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考點(diǎn)18 綠葉中色素的提取和分離 1．實(shí)驗(yàn)原理 （1）提?。壕G葉中的色素能夠溶于有機(jī)溶劑而不溶于水，可用無(wú)水乙醇等有機(jī)溶劑提取色素。 （2）分離：各種色素在層析液中溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快，反之則慢，從而使各種色素相互分離。 2．實(shí)驗(yàn)步驟 觀察結(jié)果：濾紙條上呈現(xiàn)四條顏色、寬度不同的色素帶 考向一 葉綠體中色素提取與分離的實(shí)驗(yàn)分析 1．下列與“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)有關(guān)的敘述，正確的是 A．提取綠葉中的色素時(shí)只能用無(wú)水乙醇溶解色素 B．研磨葉片后立即加入碳酸鈣可防止色素被破壞 C．葉綠素b在層析液中的溶解度小于類胡蘿卜素 D．不同綠葉中的色素在濾紙條上的色帶順序不同 【參考答案】C 素a、葉綠素b，D錯(cuò)誤。 解題必備 綠葉中色素提取和分離實(shí)驗(yàn)的異?，F(xiàn)象分析 （1）收集到的濾液綠色過(guò)淺的原因分析 ①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。 ②使用放置數(shù)天的葉片，濾液色素(葉綠素)太少。 ③一次加入大量的無(wú)水乙醇(正確做法：分次加入少量無(wú)水乙醇提取色素)。 ④未加碳酸鈣或加入過(guò)少，色素分子被破壞。 （2）濾紙條色素帶重疊：濾紙條上的濾液細(xì)線接觸到層析液。 （3）濾紙條看不見色素帶 ①忘記畫濾液細(xì)線或沒(méi)有提取出色素。 ②濾液細(xì)線接觸到層析液，且時(shí)間較長(zhǎng)，色素全部溶解到層析液中。 2．下列對(duì)提取光合色素，進(jìn)行紙層析分離的實(shí)驗(yàn)中各種現(xiàn)象的解釋，正確的是 A．未見色素帶，原因可能為材料是黃化葉片 B．色素始終在濾紙上，是因?yàn)樯夭蝗苡趯游鲆? C．提取液呈綠色是由于其含有葉綠素a和葉綠素b D．胡蘿卜素處于濾紙條最前方，是因?yàn)槠湓谔崛∫褐械娜芙舛茸罡? 【答案】C 【解析】未見色素帶，可能的原因是沒(méi)有提取出色素或?yàn)V液細(xì)線浸入層析液使色素溶解在層析液里等。若材料為黃化葉片，操作正確應(yīng)見到胡蘿卜素、葉黃素的色素帶。色素在層析液中溶解度不同，色素始終在濾紙上，是因?yàn)閷游鲆簱]發(fā)。葉綠素a呈藍(lán)綠色、葉綠素b呈黃綠色，所以光合色素提取液呈綠色。胡蘿卜素處于濾紙條最前方，是因?yàn)槠湓趯游鲆褐械娜芙舛茸罡摺? 考向二 葉綠體中色素提取的實(shí)驗(yàn)操作與探究 3．中國(guó)的飲食講究“色香味”，顏色會(huì)影響消費(fèi)。小李同學(xué)擬研發(fā)“綠色”食用色素，他以生長(zhǎng)很快的入侵植物水葫蘆為材料進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)。 Ⅰ．提取葉綠素 ―→―→―→ Ⅱ．探究pH對(duì)葉綠素穩(wěn)定性的影響 取一些葉綠素粗產(chǎn)品，配成一定濃度的溶液，于室溫(約25 ℃)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，方法和結(jié)果如下表。 實(shí)驗(yàn)組號(hào) 葉綠素溶液(mL) 調(diào)pH至 處理時(shí)間(min) 溶液顏色 ① 3.0 Y 10 綠色 ② 3.0 7.0 10 綠色 ③ 3.0 6.0 10 黃綠色 ④ 3.0 5.0 10 黃褐色 注：葉綠素被破壞后變成黃褐色。 根據(jù)所學(xué)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，請(qǐng)回答下列問(wèn)題： （1）提取食用葉綠素的X應(yīng)該為________________________________________________，原因是_____________________________________________________________________。 （2）表中Y應(yīng)該為________，原因是____________________________________________。 （3）若用作食品色素，天然葉綠素色素不適用于__________食品，否則________________________。 （4）小李想了解葉綠素產(chǎn)品中是否含有其他色素，請(qǐng)你提供檢測(cè)方法并寫出主要步驟。__________________________________________________________________________________________。 【答案】（1）對(duì)人體無(wú)害的有機(jī)溶劑(食用酒精)　 葉綠素溶于有機(jī)溶劑，應(yīng)考慮溶劑對(duì)人體的影響　 （2）8.0　 以1.0作為pH梯度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)　 （3）酸性　 葉綠素被破壞會(huì)造成食品失綠而影響品質(zhì)　 （4）紙層析法，其主要步驟：①制備濾紙條，②畫濾液細(xì)線，③用層析液分離色素，④觀察色素帶 規(guī)律總結(jié) 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的四大基本原則 （1）單一變量原則：即除自變量(實(shí)驗(yàn)變量)以外，應(yīng)使實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的無(wú)關(guān)變量保持相同且適宜。