第一节 光合作用吸收二氧化碳释放氧气
1．海尔蒙特实验
(1)实验过程。
(2)实验结论。
柳树生长所需的物质，不是由土壤直接转化的。水是合成柳树体内有机物的原料。
(3)实验忽略的因素。
海尔蒙特的实验结论并不完全正确。从植物生活环境的角度分析，除水分外，还应该考虑到阳光、空气。所以，该实验有很大的局限性。
【例1】 比利时科学家海尔蒙特把一棵重2.5千克的柳树种在木桶里，只给柳树浇灌雨水。5年后，柳树的重量增加了80多千克，而土壤的重量只减少了不到100克。据此回答下列问题。
(1)柳树重量增加的主要原因是( )
A．柳树从空气中吸收二氧化碳，把二氧化碳和水合成淀粉等有机物
B．柳树从水中吸收氧气，把氧气和水合成淀粉等有机物
C．柳树不断地吸收雨水，含水量增大
(2)在柳树生长过程中，土壤的重量减少了不到100克，这是因为柳树从土壤中得到了( )
A．无机盐 B．水 C．有机物
解析：
(1)
A
√
5年中，只给柳树浇水，柳树却增重了80多千克，从中可以看出问题的关键在“水”。同时光合作用需要二氧化碳，因此得出(1)题的正确选项为A。植物的生长还需要无机盐，所以土壤重量减少，是因为柳树从土壤中吸收了少量的无机盐
B
×
C
×
(2)
A
√
B
×
C
×
答案：(1)A (2)A
2.光合作用利用二氧化碳作为原料
1773年，英国科学家普利斯特利运用对照实验，验证了光合作用需要二氧化碳。实验在阳光下、密闭的玻璃罩里进行，装置不与外界发生气体交换。
实验现象
原因
实验结论
一组
蜡烛—熄灭；小白鼠—死亡
蜡烛燃烧和小白鼠呼吸都消耗氧，产生二氧化碳
装置中缺氧，含二氧化碳多
二组
植物—正常；蜡烛—正常
植物呼吸和蜡烛燃烧都耗氧，产生二氧化碳，但植物进行光合作用消耗二氧化碳，产生氧气
装置里有足够的氧气，二氧化碳含量低
三组
植物—正常；小白鼠—正常
植物和小白鼠的呼吸都耗氧，产生二氧化碳，但植物进行光合作用消耗二氧化碳，产生氧气
结论
植物的光合作用产生氧的同时，消耗了二氧化碳
植物的光合作用以二氧化碳为原料 植物能更新由于蜡烛燃烧或动物呼吸而变得污浊的空气，即光合作用需要二氧化碳作为原料。
【例2】 根据我们现有的知识，你认为普利斯特利的实验证明了( )
①植物的光合作用需要二氧化碳 ②植物的光合作用需要水 ③植物的光合作用释放氧气 ④植物的光合作用能产生淀粉 ⑤小白鼠生活和蜡烛燃烧都消耗氧气
A．①②③ B．①③⑤ C．①②④ D．①②③④⑤
解析：
A
×
普利斯特利的实验证明植物通过光合作用能够消耗小白鼠生活和蜡烛燃烧产生的二氧化碳，同时释放氧气用于自身呼吸和其他生物呼吸利用
B
√
C
×
D
×
答案：B
3．光合作用还能产生氧气
(1)观察金鱼藻在光下的实验，可以看到：金鱼藻在阳光下会冒出气泡。收集产生的气体，将快要熄灭的细木条插进试管内，木条迅速燃烧起来。
(2)氧气能够助燃。上述实验现象说明，植物进行光合作用产生的气体是氧气。
【例3】 下图所示的两个金鱼缸中，一缸放的是真水草，另一缸放的是塑料制作的仿真水草，请你观察辨认哪个是真，哪个是假？( )
A．甲缸是真水草，乙缸是假水草
B．甲缸是假水草，乙缸是真水草
C．甲、乙缸都是假水草
D．甲、乙缸都是真水草
解析：
A
×
甲缸是假水草，因为在阳光下，缸中没有出现气泡，说明没有进行光合作用；乙缸是真水草，因为在阳光下缸中出现了气泡，说明水草进行光合作用产生了氧气
B
√
C
×
D
×
答案：B
4．光合作用
(1)概念。
绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物，并且释放出氧气的过程，就是光合作用。
(2)表达式。
【例4】 植物细胞中与植物的光合作用有关，能利用无机物合成有机物的场所是( )
A．细胞壁B．叶绿体 C．线粒体 D．细胞核
解析：
A
×
细胞壁对细胞具有支持和保护作用
B
√
叶绿体是植物进行光合作用的场所
C
×
