如圖8-3-14所示,將一盆綠色植物放在一個(gè)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(shí)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Vmol表示氣體摩爾體積,實(shí)驗(yàn)時(shí)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).

解析:(1)綠色植物呼吸時(shí),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(shí),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?cè)跇?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.


練習(xí)冊(cè)系列答案
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如圖8-3-14所示,由質(zhì)量m相等,電荷量q相等的運(yùn)動(dòng)方向相同而速率不等的正離子組成的離子束,經(jīng)小孔O射入場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的真空區(qū)域內(nèi),E和B的方向如圖所示.離子射入的方向和電場(chǎng)、磁場(chǎng)都垂直,進(jìn)入電場(chǎng)和磁場(chǎng)后,只有速率為v1的離子才能不偏折地沿入射方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),其他速率的離子將發(fā)生偏折.當(dāng)它們通過(guò)寬為d的中縫射出電場(chǎng)和磁場(chǎng)區(qū)域后,又進(jìn)入另一個(gè)只有勻強(qiáng)磁場(chǎng)的區(qū)域中,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B′,方向垂直紙面穿出,在該區(qū)域內(nèi)離子做勻速圓周運(yùn)動(dòng).

圖8-3-14

(1)求運(yùn)動(dòng)軌跡不發(fā)生偏折的離子的初速度v1.

(2)如果初速度v2的離子(v2>v1)射出電場(chǎng)和磁場(chǎng)區(qū)域時(shí),由于偏折而側(cè)移的距離正好等于即從中縫的邊緣射出.求這種離子射出中縫后做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑.

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一勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)方向是水平的(如圖8-3-14所示).一個(gè)質(zhì)量為m的帶正電的小球,從O點(diǎn)出發(fā),初速度的大小為v0,在電場(chǎng)力與重力作用下,恰能沿與場(chǎng)強(qiáng)的反方向成θ角的直線運(yùn)動(dòng),求小球運(yùn)動(dòng)最高點(diǎn)時(shí)其電勢(shì)能與在O點(diǎn)的電勢(shì)能之差.

圖8-3-14

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圖5-3-14

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