专题03 物质实验设计 高考生物高考实验题分类突破

近7年全国卷高考实验题分类突破物质+实验设计注：题目类型分类：A实验设计题B实验分析题年份题号分值知识点题目类型2019Ⅲ卷2911分物质运输：NH4﹢和NO3﹣的吸收差异A2017Ⅰ卷2910分核酸：确定遗传物质种类A2014Ⅱ卷309分免疫：探究草药是否增强免疫功能考察基础知识分析与建议建议：熟练掌握教材基础实验是做好实验题的关键。

遗传+实验共8次，频率=40%；调节+实验共8次，频率=40%；代谢+实验共5次，频率=25%；物质+实验共3次，频率=15%。近7年20套全国理综试卷的填空题中实验相关题目分值为240分，平均每套12分，占必修填空题比重为30.7%；出现频率为100%。主要以实验分析和实验设计题型为主。A.实验设计类（一）遗传（二）调节（三）物质+实验设计1、【2019年Ⅲ卷】29.（11分）氮元素是植物生长的必需元素，合理施用氮肥可提高农作物的产量。回答下列问题。（2）农作物吸收氮元素的主要形式有铵态氮（NH4﹢）和硝态氮（NO3﹣）。已知作物甲对同一种营养液（以硝酸铵为唯一氮源）中NH4﹢和NO3﹣的吸收具有偏好性（NH4﹢和NO3﹣同时存在时，对一种离子的吸收量大于另一种）。请设计实验对这种偏好性进行验证，要求简要写出实验思路、预期结果和结论。_____________________________________________________________________________________________【解析】（2）要验证作物甲对NH4+和NO3-吸收具有偏好性，可以把甲放在以硝酸铵为唯一氮源的培养液中进行培养，通过测定培养前后铵态氮和硝态氮的含量变化即可以得出结论。因此实验思路为：配制营养液（以硝酸铵为唯一氮源），用该营养液培养作物甲，一段时间后，检测营养液中NH4﹢和NO3﹣剩余量。可用假设法推理，假设作物甲偏好吸收NO3﹣，则营养液中NO3﹣的剩余量较少；假设作物甲偏好吸收NH4﹢，则营养液中NH4﹢的剩余量较少。因此，预期结果和结论为：若营养液中NO3﹣剩余量小于NH4﹢剩余量，则说明作物甲偏好吸收NO3﹣；若营养液中NH4﹢剩余量小于NO3﹣剩余量，则说明作物甲偏好吸收NH4﹢。【答案】（2）实验思路：配制营养液（以硝酸铵为唯一氮源），用该营养液培养作物甲，一段时间后，检测营养液中NH4﹢和NO3﹣剩余量。预期结果和结论：若营养液中NO3﹣剩余量小于NH4﹢剩余量，则说明作物甲偏好吸收NO3﹣；若营养液中NH4﹢剩余量小于NO3﹣剩余量，则说明作物甲偏好吸收NH4﹢。2、【2017年Ⅰ卷】29．（10分）根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型，有些病毒对人类健康会造成很大危害，通常，一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换，请利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的宿主细胞等为材料，设计实验以确定一种新病毒的类型，简要写出(1)实验思路(2)预期实验结果及结论即可。(要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组)（1）实验思路：___________________________。（2）实验结果及结论：_______________________________________。【解析】（1）由于DNA和RNA有各自的特有碱基，DNA特有碱基为T，RNA特有碱基为U，在用放射性同位素标记碱基U的培养基中培养宿主细胞，使宿主细胞含有放射性。再用病毒去侵染含放射性的宿主细胞，看子代病毒是否含有放射性，为甲组；在用放射性同位素标记碱基T的培养基中培养宿主细胞，使宿主细胞含有放射性。再用病毒去侵染含放射性的宿主细胞，看子代病毒是否含有放射性，为乙组。（2）若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，即为RNA病毒；反之为DNA病毒。【答案】(1)实验思路：甲组：将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中，之后接种新病毒，培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。乙组：将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中，之后接种新病毒，培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。