第2节 细胞中的无机物
[基础达标]
题组一 细胞中的水
1．(2024·云南大理高一统考期末)生命从一开始就离不开水，下列关于细胞中水的叙述，错误的是( )
A．水是活细胞中含量最高的化合物
B．自由水可作为细胞内良好的溶剂
C．结合水可参与细胞中养料和代谢废物的运输
D．冬小麦在冬天来临前，细胞中结合水的比例会上升
2．(2023·山西太原期末)冬小麦经过严寒的冬季，春季分蘖，夏季收获。下列关于冬小麦细胞中水的叙述错误的是( )
A．冬小麦种子萌发时细胞中结合水与自由水的比值增大，细胞代谢增强
B．冬小麦在冬季自由水与结合水的比值会下降，从而适应寒冷环境
C．冬小麦植株细胞内的结合水主要与蛋白质、多糖等物质结合
D．冬小麦种子晾晒过程中失去的水主要是自由水
题组二 细胞中的无机盐
3．如图所示为水分子结构示意图，根据所学知识判断，下列叙述正确的是( )
A．作用力①这种弱引力的存在，使水成为良好的溶剂
B．作用力②使水分子成为极性分子，因此水具有较高的比热容
C．因为②不断地断裂，又不断地形成，使水在常温下能够维持液体状态
D．细胞中结合水和自由水的含量是不断变化的，结合水越多，细胞抗逆性越强
4．(2024·重庆高一统考期末)Zn2+是激活色氨酸合成酶的必要成分，缺Zn2+会影响生长素合成，导致植物生长受阻，通常会出现节间缩短，叶片变小，呈簇生状，俗称“小叶病”。下列说法错误的是( )
A．Zn2+能维持生物体的正常生命活动
B．Zn2+是色氨酸合成酶的必要组成成分
C．缺Mg也会影响该植物的生长发育
D．生长素的合成需要色氨酸合成酶参与
5．与完全营养液培养的植物相比，缺Fe元素的营养液培养的植物表现出缺绿症状，当补充铁盐时，上述症状得以缓解，这说明( )
A．铁是叶绿素合成代谢的必需元素
B．出现缺绿症状是因为细胞缺少运输铁离子的载体
C．铁是构成叶绿素分子的必需元素
D．细胞内供能不足会影响Fe离子的吸收
6．铁、锌、碘等元素在生物体生命活动中具有重要作用。下列相关叙述错误的是( )
A．上述化学元素在人体内都以离子形式存在
B．补铁能补血的原因是铁参与构成血红素
C．细胞酸碱度的维持与细胞内的某些无机盐离子有关
D．植物细胞液泡中含有的无机盐能够维持细胞渗透压，使细胞坚挺
7．(2024·云南迪庆高一统考期末)我国科研人员对于火星探究有了新发现。据消息称，“祝融号”火星车在火星低纬度地区，发现了液态水。沙丘表面富含含水硫酸盐、蛋白石、含水铁氧化物等物质成分。那里的土壤中含有生命必需的K、Na、Mg等元素。下列说法正确的是( )
A．无机盐离子参与构成复杂化合物，如Mg2+参与合成血红素
B．细胞中的自由水和结合水都能参与物质运输
C．人体血液中缺乏钙离子会出现抽搐等症状
D．水能为细胞代谢过程提供能量
8．(2024·天津红桥高一统考期末)科学家发现，在火星两极地区有固态水，而那里的土壤中含有生命必需的Mg、Na、K等元素，推测火星上曾经或者现在存在着生命，下面的理由不成立的是( )
A．水是生命之源，地球上最早的生命起源于水中
B．几乎所有的生物化学反应都以水为介质或水直接参与反应
C．某些无机盐可以为细胞生命活动提供能量
D．水和无机盐可作为细胞结构的重要组成部分
[能力提升]
9．下列有关水和无机盐的叙述，不正确的有( )
①参与运输营养物质和代谢废物的水为自由水 ②生物体内许多化学反应需要水的参与，结合水是细胞结构的组成成分之一 ③Mg2+是叶绿素、血红素等分子的组成成分 ④无机盐有维持细胞内酸碱平衡的作用 ⑤自由水与结合水的比例与新陈代谢的强度关系不大 ⑥缺碘会引起儿童佝偻病
A．①④⑤ B．①④⑤⑥
C．③⑤⑥ D．②③④⑤⑥
10．(2024·黑龙江哈尔滨三中阶段练习)水和无机盐是生物体不可缺少的成分，对维持生物体的正常生命活动具有重要作用。下列叙述不正确的是( )
A．水与细胞内的蛋白质、多糖等物质相结合而失去流动性
