3与呼吸作用有关的计算

三．与呼吸作用有关的计算

【知识回顾】

呼吸作用的计算会涉及有氧呼吸与无氧呼吸之间葡萄糖的消耗量、氧气的消耗量、二氧化碳的生成量、能量、产生ATP的量等计算问题。

1．细胞呼吸的总反应式

（1）有氧呼吸的总反应式：

C6H12O6＋6O2＋6H2O——→6CO2＋12H2O＋能量

（2）无氧呼吸的总反应式：

C6H12O6——→2C2H5OH（酒精）＋2CO2＋少量能量 [酵母菌、植物细胞在无氧条件下的呼吸]

C6H12O6——→2C3H6O3（乳酸）＋少量能量 [高等动物和人体的骨骼肌细胞、马铃薯块茎、甜菜块根、胡萝卜的叶、玉米的胚等细胞在无氧条件下的呼吸，蛔虫和人体成熟的红细胞中（无细胞核）无线粒体，也只进行无氧呼吸。]

2．细胞呼吸的能量关系

（1）有氧呼吸1mol葡萄糖彻底分解释放2870kJ能量，1161kJ储存在ATP中，形成38ATP （第一阶段形成2ATP、第二阶段形成2ATP、第三阶段形成34ATP），其余以热能散失。（2）无氧呼吸——乳酸发酵与酒精发酵

在无氧呼吸的乳酸发酵与酒精发酵过程中，第一阶段产生2ATP；第二阶段释放的能量太少，不足于形成ATP，释放的能量全部以热能的形式散失了。如果消化了相同物质的量的葡萄糖，在产生酒精的无氧呼吸中，转移到ATP的能量与产生乳酸的无氧呼吸是相同的，都是 /mol，形成2ATP，但释放的能量要多一些，1mol葡萄糖分解成酒精释放能量，1mol葡萄糖分解成乳酸释放能量，储存在ATP中，其余以热能散失。

3．呼吸类型

（1）O2的浓度对细胞呼吸的影响

O2浓度直接影响呼吸作用的性质。O2浓度为0时只进行无氧呼吸；浓度为10％以下时，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；浓度为10％以上时，只进行有氧呼吸。

（2）细胞呼吸时气体的变化情况（以植物为例）

①如果只进行有氧呼吸，则吸收的氧气量和放出的二氧化碳量相等；

②如果只进行无氧呼吸，则不吸收氧气，能放出二氧化碳；

③如果既有有氧呼吸又进行无氧呼吸，则吸收的氧气量小于放出的二氧化碳量。【例题讲解】

〖例题1〗酵母菌发酵产生CO2的摩尔数为N，在安静情况下，人消耗同样数量的葡萄糖可以产生的CO2量是（B）

A．1/3Nmol B．3Nmol C．6Nmol D．12Nmol

〖命题意图〗本题考查的知识点是细胞呼吸的有关计算。

〖解析〗酵母菌发酵产生CO2的摩尔数为N，由反应式“C6H12O6——→2C2H5OH（酒精）＋2CO2＋少量能量”需消耗N/2的葡萄糖；由人通过有氧呼吸消耗葡萄糖的反应式“C6H12O6＋6O2＋6H2O——→6CO2＋12H2O＋能量”，人消耗N/2的葡萄糖，可产生3N的CO2。〖答案〗B 〖例题2〗一密闭容器中加入葡萄糖溶液和酵母菌，1小时后测得该容器中O2减少

24mL，CO2增加48mL，则在1小时内酒精发酵所消耗的葡萄糖量是有氧呼吸的A．1/3倍B．1/2倍C．2倍D．3倍

〖命题意图〗考查酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的原理。

〖解析〗有氧呼吸的总方程式：C6H12O6＋6O2＋6H2O——→6CO2＋12H2O＋能量

无氧呼吸的总方程式：C6H12O6——→2CO2＋ 2C2H5OH（酒精）＋能量

由化学方程式可知，有氧呼吸过程中每消耗1摩尔O2同时生成1摩尔CO2，由于在相同状况下，气体的体积比等于摩尔比，则结合题意得出：1小时后测得该容器中O2减少24mL，有氧呼吸产生24mLCO2，无氧呼吸产生24mLCO2，则在1小时内酒精发酵所消耗的葡萄糖量是有氧呼吸的3倍。

