水的知識高效突破

安徽

高中生物關(guān)于水的考查通常是基于水的運(yùn)輸方式、水參與化學(xué)反應(yīng)的過程和水的代謝這三個(gè)方面進(jìn)行，二輪復(fù)習(xí)要抓住相關(guān)知識重難點(diǎn)、易錯(cuò)點(diǎn)，提綱挈領(lǐng)。下文將以例題為導(dǎo)線對關(guān)于水的易錯(cuò)點(diǎn)進(jìn)行分析總結(jié)，破解認(rèn)識誤區(qū)，突破水的知識。

一、精選原創(chuàng)例題，觸發(fā)關(guān)鍵易錯(cuò)點(diǎn)

1.水的跨膜運(yùn)輸方式

【例1】科學(xué)家經(jīng)過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，若剝離細(xì)胞膜中的蛋白質(zhì)，則水分子的跨膜運(yùn)輸速率變得極為緩慢，下列有關(guān)說法中錯(cuò)誤的是 （ ）

A.剝離的蛋白質(zhì)中含有協(xié)助運(yùn)輸水的通道蛋白

B.剝離蛋白質(zhì)后的水的跨膜方式只有自由擴(kuò)散

C.水分子只能通過自由擴(kuò)散的方式穿過細(xì)胞膜

D.人工合成的脂雙層中水的跨膜運(yùn)輸速率較慢

【答案】C

【考點(diǎn)解析】本題取材于人教版教材必修1“科學(xué)前沿”，考查水的跨膜運(yùn)輸方式。最常見的水分子跨膜運(yùn)輸方式是自由擴(kuò)散，水分子還可以通過水通道進(jìn)行運(yùn)輸，且運(yùn)輸速率高，屬于協(xié)助擴(kuò)散；水通道的本質(zhì)是蛋白質(zhì)，故剝離蛋白質(zhì)也會去除細(xì)胞膜中的水通道，所以剝離了細(xì)胞膜中的蛋白質(zhì)后水分子的運(yùn)輸方式只能是自由擴(kuò)散；人工合成的脂雙層中沒有水通道（蛋白質(zhì)），水分子只能通過自由擴(kuò)散跨膜運(yùn)輸，故運(yùn)輸速率較慢。

【例2】如圖1所示U形管中間是半透膜，水分子可以通過而蔗糖分子不可通過。將等體積、不同濃度的蔗糖溶液S1、S2注入U(xiǎn)形管兩側(cè)一段時(shí)間后液面高度如圖1所示，以下說法中錯(cuò)誤的是 （ ）

A.開始時(shí)S1的濃度小于S2的濃度

B.平衡后S1的濃度大于S2的濃度

C.水分子可以雙向進(jìn)出半透膜

D.平衡后水分子仍可自由進(jìn)出半透膜

圖1 滲透吸水裝置

【答案】B

【考點(diǎn)解析】本題取材于人教版教材必修1“問題探討”，考查滲透作用的相關(guān)知識。圖1中所示的滲透吸水裝置中，高濃度溶液吸水，低濃度溶液失水，根本原因是水分子從低濃度溶液一側(cè)向高濃度溶液一側(cè)擴(kuò)散得快，高濃度溶液一側(cè)因?yàn)樗脑黾佣w積增大，使液面升高，所以開始時(shí)S1的濃度小于S2的濃度。液面平衡后產(chǎn)生穩(wěn)定的高度差h，可以理解為水分子從低濃度溶液一側(cè)向高濃度溶液一側(cè)擴(kuò)散的傾向最終被液面高度差產(chǎn)生的重力所抵消，此時(shí)原低濃度溶液的濃度仍低于原高濃度溶液的濃度，即平衡后S1的濃度仍小于S2的濃度。

2.水作為反應(yīng)物或生成物

【例3】以下關(guān)于水在化學(xué)反應(yīng)中的說法，不正確的是 （ ）

A.細(xì)胞中的自由水含量越高，代謝越旺盛

B.光合作用中水既是反應(yīng)物，也是生成物

C.無氧呼吸中水既是反應(yīng)物，也是生成物

D.有氧呼吸中水既是反應(yīng)物，也是生成物

【答案】C

【考點(diǎn)解析】本題考查水在化學(xué)反應(yīng)中的作用。自由水與細(xì)胞代謝的旺盛程度呈正相關(guān)；在光合作用和有氧呼吸的過程中，水既是反應(yīng)物，也是生成物；無氧呼吸過程中水不是反應(yīng)物，也不是生成物。

3.水在生物體內(nèi)的代謝

【例4】以下關(guān)于水在動(dòng)植物細(xì)胞中的代謝過程，錯(cuò)誤的是 （ ）

A.成熟的植物細(xì)胞依靠大液泡調(diào)節(jié)水分平衡

B.草履蟲依靠伸縮泡調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的水分平衡

C.人體攝入過多淡水后抗利尿激素分泌減少

D.人體攝入過多海水后抗利尿激素分泌增多

【答案】D

【考點(diǎn)解析】本題考查水在生物體代謝中的作用。大液泡在成熟植物細(xì)胞中具有調(diào)節(jié)水分平衡的作用，而伸縮泡在原生動(dòng)物中也具有相同的作用；人體攝入過多淡水會使細(xì)胞外液滲透壓降低，抗利尿激素分泌減少，腎臟中尿液形成速率加快，將多余的水代謝出去；人體攝入過多海水后細(xì)胞外液滲透壓升高，但因?yàn)楹Ｋ袩o機(jī)鹽濃度高，為代謝這些無機(jī)鹽則需要代謝更多的水，故抗利尿激素分泌會減少，以加強(qiáng)腎對水鹽的代謝，進(jìn)而使人過度脫水。