线粒体是植物进行呼吸作用的主要场所
D
×
细胞核是遗传信息库，与生物的遗传有关
答案：B
5．光合作用原理在农业生产上的应用
(1)合理密植。
合理密植是增加单位面积土地农作物产量的有效措施之一。它是指在单位面积的土地上，根据土壤肥沃程度等因素种植适当密度的植物。
如果种得太稀，既浪费土地资源，光能也得不到充分有效的利用；而如果种得太密，由于植株枝叶相互遮挡，植物下部的叶片得不到充足的阳光，光合作用较弱，而呼吸作用正常，营养物质消耗的比合成的多，植物也不能正常生长。
(2)温室和大棚中增加产量的方法。
在温室和大棚内种植蔬菜和瓜果等植物时，可以适当增加二氧化碳的浓度，提高植物的光合作用效率，增加产量。
【例5】温室栽培农作物时，有经验的人们通过改变一些环境条件来提高农作物产量。下列适合温室改变的条件是( )
①光照强度 ②温度 ③二氧化碳含量 ④氮气含量
A．①③④ B．①②③④ C．①②④ D．①②③
解析：
A
×
增加光照强度，可以提高光合作用效率；二氧化碳是光合作用的原料，增加后可以提高光合作用的效率；适宜的温度，可以促进光合作用的进行。所以，此题应选择D
B
×
C
×
D
√
答案：D
6．探究二氧化碳是光合作用的原料实验
(1)实验原理
利用氢氧化钠溶液能吸收二氧化碳，形成对照实验。
(2)方法步骤
①将带叶枝条插入盛有清水的小烧杯中，然后将小烧杯放入玻璃槽中，再用广口瓶罩住。瓶子的接口处要用多层胶布封严。
②将两个装置同时遮光24小时，然后一起移到光下照射。几小时后，检验甲、乙装置里的叶片是不是都有淀粉产生。
(3)实验结果
甲槽中的植物叶片不变蓝，乙槽中的植物叶片变蓝。说明植物的光合作用需要二氧化碳作原料。
【例6】 下图所示，原来置于黑暗环境中的绿色植物移至光下后，CO2的吸收量发生了改变。下列各项叙述中，正确的是( )
A．曲线AB段表示绿色植物没有进行光合作用
B．曲线BC段表示绿色植物只进行光合作用
C．在B点显示，绿色植物光合作用和呼吸作用速率相等
D．整段曲线表明，随光照强度递增，光合作用增强，呼吸作用减弱
解析：
A
×
AB段光合作用较弱
B
×
BC段植物的光合作用大于呼吸作用
C
√
B点时，植物的光合作用和呼吸作用速率相等，因此，二氧化碳的吸收和消耗量相等
D
×
随着光照强度的增强，植物的光合作用增强，但呼吸作用并不会减弱
答案：C
7．影响光合作用的外界因素
(1)光照强度。
夜晚将放置金鱼藻的试管，分别放置在离白炽灯不同距离处。可以看到，植物离光源越近，产生的气泡数越多。
因为气泡是植物进行光合作用产生的氧气形成的，气泡越多，说明植物光合作用越强。即光照越强，光合作用也就越强。但光照增强到一定程度后，光合作用不再增强。
(2)二氧化碳的浓度。
二氧化碳是光合作用的原料，其浓度影响光合作用的强度。
(3)温度。
植物在10～35 ℃时，正常进行光合作用，其中25～30 ℃最为适宜，35 ℃以上开始下降。因为环境温度过高，会使植物体内的水分供应不足，气孔大量关闭，导致二氧化碳供应不足。, 【例7】 生产上常利用植物光合作用和呼吸作用的原理，采取多种措施，以提高大棚中农作物的产量。下列措施中合理的是( )
①适当增加光照强度，延长光照时间 ②增加氧气的浓度 ③增加二氧化碳的浓度 ④适当降低夜间温度 ⑤大量灌水 ⑥多施肥
A．①②③④⑤⑥ B．①③④ C．①③④⑤ D．①②③④⑥
解析：
A
×
适当延长光照时间，增加光照强度和增加大棚内的二氧化碳浓度可以增强植物光合作用的强度；夜间植物只进行呼吸作用，适当降低温度，能减弱植物呼吸作用分解有机物，从而提高大棚内蔬菜的产量
B
√
C
×
D
×
答案：B
第二节 绿色植物的呼吸作用
1．绿色植物呼吸作用的过程
(1)原料。
呼吸作用的原料是有机物和氧。
(2)产物。
呼吸作用的产物是二氧化碳和水，并把有机物中的能量释放出来。
(3)场所。
植物的呼吸作用主要是在线粒体中进行的。植物体的活细胞无论有光无光都能进行呼吸作用。
(4)概念。
