專題03 物質(zhì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 高考生物高考實(shí)驗(yàn)題分類突破

近7年全國卷高考實(shí)驗(yàn)題分類突破物質(zhì)+實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)注：題目類型分類：A實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題B實(shí)驗(yàn)分析題年份題號分值知識點(diǎn)題目類型2019Ⅲ卷2911分物質(zhì)運(yùn)輸：NH4﹢和NO3﹣的吸收差異A2017Ⅰ卷2910分核酸：確定遺傳物質(zhì)種類A2014Ⅱ卷309分免疫：探究草藥是否增強(qiáng)免疫功能考察基礎(chǔ)知識分析與建議建議：熟練掌握教材基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)是做好實(shí)驗(yàn)題的關(guān)鍵。

遺傳+實(shí)驗(yàn)共8次，頻率=40%；調(diào)節(jié)+實(shí)驗(yàn)共8次，頻率=40%；代謝+實(shí)驗(yàn)共5次，頻率=25%；物質(zhì)+實(shí)驗(yàn)共3次，頻率=15%。近7年20套全國理綜試卷的填空題中實(shí)驗(yàn)相關(guān)題目分值為240分，平均每套12分，占必修填空題比重為30.7%；出現(xiàn)頻率為100%。主要以實(shí)驗(yàn)分析和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題型為主。A.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類（一）遺傳（二）調(diào)節(jié)（三）物質(zhì)+實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1、【2019年Ⅲ卷】29.（11分）氮元素是植物生長的必需元素，合理施用氮肥可提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。回答下列問題。（2）農(nóng)作物吸收氮元素的主要形式有銨態(tài)氮（NH4﹢）和硝態(tài)氮（NO3﹣）。已知作物甲對同一種營養(yǎng)液（以硝酸銨為唯一氮源）中NH4﹢和NO3﹣的吸收具有偏好性（NH4﹢和NO3﹣同時存在時，對一種離子的吸收量大于另一種）。請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對這種偏好性進(jìn)行驗(yàn)證，要求簡要寫出實(shí)驗(yàn)思路、預(yù)期結(jié)果和結(jié)論。_____________________________________________________________________________________________【解析】（2）要驗(yàn)證作物甲對NH4+和NO3-吸收具有偏好性，可以把甲放在以硝酸銨為唯一氮源的培養(yǎng)液中進(jìn)行培養(yǎng)，通過測定培養(yǎng)前后銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的含量變化即可以得出結(jié)論。因此實(shí)驗(yàn)思路為：配制營養(yǎng)液（以硝酸銨為唯一氮源），用該營養(yǎng)液培養(yǎng)作物甲，一段時間后，檢測營養(yǎng)液中NH4﹢和NO3﹣剩余量?？捎眉僭O(shè)法推理，假設(shè)作物甲偏好吸收NO3﹣，則營養(yǎng)液中NO3﹣的剩余量較少；假設(shè)作物甲偏好吸收NH4﹢，則營養(yǎng)液中NH4﹢的剩余量較少。因此，預(yù)期結(jié)果和結(jié)論為：若營養(yǎng)液中NO3﹣剩余量小于NH4﹢剩余量，則說明作物甲偏好吸收NO3﹣；若營養(yǎng)液中NH4﹢剩余量小于NO3﹣剩余量，則說明作物甲偏好吸收NH4﹢?！敬鸢浮浚?）實(shí)驗(yàn)思路：配制營養(yǎng)液（以硝酸銨為唯一氮源），用該營養(yǎng)液培養(yǎng)作物甲，一段時間后，檢測營養(yǎng)液中NH4﹢和NO3﹣剩余量。預(yù)期結(jié)果和結(jié)論：若營養(yǎng)液中NO3﹣剩余量小于NH4﹢剩余量，則說明作物甲偏好吸收NO3﹣；若營養(yǎng)液中NH4﹢剩余量小于NO3﹣剩余量，則說明作物甲偏好吸收NH4﹢。2、【2017年Ⅰ卷】29．（10分）根據(jù)遺傳物質(zhì)的化學(xué)組成，可將病毒分為RNA病毒和DNA病毒兩種類型，有些病毒對人類健康會造成很大危害，通常，一種新病毒出現(xiàn)后需要確定該病毒的類型。假設(shè)在宿主細(xì)胞內(nèi)不發(fā)生堿基之間的相互轉(zhuǎn)換，請利用放射性同位素標(biāo)記的方法，以體外培養(yǎng)的宿主細(xì)胞等為材料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以確定一種新病毒的類型，簡要寫出(1)實(shí)驗(yàn)思路(2)預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論即可。