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第2课时 影响酵母菌无氧呼吸的因素及呼吸原理的应用
1.酵母菌是兼性厌氧型生物，有氧呼吸的产物是二
氧化碳和水，无氧呼吸的产物是二氧化碳和乙醇。
2．二氧化碳能够使澄清的石灰水变浑浊，可用澄
清的石灰水检测酵母菌的呼吸情况。
3．影响酵母菌无氧呼吸的因素有氧气和温度等。
4．呼吸作用不仅为生命活动提供能量，而且中间
产物还是各种有机物之间转化的枢纽。
1．影响酵母菌无氧呼吸的因素
(1)原理：酵母菌在有氧气和无氧气的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。
(2)设计实验：将酵母菌平分为两组，一组提供氧气，另一组隔绝氧气，检验两组是否产生CO2。
(3)结果：两组均产生了CO2。
(4)结论：酵母菌在有氧气条件下进行有氧呼吸，在没有氧气下进行无氧呼吸，且都有产物CO2。
2．细胞呼吸原理的应用
(1)呼吸作用不仅为生命活动提供能量，而且中间产物还是各种有机物之间转化的枢纽。
(2)利用酵母菌无氧呼吸产生乙醇进行酿酒。
(3)利用微生物或其他生物细胞在有氧或无氧条件下繁殖或积累代谢产物的过程称为发酵。
(4)水稻生长期适时露田或晒田以及对其他农作物的中耕松土都是促进根系的细胞呼吸。
(5)储存粮食需要干燥、低温，水果等保鲜需要低氧和低温都是抑制细胞呼吸的方法。
1．判断下列说法的正误
(1)酵母菌在无氧时一定进行无氧呼吸，有氧时一定进行有氧呼吸(×)
(2)发酵时，酵母菌产生乙醇和水(×)
(3)细胞呼吸的作用只是为生命活动提供能量(×)
(4)水稻生产中适时露田和晒田，有利于改善土壤的通气条件，以增强根系的细胞呼吸(√)
(5)对粮食储藏和果蔬保鲜，应设法降低细胞的呼吸速率，故保持无氧、低温环境很重要(×)
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(6)密闭的土窖保存水果，利用了水果自身产生的CO2抑制细胞呼吸的原理(√)
2．下列不是酵母菌无氧呼吸产物的是( )
A．乳酸 B．CO2 C．乙醇
解析：选A 酵母菌无氧呼吸的产物是CO2 和乙醇。
3．在含有酵母菌的葡萄糖溶液的试管中注入一层油脂的目的是( )
A．阻止空气中杂菌的进入
B．造成无氧环境
C．阻止水分蒸发
解析：选B 油脂的作用是隔绝空气，造成无氧环境，促进酵母菌进行无氧呼吸。
4．下列生物或器官的无氧呼吸类型与其他不同的是( )
A．酵母菌 B．马铃薯块茎 C．苹果果实
解析：选B 马铃薯块茎无氧呼吸的类型是乳酸发酵型。
5．在储存新鲜水果时，以下哪种条件不是必需的( )
A．高温 B．低氧 C．适当地充氮气
解析：选A 高温会使水分蒸发，另外会影响酶的活性，进而影响细胞呼吸，不利于水果保存。
6．新鲜蔬菜放在冰箱的冷藏室中能适当延长保存时间的原因是( )
A．细胞呼吸减弱 B．细胞呼吸加强 C．光合作用减弱
解析：选A 新鲜蔬菜放入冰箱后，温度降低，呼吸酶的活性降低，细胞呼吸减弱，从而延长蔬菜保存时间。
7．下列各项应用中，主要是利用无氧呼吸原理的是( )
A．利用葡萄、粮食和酵母菌制酒
B．提倡慢跑等健康运动
C．稻田定期排水
D．光下适当增加作物周围环境中的二氧化碳浓度
解析：选A 用葡萄、粮食和酵母菌制酒，利用的是酵母菌的无氧呼吸原理。
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核心要点(一) 影响细胞呼吸的外界因素及应用
项目
温度
O2
CO2
原
因
温度主要影响酶活性。在一定温度范围内，呼吸速率随温度的升高而增大
O2浓度低时，无氧呼吸占优势；随O2浓度增大，无氧呼吸逐渐被抑制，有氧呼吸不断加强；但当O2浓度达到一定值后，随O2浓度增大，有氧呼吸不再加强
CO2是细胞呼吸的产物，对细胞呼吸有抑制作用