细胞利用氧，将有机物分解成二氧化碳和水，并且将储存在有机物中的能量释放出来，供给生命活动的需要，这个过程叫做呼吸作用。
(5)表达式。
有机物＋氧气―→二氧化碳＋水＋能量
(储存着能量)
【例1】 下列有关呼吸作用的叙述中，不正确的是( )
A．所有活的细胞都能进行呼吸作用
B．呼吸作用吸收氧气，放出二氧化碳
C．呼吸作用只在暗处(无光状态)进行
D．呼吸作用分解有机物，放出能量
解析：
A
×
呼吸作用的反应式为“有机物＋氧气→二氧化碳＋水＋能量”。呼吸作用可发生在任何活细胞中，有光无光均可进行
B
×
C
√
D
×
答案：C
2．呼吸作用的实质和意义
(1)呼吸作用的实质。
呼吸作用的实质是将有机物分解，把有机物中储存的能量释放出来。
(2)呼吸作用的意义。
植物呼吸作用释放的能量一部分转变为热能散失掉，一部分供植物体生理活动需要。植物体对无机盐的吸收、细胞的分裂、植物体的生长发育等都需要能量。任何时候植物细胞都在不停地呼吸，呼吸一旦停止就意味着死亡。
【例2】 呼吸作用的实质是( )
A．制造有机物，储存能量 B．分解有机物，储存能量
C．制造有机物，释放能量 D．分解有机物，释放能量
解析：
A
×
植物的呼吸作用能分解有机物，释放能量，用于植物体的生命活动，因此呼吸作用的实质是分解有机物，释放能量
B
×
C
×
D
√
答案：D
3.呼吸作用是生物的共同特征
绿色植物制造的有机物除了为自己所用之外，还通过食物链进入其他生物体内，参与构建其他生物体，并为其他生物的生命活动提供能量。在这些生物体内，有机物分解、提供能量的方式与在绿色植物体内是一样的，都是通过细胞的呼吸作用。也就是说，呼吸作用是生物的共同特征，其实质都是分解有机物，释放能量。
呼吸作用的重要性 任何生物的活细胞都在不停地进行呼吸作用，一旦呼吸作用停止，就意味着生命的终结。
【例3】 (山东威海)呼吸作用是生物的共同特征，其根本原因在于( )
A．生命活动每时每刻都需要氧
B．生命活动都需要能量作为动力
C．呼吸作用产生的水是生命活动所必需的
D．呼吸作用产生的二氧化碳必须及时排出
解析：
A
×
生物体的各项生命活动都需要消耗能量，而生命活动需要的能量是由呼吸作用提供的。因此，呼吸作用能为生物体的生命活动提供能量
B
√
C
×
D
×
答案：B
4．植物的呼吸作用与人类生产生活的关系
板结的土壤，空气不流通，会妨碍根的呼吸，所以要及时松土。农田被水淹以后，必须及时排涝也是为了不影响植物根的呼吸作用。
粮食要晒干储存，水果、蔬菜的贮藏用保鲜膜或贮存在一定的温度条件下，都是为了抑制其呼吸作用，减少有机物的消耗。
【例4】农田被水淹以后必须及时排涝，是为了让植物的根得到足够的( )
A．能量 B．氧气 C．二氧化碳 D．阳光
解析：
A
×
植物的根在土壤中进行呼吸作用需要消耗氧气，农田被水淹后，土壤中缺少氧气会影响根的正常呼吸，必须及时排涝，增加土壤中的氧气，使根的生命活动正常进行
B
√
C
×
二氧化碳是植物进行光合作用所需的原料
D
×
阳光是植物进行光合作用必需的条件
答案：B
5．绿色植物在维持生物圈碳—氧平衡中的作用
绿色植物在光合作用中制造的氧，超过了自身呼吸作用对氧的需要，多余的氧以气体的形式排到了大气中；绿色植物还通过光合作用，不断消耗大气中的二氧化碳，这样就维持了生物圈中二氧化碳和氧气的相对平衡，简称碳—氧平衡。
要维持生物圈的碳—氧平衡，一方面应保护现有森林，大力开展植树造林，充分发挥绿色植物消耗二氧化碳、制造氧气的功能；另一方面，要开展国际合作，减少二氧化碳的排放。
光合作用能维持碳—氧平衡 动植物和人的呼吸消耗氧，产生二氧化碳。燃料的燃烧也消耗氧，产生二氧化碳。而大气中的氧和二氧化碳的含量能平衡稳定，是光合作用能吸收二氧化碳，放出氧的结果。
【例5】 大气中二氧化碳与氧气的含量比较稳定，这是( )
A．呼吸作用的结果 B．光合作用的结果
C．蒸腾作用的结果 D．煤、石油燃烧的结果
解析：
A
×