(要求：實(shí)驗(yàn)包含可相互印證的甲、乙兩個組)（1）實(shí)驗(yàn)思路：___________________________。（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論：_______________________________________。【解析】（1）由于DNA和RNA有各自的特有堿基，DNA特有堿基為T，RNA特有堿基為U，在用放射性同位素標(biāo)記堿基U的培養(yǎng)基中培養(yǎng)宿主細(xì)胞，使宿主細(xì)胞含有放射性。再用病毒去侵染含放射性的宿主細(xì)胞，看子代病毒是否含有放射性，為甲組；在用放射性同位素標(biāo)記堿基T的培養(yǎng)基中培養(yǎng)宿主細(xì)胞，使宿主細(xì)胞含有放射性。再用病毒去侵染含放射性的宿主細(xì)胞，看子代病毒是否含有放射性，為乙組。（2）若甲組收集的病毒有放射性，乙組無，即為RNA病毒；反之為DNA病毒?！敬鸢浮?1)實(shí)驗(yàn)思路：甲組：將宿主細(xì)胞培養(yǎng)在含有放射性標(biāo)記尿嘧啶的培養(yǎng)基中，之后接種新病毒，培養(yǎng)一段時間后收集病毒并檢測其放射性。乙組：將宿主細(xì)胞培養(yǎng)在含有放射性標(biāo)記胸腺嘧啶的培養(yǎng)基中，之后接種新病毒，培養(yǎng)一段時間后收集病毒并檢測其放射性。(2)結(jié)果及結(jié)論：若甲組收集的病毒有放射性，乙組無，即為RNA病毒；反之為DNA病毒。3、【2009年全國Ⅰ卷】已知2H2O2==2H2O＋O2↑，可以通過觀察反應(yīng)過程中O2的生成速度(即氣泡從溶液中釋放的速度)來判斷H2O2分解反應(yīng)的速度。請用所給的實(shí)驗(yàn)材料和用具設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，使其能同時驗(yàn)證過氧化氫酶具有催化作用和高效性。要求寫出實(shí)驗(yàn)步驟，預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)論，并回答問題：實(shí)驗(yàn)材料與用具：適宜濃度的H2O2溶液，蒸餾水，3.5%FeCl3溶液，0.01%的過氧化氫酶溶液，恒溫水浴鍋，試管。(1)實(shí)驗(yàn)步驟：①____________________________；②_________________________________________；③________________________________________。(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)測及結(jié)論：整個實(shí)驗(yàn)中不同處理的試管中O2的釋放速度從快到慢依次是___________。由此可得出的結(jié)論是_______________。(3)如果僅將實(shí)驗(yàn)中的恒溫水浴改為80℃，重做上述實(shí)驗(yàn)，O2釋放的速度最快的是____________________，原因是____________________。[解析]一是要求同時驗(yàn)證酶具有催化作用和高效性，要驗(yàn)證酶具有催化作用需要在設(shè)置“在H2O2溶液中滴加0.01%過氧化氫酶”的實(shí)驗(yàn)組的同時，設(shè)置滴加“蒸餾水”的空白對照組，通過觀察反應(yīng)過程中O2的生成速度，證明酶具有催化性;要證明酶具有高效性，可通過設(shè)置滴加“3.5%FeCl3溶液”的對照組，比較實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來實(shí)現(xiàn)。二是注意實(shí)驗(yàn)條件的有效且適宜(37℃恒溫水浴鍋中保溫)。三是完善實(shí)驗(yàn)步驟，應(yīng)注意實(shí)驗(yàn)原則，包括單一變量、對照、科學(xué)及可操作性原則等。四是預(yù)測實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果時，應(yīng)考慮實(shí)驗(yàn)條件對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的影響:“僅將實(shí)驗(yàn)中的恒溫水浴改為80℃”中，80℃會導(dǎo)致酶變性失活。【答案】(1)①取3支試管，各加入等量且適量的H2O2溶液，放入37℃恒溫水浴鍋中保溫適當(dāng)時間；②分別向上述3支試管中加入等量且適量的蒸餾水、FeCl3溶液和過氧化氫酶溶液；③觀察各試管中釋放氣泡的快慢(2)加入過氧化氫酶的試管＞加入3.5%FeCl3溶液的試管＞加入蒸餾水的試管過氧化氫酶具有催化作用和高效性(3)加入3.5%FeCl3溶液的試管酶的活性受溫度的影響，高溫使過氧化氫酶失去活性，而無機(jī)催化劑對溫度不敏感，對其催化作用的影響小4、細(xì)胞分裂素溶液對離體綠色子葉的鮮重增加和保綠起作用，可通過測定鮮重和葉綠素含量隨時間的變化來衡量。