高考中有关“渗透作用”的难点详解演示教学

微专题3 深度分析渗透作用装置图[找规律]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。

[对点小练]1.(2020·吉林长春统考)如图为一个渗透装置，假设溶质分子或离子不能通过半透膜，实验开始时，液面a和b平齐。

下列判断不正确的是( )A.如果甲、乙都是蔗糖溶液，甲的浓度低于乙，则液面a会下降，液面b会上升B.如果甲、乙分别是葡萄糖溶液和蔗糖溶液，两者的质量分数相同，则液面a会上升，液面b会下降C.当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时，甲、乙溶液的浓度不一定相等D.当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时，甲、乙溶液的渗透压一定相等解析如果甲、乙都是蔗糖溶液，甲的浓度低于乙，则水主要向乙一侧扩散，则液面a会下降，液面b会上升，A正确；如果甲、乙分别是葡萄糖溶液和蔗糖溶液，两者的质量分数相同，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，则液面a会上升，液面b会下降，B正确；当半透膜两侧的渗透作用达到平衡时，由于两侧的液面高度差可能不同，因此甲、乙溶液的浓度不一定相等，甲、乙溶液的渗透压也不一定相等，故C正确、D错误。

考点13 渗透作用的原理及应用高考频度：★★★☆☆难易程度：★★★☆☆1．渗透作用原理（1）发生渗透作用的条件①具有半透膜。

②膜两侧溶液具有浓度差。

（2）渗透作用的实质：单位时间内由清水进入蔗糖溶液中的水分子数多于由蔗糖溶液进入清水中的水分子数，导致蔗糖溶液液面上升。

2．动植物细胞的渗透吸水和失水（1）（2）成熟植物细胞的吸水和失水①当外界溶液浓度＞细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离现象。

②当外界溶液浓度＜细胞液浓度时，细胞吸水，失水的细胞发生质壁分离复原现象。

3．观察植物细胞的质壁分离和复原（1）实验原理①成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。

②细胞液具有一定的浓度，能渗透吸水和失水。

③原生质层比细胞壁的伸缩性大得多。

（2）实验步骤考向一渗透作用的发生1．某同学设计了如图所示的渗透作用实验装置，实验开始时长颈漏斗内外液面平齐，记为零液面。

实验开始后，长颈漏斗内部液面的变化趋势为【参考答案】B【试题解析】仔细观察图示，长颈漏斗内为蔗糖溶液，实验开始后长颈漏斗内部液面将上升，由于实验初始阶段半透膜内外溶液浓度差较大，所以液面上升速率较大。

随着液面高度的增大，液柱抑制水分渗入的作用力逐渐增大，当与浓度差促进水分渗入的作用力达到平衡时，液面不再上升。

此时，水分子通过半透膜的渗入与渗出达到平衡。

易错警示走出渗透作用发生的“4”个误区（1）水分子的移动方向是双向移动，但最终结果是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数多。

（2）实验中观察指标为漏斗内液面变化，但不能用烧杯液面变化作描述指标，因为现象不明显。

（3）渗透系统的溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度，实质是指渗透压。

（4）如果溶质分子不能透过半透膜，在达到渗透平衡时，一般两侧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扩散。

2．下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。

易错点03渗透作用和主动运输的深度解读目录01易错陷阱（3大陷阱）02举一反三【易错点提醒一】质量浓度≠物质的量浓度【易错点提醒二】主动运输不都是ATP直接供能【易错点提醒三】温度不只影响主动运输速率03易错题通关易错陷阱1：质量浓度就是物质的量浓度【分析】渗透系统的溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度，实质是指渗透压，大小取决于溶液中溶质微粒数目。

错陷阱2：主动运输都是ATP直接供能【分析】第一类：直接消耗ATP的主动运输，通常称为泵（ATP驱动泵），ATP驱动泵既是载体同时也是催化ATP水解的酶。

第二类：间接消耗ATP的主动运输。

小肠上皮细胞逆浓度吸收葡萄糖时，没有直接消耗ATP，而是利用Na+浓度差的能量。

但是Na+浓度差的建立是依靠Na+-K+泵的，而Na+-K+需要消耗ATP。

第三类：光驱动：一种噬盐的厌氧细胞膜上特有的蛋白质(细菌视紫红质)，可在光能的激发下，逆浓度将H+运出细胞，造成细胞外积累高能浓度H+，这种H+浓度差可被另一种蛋白利用合成ATP。