B．植物组织中的含水量及水的存在状态是植物代谢活动的重要生理指标
C．参与生命活动的无机盐常常需要溶解在水中才能发挥其应有的生理功能
D．夏天户外跑步大量出汗后，仅及时补充大量水分，即可恢复机体的水盐平衡
11．(2023·陕西长安一中校考期中)结合下列曲线，分析有关无机物在生物体内含量的说法，错误的是( )
A．曲线①可表示人一生中体内自由水与结合水的比值随年龄的变化
B．曲线②可表示细胞由休眠转入旺盛代谢过程中自由水与结合水比值的变化
C．曲线②可以表示一粒新鲜的玉米种子在烘箱中被烘干的过程中，失去的水分子量
D．曲线③可以表示人从幼年到成年体内相对含水量的变化
12．(2023·安徽高一校联考阶段练习)如图为营养液培养法培养植物，回答下列问题：
(1)图中植物细胞内含量最多的有机化合物是________。无机盐在植物细胞内主要以________的形式存在，植物缺B时表现出只开花不结果的现象，这体现了无机盐具有的功能是______________________________________。
(2)营养液培养法是研究某种元素是否为植物生长所必需的重要方法。为了研究镍(Ni)是否为植物A生长的必需元素，某同学实验方案设计如下：实验分为甲、乙两组，对照组甲组植物放入________的营养液中，乙组植物放入______________的营养液中。培养一段时间后，观察两组植物生长的情况。
13．(2023·山西大同期中)生物有各种各样的过冬方法。植物在冬季来临过程中，随着气温的逐渐降低，植物体内发生了一系列适应低温的生理变化，抗寒能力逐渐增强。如图1为冬小麦在不同时期含水量变化关系图。
(1)冬小麦的含水量在9月至12月期间呈________(填“上升”“不变”或“下降”)趋势，原因是______________________________________________。
(2)水在冬小麦根细胞内的主要作用有__________________________________________ ____________________________________________________________(答出两点即可)。
(3)农业上种子晒干便于储藏，理由是________________________________________。
(4)科学家研究冬小麦的种子萌发过程，通过一定的生化方法测定种子萌发过程中胚的鲜重变化，得到了如图2曲线数据。通过不休眠的种子与休眠的种子胚的鲜重比较，得出结合水与自由水比值低的是________(填“不休眠的”或“休眠的”)种子。将一粒冬小麦种子点燃，待它烧尽时可见到灰白色的灰烬，灰烬的成分是________。第2节 细胞中的无机物
[基础达标]
题组一 细胞中的水
1．(2024·云南大理高一统考期末)生命从一开始就离不开水，下列关于细胞中水的叙述，错误的是( )
A．水是活细胞中含量最高的化合物
B．自由水可作为细胞内良好的溶剂
C．结合水可参与细胞中养料和代谢废物的运输
D．冬小麦在冬天来临前，细胞中结合水的比例会上升
【答案】C 【解析】在活细胞中，水是含量最多的化合物，蛋白质是含量最多的有机物，A正确；自由水是良好的溶剂，是许多化学反应的介质，B正确；水在常温下呈液体状态，具有流动性，因此自由水可以运输养料和代谢废物，C错误；北方冬小麦在冬天来临时，为了使小麦抗逆性增强，自由水的比例会逐渐降低，结合水的比例会逐渐上升，D正确。
2．(2023·山西太原期末)冬小麦经过严寒的冬季，春季分蘖，夏季收获。下列关于冬小麦细胞中水的叙述错误的是( )
A．冬小麦种子萌发时细胞中结合水与自由水的比值增大，细胞代谢增强
B．冬小麦在冬季自由水与结合水的比值会下降，从而适应寒冷环境
C．冬小麦植株细胞内的结合水主要与蛋白质、多糖等物质结合
D．冬小麦种子晾晒过程中失去的水主要是自由水
