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验证无机盐的功能
易错归因
不能正确使用对照实验法验证无机盐的功能。
典型易错题
例1（2022·全国·高三专题练习）某地区经常出现苹果小叶病，有人认为是土壤中缺锌引起的，有人认为是土壤中缺镁引起的。现有如下材料，请你完成下列实验，证实上面的猜测哪个正确。
（1）材料用具：30株长势相同的苹果幼苗、蒸馏水、含有植物必需元素的各种化合物。
（2）实验原理：任何一种必需元素在植物体内都有一定的作用，一旦缺乏，就会表现出相应的症状。根据全素培养液和相应缺锌、缺镁的培养液对苹果生长发育的比较，判断小叶病的病因。
（3）方法步骤：
①首先配制全素培养液、相应的缺锌培养液和______培养液，分别放入三个培养缸并编号为A、B、C。
②将30株长势相同的幼苗分成三等份，分别培养在上述三种培养液中。
③放在适宜的条件下培养一段时间，观察苹果幼苗的生长发育状况。
（4）结果预测和分析：
①______缸内的苹果幼苗正常生长。
②若B缸内苹果幼苗表现出小叶病，而C缸没有，则说明__________________________；若C缸内苹果幼苗表现出小叶病，而B缸没有，则说明_________________________；若B、C两缸内的幼苗都表现为小叶病，则说明_________________________；若B、C两缸内幼苗都不表现为小叶病，则说明_________________________。
（5）若实验证明苹果小叶病是由缺锌引起的，从科学研究的严谨角度出发，还应增加的实验步骤是：__________________________________________________。增加步骤后的实验结果是___________________________________________________。
【答案】（3）缺镁
（4）①A ②苹果小叶病是由缺锌引起的 苹果小叶病是由缺镁引起的 苹果小叶病与缺锌和缺镁都有关 苹果小叶病与缺锌和缺镁都无关
（5）在缺锌培养液B中加入一定量的含锌的无机盐 一段时间后小叶病消失，幼苗恢复正常生长
【解析】（3）①由实验目的分析出实验的自变量是培养液中是否含有锌元素和是否含有镁元素，实验还应遵循对照原则，因此实验分为三组，一组是完全培养液作为对照，一组是缺锌的培养液，一组是缺镁的培养液。
（4）①A缸是完全培养液，因此A中的苹果幼苗长成生长。
②如果苹果小叶病是由缺锌引起的，则B缸内苹果幼苗表现出小叶病，而C缸没有小叶病；如果苹果小叶病是由缺镁引起的，则C缸内苹果幼苗表现出小叶病，而B缸没有小叶病。若B、C两缸内的幼苗都表现为小叶病，则说明苹果小叶病与缺锌和缺镁都有关；若B、C两缸内幼苗都不表现为小叶病，则说明苹果小叶病与缺锌和缺镁都无关。
（5）由题意可知，该实验的目的是证明苹果小叶病是由缺锌引起的，还应增加一组实验，缺锌培养液B中加入一定量的含锌的无机盐，观察苹果幼苗的小叶病是否恢复正常，若恢复正常，说明苹果小叶病确实是由于缺锌引起的。
解题技巧
验证无机盐生理功能的方法
注意：（1）实验中应保证实验材料的统一性，即材料的种类、生长状况等相同。（2）实验组加入X的目的是进行二次对照，使实验组形成前后对照，增强实验结果的说服力。
同类题练习
1．（2022·宁夏长庆高级中学高三阶段练习）若通过实验来证明“钾离子是植物生长发育所必需的无机盐”，则以下设计错误的（ ）
A．选择生长旺盛、长势相同的若干绿色小麦幼苗作为实验材料
B．出现缺钾症状后需要再向培养液中添加钾离子，并继续观察幼苗生长状况
C．所有小麦幼苗应该放置在条件适宜且相同的环境中培养