易错陷阱3：温度仅影响主动运输速率【分析】温度可以通过影响酶的活性进而影响呼吸作用的能量释放来影响物质运输速率，也可以通过影响生物膜的流动性来影响物质运输。

【易错点提醒一】质量浓度≠物质的量浓度（U形管分析）【例1】U形管中装有两种不同的溶液R和S（R溶液为质量分数为10%的蔗糖溶液，S溶液为质量分数为10%的葡萄糖溶液，两种溶质均不能透过半透膜X），两溶液被一半透膜X隔开，如图所示。

当U形管内达到平衡时，液面与浓度的关系应是（）A．右侧较高，且平衡时两溶液浓度相等B．两侧高度相等，浓度相等C．右侧较高，且平衡时右侧浓度较大D．左侧较高，且平衡时左侧浓度较大【答案】C【解析】S溶液与R溶液的质量分数相同，蔗糖的相对分子质量比葡萄糖的大，两溶液体积一样，所以葡萄糖溶液的物质的量浓度比蔗糖溶液的物质的量浓度大。

从左侧向右侧运输的水分子比从右侧向左侧运输的水分子多，达到平衡时右侧液面较高，此时产生的静水压与二者浓度差产生的渗透压达到平衡，所以平衡时右侧浓度较大，C正确，ABD错误。

《渗透作用演示实验》的改进一、教材分析渗透现象演示实验位于人教育版高中生物《必修》第4章第1节开篇的问题探讨。

渗透作用是本节教学内容的一个难点，做好渗透作用演示实验是突破难点的重要教学手段。

通过实验的演示，让学生通过分析现象，认识半透膜的作用，概括出渗透作用的概念和发生渗透作用的两个条件，从而为本节讲述动物细胞的细胞膜和植物细胞的原生质层都相关于一层半透膜及细胞吸水失水现象建立了良好的知识铺垫。

二、实验原型教材中的实验装置如上图所示，但在实际操作中遇到一些问题：（1）用玻璃纸或膀胱膜作为半透膜，取材处理不太容易，且玻璃纸与生物膜有一定差异。

（2）该装置中长颈漏斗呈下大上小的钟形，半透膜需套在下端，在实际操作中，由于钟形长颈漏斗下部口径大，要求制取的半透膜的面积较大，在套膜、结扎上较麻烦，经常会出现结扎不严密或半透膜破损等操作困难的问题。

另外长颈漏斗上部管径也不够细小，造成漏斗内水柱上升幅度小且速度缓慢，实验现象不明显。

（3）装置中的长颈漏斗是倒立的，通过漏斗颈向装置内加入溶液也非常麻烦。

三、实验改进与创新之处1、实验材料的选择与处理：常用的生物材料有鸡蛋的卵壳膜、鱼膘等，其中，鸡蛋膜取材方便，为较常使用的半透膜材料。

处理方法如下：在生鸡蛋稍尖的一端，轻轻敲出一小孔，倒出蛋清和蛋黄，留下蛋壳用清水洗净，然后浸泡在质量分数为15％的盐酸中15～20 min，使卵壳上的CaCO3溶解，最后用针挑去破裂的蛋壳，让完好的卵壳膜露出，洗净放入清水中备用（注：①挑蛋壳时不要损坏卵壳膜；②为了加强实验效果，卵壳膜最好随制随用，不宜放置过久）。

2、实验装置的改进滴加红墨水的蔗糖溶液（1）将倒置的长颈漏斗正立，这样就方便了溶液的注入。

在玻璃管的底部套上已制好的鸡蛋壳膜，用橡皮筋（或橡皮管）扎住，注意松紧要程度，过松会漏水，过紧了会损坏卵壳膜，也会造成漏水。

（2）用滴加几滴红墨水的蔗糖溶液代替无色的蔗糖溶液，既容易观察液面上升情况，也检验蔗糖分子是否通过卵壳膜而进入烧杯内液体中。

与渗透作用有关的疑难解析邓远源（江西省遂川中学343900）一．教材叙述“水分子从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散”是否与自由扩散相矛盾？答：并不矛盾。

自由扩散是指物质分子（包括所有分子）从高浓度溶液向低浓度溶液的扩散，而渗透作用中所指的是“水分子低浓度溶液向高浓度溶液的扩散”，其浓度高低是就溶质分子而言，低浓度水溶液中，水分子浓度高，即水势高，高浓度水溶液中，水分子浓度低，即水势低。