二、構(gòu)建教學(xué)主線，聯(lián)系主干知識

1.建構(gòu)概念圖，補(bǔ)缺失

教師將課前精選給學(xué)生的例題所測評反饋的錯(cuò)誤點(diǎn)進(jìn)行分析后，了解學(xué)生在復(fù)習(xí)過程中存在的知識結(jié)構(gòu)的缺陷，可通過練習(xí)與講解，激活學(xué)生“迷失”的知識記憶，引導(dǎo)學(xué)生將高中生物中關(guān)于水的相關(guān)知識建立知識體系（如圖2）。

圖2 水的相關(guān)知識體系

2.聯(lián)系核心知識點(diǎn)，構(gòu)建知識“串燒”圖

課堂教學(xué)中教師通過預(yù)先建構(gòu)好的兩個(gè)知識體系，即水知識的“串燒”圖（如圖3），將多個(gè)與水相關(guān)的知識點(diǎn)聯(lián)系在一起，綜合運(yùn)用，也可作為課堂互動(dòng)內(nèi)容，讓學(xué)生來建構(gòu)屬于自己的知識“串燒”圖。

圖3 水知識的“串燒”圖

3.增加“旁白”，靈活考查

教師利用概念圖或者知識“串燒”圖，將學(xué)生未掌握的知識點(diǎn)，針對性的聯(lián)系其他相關(guān)知識點(diǎn)，在復(fù)習(xí)過程中適時(shí)引入問題，引導(dǎo)學(xué)生回顧知識。例如對于滲透作用，可以讓學(xué)生回顧發(fā)生滲透作用的條件，成熟植物細(xì)胞原生質(zhì)層的構(gòu)成及作用；對于水鹽平衡調(diào)節(jié)，可以回顧下丘腦的作用，下丘腦分泌的激素，抗利尿激素的合成、分泌和釋放位點(diǎn)的區(qū)別及其生理作用、靶器官。總之，根據(jù)學(xué)生平時(shí)測評所體現(xiàn)的不足，具體化地增加所要引入的知識點(diǎn)。

三、拓展學(xué)科知識，破解認(rèn)識誤區(qū)

1.認(rèn)識誤區(qū)一：高濃度溶液吸水平衡后濃度低于失水的低濃度溶液

滲透壓的大小取決于水溶液中的溶質(zhì)顆粒對水分子的吸引力大小，溶質(zhì)顆粒數(shù)目越多，吸引力越大，滲透壓也就越大，即溶液濃度越大，滲透壓越大。在圖1滲透吸水裝置中，吸水平衡后產(chǎn)生高度差h的S2中的溶液濃度仍大于失去水分的S1中的溶液濃度，是因?yàn)榘胪改蓚?cè)的勢能處于平衡狀態(tài)。純水的勢能為0，溶液的滲透勢為負(fù)值，即溶液濃度越大，滲透勢能越小。當(dāng)兩側(cè)滲透勢能相等時(shí)，，其中1（S1的滲透勢）與2（S2的滲透勢）小于0，h（h高度液面差的重力勢能）大于0，可得，因?yàn)槿芤簼舛扰c滲透勢呈負(fù)相關(guān)，即，故S1的濃度仍小于S2的濃度。

通過以上內(nèi)容的解析，讓學(xué)生聯(lián)系物理上勢能平衡的原理，從根本上理解滲透現(xiàn)象的本質(zhì)，遇到問題可靈活運(yùn)用已有的經(jīng)驗(yàn)解決。

2.認(rèn)識誤區(qū)二：缺水影響光合作用是因?yàn)槿鄙俜磻?yīng)物水

在高等植物中蒸騰作用需要消耗大量的水，植物吸收的水大部分通過蒸騰作用進(jìn)入大氣中，光合作用所利用的水占比例極少。缺水主要影響植物葉片氣孔的開合，氣孔關(guān)閉后CO2的吸收量會大大減少，進(jìn)而影響光合作用的速率。故缺水主要是通過影響CO2的吸收影響光合作用速率，而不是由于該反應(yīng)中缺少了反應(yīng)物水。

3.認(rèn)識誤區(qū)三：在光反應(yīng)中水是反應(yīng)物，在暗反應(yīng)中水是生成物

水作為反應(yīng)物參與光反應(yīng)過程，此時(shí)它是[H]和O2的元素來源。水還作為反應(yīng)物參與暗反應(yīng)過程，每固定1分子CO2需要2分子水參與反應(yīng)。光合作用中水產(chǎn)生于光反應(yīng)過程中的光合磷酸化，即ATP的合成過程。由此可知，水并不是暗反應(yīng)的產(chǎn)物，而是光反應(yīng)的產(chǎn)物。