為了驗(yàn)證5μg·mLˉ1的細(xì)胞分裂素溶液具有該作用，請根據(jù)以下提供的實(shí)驗(yàn)材料和用具完善實(shí)驗(yàn)步驟，預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果并分析。實(shí)驗(yàn)材料和用具：符合要求的離體黃瓜綠色子葉若干、5μg·mL－1的細(xì)胞分裂素溶液、蒸餾水、培養(yǎng)皿等所需材料和用具(要求與說明：實(shí)驗(yàn)持續(xù)72h，每24h測定一次，具體操作過程和測定方法不作要求)。(1)實(shí)驗(yàn)步驟：①選大小、生長狀態(tài)一致的黃瓜綠色子葉140片，先取其中20片子葉依次測定__________，并記錄。剩余120片均分為A、B兩組，每組設(shè)三個培養(yǎng)皿，各放入20片子葉。②A組各培養(yǎng)皿加入適量5μg·mL－1的細(xì)胞分裂素溶液，B組各培養(yǎng)皿加入__________________。③蓋上培養(yǎng)皿蓋，置于黑暗及其他適宜條件下培養(yǎng)。④______________________________________________________。⑤對所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理。（2）預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果(請?jiān)O(shè)計(jì)一個坐標(biāo)系，并繪制預(yù)測的鮮重、葉綠素含量的變化曲線)。（3）實(shí)驗(yàn)分析：置于黑暗條件下培養(yǎng)的原因是_____________________________________?！窘馕觥竣偌?xì)胞分裂素溶液對離體綠色子葉的鮮重增加和保綠作用，可通過測定鮮重和葉綠素含量隨時間的變化來衡量。因此選大小、狀態(tài)一致的黃瓜綠色子葉140片，先取其中20片子葉依次測定鮮重和葉綠素含量，并記錄。剩余120片均分為A、B兩組，每組設(shè)三個培養(yǎng)皿，各放入20片子葉。②A組各培養(yǎng)皿加入適量5μg?mlˉ1的細(xì)胞分裂素溶液，B組各培養(yǎng)皿加入等量蒸餾水。③蓋上培養(yǎng)皿蓋，置于黑暗及其它適宜條件下培養(yǎng)。④每24小時從A、B組各取一個培養(yǎng)皿中的20片子葉，依次測定鮮重和葉綠素含量，并記錄。⑤對所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理。（2）根據(jù)題干中“細(xì)胞分裂素溶液對離體綠色子葉的鮮重增加和保綠作用”，以時間為橫坐標(biāo)，以子葉鮮重、葉綠素含量為縱坐標(biāo)，繪制預(yù)測的子葉鮮重、葉綠素含量的變化曲線．具體見答案．（3）置于黑暗條件下培養(yǎng)的原因是防止光照下綠色子葉光合作用及合成葉綠素對鮮重和葉綠素含量的影響．【答案】(1)①鮮重和葉綠素含量②等量蒸餾水④每24小時從A、B組各取一個培養(yǎng)皿中的20片子葉，依次測定鮮重和葉綠素含量，并記錄(2)如圖所示

(3)防止光照下綠色子葉進(jìn)行光合作用及合成葉綠素對鮮重和葉綠素含量的影響5、某同學(xué)為驗(yàn)證pH對淀粉酶催化淀粉水解速率的影響，制訂了如下實(shí)驗(yàn)方案。請回答下列問題：實(shí)驗(yàn)方案：①取5支試管，標(biāo)上A、B、C、D、E。②在A、B、C、D、E5支試管中分別加入1mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的新鮮淀粉酶溶液。③然后再向5支試管中分別加入10mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的可溶性淀粉溶液。④在A試管中加入2mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的鹽酸，B試管中加入2mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的鹽酸，C試管中加入2mL蒸餾水，D試管中加入2mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的氫氧化鈉溶液，E試管中加入2mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的氫氧化鈉溶液，搖勻。⑤實(shí)驗(yàn)進(jìn)行5min后測定試管中可溶性淀粉含量。(1)請指出上述實(shí)驗(yàn)方案中存在的兩處錯誤，并加以改正。_____。(2)某同學(xué)對上述實(shí)驗(yàn)方案修正后，重新進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，記為實(shí)驗(yàn)一。同時還做了如下實(shí)驗(yàn)二：將加入5支試管中的淀粉酶溶液的量減半，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。