曲
线
应
用
①低温下贮存蔬菜、水果
②大棚蔬菜夜间适当降温以降低呼吸消耗，提高产量
适当降低O2浓度，抑制呼吸消耗，延长蔬菜、水果的保鲜时间
在蔬菜、水果保鲜中，增加CO2浓度(或充入N2)可抑制细胞呼吸，减少有机物消耗
[名师点拨] 水果与粮食的保存
(1)相同点：储藏水果、蔬菜与储藏粮食、种子的相同点为“低温、低氧”。
(2)不同点：水果、蔬菜储藏需“一定湿度”，而粮食、种子储藏需“干燥”环境。
[题组冲关]
1．夏季暴雨过后，水淹的农作物常发生烂根现象，其原因是( )
A．土壤中缺乏氧气，根细胞进行无氧呼吸产生乙醇，对根细胞有毒害作用
B．土壤中水分充足，微生物繁殖而引起烂根
C．土壤中的有毒物质溶解到水中，使根遭到毒害
D．土壤因水涝导致温度低，使根受低温损害
解析：选A 土壤长期被淹，导致土壤中缺少氧气，根细胞进行无氧呼吸产生乙醇，而乙醇对细胞有毒害作用，从而导致烂根。
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2．如图表示光照、储藏温度对番茄果实呼吸速率变化的影响。下列有关叙述，不正确的是( )
A．番茄果实细胞产生CO2的场所是线粒体和细胞质基质
B．光照对番茄果实呼吸的抑制作用8 ℃时比15 ℃时更强
C．低温、黑暗条件下更有利于储藏番茄果实
D．储藏温度下降时果实呼吸减弱，可能与细胞内酶活性降低有关
解析：选C 由图看出低温条件下呼吸强度更低，但黑暗条件下比光照条件下呼吸强度高，所以黑暗条件下不利于果实的储存。
核心要点(二) 植物细胞CO2、O2产生过程及场所
1．CO2和O2的产生和利用
(1)CO2的产生和利用：植物细胞的无氧呼吸(发生于细胞质基质中)和有氧呼吸第二阶段(发生于线粒体基质中)均可产生CO2；CO2利用发生于叶绿体基质中。
(2)O2的产生和利用：植物细胞只能在叶绿体类囊体膜上，经光反应产生O2；O2的利用发生于线粒体内膜上。
2．O2和CO2跨膜层数的计算
(1)O2、CO2自产生场所扩散至同一细胞：
①O2：叶绿体类囊体膜(一层膜)→叶绿体内外膜→线粒体内外膜，共计5层生物膜，10层磷脂分子。
②CO2：线粒体双层膜→叶绿体双层膜，共计4层生物膜，8层磷脂分子。
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(2)O2、CO2自产生场所扩散至相邻细胞：
①O2：叶绿体类囊体膜(一层膜)→叶绿体双层膜→本细胞细胞膜→相邻细胞细胞膜→相邻细胞线粒体双层膜，共计7层生物膜，14层磷脂分子。
②CO2：线粒体内外膜→本细胞细胞膜→相邻细胞的细胞膜→相邻细胞叶绿体双层膜，共计6层生物膜，12层磷脂分子。
[名师点拨] 二氧化碳跨膜层数的特殊情况
(1)植物细胞在缺氧状态下，可通过无氧呼吸在细胞质基质中产生CO2，此时计算跨膜层数时应去除线粒体双层膜。
(2)动物细胞无氧呼吸不产生CO2，CO2只产自有氧呼吸过程，即CO2只产生于线粒体中。
(3)一层细胞等于两层生物膜，如人体内O2由肺泡壁进入毛细血管时共跨越两层细胞、四层生物膜，然后才进入红细胞。
(4)一层生物膜等于一个磷脂双分子层，也等于两层磷脂分子。
[题组冲关]
3．植物细胞产生的CO2进入相邻细胞被利用，穿越的生物膜层数为( )
A．2层 B．4层
C．6层 D．6层或4层
解析：选D 若CO2产自有氧呼吸，则由一个细胞的线粒体进入相邻细胞叶绿体被利用需跨越线粒体双层膜、本
细胞细胞膜、相邻细胞细胞膜及其叶绿体双层膜，共计6层生物膜；若CO2产自无氧呼吸，则不需跨越线粒体双层膜，只需跨越4层生物膜。
4．下列叙述正确的是( )
A．人体细胞的CO2既可产自有氧呼吸，也可产自无氧呼吸
B．人体细胞CO2的产生场所是细胞质基质或线粒体
C．人体细胞产生的CO2进入组织液需跨越4层磷脂分子
D．红细胞携带的O2进入组织细胞被利用至少需跨越6层生物膜