【答案】A 【解析】自由水含量越高，代谢越旺盛，冬小麦种子萌发时细胞中结合水与自由水的比值减少，细胞代谢增强，A错误；在冬季，植物体内自由水与结合水的比值会下降，以增强抗逆性，抵抗外界不利环境，B正确；结合水主要与蛋白质、多糖等物质结合，是细胞结构的重要成分，C正确；种子晾晒过程中失去的水主要是自由水，D正确。
题组二 细胞中的无机盐
3．如图所示为水分子结构示意图，根据所学知识判断，下列叙述正确的是( )
A．作用力①这种弱引力的存在，使水成为良好的溶剂
B．作用力②使水分子成为极性分子，因此水具有较高的比热容
C．因为②不断地断裂，又不断地形成，使水在常温下能够维持液体状态
D．细胞中结合水和自由水的含量是不断变化的，结合水越多，细胞抗逆性越强
【答案】D 【解析】②是共价键，氢、氧原子对电子的吸引能力不同，使得水分子具有不对称性，带有正电荷或负电荷的分子(或离子)都容易与水结合，使水成为良好的溶剂，A错误；①是氢键，由于氢键这种弱引力的存在，使得水在常温下具有流动性、具有较高比热容，B错误；水在常温下能够维持液体状态是由于水分子之间的氢键不断地断裂，又不断地形成，①是氢键，C错误；细胞中自由水的含量是不断变化的，自由水所占比例越大，细胞代谢越旺盛，结合水越多，细胞抗逆性越强，D正确。
4．(2024·重庆高一统考期末)Zn2+是激活色氨酸合成酶的必要成分，缺Zn2+会影响生长素合成，导致植物生长受阻，通常会出现节间缩短，叶片变小，呈簇生状，俗称“小叶病”。下列说法错误的是( )
A．Zn2+能维持生物体的正常生命活动
B．Zn2+是色氨酸合成酶的必要组成成分
C．缺Mg也会影响该植物的生长发育
D．生长素的合成需要色氨酸合成酶参与
【答案】B 【解析】缺Zn2+会影响生长素合成，导致植物生长受阻，说明Zn2+具有维持生物体的正常生命活动的作用，A正确；Zn2+是激活色氨酸合成酶的必要成分，不是色氨酸合成酶的必要组成成分，B错误；缺Mg影响叶绿素的合成，因此会影响该植物的生长发育，C正确；生长素的前体物质是色氨酸，故生长素的合成需要色氨酸合成酶参与，D正确。
5．与完全营养液培养的植物相比，缺Fe元素的营养液培养的植物表现出缺绿症状，当补充铁盐时，上述症状得以缓解，这说明( )
A．铁是叶绿素合成代谢的必需元素
B．出现缺绿症状是因为细胞缺少运输铁离子的载体
C．铁是构成叶绿素分子的必需元素
D．细胞内供能不足会影响Fe离子的吸收
【答案】A 【解析】植物体的绿色是叶绿体中的叶绿素所表现出的颜色，缺铁影响叶绿素的含量，所以铁与叶绿素的合成有关。
6．铁、锌、碘等元素在生物体生命活动中具有重要作用。下列相关叙述错误的是( )
A．上述化学元素在人体内都以离子形式存在
B．补铁能补血的原因是铁参与构成血红素
C．细胞酸碱度的维持与细胞内的某些无机盐离子有关
D．植物细胞液泡中含有的无机盐能够维持细胞渗透压，使细胞坚挺
【答案】A 【解析】细胞中大多数无机盐以离子的形式存在，但铁构成的血红素，碘构成的甲状腺激素都是以化合物的形式存在，A错误；补铁能补血的原因是铁是构成血红素的重要元素，B正确；生物体的某些无机盐离子可以维持细胞的酸碱平衡，如HCO，C正确；植物细胞液泡中含有的无机盐能够维持细胞渗透压，便于植物细胞吸水保持坚挺，D正确。
7．(2024·云南迪庆高一统考期末)我国科研人员对于火星探究有了新发现。据消息称，“祝融号”火星车在火星低纬度地区，发现了液态水。沙丘表面富含含水硫酸盐、蛋白石、含水铁氧化物等物质成分。那里的土壤中含有生命必需的K、Na、Mg等元素。下列说法正确的是( )
A．无机盐离子参与构成复杂化合物，如Mg2+参与合成血红素
B．细胞中的自由水和结合水都能参与物质运输
C．人体血液中缺乏钙离子会出现抽搐等症状
D．水能为细胞代谢过程提供能量