D．需要配制“不含钾离子的完全培养液”和“只含钾离子的培养液”作对照
2．（2022·全国·高三专题练习）下面列出了确定无机盐X是否是植物所必需的若干实验方案，其中正确的设计是（ ）
①以土壤为基质的盆栽，浇缺少无机盐X的完全培养液
②以沙土为基质的盆栽，浇缺少无机盐X的完全培养液
③只用缺少无机盐X的“完全培养液”，不用基质
④以土壤为基质的盆栽，浇蒸馏水
⑤以沙土为基质的盆栽，浇完全培养液
⑥不用基质，只用完全培养液
⑦不用基质，只用含无机盐X的培养液
⑧不用基质，只用蒸馏水
A．以③为实验组，⑥为对照组
B．以④为实验组，①为对照组
C．以②为实验组，⑤为对照组
D．以⑦为实验组，⑧为对照组
3．（2022·甘肃·玉门市教育局教育研究室高三期中）小麦幼苗在缺少无机盐X的“完全培养液”中培养一段时间后，出现了叶片发黄的现象。下列有关叙述错误的是（ ）
A．对照实验应使用含无机盐X的完全培养液培养小麦幼苗
B．据实验结果推测无机盐X可能是一种含镁元素的无机盐
C．与正常幼苗相比该幼苗叶绿体内的NADPH的合成速率增加
D．实验结束时，培养液中某些无机盐离子的浓度可能会增加
4．（2022·浙江·高三专题练习）研究发现用不含Ca2+和K+的生理盐水灌注离体蛙心时，蛙心收缩不能维持；用含有少量Ca2+和K+的生理盐水灌注离体蛙心时，心脏能持续跳动数小时。这说明Ca2+和K+的作用是（ ）
A．是构成细胞某些复杂化合物的重要成分
B．维持血浆的正常浓度
C．维持生物体正常生命活动
D．为蛙心脏的持续跳动直接提供能量
5.（2020·江西·铅山县第一中学模拟预测）一位农民种植的某块农田小麦产量总是比邻近地块的低。他怀疑该农田可能是缺少某种元素，为此将该块肥力均匀的农田分成面积相等的五小块，进行田间实验。除施肥不同外、其他田间处理措施均相同。实验结果如下表，从表中可判断该农田最可能缺少的元素是（　　）
地块 甲 乙 丙 丁 戊
施肥情况 尿素（CH4N2O） 磷酸二氢钾 磷酸二氢铵 硫酸铵 不施肥
小麦收获量 55.56 65.26 56.88 55.44 55.11
A．K B．N C．P D．S
6．（2020·辽宁·模拟预测）某生物兴趣小组为验证硼是植物必需的矿质元素，设计了如下实验，你认为较科学的一组是（ ）
A．对照组：植物+完全培养液+沙土 实验组：植物+缺硼的完全培养液+沙土
B．对照组：植物+蒸馏水+沙土 实验组：植物+蒸馏水配置的含硼的培养液+沙土
C．对照组：植物+完全培养液 实验组：植物+缺硼的完全培养液
D．对照组：植物+蒸馏水 实验组：植物+蒸馏水配置的含硼的培养液
7．（2020·甘肃·武威第六中学模拟预测）适宜温度和光照下，在缺少某无机盐的“完全培养液”中培养水稻幼苗，植物叶片显出缺绿症状，当补充镁盐时，培养一段时间后，上述症状消失，下列有关叙述错误的是（ ）
A．补充镁盐后该幼苗叶肉细胞内NADPH的合成速率降低
B．该实验说明镁是构成水稻幼苗叶绿素分子的必需元素
C．该实验说明无机盐对于维持生物体的生命活动有重要意义
D．该实验的对照组可用含该无机盐的完全培养液培养植株
8．（2022·全国·高三专题练习）土壤中的元素对植物的生长具有重要的作用，有研究发现：施磷可以提高植物的抗旱性和使植物提早成熟。为了验证这一结论，某同学进行下列实验，请补充完整实验内容。
（1）实验过程：
步骤一：取40株生长状况相同的小麦随机分成四组，用红壤（缺磷）种植在同一地方的不同区域，并标记为A、B、C、D。
步骤二：A组正常浇水、施过磷酸钙；B组正常浇水、___________；C组__________、施过磷酸钙；D组不浇水，不施过磷酸钙。（不考虑钙元素等的作用）
步骤三：3个月后观察并记录小麦的生长状况和开花状况。
（2）预期结果：