解析：选D 人体细胞CO2只产自线粒体有氧呼吸第二阶段；人体细胞产生的CO2进入组织液需跨越线粒体双层膜，本细胞细胞膜共计3层生物膜、6层磷脂分子；红细胞携带的O2进入组织细胞线粒体被利用至少需跨越红细胞膜、毛细血管管壁(一层细胞两层膜)、组织细胞膜及线粒体双层膜共计6层生物膜。
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5．将盆栽植物天竺葵浇上含18O的水后，置于密闭的玻璃钟罩内，再把整个装置放在室外阳光下，并保持适宜的温度条件。一周后，玻璃钟罩内的空气及天竺葵中下列哪些物质可能含有18O( )
①O2 ②水蒸气 ③CO2 ④葡萄糖 ⑤氨基酸 ⑥脂肪
A．①②中含有，③④⑤⑥中没有
B．①②③中含有，④⑤⑥中没有
C．①②③④中含有，⑤⑥中没有
D．①②③④⑤⑥中都可能含有
解析：选D 植物体内的水能够通过蒸腾作用以水蒸气的形式散发到空气中，水还可经过光合作用生成氧气，存在于周围的空气中；植物体内水中的氧经呼吸作用转移到二氧化碳中，二氧化碳也会释放到周围的空气中；二氧化碳中的氧，通过光合作用又可转移到葡萄糖，进而进入脂肪和氨基酸等有机物中。
一、选择题
1．为达到降低呼吸速率以延长苹果储藏期的目的，可采取的措施是( )
A．增加氧气浓度 B．提高贮藏温度
C．降低CO2浓度 D．降低O2浓度
解析：选D 水果、蔬菜储藏需要(零上)低温、低氧、湿度适中，这样可以降低呼吸速率，减少有机物的消耗，达到长时间储藏、保鲜的效果。
2．大棚种植蔬菜时，如果遇到连续阴雨低温的天气，为了促进植物生长，可采取的适当措施是( )
A．加强通风 B．提高温度
C．减少光照 D．增加光照
解析：选D 光合作用能制造有机物，从而促进植物的生长，若遇到连续阴雨低温的天气，应适当地增加光照，以提高蔬菜的光合速率。
3．下列有关细胞呼吸原理在生产生活中应用的叙述，不恰当的是( )
A．包扎伤口时，需要选用透气松软的“创可贴”等敷料
B．利用麦芽、葡萄、粮食和酵母菌在持续通气的发酵罐内生产各种酒
C．提倡慢跑等有氧运动，可以防止剧烈运动后肌肉的酸胀乏力
D．一定湿度、(零上)低温、低氧环境有利于苹果的保鲜
解析：选B 酵母菌酿酒是利用了酵母菌无氧呼吸产生的乙醇，所以不能向发酵罐内通气。
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4．下列有关细胞呼吸原理在生活、生产中应用的叙述，正确的是( )
A．大棚栽培蔬菜，遇到阴雨天气时，可适当降低温度
B．给含有酵母菌的发酵液连续通气，可提高产酒量
C．降低温度和氧浓度并保持干燥，有利于果蔬的储藏保鲜
D．给稻田定期排水、晒田的主要目的是抑制水稻的生长
解析：选A 大棚栽培蔬菜，遇到阴雨天气时，由于光合作用强度较弱，所以适当降低温度可以减弱植物的呼吸作用，降低有机物的消耗。
5．以下有关细胞呼吸原理应用于生产实践中的措施及目的叙述，错误的是( )
选项
应用
措施
目的
A
包扎伤口
透气纱布
防止组织细胞无氧呼吸而坏死
B
乳酸菌制作酸奶
严格密封
防止氧气抑制乳酸菌无氧呼吸
C
酵母菌酿酒
先通气，后密封
加快酵母菌的繁殖，有利于乙醇发酵
D
栽种庄稼
排除农田积水
防止根细胞无氧呼吸产生的乙醇中毒
解析：选A 由于氧气能抑制破伤风杆菌等厌氧菌的无氧呼吸，所以在包扎伤口时，可选用透气的纱布进行包扎，以抑制厌氧菌的无氧呼吸，使其不能大量繁殖，而不是防止组织细胞因进行无氧呼吸而坏死。
6.右图表示某植物非绿色器官在不同氧气浓度下氧气的吸收量和二氧化碳的释放量，根据所提供的信息判断以下叙述，正确的是( )
A．N点时，该器官氧气的吸收量和二氧化碳的释放量相等，说明其只进行有氧呼吸
B．M点是储藏该器官的最适氧气浓度，此时无氧呼吸的强度最低
C．该器官细胞呼吸过程中有非糖物质氧化分解
D．L点时，该器官产生二氧化碳的场所是细胞中的线粒体基质