〖答案〗D

〖例题3〗下图表示某植物的非绿色器官在氧浓度为a、b、c、d时，C02释放量和02吸收量的变化。下列相关叙述正确的是

A．氧浓度为c时，无氧呼吸最弱

B．氧浓度为d时，有氧呼吸强度与无氧呼吸强度相等

C．氧浓度为a时最适于贮藏该植物器官

D．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

〖命题意图〗考查有关呼吸作用的知识（以呼吸作用的底物是为糖类为前提）。

〖解析〗此题的关键是，正确理解题目中所给图形的含义，运用有氧呼吸和无氧呼吸的反应式以及有关知识分析问题。氧浓度为d时，O2的吸收量等于CO2的释放量→只进行有氧呼吸，储藏该植物器官最适宜的氧浓度为c，CO2的释放量最少

氧浓度为a时，只进行无氧呼吸，氧浓度为b时，通过化学反应式，可以计算出，1/2的葡萄糖进行有氧呼吸，5/2的葡萄糖进行无氧呼吸。

〖答案〗D

〖例题4〗下图表示的是某植物的非绿色器官呼吸时O2的吸收量和CO2的释放量之间的相互关系，其中线段XY＝YZ，则在氧浓度为a时（）

A．有氧呼吸比无氧呼吸消耗的有机物多

B．有氧呼吸比无氧呼吸释放的能量多

C．有氧呼吸比无氧呼吸释放的二氧化碳多

D．有氧呼吸和无氧呼吸释放的能量相等

〖解析〗图中分析：a点既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸；XY＝YZ，说明有氧呼吸吸收的O2（也反映此时的有氧呼吸释放的CO2的量）等于无氧呼吸放出的CO2的量，据此不难得出A、C、D项是错误的。

〖答案〗B

【精选练习】

1．现有一瓶混有酵母菌和葡萄糖的培养液，通入不同浓度的氧气时，其产生的酒精和CO2如右图所示。问：在氧浓度为a时，（）

A．酵母菌停止发酵

B．酵母菌只进行发酵

C．1/3的葡萄糖用于发酵

D．2/3的葡萄糖用于发酵

2．现有一瓶葡萄糖溶液，内置有适量的酵母菌。经测定，瓶中放出的CO2的体积与吸收O2的体积之比为5∶3，这是因为（）

A．占2/3的葡萄糖用作酵母菌的有氧呼吸 B．占1/2的葡萄糖用作酵母菌的有氧呼吸

C．占1/3的葡萄糖用作酵母菌的有氧呼吸

D．占1/4的葡萄糖用作酵母菌的有氧呼吸

3．下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3倍

C．氧浓度为c时，无氧呼吸强度最弱

D．氧浓度为d时，有氧呼吸强度与无氧呼吸强度相等

4．将等量的小麦种子分别放在O2浓度不同的密闭容器中，1小时后，容器中O2和CO2的

A．在O2浓度为0～3%时只进行无氧呼吸 B．贮藏时应选择O2浓度为5%的适宜条件

C．有氧呼吸的强度随O2浓度升高而增强 D．无氧呼吸的产物是乳酸和二氧化碳5．下列关于细胞呼吸的描述正确的是（）

A．有氧呼吸相比较于无氧呼吸，对营养物质的利用率低

B．无氧条件下不利于水果、蔬菜的贮藏和保鲜

C．相同量的葡萄糖经酒精途径和乳酸途径分解释放的能量相同

D．人体骨骼肌细胞能合成多糖，也能通过无氧呼吸产生CO2

6．有一瓶混有酵母菌的葡萄糖培养液，当通入不同浓度的氧气时，其产生的C2H5OH和CO2的量如下表所示。通过对表中数据分析可得出的结论是（）

B．b浓度时酵母菌有氧呼吸速率大于无氧呼吸速率

C．c浓度时有50%的葡萄糖用于酵母菌的酒精发酵

D．d浓度时酵母菌只进行有氧呼吸未进行无氧呼吸

7．将某绿色植物放在特定的实验装置中，研究温度对光合作用与呼吸作用的影响（其余的实验条件都是理想的），实验以CO2的吸收量与释放量为指标。实验结果如下表所示：下列对该表数据分析正确的是（）

A．昼夜不停地光照，温度在35℃时该植物不能生长

B．昼夜不停地光照，该植物生长的最适宜温度是30℃

C．每天交替进行12小时光照、12小时黑暗，温度均保持在20℃的条件下，该植物