若_________________________________________，则说明施磷可以提高小麦的抗旱性；
若_________________________________________，则说明施磷可以使小麦提早成熟。
9.（2022·广东·揭阳华侨高中高三阶段练习）下列是某植物无土栽培的一种培养液配方，请据此回答有关问题：
Ca（NO3）2 NaH2PO4 MgSO4 FeCl3 微量元素 H2O
1.0 g 0.20 g 0.25 g 0.005 g 极少量 1000 mL
（1）无土栽培所用培养液中的无机盐在植物体内大多数以_______形式存在；植物缺Mg会导致叶片发黄，不能进行正常的光合作用，说明了无机盐对于维持__________________有重要作用；
（2）研究表明，有些无机盐离子可重复利用，有的不能重复利用，可重复利用的无机盐离子缺乏时，老叶先表现出缺乏症，不可重复利用的无机盐离子缺乏时，幼叶先表现出缺乏症。请设计实验证明Mg是可重复利用的元素。
实验材料：长势相同的玉米幼苗、蒸馏水、含有植物必需元素的各种化合物。
实验步骤：
①配制完全培养液和_______________，分别放入两组培养瓶中，并编号A、B。
②将长势相同的玉米幼苗均分两组，分别栽培在上述两种培养液中。
③放在相同且适宜条件下培养一段时间后，____________________________。
预测实验结果：在完全培养液中的玉米幼苗生长正常，___________________________。
实验结论：Mg 是可重复利用的元素。
同类题练习参考答案
1．D 【解析】实验中的无关变量需保持一致，选择生长旺盛、长势相同的若干绿色小麦幼苗作为实验材料，A正确；出现缺钾症状后需要再向培养液中添加钾离子，并继续观察幼苗生长状况，这样能够起到第二次对照目的，使实验结果更具有说服力，B正确；实验中的无关变量需保持一致且适宜，所有小麦幼苗应该放置在条件适宜且相同的环境中培养，C正确；实验应遵循单一变量原则，需要配制“不含钾离子的完全培养液”和“完全培养液”作对照，D错误。故选D。
2．A 【解析】土壤中含有多种矿质元素，其中可能含有X元素，①错误；沙土中含有多种矿质元素，其中可能含有X元素，②错误；只用缺少元素X的“完全培养液”，不用基质作为实验组，有利于控制变量，③正确；由①分析可知，④错误；由②分析可知，⑤错误；不用基质，只用完全培养液，作为对照，⑥正确；植物正常生长需要多种矿质元素，不用基质，只用含元素X的培养液作对照，植物也不能正常生长，⑦错误；无矿质元素，植物不能正常生长，⑧错误。综上所述，③⑥正确，①②④⑤⑦⑧错误。故选A。
3．C 【解析】本实验的自变量是无机盐X，实验组缺乏无机盐X，对照组应使用含无机盐X的完全培养液培养小麦幼苗，A正确；将小麦幼苗在缺少无机盐X的“完全培养液”中培养一段时间后，出现了叶片发黄的现象。根据现象推测无机盐X可能是一种含镁元素的无机盐，B正确；当植物缺镁时，叶绿素合成减少，光反应下降，叶绿体内NADPH的合成速率下降，C错误；植物吸收无机盐具有选择性，当植物吸收水大于吸收某种元素时，实验结束时培养液中某种无机盐离子浓度可能会增加，D正确。故选C。
4．C 【解析】由题意可知，题干中说明的现象并不能体现有Ca2+和K+的作用是构成某些复杂化合物的重要成分，A错误；题干信息没有涉及血浆的浓度，B错误；该实验说明无机盐对于维持生物体正常生命活动有重要作用，C正确；无机盐不能为生命活动提供能量，D错误。故选C。
5．D 【解析】氮既是细胞中的大量元素，又是组成细胞的主要元素之一，A正确；农作物苗期缺氮症状可通过及时补充适量氮肥（如：NH4+和NO3﹣等）来得到缓解，B正确；氮元素是组成蛋白质、核酸、ATP、叶绿素的必需元素，C正确；氮肥施用过量，会导致作物根细胞细胞液浓度小于土壤溶液浓度，细胞失水，从而出现“烧苗”现象，D错误。故选D。