解析：选C 呼吸作用的实质是氧化分解有机物，释放能量，N点后，O2的吸收量大于CO2释放量，说明该器官呼吸作用过程中不只是氧化分解糖类物质。
7．在生产实践中，储藏蔬菜和水果的最佳组合条件是( )
A．低温、干燥、低氧 B．低温、湿度适中、低氧
C．高温、干燥、高氧 D．高温、湿度适中、高氧
解析：选B 粮食储藏需要低温、干燥、低氧的环境，而水果、蔬菜储藏需要(零上)低温、低氧、湿度适中，这样可以降低细胞呼吸速率，减少有机物的消耗，达到长时间储藏、保鲜的效果。
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8．将水果放在密封的地窖中，可保存较长时间，地窖影响水果代谢的原因是( )
A．CO2浓度增加，抑制细胞呼吸
B．黑暗无光，不易引起早熟
C．温度适宜，水果抵抗病虫害的能力增强
D．湿度适宜，水分容易保持
解析：选A 用密封的地窖贮藏种子、果蔬，是由于地窖中的CO2浓度较高，可以抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。因此，将水果放在密封地窖中，CO2浓度增加，抑制水果的呼吸作用，从而使水果可以保存较长时间。
9．某同学对影响植物光合作用的因素进行了研究，获得下图所示的实验结果。下列对此实验的分析，正确的是( )
A．该实验表明，温度、光照强度和CO2浓度都会影响光合速率
B．当光照强度大于7时，该植物在15 ℃和25 ℃的环境中积累有机物的速率相同
C．在35 ℃以后，继续升高温度，该植物的呼吸速率继续增强
D．该植物适宜在较高温度、较强光照的环境中生长
解析：选B 当光照强度大于7时，该植物在15 ℃和25 ℃的环境中的两条曲线重合，说明净光合速率相等，即积累有机物的速率相同。
10.在一定的CO2浓度和最适温度下，测得不同光照强度下的番茄叶片光合速率，结果如右图。据图分析正确的是( )
A．a点产生ATP的场所只有线粒体
B．番茄正常生长所需的光照强度应大于b点
C．c点时真正的光合速率约为15 mg CO2/100 cm2叶·h
D．c点后限制光合作用强度的因素是温度和CO2浓度
解析：选B a点没有光照强度，只能进行细胞呼吸，因此产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体；b点是呼吸作用强度与光合作用强度相等，要想正常生长，净光合必须大于0，即光照强度应大于b点；c点时的净光合15 mg CO2/100 cm2叶·h，真正光合速率还必须加上细胞呼吸速率(速率为5 mg CO2/100 cm2叶·h)；c点后的限制因素是CO2浓度，因为是在最适温度下进行的实验。
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二、非选择题
11．如图是关于探究酵母菌细胞呼吸方式的两组实验装置。请据图回答问题：
(1)有氧条件下的实验装置是______组；无氧条件下的装置是_______组。
(2)酵母菌应加到__________瓶中；澄清的石灰水应加到_________瓶中；A瓶中所加液体的作用是_____________________。
(3)写出甲装置中酵母菌细胞呼吸的总反应式： __________________________________。
一段时间后乙装置中酵母菌细胞呼吸的总反应式： ______________________________
____________________________________________。
解析：(1)甲组连接气泵，代表有氧条件下的实验装置；则无氧条件下的装置是乙组。(2)根据题意可知：酵母菌应分别加到B、D瓶中；澄清的石灰水应加到C、E瓶中；A瓶中所加液体是NaOH溶液，其作用是吸收空气中的CO2，排除对实验现象的干扰。(3)甲装置中酵母菌细胞进行有氧呼吸，乙装置中酵母菌细胞进行无氧呼吸。
