，容器內壓強增大，將液體壓入漏斗，反應停止；
（3）圖4的優點是通過彈簧夾的開閉控制試管內壓強，從而使反應隨時發生和停止，且可以節約葯品，操作方便；
（4）圖5的優點是可通過將試管拿出和放入液體里，使反應發生和停止；
（5）圖6的優點是打開活塞，固液接觸生成氣體，關閉活塞，U型管內壓強增大，U型管左側液面上升，右邊的下降，與固體分離，從而使反應隨時發生和停止；
Ⅱ、尾氣處理處置可從是否吸收充分和是否防倒吸進行分析；
（6）圖7中氣體通入液體，可與液體充分接觸，從而使氣體被充分吸收；
（7）圖8有漏斗，氣體溶於液體後液面不會上升太多，從而可防止液體倒吸；
（8）圖9氣體可充分與液體接觸被充分吸收，尾氣被吸收，引起裝置壓強減小，液體最多進入小球，壓強變化，又會流回燒杯，不會引起倒吸；
（9）圖10氣體可充分與液體接觸被充分吸收，尾氣被吸收，引起裝置壓強減小，液體最多進入長頸漏斗，壓強變化，又會流回燒杯，不會引起倒吸；
故答案為：Ⅰ、（1）可以控制反應速率；通過控制液滴滴加速度，從而控制反應速率；
（2）可以控制反應的發生和停止；通過活塞的開閉控制容器內壓強，從而使反應隨時發生和停止；
（3）可以控制反應的發生和停止（合理均可）；通過彈簧夾的開閉控制試管內壓強，從而使反應隨時發生和停止；
（4）操作簡單，可控制反應發生和停止；通過將試管拿出和放入液體里，隨時控制反應發生和停止；
（5）可以控制反應的發生和停止；通過活塞的開閉控制U型管內壓強，從而使反應隨時發生和停止；
Ⅱ、（6）使氣體充分吸收；氣體與液體充分接觸，從而使氣體充分吸收；
（7）防止液體倒吸；有漏斗，氣體溶於液體後壓強減小，液面不會上升太多，從而可防止液體倒吸；
（8）既能使氣體充分吸收，又能防止倒吸；氣體與液體充分接觸，從而使氣體充分吸收，且液體最多進入小球，壓強變化，又會流回燒杯，從而可防止液體倒吸；
（9）既能使氣體充分吸收，又能防止倒吸；氣體與液體充分接觸，從而使氣體充分吸收，且液體最多進入長頸漏斗，壓強變化，又會流回燒杯，從而可防止液體倒吸．

4. 甲、乙兩管的口徑相同，半透膜只允許葡萄糖分子通過，澱粉分子無法通過，擴散作用實驗裝置如下圖

溶液滲透壓的大小取決於單位體積溶液中溶質微粒的數目：溶質微粒越多，即溶液濃度越高，對水的吸引力越大，溶液滲透壓越高，因為乙管葡萄糖含量高，所以滲透壓大，故水分是由甲管向乙管滲透，此時B不能確定。

5. 擴散實驗

德國科學家托馬斯·格拉漢姆於1828～1833年間對氣體擴散進行實驗研究，隨後1833年到年間，長期進行液體擴散現象研究。

圖8—1示意格拉漢姆進行液體擴散實驗時簡單而有效的實驗裝置，大水槽水的底部放置有裝滿食鹽水的小水杯，圖8—1a～c中的水杯僅口徑不同。

圖8—1 格拉漢姆液體擴散實驗裝置

a—小口杯；b—中口杯；c—大口杯

實驗結果表明兩個方面的定性結論。一方面，若一次實驗中小杯裝的食鹽水濃度相同，在相同擴散時間內食鹽進入大水槽的量的順序是圖8—1 c＞b＞a，說明食鹽的物質傳遞量與杯口面積成正比。

定義單位時間內物質因擴散通過擴散面積A傳遞的量為擴散流量，用J_A表示，量綱為[M·T^—1]；定義單位時間內物質因擴散通過單位面積上的量為擴散通量，用符號J表示，量綱為[M·L^—2·T^—1]。擴散通量J是強度性質，對於確定的擴散系統J是空間坐標及時間的函數。擴散流量J_A與擴散面積（A）和擴散通量的關系為J_A=A·J。擴散流量與擴散通量的量綱不同，有些文獻中稱擴散流量J_A為「擴散通量」，則「單位面積上的擴散通量J」可改稱為「擴散通量密度」。

另一方面，當小杯內裝的食鹽水濃度不同時，對擴散流量J_A有圖8—1c＞b＞a，而對擴散通量J，圖8—1 c＞b＞a，即食鹽水濃度c大則擴散通量J 就大，J與c成正比。

擴散實驗中測量的擴散流量J_A和擴散通量J都與測量的時間區段有關。格拉漢姆在擴散實驗研究中用通量等物理量描述擴散現象，卻沒有給出描述擴散過程的動力學方程。