朱永江

【內(nèi)容摘要】舉例說(shuō)明公式c=n/v 在高中生物滲透作用中的具體應(yīng)用，例如，滲透作用題目中關(guān)于半透膜兩側(cè)溶液的滲透壓的大小確定。

【關(guān)鍵詞】c=n/v 滲透作用

新課標(biāo)明確要求要把對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)提高到與知識(shí)教育同等重要的地位，其中思維能力就是生物教學(xué)中應(yīng)著重培養(yǎng)的能力之一。在多年的教學(xué)實(shí)踐中，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生在解題問(wèn)題上，最主要的是在解題思路及應(yīng)變能力方面表現(xiàn)較差。滲透作用是高中生物的重點(diǎn)和難點(diǎn)所在，但其中往往可以運(yùn)用一些其他學(xué)科的公式來(lái)解決。本文總結(jié)如下：

高中化學(xué)階段提到過(guò)物質(zhì)的量濃度c=n/v（n是溶質(zhì)的物質(zhì)的量，v是溶液體積），而高中生物中關(guān)于滲透作用的知識(shí)就涉及到物質(zhì)的量濃度。下面先解釋下滲透作用的概念：兩種不同濃度的溶液隔以半透膜（允許溶劑分子通過(guò)，一般不允許溶質(zhì)分子通過(guò)的膜），水分子或其它溶劑分子從低濃度的溶液通過(guò)半透膜進(jìn)入高濃度溶液中的現(xiàn)象。其中滲透作用的溶液濃度是指物質(zhì)的量濃度。因此，接下來(lái)通過(guò)舉幾個(gè)實(shí)例來(lái)闡述c=n/v在滲透作用中的應(yīng)用。

一、利用c=n/v突破滲透作用在U型管中兩側(cè)不同濃度的溶液中水的流動(dòng)方向問(wèn)題

在此探討中注意質(zhì)量濃度和物質(zhì)的量濃度的轉(zhuǎn)換。如運(yùn)用數(shù)學(xué)思想對(duì)生物學(xué)的一些過(guò)程加以總結(jié)，再用總結(jié)出的規(guī)律或公式進(jìn)行提升，給出解決問(wèn)題的指導(dǎo)思想，有利于學(xué)生加深對(duì)生物過(guò)程的理解和對(duì)生物習(xí)題的提供指導(dǎo)思想。

例1：如果將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的葡萄糖溶液和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的蔗糖溶液分別放入U(xiǎn)形管的左右兩側(cè)，中間用半透膜隔開(kāi)（葡萄糖和蔗糖分子均不能通過(guò)），如右圖所示。

開(kāi)始時(shí)液面齊平，一段時(shí)間后

解析：在體積和質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同的條件下，根據(jù)公式c=n/v（n=m/M）的推算，蔗糖的摩爾質(zhì)量大于葡萄糖（M蔗> M葡），m蔗=m葡，所以n蔗

由此，得到如下結(jié)論：第一，水分子滲透的方向應(yīng)該由水分子的物質(zhì)的量濃度c的大小來(lái)決定。第二，相同體積的，等質(zhì)量百分比濃度的不同物質(zhì)，他們的物質(zhì)的量百分比濃度不一定相等。舉個(gè)例子，等體積等質(zhì)量分?jǐn)?shù)的20%的葡萄糖溶液和20%的淀粉溶液，顯然其物質(zhì)的量濃度不同，這與不同溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量M有關(guān)。

同上面題目，只是將條件改為半透膜允許水和葡萄糖通過(guò)，而不允許蔗糖通過(guò)，左右兩側(cè)液面開(kāi)始和一段時(shí)間后液面的情況是：（ ）。

解析：先應(yīng)該右側(cè)的水分子物質(zhì)的量濃度c大于左側(cè)，故水一開(kāi)始就進(jìn)入左側(cè)，與此同時(shí)，葡萄糖也從左側(cè)滲透擴(kuò)散進(jìn)入右側(cè)，因此，最后右側(cè)不但有蔗糖溶液還有葡萄糖溶液，而左側(cè)只有葡萄糖溶液，顯然左側(cè)的水比右側(cè)的物質(zhì)的量濃度大，故最后水要從左側(cè)進(jìn)入到右側(cè)。因此正確答案為先左側(cè)高于右側(cè)，后右側(cè)高于左側(cè)。

