c=n/v解决渗透作用的问题

朱永江

【内容摘要】举例说明公式c=n/v 在高中生物渗透作用中的具体应用，例如，渗透作用题目中关于半透膜两侧溶液的渗透压的大小确定。

【关键词】c=n/v 渗透作用

新课标明确要求要把对学生能力的培养提高到与知识教育同等重要的地位，其中思维能力就是生物教学中应着重培养的能力之一。在多年的教学实践中，我发现学生在解题问题上，最主要的是在解题思路及应变能力方面表现较差。渗透作用是高中生物的重点和难点所在，但其中往往可以运用一些其他学科的公式来解决。本文总结如下：

高中化学阶段提到过物质的量浓度c=n/v（n是溶质的物质的量，v是溶液体积），而高中生物中关于渗透作用的知识就涉及到物质的量浓度。下面先解释下渗透作用的概念：两种不同浓度的溶液隔以半透膜（允许溶剂分子通过，一般不允许溶质分子通过的膜），水分子或其它溶剂分子从低浓度的溶液通过半透膜进入高浓度溶液中的现象。其中渗透作用的溶液浓度是指物质的量浓度。因此，接下来通过举几个实例来阐述c=n/v在渗透作用中的应用。

一、利用c=n/v突破渗透作用在U型管中两侧不同浓度的溶液中水的流动方向问题

在此探讨中注意质量浓度和物质的量浓度的转换。如运用数学思想对生物学的一些过程加以总结，再用总结出的规律或公式进行提升，给出解决问题的指导思想，有利于学生加深对生物过程的理解和对生物习题的提供指导思想。

例1：如果将质量分数为10%的葡萄糖溶液和质量分数为10%的蔗糖溶液分别放入U形管的左右两侧，中间用半透膜隔开（葡萄糖和蔗糖分子均不能通过），如右图所示。

开始时液面齐平，一段时间后

解析：在体积和质量分数相同的条件下，根据公式c=n/v（n=m/M）的推算，蔗糖的摩尔质量大于葡萄糖（M蔗> M葡），m蔗=m葡，所以n蔗

由此，得到如下结论：第一，水分子渗透的方向应该由水分子的物质的量浓度c的大小来决定。第二，相同体积的，等质量百分比浓度的不同物质，他们的物质的量百分比浓度不一定相等。举个例子，等体积等质量分数的20%的葡萄糖溶液和20%的淀粉溶液，显然其物质的量浓度不同，这与不同溶质的摩尔质量M有关。

同上面题目，只是将条件改为半透膜允许水和葡萄糖通过，而不允许蔗糖通过，左右两侧液面开始和一段时间后液面的情况是：（ ）。

解析：先应该右侧的水分子物质的量浓度c大于左侧，故水一开始就进入左侧，与此同时，葡萄糖也从左侧渗透扩散进入右侧，因此，最后右侧不但有蔗糖溶液还有葡萄糖溶液，而左侧只有葡萄糖溶液，显然左侧的水比右侧的物质的量浓度大，故最后水要从左侧进入到右侧。因此正确答案为先左侧高于右侧，后右侧高于左侧。

通过对上个例题的适当改变，可以看出半透膜如果对某种溶质也可以让其通过，题目的解题思路仍然可以运用公式c=n/v，并且理科生对解题方法中公式的运用明显更加容易接受。

二、公式c=n/v关于渗透速率的运用

数学公式在不同的习题中有不同的运用，指导学习根据习题的题境，适时而准确的运用更有利于学生提升解题能力和思考能力。

渗透作用中膜两侧浓度差，浓度差越大，水的扩散越快，反之越慢。而在此类题目中也有很好的应用，举例如下：

撕取紫色洋葱外表皮，分为两份，假定两份外表皮细胞的大小、数目和生理状态一致。一份在完全培养液中浸泡一段时间，浸泡后的外表皮称为甲组；另一份在蒸馏水中浸泡相同的时间，浸泡后的外表皮称为乙组。然后，两组外表皮都用浓度为0.4g/mL的蔗糖溶液处理，一段时间后表皮细胞中的水分不再减少。此时甲、乙两组细胞水分渗出量地大小，以及水分运出细胞的方式是（ ）

解析：经过最初的处理后，甲组表皮细胞因细胞液浓度小于外界溶液浓度，故而失水（v减小，n不变，c逐渐变大），从而细胞液浓度升高；乙组表皮细胞的细胞液浓度大于外界蒸馏水浓度，故而吸水（v增大，n不变，c逐渐变小），从而细胞液浓度降低。甲组表皮细胞的细胞液与0.4g/mL蔗糖溶液之间的浓度差小于乙组表皮细胞的细胞液与0.4g/mL蔗糖溶液之间的浓度差，乙组表皮细胞在0.4g/mL蔗糖溶液通过渗透作用失去水分的速度比甲组表皮细胞快。渗透失水是自由扩散，属于被动运输。答案为甲组细胞的水分渗出量比乙组细胞的低，被动运输。

总之，渗透装置有关题目的解答，要求学生们理解半透膜的作用以及渗透作用的原理。同时要求学生能够融会贯通物理和化学等学科知识。只有具备扎实的知识功底，才能进一步拓展自己的思维和能力。

我在高中生物学教学中，对如何提高学生解题中的思维能力作了上述一些探索，体会到要提高学生的解题能力，关键是要教给他们解题过程中的一般思维方法可以将比较分散的知识经过归纳形成系统性的知识用于解题，可以从繁复的知识中抓住关键性的知识点运用于解题。

【参考文献】

[1] 王朝银、刘家福 等. 2007步步高高考总复习[J]. 生物，延吉：延边出版社，2007：171.

[2] 梁国顺 等. 2015状元之路高考总复习[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学）