生物的呼吸作用消耗氧，产生二氧化碳，因此，呼吸作用会使大气中氧含量减少，二氧化碳含量增加
B
√
植物的光合作用吸收二氧化碳，产生氧
C
×
蒸腾作用散失的是水分
D
×
燃料燃烧消耗氧，产生二氧化碳
答案：B
6．利用萌发的种子验证植物的呼吸作用
(1)植物呼吸时释放出能量。
实验过程：用两个暖水瓶装种子，甲瓶中装萌发的种子，乙瓶中装煮熟的种子。各插一支温度计，观察温度计显示的温度变化。
实验现象及结论：甲瓶内的温度高于乙瓶。说明种子在萌发过程中，分解有机物释放出能量。
(2)植物呼吸放出二氧化碳。
种子萌发过程中产生的气体能使澄清的石灰水变混浊。说明种子呼吸作用产生了二氧化碳。
(3)植物呼吸消耗氧。
实验过程：甲瓶装萌发的种子，乙瓶装煮熟的种子，放在温暖的地方，24小时后将燃烧的蜡烛分别放入甲、乙瓶内。
实验现象及结论：蜡烛在甲瓶内熄灭，在乙瓶内继续燃烧。说明甲瓶内缺少氧气，可见植物的呼吸消耗氧气。
【例6】 下图为验证萌发的种子进行呼吸作用的演示实验示意图：甲、乙两个玻璃瓶中分别装有等量的萌发种子和煮熟后冷却至室温的种子，加盖并在温暖的地方放置一夜后，将燃烧的蜡烛放入甲、乙两瓶中，观察燃烧情况。分析下列哪种说法是正确的？( )
A．甲瓶中的蜡烛立即熄灭，通过这个实验验证了萌发的种子进行呼吸时吸收氧气
B．两个瓶中的蜡烛都不熄灭
C．乙瓶中蜡烛立即熄灭
D．两个瓶中的蜡烛都熄灭
解析：
A
√
萌发的种子能进行呼吸作用，植物的呼吸作用需要吸收氧气，分解有机物。乙瓶内的种子煮熟后，不能进行呼吸作用，所以乙瓶内的氧气不会减少，而甲瓶内的氧气被萌发的种子吸收了，因此，蜡烛放入甲瓶中会立即熄灭
B
×
C
×
D
×
答案：A
7.光合作用和呼吸作用的比较
光合作用和呼吸作用的异同见下表：
光合作用
呼吸作用
区别
部位
含有叶绿体的细胞
所有的活细胞
条件
光
有光无光均可
原料
二氧化碳、水
有机物、氧
产物
有机物、氧
二氧化碳、水
能量变化
合成有机物，贮存能量
分解有机物，释放能量
联系
相互依存、相互影响
【例7】 植物在白天吸入二氧化碳，释放氧气，而在夜间吸入氧气，呼出二氧化碳，这是因为( )
A．日光下进行光合作用，呼吸作用停止
B．白天光合作用强于呼吸作用
C．呼吸作用在夜间进行，光合作用在夜间停止
D．叶片进行光合作用，不进行呼吸作用
解析：
A
×
白天植物的光合作用强于呼吸作用，从而消耗了呼吸作用产生的二氧化碳。夜间植物只进行呼吸作用，消耗氧气，产生二氧化碳
B
√
C
×
D
×
答案：B
8．环境温度对呼吸作用的影响
甲、乙两地出产同一种甜瓜，甲地的甜瓜比乙地的含糖量高。经调查，在甜瓜生长季节，甲、乙两地的光照条件和栽培措施基本相同，而温度条件差别较大，详见下表：
平均温度/℃
甲地
乙地
白天
33
33
夜晚
12
22
同种甜瓜，甲、乙两地的光照条件和栽培措施基本相同，白天的温度相同，那么，两地甜瓜通过光合作用制造有机物的量应该是基本相同的。
甲地的甜瓜含糖量比乙地的高，说明甲地的甜瓜消耗有机物的量比乙地的少。因为在生物体内只有呼吸作用消耗有机物，所以甲地甜瓜夜间的呼吸作用比乙地的弱。
因为甲地的夜间温度比乙地的低，说明环境温度对植物的呼吸作用有影响。在一定范围内，环境温度越高，植物的呼吸作用就越强。
【例8】 在白天日照充足、温度较高，而夜晚温度较低的地区，在水、肥充足的情况下，粮食作物粒粒饱满，果树和瓜类果实较甜的原因是( )
A．白天光合作用旺盛，晚上呼吸作用强烈
B．白天光合作用旺盛，晚上呼吸作用微弱
C．白天光合作用较弱，晚上呼吸作用强烈
D．白天光合作用较弱，晚上呼吸作用微弱
解析：
A
×
白天光照充足、温度较高，植物的光合作用旺盛，制造的有机物多。而夜间温度较低，呼吸作用较弱，消耗的有机物少。这样，大量的有机物就储存在植物体内，因此粮食产量高，瓜果甜
B
√
C
×
该地区光照充足，温度较高，光合作用不会弱。因此，C、D选项都不合题意
D
×
答案：B