答案：(1)甲 乙 (2)B、D C、E 吸收空气中的CO2
(3)C6H12O6＋6H2O＋6O212H2O＋6CO2＋能量
C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量
一、选择题
1．我们走在公园时，经常发现草坪上有爱心提示牌：“请勿践踏，爱护我”，这是因为经常践踏草坪会造成土壤板结，从而影响小草的生长。其中的科学道理之一是( )
A．植物缺少无机盐，影响生长
B．植物缺少水，影响光合作用
C．土壤缺少氧气，影响根的细胞呼吸
D．气孔关闭，影响蒸腾作用
解析：选C 植物根对矿质元素的吸收过程是一个主动运输过程，需要能量和载体蛋白；植物生长过程中土壤板结，土壤中氧气的含量减少，根细胞的有氧呼吸作用减弱，影响矿质元素的吸收等。
2．粮食在通风不良时可能发生“自燃”现象，这是因为( )
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A．太阳照射过强 B．空气干燥
C．种子细胞呼吸 D．气温过高
解析：选C 种子呼吸作用产生大量的热量导致粮食在通风不良时可能发生“自燃”现象。
3．如图甲是测定植物光合速率的装置，图乙是经过测定后描绘出的一天之内玻璃钟罩内O2释放速率的变化曲线。则下列叙述，不正确的是( )
A．影响玻璃钟罩内O2释放速率的主要环境因素是光照强度和温度
B．在8时植物的光合速率与呼吸速率基本相当
C．在大约13时刻度管中液滴向右移动达到最大刻度
D．该装置测定的是净光合速率
解析：选C 液滴向右移动是由于O2的释放，在8～18时植物都在释放O2，因此在18时刻度管中液滴向右移动达到最大刻度。
4．下列关于光合作用和细胞呼吸原理在实践中应用的叙述，正确的是( )
A．长期施用农家肥比施用化肥更有利于作物生长
B．中耕松土、合理密植均有利于植物对CO2的吸收
C．连续阴雨天时适当提高温度有利于大棚植物生长
D．荔枝在干燥、低温和无氧环境中，可延长保鲜时间
解析：选A 长期施用农家肥，既能提供矿质元素，又能提供CO2，因而比施用化肥更有利于作物生长；合理密植有利于植物对CO2的吸收，中耕松土有利于植物对O2的吸收；连续阴雨天时适当提高温度不利于大棚植物生长；荔枝在湿润、低温和低氧环境中，可延长保鲜时间。
5.如图表示某植物的非绿色器官在氧浓度为a、b、c、d时，CO2释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述，正确的是( )
A．氧浓度为a时，最适于储藏该植物器官
B．氧浓度为b时，无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的5倍
C．氧浓度为c时，无氧呼吸最弱
D．氧浓度为d时，有氧呼吸强度与无氧呼吸强度相等
解析：选B 氧浓度为a时，植物只进行无氧呼吸，会产生大量乙醇，因此在a浓度下不适于储藏该植物器官；氧浓度为d时，植物只进行有氧呼吸，此时无氧呼吸最弱。在氧气浓度为b时，有氧呼吸消耗的葡萄糖相对量为1/2，无氧呼吸消耗的葡萄糖的相对量为5/2，后者是前者的5倍。
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6．如图曲线Ⅰ表示农田中温度昼夜变化；Ⅱ表示光照强度昼夜变化；Ⅲ表示植物吸收CO2的昼夜变化，请判断下列说法不正确的是( )
A．在曲线Ⅲ与时间轴交点c和e时，光合作用固定的CO2和细胞呼吸释放的CO2量相等
B．a点的形成是由夜间的低温造成的
C．在从时间轴上的c点开始合成有机物，到e点有机物的合成终止
D．增大曲线Ⅲ与时间轴所围成的正面积措施包括提高光照强度、增大CO2浓度和充足的水分供应等
解析：选C 在图中的c点和e点，光合速率等于呼吸速率，并非光合作用的起始点和终点。
