Question

如圖8-3-14所示，將一盆綠色植物放在一個密閉的裝有氫氧化鈉溶液的容器內(nèi)，溶液上方充滿體積為V的氧氣.玻璃導(dǎo)管一端插入密閉容器，另一端經(jīng)膠皮管與U形管相連，U形管中裝有一定量的水，兩側(cè)水面相平.將此裝置放在黑暗中24小時后，U形管中兩側(cè)水面將出現(xiàn)高度差.試回答：

圖8-3-14

(1)U形管中哪一側(cè)水面上升？

(2)將此裝置放置在黑暗中的目的是什么？

(3)U形管中兩側(cè)水面的高度差為h，容器內(nèi)的氧氣保持溫度T不變，以ρ表示水的密度，以p₀、T₀表示標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的壓強(qiáng)和溫度，以V_mol表示氣體摩爾體積，實(shí)驗(yàn)時大氣壓強(qiáng)都為p₀，則可求得容器內(nèi)的綠色植物因上述根本原因消耗了多少葡萄糖？(用化學(xué)方程式表示).

Answer 1

(1)綠色植物呼吸時，消耗氧氣、放出的二氧化碳?xì)怏w與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，密閉容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小，導(dǎo)致U形管兩側(cè)水面出現(xiàn)高度差.U形管中左則水面較高.

(2)此裝置放在黑暗中的目的是阻止綠色植物的光合作用，使之只進(jìn)行呼吸作用.

(3)葡萄糖的摩爾質(zhì)量

    μ=12×6+1×12+16×6 g/mol=180 g/mol,所以m= g.

解析:

(1)綠色植物呼吸時，消耗氧氣、放出的二氧化碳?xì)怏w與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，密閉容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小，導(dǎo)致U形管兩側(cè)水面出現(xiàn)高度差.U形管中左則水面較高.

(2)此裝置放在黑暗中的目的是阻止綠色植物的光合作用，使之只進(jìn)行呼吸作用.

(3)綠色植物呼吸時，消耗氧氣、放出二氧化碳.

    C₆H₁₂O₆+6H₂O6CO₂+12H₂O+能量放出二氧化碳?xì)怏w又與氫氧化鈉反應(yīng).

    CO₂+2NaOH====Na₂CO₃+H₂O

    從而，容器內(nèi)氣體逐漸減小，氣壓降低，使U形管兩側(cè)水面出現(xiàn)高度差.

(4)24 h后，容器內(nèi)剩余氧氣的壓強(qiáng)p′=p₀-ρgh.將容器內(nèi)的原有氧氣和剩余氧氣分別轉(zhuǎn)換到標(biāo)準(zhǔn)狀況，分別以V₀、V₀′表示它們在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積，由氣態(tài)方程，可得：

    ,

    從而，容器內(nèi)被綠色植物消耗的氧氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積：

    ΔV=V₀-V₀′=·V=·V

    消耗氧氣的物質(zhì)的量

    n= mol= mol

    由植物呼吸的反應(yīng)方程式可知，消耗葡萄糖物質(zhì)的量n′= mol，從而，綠色植物由于呼吸作用消耗葡萄糖的質(zhì)量m=n′μ，而葡萄糖的摩爾質(zhì)量

    μ=12×6+1×12+16×6 g/mol=180 g/mol,所以m= g.