【答案】C 【解析】无机盐是细胞中某些复杂化合物的重要组成成分，如Fe2+参与血红素的构成，Mg2+是叶绿素的必要成分，A错误；细胞中的自由水参与物质运输和某些化学反应，结合水不参与物质的运输，B错误；无机盐可维持细胞的生命活动，如钙可调节肌肉收缩和血液凝固，血钙过高会造成肌无力，血钙过低会引起抽搐，C正确；自由水对于营养物质和代谢废物的运输具有重要作用，自由水与结合水的比值越高，细胞代谢越旺盛，水不能为细胞代谢过程提供能量，D错误。
8．(2024·天津红桥高一统考期末)科学家发现，在火星两极地区有固态水，而那里的土壤中含有生命必需的Mg、Na、K等元素，推测火星上曾经或者现在存在着生命，下面的理由不成立的是( )
A．水是生命之源，地球上最早的生命起源于水中
B．几乎所有的生物化学反应都以水为介质或水直接参与反应
C．某些无机盐可以为细胞生命活动提供能量
D．水和无机盐可作为细胞结构的重要组成部分
【答案】C 【解析】生命起源的历程是由水生生物到陆生生物，推知地球上最早的生命是起源于水中，A正确；细胞内的许多生物化学反应都需要水的参与，以水为介质或水直接参与反应，B正确；无机盐不能提供能量，C错误；水和无机盐可作为细胞结构的重要组成部分，D正确。
[能力提升]
9．下列有关水和无机盐的叙述，不正确的有( )
①参与运输营养物质和代谢废物的水为自由水 ②生物体内许多化学反应需要水的参与，结合水是细胞结构的组成成分之一 ③Mg2+是叶绿素、血红素等分子的组成成分 ④无机盐有维持细胞内酸碱平衡的作用 ⑤自由水与结合水的比例与新陈代谢的强度关系不大 ⑥缺碘会引起儿童佝偻病
A．①④⑤ B．①④⑤⑥
C．③⑤⑥ D．②③④⑤⑥
【答案】C 【解析】①参与运输营养物质和代谢废物的水为自由水，正确；②生物体内许多化学反应需要水的参与，结合水是细胞结构的组成成分之一，正确；③Mg2+是叶绿素的组成成分，Fe2+是血红素的组成成分，错误；④有些无机盐为缓冲物质，有维持细胞内酸碱平衡的作用，正确；⑤自由水与结合水的比例与新陈代谢的强度有关，细胞中自由水含量高，细胞代谢活动旺盛，细胞中结合水含量高，细胞代谢活动减弱，错误；⑥缺钙会引起儿童佝偻病，错误。
10．(2024·黑龙江哈尔滨三中阶段练习)水和无机盐是生物体不可缺少的成分，对维持生物体的正常生命活动具有重要作用。下列叙述不正确的是( )
A．水与细胞内的蛋白质、多糖等物质相结合而失去流动性
B．植物组织中的含水量及水的存在状态是植物代谢活动的重要生理指标
C．参与生命活动的无机盐常常需要溶解在水中才能发挥其应有的生理功能
D．夏天户外跑步大量出汗后，仅及时补充大量水分，即可恢复机体的水盐平衡
【答案】D 【解析】水与细胞内的蛋白质、多糖等物质相结合成为结合水，而失去流动性，A正确；植物代谢活动越旺盛，组织中的含水量越多，自由水与结合水的比值就越大，B正确；无机盐常以离子形式存在，自由水是良好的溶剂，参与生命活动的无机盐常常需要溶解在水中才能发挥其应有的生理功能，C正确；夏天户外跑步大量出汗后，及时补充水分和无机盐，才可恢复机体的水盐平衡，D错误。
11．(2023·陕西长安一中校考期中)结合下列曲线，分析有关无机物在生物体内含量的说法，错误的是( )
A．曲线①可表示人一生中体内自由水与结合水的比值随年龄的变化
B．曲线②可表示细胞由休眠转入旺盛代谢过程中自由水与结合水比值的变化
C．曲线②可以表示一粒新鲜的玉米种子在烘箱中被烘干的过程中，失去的水分子量
D．曲线③可以表示人从幼年到成年体内相对含水量的变化
【答案】D 【解析】自由水与结合水的比值与新陈代谢速率有关，一般来说，该比值越大，新陈代谢越旺盛，随着人年龄的增长，人体的新陈代谢速率逐渐减慢，自由水与结合水的比值降低，这与曲线①相符，A正确；自由水与结合水的比值可影响细胞代谢的旺盛程度，该比值越大，细胞代谢越强，这与曲线②相符，B正确；一粒新鲜的玉米种子在烘箱中被烘干的过程中，由于水分减少，故无机盐的相对含量增加，后来玉米种子的总质量不再发生变化，无机盐的相对含量也会保持稳定，这与曲线②相符，C正确；人从幼年到成年体内相对含水量逐渐降低，这与曲线③不符，D错误。