在相同時間內(nèi)，分別測得兩次實(shí)驗(yàn)中淀粉含量變化并繪制成如圖所示的曲線。①實(shí)驗(yàn)一中的自變量是________，因變量是___________。②曲線甲是第________次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，原因是___________。③曲線甲和乙中，淀粉含量的最低點(diǎn)位于橫坐標(biāo)同一位置的原因是_____________；造成a、b兩點(diǎn)不同的原因是實(shí)驗(yàn)中_________。(3)如果本實(shí)驗(yàn)是定性研究pH對淀粉酶活性的影響，在實(shí)驗(yàn)中可以用______試劑來鑒定_______是否存在或顏色反應(yīng)深淺來確定反應(yīng)進(jìn)行的程度?！窘馕觥?、該實(shí)驗(yàn)的目的是驗(yàn)證PH對唾液淀粉酶活性的影響，所以PH為自變量，因變量是可溶性淀粉的變化量，溫度為無關(guān)變量，無關(guān)變量的設(shè)置要遵循等量性原則；檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的試劑不能選擇碘液，應(yīng)該選斐林試劑；該實(shí)驗(yàn)過程先加入淀粉酶，然后調(diào)節(jié)PH，再加淀粉．2、（2）①實(shí)驗(yàn)一中的自變量是pH值，因變量是可溶性淀粉的變化量．②曲線甲是第二次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果．原因是甲與乙所用時間相同，但甲分解的淀粉量較少，說明甲中所含酶的量較少．③曲線甲和乙中，淀粉含量的最低點(diǎn)位于橫坐標(biāo)同一位置的原因是同一種酶的最適pH值是一定的，不會由于濃度的不同而改變；造成a、b兩點(diǎn)不同的原因是實(shí)驗(yàn)中酶的用量不同，相同時間內(nèi)分解的淀粉量不同．（3）如果本實(shí)驗(yàn)是定性研究pH對淀粉酶活性的影響，在實(shí)驗(yàn)中可以用斐林試劑來鑒定麥芽糖是否存在或顏色反應(yīng)深淺來確定反應(yīng)進(jìn)行的程度．【答案】(1)實(shí)驗(yàn)中③④的順序不對，應(yīng)先進(jìn)行④再進(jìn)行③；沒有對溫度等無關(guān)變量進(jìn)行控制，步驟⑤應(yīng)改為將5支試管放在適宜的恒溫水浴中，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行5min后測定試管中可溶性淀粉含量(2)①pH可溶性淀粉的變化量②二甲與乙所用時間相同，但甲分解的淀粉量較少，說明甲中所含酶的量較少③同一種酶的最適pH是一定的酶的用量不同，相同時間內(nèi)分解的淀粉的量不同(3)斐林還原糖6、耐熱脂肪酶在工業(yè)上具有廣泛應(yīng)用，科研人員從小籠包蒸籠的墊布中分離到脂肪酶高產(chǎn)菌株，大量培養(yǎng)后提取獲得脂肪酶液，以橄欖油為底物設(shè)置系列實(shí)驗(yàn)以研究該酶特性，回答下列問題：(1)脂肪酶能水解橄欖油但不能水解淀粉，說明酶具有____________。(2)實(shí)驗(yàn)①：每組試管中加入等量的酶和底物，分別置于30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃水浴環(huán)境中20分鐘后，測量底物量的變化，該實(shí)驗(yàn)的目的是_______。(3)實(shí)驗(yàn)②：因工業(yè)上需要在不同溫度條件下應(yīng)用該酶，若要測定酶液分別在40℃、50℃、60℃溫度下保存2小時后的酶活性變化，實(shí)驗(yàn)思路是________________________(4)實(shí)驗(yàn)③：研究一定濃度的Mg2＋(10－4mol/L)對酶的活性影響，已知該酶的最適pH值范圍為7.0～8.0，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表，結(jié)果說明：_______________________________?！窘馕觥浚?）脂肪酶能水解橄欖油但不能水解淀粉，說明酶具有專一性．（2）每組試管中加入等量的酶和底物，分別置于30、35、40、45、50、55、60℃水浴環(huán)境中20分鐘后，測量底物量的變化，該實(shí)驗(yàn)的目的是確定脂肪酶的最適溫度．（3）因工業(yè)上需要在不溫度條件下應(yīng)用該酶，若要測定酶液分別在40、50、60℃溫度下保存2小時后的酶活性變化，實(shí)驗(yàn)思路是設(shè)置三組實(shí)驗(yàn)，每組加入等量脂肪（橄欖油），分別加入在40、50、60℃溫度下保存2小時后的脂肪酶，在適宜條件進(jìn)行反應(yīng)，一定時間后測量各組酶活性．（4）研究一定濃度的Mg2+（10-4mol/L）對酶的活性影響，已知該酶的最適pH值范圍為7.0～8.0，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下，結(jié)果說明：在pH為7.0～8.0范圍內(nèi)，一定濃度的Mg2+能提高