所以渗透作用仍然属于自由扩散。

教材没有提及“水势”这一概念，所以在理解上有一点难度。

二．教材对“渗透作用”是这样定义的：这种水分子或其它溶剂分子通过半透膜，从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散，称为渗透作用。

这里说的“浓度”到底是质量百分比浓度还摩尔浓度？请指教。

答：教材《演示实验》出现“水分子为什么能够通过半透膜溶液向漏斗内的蔗糖进行扩散”现象是这样解释的：由于单位体积清水中的水分子数比单位体积蔗糖溶液中的水分子数多，所以在单位时间内，水分子由烧杯通过半透膜进入漏斗内的数量，多于水分子由漏斗内进入烧杯的数量，因此，漏斗管内的液面上升了。

可见，此定义中的“浓度”特指摩尔浓度。

三、教材“渗透作用”演示实验中，该装置始终具备产生渗透作用的两个条件（即具有半透膜和半透膜两侧的溶液具有浓度差），漏斗管内的液面为什么不会持续上升？另外处于清水中的成熟植物细胞也始终具备产生渗透作用的两个条件，为什么不能无限吸水？答：（1）当漏斗管内的液面上升时，液柱将会产生静水压，并压强不断增大，静水压越大，压迫水分子从漏斗内向烧杯中移动的速度越快，膜内外水分子进出速度越来越接近，当达到平衡时，漏斗管内的液面便停止上升，所以漏斗管内的液面上升到一定高度就停止。

（2）处于清水中的植物细胞开始不断吸水，液泡中的细胞液增加，液泡体积变大，原生质层向外扩张，细胞膨胀。

但植物细胞的细胞壁伸缩性很小，不能随细胞的膨胀而不断扩大。

此时原生质层对细胞壁产生向外的压力，称为膨压。

专题07 渗透作用一、渗透作用1．渗透系统(1)组成：一个完整的渗透系统，由两个溶液体系以及两者之间的半透膜组成。

(2)渗透作用产生的条件2．动、植物细胞的吸水和失水 (1)动物细胞的吸水和失水①原理—⎪⎪⎪⎪――→“半透膜”细胞膜――→浓度差细胞质与外界溶液间具有浓度差 ②现象a ．外界溶液浓度<细胞质浓度⇒细胞吸水膨胀。

b ．外界溶液浓度>细胞质浓度⇒细胞失水皱缩。

c ．外界溶液浓度＝细胞质浓度⇒水分进出平衡。

(2)植物细胞的吸水和失水(以成熟植物细胞为例) ①条件：成熟植物细胞具有中央大液泡。

②原理③现象a ．当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时，细胞就通过渗透作用失水，植物细胞就发生质壁分离现象。

b ．将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中，此时细胞液的浓度高于外界清水，植物细胞就吸水，发生质壁分离复原现象。

3．科学家将番茄和水稻分别放在含有Ca2＋、Mg2＋和SiO4－4的培养液中培养，结果及分析如下：(1)实验结果①不同植物对同种无机盐离子的吸收有差异。

②同种植物对不同无机盐离子的吸收也有差异。

(2)实验结论：植物细胞对无机盐离子的吸收具有选择性。

解题技巧1、不同渗透装置中水分子运动情况及液面变化(1)溶质不能通过半透膜的情况①若S1溶液浓度大于S2溶液浓度，则单位时间内由S2→S1的水分子数多于由S1→S2的，外观上表现为S1溶液液面上升；若S1溶液浓度小于S2溶液浓度，则情况相反，外观上表现为S1溶液液面下降。

②在达到渗透平衡后，若存在如图所示的液面差Δh，则S1溶液浓度仍大于S2溶液浓度。

因为液面高的一侧形成的压强，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。

(2)溶质能通过半透膜的情况若S1溶液浓度大于S2溶液浓度，则最初单位时间内由S2→S1的水分子数多于由S1→S2的，随着溶质的扩散，最终S1和S2溶液浓度相等，外观上表现为S1溶液液面先上升后下降，最终S1和S2溶液液面持平；若S1溶液浓度小于S2溶液浓度，则情况相反。