(2)结果及结论：若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，即为RNA病毒；反之为DNA病毒。3、【2009年全国Ⅰ卷】已知2H2O2==2H2O＋O2↑，可以通过观察反应过程中O2的生成速度(即气泡从溶液中释放的速度)来判断H2O2分解反应的速度。请用所给的实验材料和用具设计实验，使其能同时验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性。要求写出实验步骤，预测实验结果，得出结论，并回答问题：实验材料与用具：适宜浓度的H2O2溶液，蒸馏水，3.5%FeCl3溶液，0.01%的过氧化氢酶溶液，恒温水浴锅，试管。(1)实验步骤：①____________________________；②_________________________________________；③________________________________________。(2)实验结果预测及结论：整个实验中不同处理的试管中O2的释放速度从快到慢依次是___________。由此可得出的结论是_______________。(3)如果仅将实验中的恒温水浴改为80℃，重做上述实验，O2释放的速度最快的是____________________，原因是____________________。[解析]一是要求同时验证酶具有催化作用和高效性，要验证酶具有催化作用需要在设置“在H2O2溶液中滴加0.01%过氧化氢酶”的实验组的同时，设置滴加“蒸馏水”的空白对照组，通过观察反应过程中O2的生成速度，证明酶具有催化性;要证明酶具有高效性，可通过设置滴加“3.5%FeCl3溶液”的对照组，比较实验现象来实现。二是注意实验条件的有效且适宜(37℃恒温水浴锅中保温)。三是完善实验步骤，应注意实验原则，包括单一变量、对照、科学及可操作性原则等。四是预测实验现象及分析实验结果时，应考虑实验条件对实验现象的影响:“仅将实验中的恒温水浴改为80℃”中，80℃会导致酶变性失活。【答案】(1)①取3支试管，各加入等量且适量的H2O2溶液，放入37℃恒温水浴锅中保温适当时间；②分别向上述3支试管中加入等量且适量的蒸馏水、FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液；③观察各试管中释放气泡的快慢(2)加入过氧化氢酶的试管＞加入3.5%FeCl3溶液的试管＞加入蒸馏水的试管过氧化氢酶具有催化作用和高效性(3)加入3.5%FeCl3溶液的试管酶的活性受温度的影响，高温使过氧化氢酶失去活性，而无机催化剂对温度不敏感，对其催化作用的影响小4、细胞分裂素溶液对离体绿色子叶的鲜重增加和保绿起作用，可通过测定鲜重和叶绿素含量随时间的变化来衡量。为了验证5μg·mLˉ1的细胞分裂素溶液具有该作用，请根据以下提供的实验材料和用具完善实验步骤，预测实验结果并分析。实验材料和用具：符合要求的离体黄瓜绿色子叶若干、5μg·mL－1的细胞分裂素溶液、蒸馏水、培养皿等所需材料和用具(要求与说明：实验持续72h，每24h测定一次，具体操作过程和测定方法不作要求)。(1)实验步骤：①选大小、生长状态一致的黄瓜绿色子叶140片，先取其中20片子叶依次测定__________，并记录。剩余120片均分为A、B两组，每组设三个培养皿，各放入20片子叶。②A组各培养皿加入适量5μg·mL－1的细胞分裂素溶液，B组各培养皿加入__________________。③盖上培养皿盖，置于黑暗及其他适宜条件下培养。④______________________________________________________。⑤对所得实验数据进行分析与处理。（2）预测实验结果(请设计一个坐标系，并绘制预测的鲜重、叶绿素含量的变化曲线)。（3）实验分析：置于黑暗条件下培养的原因是_____________________________________。【解析】①细胞分裂素溶液对离体绿色子叶的鲜重增加和保绿作用，可通过测定鲜重和叶绿素含量随时间的变化来衡量。因此选大小、状态一致的黄瓜绿色子叶140片，先取其中20片子叶依次测定鲜重和叶绿素含量，并记录。剩余120片均分为A、B两组，每组设三个培养皿，各放入20片子叶。②A组各培养皿加入适量5μg•mlˉ1的细胞分裂素溶液，B组各培养皿加入等量蒸馏水。③盖上培养皿盖，置于黑暗及其它适宜条件下培养。④每24小时从A、B组各取一个培养皿中的20片子叶，依次测定鲜重和叶绿素含量，并记录。⑤对所得实验数据进行分析与处理。（2）根据题干中“细胞分裂素溶液对离体绿色子叶的鲜重增加和保绿作用”，以时间为横坐标，以子叶鲜重、叶绿素含量为纵坐标，绘制预测的子叶鲜重、叶绿素含量的变化曲线．具体见答案．（3）置于黑暗条件下培养的原因是防止光照下绿色子叶光合作用及合成叶绿素对鲜重和叶绿素含量的影响．【答案】(1)①鲜重和叶绿素含量②等量蒸馏水④每24小时从A、B组各取一个培养皿中的20片子叶，依次测定鲜重和叶绿素含量，并记录(2)如图所示