7.为研究提高大棚内CO2浓度对油桃光合作用的影响，测得自然种植的大棚和人工一次性施加CO2的大棚内油桃光合速率变化曲线如右图。请据图分析，以下叙述正确的是( )
A．由曲线变化规律可知人工施加CO2最佳时间为10时
B．7～8时限制光合速率的主要环境因素是光照强度
C．17时叶肉细胞内产生ATP部位是叶绿体、线粒体
D．阴影部分面积表示两种处理的一昼夜净光合速率差
解析：选B 图中阴影部分面积表示人工一次性施加CO2的大棚与自然种植有机物积累量的差值，8时后自然种植的植物光合速率明显下降，所以8时为人工施加CO2最佳时间；7～8时，随着外界光照强度增强，有机物积累速率增加，所以此时限制光合速率的主要环境因素是光照强度；17时叶肉细胞内进行光合作用与呼吸作用，产生ATP部位有叶绿体、线粒体、细胞质基质；阴影部分面积表示8～13时人工一次性施加CO2的大棚与自然种植有机物积累量的差值。
二、非选择题
8. [实验探究] 两个生物兴趣小组分别对酵母菌细胞呼吸方式进行了如下的探究实验。请分析回答：
(1)甲兴趣小组想探究的具体问题：酵母菌是否在有氧、无氧条件下均能产生CO2。现提供若干套(每套均有数个)实验装置如上图Ⅰ(a～d)所示：
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①请根据实验目的选择装置序号，并按照实验的组装要求排序(装置可重复使用)。有氧条件下的装置序号：______________；无氧条件下的装置序号：________。
②装置中c瓶的作用是__________________________。
(2)乙兴趣小组利用上图Ⅱ所示装置(橡皮塞上的弯管为带有红色液滴的刻度玻璃管)，探究酵母菌的细胞呼吸类型。
①想得到实验结论还必须同时设置对照实验，请问对照实验装置(假设该装置编号为Ⅲ)如何设计？______________________________________________________。
②请预测与结论相符合的现象，并填写下表(a、b、c、d为移动方向)：
序号
装置中红色液滴的移动现象
结论
装置Ⅱ
装置Ⅲ
1
a.________
不移动
只进行有氧呼吸
2
不移动
b.________
只进行无氧呼吸
3
c.________
d.________
既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸
③若酵母菌消耗的O2为3 mol/L，而释放的CO2为9 mol/L，则酵母菌无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的________倍。
解析：(1)有氧条件需要通入空气，但应先除去CO2以排除空气中的CO2对实验造成的干扰；无氧条件应密封。(2)①对照实验中用清水代替NaOH溶液，作为空白对照。②只进行有氧呼吸时吸收的O2和释放的CO2体积相同，所以装置Ⅲ不移动；装置Ⅱ中NaOH溶液吸收了CO2，所以向左移。只进行无氧呼吸时不吸收O2但释放CO2，所以装置Ⅲ向右移。既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸时，吸收O2的体积小于释放CO2的体积，所以装置Ⅲ向右移，装置Ⅱ向左移。③有氧呼吸释放的CO2的量是3 mol/L，有氧呼吸消耗葡萄糖的量是0.5 mol/L，无氧呼吸释放的CO2的量是6 mol/L，所以无氧呼吸消耗葡萄糖的量是3 mol/L。
答案：(1)①c→a→b(或c→b→a→b) d→b
②吸收空气中的CO2，排除其对实验结果的干扰(其他合理答案亦可)
(2)①装置Ⅲ除用等量清水代替NaOH溶液外，其他设计与装置Ⅱ相同
②a.向左移 b．向右移 c．向左移 d．向右移 ③6
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