重难点分析与提升必修1（新人教版）一、自由扩散和渗透作用的辨析自由扩散是指小分子物质通过简单的扩散作用进出细胞.渗透作用是指象水分子等溶剂分子进出细胞的扩散。

从表面看它们有以下不同点:1、对象不同。

自由扩散对象是小分子包括水分子等溶剂分子。

渗透作用对象是水分子等溶剂分子。

2、条件不同。

自由扩散条件是从高浓度到低浓度。

渗透作用条件是从低浓度到高浓度.3、能量不同。

自由扩散消耗的能量是溶质势能。

渗透作用消耗的是水等溶剂分子的势能。

其实它们的本质是相同的.1、对象都是指小分子物质.2、条件表面不同，其实相同。

我们知道，浓度是指溶质的浓度。

水等溶剂分子当然没有浓度的概念。

若把条件改为单位体积某分子的数量，那么二者的条件就相同了。

如酒精的自由扩散是从高浓度到低浓度，实质是单位体积高浓度酒精的溶液酒精分子数量高于低浓度酒精溶液单位体积低浓度酒精分子数量.水的渗透作用是从低浓度到高浓度，实质是单位体积低浓度的溶液的水分子数量高于高浓度溶液；二者是一样的。

3、消耗的能量本质也一样都是分子势能。

只不过当溶质分子自由扩散时消耗的是溶质势能.渗透作用消耗的是溶剂势能。

常见的进行自由扩散的物质是:氧气、二氧化碳等气体分子以及甘油、胆固醇、酒精、尿素和水等不带电荷的小分子物质。

常见的进行渗透作用的物质是水.从上述分析可知，渗透作用是自由扩散的一种,只指溶剂分子的自由扩散。

【例题】（第一届全国奥林匹克生物竞赛题）．渗透作用可被定义为:A 水进入活植物的根毛细胞B 一种溶液通过半透膜而进入一稀溶液C 水从一浓溶液通过半透膜而进入一稀溶液D 水从一稀溶液通过半透膜而进入一浓溶液【解析】只有D才是渗透作用的定义,C说反了；B不对，因为溶液不可能通过半透膜，只有溶剂（水)才能通过半透膜,溶质不能通过半透膜。

水进入根毛细胞是渗透作用的结果，不是渗透作用本身。

【答案】D二、主动运输的判断从低浓度一侧运输到高浓度一侧，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种方式叫做主动运输。

第四节植物对水分的吸收和利用教学目标1.了解吸胀吸水的概念及原理。

2.理解渗透作用的概念及渗透吸水的含义。

3.掌握渗透吸水的原理；质壁分离及质壁分离复原的实验。

4.掌握水分的运输、利用和散失。

了解蒸腾作用的意义。

教学重点1.渗透作用概念及原理，质壁分离及质壁分离复原的实验。

2.掌握水分的散失及意义。

教学难点渗透作用的概念及原理教学过程一、根尖的形态与吸水的部位、方式（课件展示植物吸水的主要器官——根的根尖形态图）植物吸水的两种方式：吸胀吸水、渗透吸水植物体内大部分细胞是成熟的植物细胞，所以渗透吸水是植物吸水的主要方式。

接下来咱们就共同探讨植物是如何利用渗透作用吸收水分的？渗透作用的原理是怎样的？（课件显示“渗透作用与水分的移动”演示实验）二、渗透吸水的原理（认识实验装置需要的器材，特别指出玻璃纸（半透膜）。

介绍半透膜的性质。

课件显示“半透膜示意图”）（课件演示实验过程）三、植物细胞的结构与渗透吸水装置成熟的植物细胞是否依靠渗透作用吸水和失水？就要看成熟的植物细胞是否是一个渗透系统？（课件演示成熟植物细胞结构图）结论：一个成熟的植物细胞就是一个完整的渗透系统，把它放在外界溶液中时，就会通过渗透作用吸水或失水。

四、植物细胞的吸水和失水课件演示“植物细胞的质壁分离与复原”实验，五、水分的运输、利用和散失（课件显示植物根吸水、利用、扩散的全过程图）（一）水分的运输1、根毛区细胞→层层细胞→根导管根毛区细胞→层层细胞间隙→根导管2、运输：水分→根吸收→根导管→茎导管→叶→植物体各部位→散失到大气（二）水分的利用：根吸收的水分只有1~5%留在植物体内，供植物利用。

（三）水分的散失：六、合理灌溉课堂反馈1. 以下可以发生渗透作用的是__________。

A. 煮熟的马铃薯条放入水中B. 把干种子放在清水中C. 把经10%盐酸处理的根尖放入清水里D. 把生活的根尖放在30%的蔗糖溶液中2.置于一定浓度的蔗糖溶液中，可能会发生质壁分离的细胞是A.人的口腔上皮细胞和肝细胞。