一组“U型管”相关的“渗透作用”题安徽省绩溪中学（245300） 汪朝晖渗透作用是指水分子或其他溶剂分子通过半透膜，从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散利用中央隔有半透膜的U型管，依据膜两 侧液面高度变化，可探究半透膜的通透性 及膜两侧溶液浓度的高低常见的考点如 图-1 所示考点 1：（1）不同通透性的半透膜对水柱 高低变化的影响例 1．如图-2 所示，把体积与质量浓度相同的葡萄糖与蔗糖溶液用半透膜隔开，（1）若半透膜只允许水分子通过，不允许葡萄糖和蔗糖通过，开始和一段时间 后液面情况是（ ）（2）若允许水分子和葡萄糖通过，不允许蔗糖通过，则开始和一段时 间后液面情况是（ ）A.甲高于乙 B.乙高于甲C.甲高于乙，后乙高于甲 D.先乙高于甲，后甲高于乙解析：（1）虽然两种溶液的质量浓度相同，但由于蔗糖相对分子质量较葡萄糖大，分 子间隙大，单位体积内所容纳的水分子多，故水分子从相对较多的乙侧更多地流向甲侧， 当膜两侧水分子进出达到平衡时，甲侧液面高于乙侧2）在上述基础上，葡萄糖通过半 透膜进入乙侧，使乙侧溶液溶质分子数目增多，水分子最终会更多地流向乙侧答案（1）A (2)C （2）不同大小的半透膜对水柱高低及产生速率的影响AB A例 2.图-3 表示渗透作用装置图，其中半透膜为膀胱膜（蔗糖分子不能通过，水分子可 以自由通过）。
图中A、B均为体积相等的蔗糖溶液，其浓度分别为Ma、Mb，且MaVMb， 半透膜面积S]VS2, —段时间达到平衡后，甲乙装置液面上升的高度分别为H2；当液 面不再上升时所消耗的时间分别上2，则（）A. H]>H2，t]=t2 B. H]=H2，t]>t2C. H]=H2，t]Vt2 D. H]VH2，t]=t2甲装置半透膜S]乙装置半透膜S2图-3解析：甲乙装置两侧溶液浓度差相等，水柱上升 的高度也应相等，但由于半透膜S2的表面积大于S], 单位时间内透过的水分子数目较多，故达到等高的水柱所耗时间较少答案为B考点 2：膜两侧溶液浓度差的实质是水分子的相对数目例3.在图中所示U型管的底部中央放置一半透膜，它只能让水分子自由通过，其他15%蔗糖 溶液图-4半透膜物质均不能通过，在U型管的右侧注入15%的蔗糖溶液，在左侧 分别注入 5%尿素溶液、 5%葡萄糖溶液、 1%NaNO3 溶液和 1%CaSO4溶液，能使左侧液面上升的是（）A. 5%尿素溶液 B. 5%葡萄糖溶液C. l%NaNO3 溶液 D. l%CaSO4 溶液解析：由于上述各种溶质分子的相对分子质量不同，所以不能用质量分数来比较不同 溶液的渗透压大小，而应将质量分数转化成溶液的物质的量浓度，如果这种物质在水溶液 中能发生电离，则要将各种离子的物质的量浓度相加。
依相关化学知识（C=ps/M）得知: 只有5%尿素溶液的物质的量浓度（0.833mol・L-1）大于15%的蔗糖溶液的物质的量浓度（0.439 mol • L-1）注意在上述计算时，溶液的密度都近似为lg • cm-3答案为A 考点3：决定水柱高度的因素是膜两侧溶液的浓度差例4.如图-5所示，U形管底部中央放置一半透膜（不允许溶质分子透过）A液和B液原先体积相同，由于浓度不同，后来产生一个高度差3请问AH 主要取决于（）A. A和B液的溶质分子大小B. A和B液所在管的粗细 C. A和B液的溶剂是否相同D. A和B液的浓度差大小 答案为Do考点4：当渗透达到平衡时，膜两侧溶液浓度及液面高度的判断例5. U型管中装有两种不同的溶液R及S,并被一半透性膜（X）隔开（如下图）与 S相比，R为低渗溶液（即浓度较低）图a中黑色的深浅代表浓度高低当图a中的U形管内已达到平衡时，两侧液面及渗透压情况？（参看图b）A. 右侧较高，两溶液等渗，即浓度相等魁刿』1：別:成首匕时冲B. 右侧较咼，且右侧为咼渗，即浓度较咼 FC•左侧较高，且右侧为低渗，即浓度较低 :JD.两侧高度相等，且为等渗，即浓度相等解析：当半透膜隔开浓度不等的溶液时，由 能（注:•表示溶质分子）图-6于膜两侧单位体积内水分子数不等，单位时间内水分子更多地 从多的一侧流向少的一侧，即水分子的渗透方向是从稀溶液一 侧（R侧）向浓溶液一侧（S侧）进行，结果使高浓度溶液的液 面（S D上升，同时产生额外的压力，以阻止水分子向高浓度 溶液中继续扩散。
当额外压力增至一定值时，单位时间内透过 膜两侧的水分子数相等，达到渗透平衡本题中由于S侧额外 压力的存在，其溶液浓度必然高于R侧（如图-6）答案为Bo 可见，渗透作用发生的条件是半透膜和浓度差，这里的浓 度应理解为物质的量浓度，以体现水分子的相对数目水分子的渗透方向是从稀溶液一侧 向浓溶液一侧进行，浓度差越大，水分子扩散的速率越快，透过的水分子越多，所产生的 水柱越高当然半透膜表面积大小及对不同溶质通透性的差异也将影响实验结果字数：1740）发表于《数理报》高考理综生化版第5期（总第31期）2005年8月2日。