12．(2023·安徽高一校联考阶段练习)如图为营养液培养法培养植物，回答下列问题：
(1)图中植物细胞内含量最多的有机化合物是________。无机盐在植物细胞内主要以________的形式存在，植物缺B时表现出只开花不结果的现象，这体现了无机盐具有的功能是______________________________________。
(2)营养液培养法是研究某种元素是否为植物生长所必需的重要方法。为了研究镍(Ni)是否为植物A生长的必需元素，某同学实验方案设计如下：实验分为甲、乙两组，对照组甲组植物放入________的营养液中，乙组植物放入______________的营养液中。培养一段时间后，观察两组植物生长的情况。
【答案】(1)蛋白质 离子 无机盐对于维持生物体的生命活动具有重要作用 (2)含有镍(Ni) 等量的不含有镍(Ni)
【解析】(1)图中植物活细胞内含量最多的有机化合物是蛋白质。无机盐溶于细胞内的液体环境，主要以离子形式存在。植物缺B时表现出只开花不结果的现象，说明无机盐对于维持生物体的生命活动具有重要作用。(2)研究镍(Ni)是否为植物A生长的必需元素，自变量为是否有镍，甲组是实验组，将植物A放入含镍的营养液中，乙组是对照组，将植物A放入等量的含有镍的营养液中，相同条件下培养，观察两组植物的生长情况。
13．(2023·山西大同期中)生物有各种各样的过冬方法。植物在冬季来临过程中，随着气温的逐渐降低，植物体内发生了一系列适应低温的生理变化，抗寒能力逐渐增强。如图1为冬小麦在不同时期含水量变化关系图。
(1)冬小麦的含水量在9月至12月期间呈________(填“上升”“不变”或“下降”)趋势，原因是______________________________________________。
(2)水在冬小麦根细胞内的主要作用有__________________________________________ ____________________________________________________________(答出两点即可)。
(3)农业上种子晒干便于储藏，理由是________________________________________。
(4)科学家研究冬小麦的种子萌发过程，通过一定的生化方法测定种子萌发过程中胚的鲜重变化，得到了如图2曲线数据。通过不休眠的种子与休眠的种子胚的鲜重比较，得出结合水与自由水比值低的是________(填“不休眠的”或“休眠的”)种子。将一粒冬小麦种子点燃，待它烧尽时可见到灰白色的灰烬，灰烬的成分是________。
【答案】(1)下降 随着冬季来临，气温下降，细胞中自由水的含量显著下降有助于抵抗低温冻害 (2)水是冬小麦根细胞的重要组成成分；水是冬小麦根细胞内良好的溶剂；水参与冬小麦根细胞内的生化反应 (3)将种子晒干就是减少了其中自由水的含量而使其代谢水平降低，便于储藏
(4)不休眠的 无机盐
【解析】(1)结合图示可以看出，冬小麦的含水量从9月至12月处于下降趋势，其中下降的是自由水，因为随着冬季来临，气温下降，细胞中自由水含量显著下降，而结合水含量上升，有助于抵抗低温冻害。(2)水在冬小麦根细胞内的主要作用有：(结合)水是冬小麦根细胞的重要组成成分；(自由)水是冬小麦根细胞内良好的溶剂；(自由)水参与冬小麦根细胞内的生化反应，如参与有氧呼吸过程。(3)农业上将种子晒干就是减少了其中自由水的含量，进而可使其代谢水平降低，便于储藏。(4)据曲线数据，通过不休眠种子与休眠种子胚的鲜重比较，自由水与代谢程度有关，代谢旺盛的细胞中，自由水相对含量多，结合水相对含量少，因此得出结合水与自由水比值低的是不休眠的种子。将一粒冬小麦种子点燃烧尽时可见到灰白色的灰烬，灰烬就是无机盐。