6．A 【解析】甲、乙、丙、丁、戊除施肥不同外，其他田间处理措施相同，由小麦收获量可看出，施用尿素（甲）、含氮无机盐（丁）、含氮和磷无机盐（丙）时产量均在55~56千克左右，与不施肥（戊）相比产量无明显区别，只有在施用含钾无机盐（乙）的情况下小麦产量明显提高，为65.26千克，说明该地块产量低是因缺少钾元素引起的。综上分析，A符合题意，B、C、D不符合题意。故选A。
7．C 【解析】该组对照组用含有植物生长必要的各种元素的完全培养液，实验组用缺硼的完全培养液，变量设计正确，但都栽培在沙土中，则两组植物均能正常生长，因为沙土可能含有硼，因此不能达到实验目的，A错误；该组的自变量是蒸馏水和含硼培养液，都栽培在沙土中，则两组植物均能正常生长，因为沙土可能含有硼及其他矿质元素，因此不能达到实验目的，B错误；该组实验组和对照组只有一个自变量硼的有无，且完全培养液中植物能正常生长，缺硼培养液中不能正常生长，可以达到实验目的，C正确；植物生长不仅仅需要硼元素，还需要其他矿质元素，该实验的对照组与实验组都不能正常生长，因此不能达到实验目的，D错误。故选C。
8．A 【解析】补充镁盐后该幼苗叶肉细胞内缺绿症状消失，说明叶绿素含量增加了，则叶肉细胞光反应产生NADPH的速率将增加，A错误；根据以上分析可知，该实验说明镁是构成水稻幼苗叶绿素分子的必需元素，B正确；该实验中缺镁导致植物叶片显出缺绿症状，进而影响了光合作用的进行，说明无机盐对于维持生物体的生命活动有重要意义，C正确；实验组用的是缺少某无机盐的“完全培养液”，因此对照组可用含该无机盐的完全培养液培养植株，D正确。故选A。
9．（1）不施过磷酸钙 不浇水
（2）C组小麦的生长状况比D组的好 A组小麦的开花时间早于B组
【解析】（1）若要验证施磷可以提高植物的抗旱性和使植物提早成熟，实验中的自变量为是否施磷，因变量是植物的抗旱性和开花时间。实验应遵循对照原则、单一变量原则和等量性原则，则每组的处理条件需要一致且形成对比，即A组正常浇水、施过磷酸钙，B组正常浇水、不施过磷酸钙，C组不浇水、施过磷酸钙，D组不浇水，不施过磷酸钙。
（2）①C组和D组的处理都是不浇水，C组施磷而D组不施加，若C组小麦的生长状况比D组的好，则说明施磷可以提高小麦的抗旱性；
②A组和B组的处理都是正常浇水，A组施磷而B组不施加，若A组小麦的开花时间早于B组的，则说明施磷可以使小麦提早成熟。
10．（1）离子 细胞和生物体的生命活动
（2）等量的缺镁培养液 观察玉米幼苗叶片颜色变化 在缺镁培养液中生长的玉米幼苗老叶先变黄
【解析】（1）无机盐在植物体内这大多数以离子的形式存在；缺镁导致叶片发黄，不能正常进行光合作用，说明无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动具有重要的作用。
（2）根据实验目的、单一变量和对照性原则等设计实验过程：①该实验的自变量为是培养液中否含Mg元素，因此需要配制完全培养液和等量的缺镁培养液， 分别放入两组培养瓶中，并编号A、B。②无关变量要相同，故将长势相同的玉米幼苗均分两组，分别栽培在上述两种培养液中。③将上述两组玉米幼苗放在相同且适宜条件下培养一段时间后，观察玉米幼苗叶片颜色变化。
预测实验结果（根据Mg是可重复利用的元素）：在完全培养液中的玉米幼苗生长正常，在缺镁培养液中生长的玉米幼苗老叶先变黄（幼叶可以从老叶中获得）。
实验结论：说明Mg 是可重复利用的元素。
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