(3)防止光照下绿色子叶进行光合作用及合成叶绿素对鲜重和叶绿素含量的影响5、某同学为验证pH对淀粉酶催化淀粉水解速率的影响，制订了如下实验方案。请回答下列问题：实验方案：①取5支试管，标上A、B、C、D、E。②在A、B、C、D、E5支试管中分别加入1mL质量分数为2%的新鲜淀粉酶溶液。③然后再向5支试管中分别加入10mL质量分数为3%的可溶性淀粉溶液。④在A试管中加入2mL质量分数为2%的盐酸，B试管中加入2mL质量分数为5%的盐酸，C试管中加入2mL蒸馏水，D试管中加入2mL质量分数为2%的氢氧化钠溶液，E试管中加入2mL质量分数为5%的氢氧化钠溶液，摇匀。⑤实验进行5min后测定试管中可溶性淀粉含量。(1)请指出上述实验方案中存在的两处错误，并加以改正。_____。(2)某同学对上述实验方案修正后，重新进行了实验，记为实验一。同时还做了如下实验二：将加入5支试管中的淀粉酶溶液的量减半，重复上述实验。在相同时间内，分别测得两次实验中淀粉含量变化并绘制成如图所示的曲线。①实验一中的自变量是________，因变量是___________。②曲线甲是第________次实验的结果，原因是___________。③曲线甲和乙中，淀粉含量的最低点位于横坐标同一位置的原因是_____________；造成a、b两点不同的原因是实验中_________。(3)如果本实验是定性研究pH对淀粉酶活性的影响，在实验中可以用______试剂来鉴定_______是否存在或颜色反应深浅来确定反应进行的程度。【解析】1、该实验的目的是验证PH对唾液淀粉酶活性的影响，所以PH为自变量，因变量是可溶性淀粉的变化量，温度为无关变量，无关变量的设置要遵循等量性原则；检验实验结果的试剂不能选择碘液，应该选斐林试剂；该实验过程先加入淀粉酶，然后调节PH，再加淀粉．2、（2）①实验一中的自变量是pH值，因变量是可溶性淀粉的变化量．②曲线甲是第二次实验的结果．原因是甲与乙所用时间相同，但甲分解的淀粉量较少，说明甲中所含酶的量较少．③曲线甲和乙中，淀粉含量的最低点位于横坐标同一位置的原因是同一种酶的最适pH值是一定的，不会由于浓度的不同而改变；造成a、b两点不同的原因是实验中酶的用量不同，相同时间内分解的淀粉量不同．（3）如果本实验是定性研究pH对淀粉酶活性的影响，在实验中可以用斐林试剂来鉴定麦芽糖是否存在或颜色反应深浅来确定反应进行的程度．【答案】(1)实验中③④的顺序不对，应先进行④再进行③；没有对温度等无关变量进行控制，步骤⑤应改为将5支试管放在适宜的恒温水浴中，实验进行5min后测定试管中可溶性淀粉含量(2)①pH可溶性淀粉的变化量②二甲与乙所用时间相同，但甲分解的淀粉量较少，说明甲中所含酶的量较少③同一种酶的最适pH是一定的酶的用量不同，相同时间内分解的淀粉的量不同(3)斐林还原糖6、耐热脂肪酶在工业上具有广泛应用，科研人员从小笼包蒸笼的垫布中分离到脂肪酶高产菌株，大量培养后提取获得脂肪酶液，以橄榄油为底物设置系列实验以研究该酶特性，回答下列问题：(1)脂肪酶能水解橄榄油但不能水解淀粉，说明酶具有____________。(2)实验①：每组试管中加入等量的酶和底物，分别置于30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃水浴环境中20分钟后，测量底物量的变化，该实验的目的是_______。(3)实验②：因工业上需要在不同温度条件下应用该酶，若要测定酶液分别在40℃、50℃、60℃温度下保存2小时后的酶活性变化，实验思路是________________________(4)实验③：研究一定浓度的Mg2＋(10－4mol/L)对酶的活性影响，已知该酶的最适pH值范围为7.0～8.0，实验结果如下表，结果说明：_______________________________。【解析】（1）脂肪酶能水解橄榄油但不能水解淀粉，说明酶具有专一性．（2）每组试管中加入等量的酶和底物，分别置于30、35、40、45、50、55、60℃水浴环境中20分钟后，测量底物量的变化，该实验的目的是确定脂肪酶的最适温度．（3）因工业上需要在不温度条件下应用该酶，若要测定酶液分别在40、50、60℃温度下保存2小时后的酶活性变化，实验思路是设置三组实验，每组加入等量脂肪（橄榄油），分别加入在40、50、60℃温度下保存2小时后的脂肪酶，在适宜条件进行反应，一定时间后测量各组酶活性．（4）研究一定浓度的Mg2+（10-4mol/L）对酶的活性影响，已知该酶的最适pH值范围为7.0～8.0，实验结果如下，结果说明：在pH为7.0～8.0范围内，一定浓度的Mg2+能提高