测定植物组织细胞液的浓度

目的

本实验以马铃薯为组织，用质量变化法测定植物组织细胞液的浓度（蔗糖溶液的摩尔浓度）。

变量

• 操纵变量，蔗糖溶液的浓度，例如0.0、0.2、0.4、0.6、0.8和1.0 mol/dm³。
• 应变量，马铃薯圆柱体浸泡后质量变化的百分比。
• 控制变量，马铃薯圆柱体的大小（直径与长度）及初始质量、浸泡时间，以及溶液的温度。

材料与仪器

• 马铃薯一个
• 打孔器
• 解剖刀
• 直尺
• 一系列已知浓度的蔗糖溶液
• 试管或烧杯
• 电子天平
• 吸水纸
• 镊子
• 秒表
• 方格纸

步骤

1. 用打孔器切出几个直径相同的马铃薯圆柱体，再用解剖刀和直尺把每个圆柱体修剪至相同长度。
2. 用吸水纸把每个圆柱体擦干，再用电子天平称重，记录其初始质量。
3. 把每个马铃薯圆柱体分别放入不同浓度的蔗糖溶液中（各置于独立的试管或烧杯内），浸泡固定时间，例如30至40分钟。
4. 用镊子取出每个圆柱体，用吸水纸擦干表面溶液，再次称重并记录其最终质量。
5. 用公式计算各浓度下质量变化的百分比：质量变化百分比 = ((最终质量 - 初始质量) ÷ 初始质量) × 100。
6. 绘制质量变化百分比（纵轴）对蔗糖溶液浓度（横轴）的图。
7. 从图中读出质量变化百分比为零时（即横轴截距）所对应的浓度。

预期结果

马铃薯圆柱体的质量预期在稀蔗糖溶液中增加，在浓蔗糖溶液中减少，且随浓度升高，质量变化的百分比会变得更负。在质量变化百分比对浓度作图所得的曲线中，曲线会在某一特定浓度处与零变化线相交，根据下表，本例中约为0.4 mol/dm³。

结论

马铃薯圆柱体质量没有净变化时对应的蔗糖溶液浓度，即由图中横轴截距求得的数值，等于马铃薯细胞液的浓度。在这一浓度下，水分不会经渗透作用净流入或流出马铃薯组织，因为外界溶液与细胞液具有相同的水势。

安全事项

• 小心使用解剖刀和打孔器，在瓷砖或木板上切割，刀口始终朝向远离手指的方向，以免割伤。
• 立即擦净溅出的溶液，以免桌面和地面变得湿滑。
• 处理马铃薯组织和溶液后要洗手，切勿品尝实验室中的任何物品。

常见错误

试卷三风格题

问题1（假设）。一名学生想用质量变化法测定胡萝卜组织样本中细胞液的浓度。

请为这项探究提出一个合适的假设。

参考答案。外界蔗糖溶液的浓度越高，胡萝卜圆柱体的质量下降越多，因为当周围溶液的水势低于细胞液时，更多水分会通过渗透离开细胞。

问题2（变量）。对同一探究，说出操纵变量、应变量和一个控制变量，并给出应变量的操作型定义。

参考答案。操纵变量是蔗糖溶液的浓度；应变量是胡萝卜圆柱体的质量变化百分比；一个控制变量是每个圆柱体的长度（或初始质量），也可以是浸泡时间或温度。

就操作而言，应变量定义为最终质量与初始质量之差除以初始质量再乘以一百。

问题3（列表与作图）。该学生将胡萝卜圆柱体浸入0.0、0.2、0.4、0.6和0.8 mol/dm³的蔗糖溶液中，记录的质量变化百分比分别为+8、+4、0、-5和-11。

说明该学生应如何呈现这些结果，以及如何求得细胞液的浓度。

参考答案。结果应列成表格，标明栏目名称和单位，然后绘制成图，以质量变化百分比为纵轴、蔗糖浓度为横轴，并画出最佳拟合线。

细胞液的浓度由曲线与零变化线相交的点（横轴截距）读出，此处约为0.4 mol/dm³，因为在该浓度下没有净渗透，外界溶液与细胞液等渗。

来源:SRC-DSKP-EN

常见问题