通過(guò)對(duì)上個(gè)例題的適當(dāng)改變，可以看出半透膜如果對(duì)某種溶質(zhì)也可以讓其通過(guò)，題目的解題思路仍然可以運(yùn)用公式c=n/v，并且理科生對(duì)解題方法中公式的運(yùn)用明顯更加容易接受。

二、公式c=n/v關(guān)于滲透速率的運(yùn)用

數(shù)學(xué)公式在不同的習(xí)題中有不同的運(yùn)用，指導(dǎo)學(xué)習(xí)根據(jù)習(xí)題的題境，適時(shí)而準(zhǔn)確的運(yùn)用更有利于學(xué)生提升解題能力和思考能力。

滲透作用中膜兩側(cè)濃度差，濃度差越大，水的擴(kuò)散越快，反之越慢。而在此類(lèi)題目中也有很好的應(yīng)用，舉例如下：

撕取紫色洋蔥外表皮，分為兩份，假定兩份外表皮細(xì)胞的大小、數(shù)目和生理狀態(tài)一致。一份在完全培養(yǎng)液中浸泡一段時(shí)間，浸泡后的外表皮稱(chēng)為甲組；另一份在蒸餾水中浸泡相同的時(shí)間，浸泡后的外表皮稱(chēng)為乙組。然后，兩組外表皮都用濃度為0.4g/mL的蔗糖溶液處理，一段時(shí)間后表皮細(xì)胞中的水分不再減少。此時(shí)甲、乙兩組細(xì)胞水分滲出量地大小，以及水分運(yùn)出細(xì)胞的方式是（ ）

解析：經(jīng)過(guò)最初的處理后，甲組表皮細(xì)胞因細(xì)胞液濃度小于外界溶液濃度，故而失水（v減小，n不變，c逐漸變大），從而細(xì)胞液濃度升高；乙組表皮細(xì)胞的細(xì)胞液濃度大于外界蒸餾水濃度，故而吸水（v增大，n不變，c逐漸變?。?，從而細(xì)胞液濃度降低。甲組表皮細(xì)胞的細(xì)胞液與0.4g/mL蔗糖溶液之間的濃度差小于乙組表皮細(xì)胞的細(xì)胞液與0.4g/mL蔗糖溶液之間的濃度差，乙組表皮細(xì)胞在0.4g/mL蔗糖溶液通過(guò)滲透作用失去水分的速度比甲組表皮細(xì)胞快。滲透失水是自由擴(kuò)散，屬于被動(dòng)運(yùn)輸。答案為甲組細(xì)胞的水分滲出量比乙組細(xì)胞的低，被動(dòng)運(yùn)輸。

總之，滲透裝置有關(guān)題目的解答，要求學(xué)生們理解半透膜的作用以及滲透作用的原理。同時(shí)要求學(xué)生能夠融會(huì)貫通物理和化學(xué)等學(xué)科知識(shí)。只有具備扎實(shí)的知識(shí)功底，才能進(jìn)一步拓展自己的思維和能力。

我在高中生物學(xué)教學(xué)中，對(duì)如何提高學(xué)生解題中的思維能力作了上述一些探索，體會(huì)到要提高學(xué)生的解題能力，關(guān)鍵是要教給他們解題過(guò)程中的一般思維方法可以將比較分散的知識(shí)經(jīng)過(guò)歸納形成系統(tǒng)性的知識(shí)用于解題，可以從繁復(fù)的知識(shí)中抓住關(guān)鍵性的知識(shí)點(diǎn)運(yùn)用于解題。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 王朝銀、劉家福 等. 2007步步高高考總復(fù)習(xí)[J]. 生物，延吉：延邊出版社，2007：171.

[2] 梁國(guó)順 等. 2015狀元之路高考總復(fù)習(xí)[J]. 生物，北京：北京教育出版社，2015：192.

（作者單位：安徽省明光市第三中學(xué)）