c=n/v解決滲透作用的問題

朱永江

【內(nèi)容摘要】舉例說明公式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)明確要求要把對學(xué)生能力的培養(yǎng)提高到與知識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)實踐中，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生在解題問題上，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和難點所在，但其中往往可以運用一些其他學(xué)科的公式來解決。本文總結(jié)如下：

高中化學(xué)階段提到過物質(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，一般不允許溶質(zhì)分子通過的膜），水分子或其它溶劑分子從低濃度的溶液通過半透膜進(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，接下來通過舉幾個實例來闡述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方向問題

在此探討中注意質(zhì)量濃度和物質(zhì)的量濃度的轉(zhuǎn)換。如運用數(shù)學(xué)思想對生物學(xué)的一些過程加以總結(jié)，再用總結(jié)出的規(guī)律或公式進(jìn)行提升，給出解決問題的指導(dǎo)思想，有利于學(xué)生加深對生物過程的理解和對生物習(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形管的左右兩側(cè)，中間用半透膜隔開（葡萄糖和蔗糖分子均不能通過），如右圖所示。

開始時液面齊平，一段時間后

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，而不允許蔗糖通過，左右兩側(cè)液面開始和一段時間后液面的情況是：（ ）。

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)，故水一開始就進(jìn)入左側(cè)，與此同時，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)。

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

二、公式c=n/v關(guān)于滲透速率的運用

數(shù)學(xué)公式在不同的習(xí)題中有不同的運用，指導(dǎo)學(xué)習(xí)根據(jù)習(xí)題的題境，適時而準(zhǔn)確的運用更有利于學(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)液中浸泡一段時間，浸泡后的外表皮稱為甲組；另一份在蒸餾水中浸泡相同的時間，浸泡后的外表皮稱為乙組。然后，兩組外表皮都用濃度為0.4g/mL的蔗糖溶液處理，一段時間后表皮細(xì)胞中的水分不再減少。此時甲、乙兩組細(xì)胞水分滲出量地大小，以及水分運出細(xì)胞的方式是（ ）

解析：經(jīng)過最初的處理后，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?。瑥亩?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，屬于被動運輸。答案為甲組細(xì)胞的水分滲出量比乙組細(xì)胞的低，被動運輸。

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。同時要求學(xué)生能夠融會貫通物理和化學(xué)等學(xué)科知識。只有具備扎實的知識功底，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，體會到要提高學(xué)生的解題能力，關(guān)鍵是要教給他們解題過程中的一般思維方法可以將比較分散的知識經(jīng)過歸納形成系統(tǒng)性的知識用于解題，可以從繁復(fù)的知識中抓住關(guān)鍵性的知識點運用于解題。

【參考文獻(xiàn)】

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（作者單位：安徽省明光市第三中學(xué)）