如生物材料相同(大小、生理狀況、年齡、性別等)、實(shí)驗(yàn)器具相同(型號(hào)、潔凈程度等)、實(shí)驗(yàn)試劑相同(用量、濃度、使用方法等)和條件相同(保溫或冷卻、光照或黑暗、攪拌、振蕩等)。 （2）對(duì)照原則：應(yīng)設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的自變量不同(其余因素都相同)，以便減小實(shí)驗(yàn)誤差。 （3）平行重復(fù)原則：在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中為了避免實(shí)驗(yàn)結(jié)果的偶然性，必須對(duì)所做實(shí)驗(yàn)進(jìn)行足夠次數(shù)的重復(fù)，以獲得多次實(shí)驗(yàn)結(jié)果的平均值，保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。 （4）科學(xué)性原則：指在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)必須有充分的科學(xué)依據(jù)，即實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊鞔_，實(shí)驗(yàn)原理要正確，實(shí)驗(yàn)研究的材料和實(shí)驗(yàn)方法的選擇要恰當(dāng)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思路和實(shí)驗(yàn)方法的確定都不能偏離實(shí)驗(yàn)原理、有關(guān)的生物學(xué)知識(shí)及其他學(xué)科領(lǐng)域的基本知識(shí)。 4．在a、b、c 3個(gè)研缽中分別加入2 g剪碎的新鮮菠菜綠葉，并用3種不同方法按下表所示添加試劑，經(jīng)過(guò)研磨、提取、過(guò)濾得到了3種不同顏色的溶液，有深綠色、黃綠色和幾乎無(wú)色3種情況，下列選項(xiàng)中說(shuō)法錯(cuò)誤的是 　　　組別 試劑 a b c 二氧化硅 加入 加入 加入 碳酸鈣 不加 加入 加入 乙醇(3 mL) 加入 不加 加入 蒸餾水(3 mL) 不加 加入 不加 A．a(chǎn)組處理會(huì)造成濾液呈黃綠色，因?yàn)椴糠秩~綠素會(huì)被破壞 B．b組處理會(huì)造成濾液幾乎呈無(wú)色，因?yàn)槿~綠素不會(huì)溶解于蒸餾水中 C．c組處理會(huì)造成濾液呈深綠色，經(jīng)分離會(huì)得到4條色素帶，其中第三條的顏色為藍(lán)綠色 D．a(chǎn)組與b組相互對(duì)照，可以證明葉綠體中的色素易溶于乙醇 【答案】D 1．在“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)中，為防止色素被破壞，提取色素時(shí)需要加入 A．二氧化硅 B．鹽酸 C．碳酸鈣 D．丙酮 2．下列關(guān)于光合色素的敘述中，正確的是 A．構(gòu)成葉綠素的鎂可由植物的根從土壤中吸收 B．光合色素分布于葉綠體內(nèi)膜和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中 C．光合色素只吸收紅光和藍(lán)紫光用于水的光解 D．植物葉片黃化，葉綠體對(duì)紅光的吸收會(huì)增加 3．葉綠體中色素的提取和分離的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖? A．觀察各種色素的吸收光譜 B．驗(yàn)證葉綠體中色素的種類和各種色素的顏色 C．用紙層析法將色素進(jìn)行分離 D．提取葉綠體中的葉綠素 4．下列關(guān)于葉綠體中色素的提取和分離的敘述，正確的是 A．無(wú)機(jī)溶劑不能用于提取色素 B．研磨時(shí)加入SiO2目的是保護(hù)色素 C．第一次畫完濾液細(xì)線后應(yīng)立即再畫第二次 D．葉綠素b在層析液中的溶解度最大 5．用紙層析法分離葉綠體中的色素，擴(kuò)散最快和條帶最寬的分別為 A．葉綠素a；胡蘿卜素 B．胡蘿卜素；葉綠素a C．類胡蘿卜素；葉綠素a D．葉黃素；胡蘿卜素 6．利用無(wú)水乙醇提取出葉綠體中的色素，設(shè)法分離得到各種色素后，并將葉綠素b、葉綠素a、葉黃素、胡蘿卜素和混合液依次點(diǎn)樣在濾紙的1、2、3、4、5位置(如圖所示)，當(dāng)濾紙下方浸入層析液后，濾紙條上各色素的正確位置應(yīng)為 7．為研究高光強(qiáng)對(duì)移栽幼苗光合色素的影響，某同學(xué)用無(wú)水乙醇提取綠葉中的色素，并進(jìn)行紙層析，如圖為濾紙層析的結(jié)果（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ為色素條帶）。有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是 A．強(qiáng)光照可能抑制葉綠素的合成，促進(jìn)類胡蘿卜素的合成 B．沒(méi)有無(wú)水乙醇，可用95%的乙醇加入適量無(wú)水碳酸鈉 C．Ⅲ、Ⅳ色素條帶間距小，說(shuō)明兩種色素的溶解度差異小 D．操作中如果濾液細(xì)線觸及層析液，會(huì)縮短得到四條色素帶的時(shí)間 8．遷移率是用紙層析法分離混合色素中各種成分的重要指標(biāo)，也可用于各種色素的鑒定，遷移率=色素移動(dòng)距離/溶劑移動(dòng)距離。下表是葉綠體中各種色素的層析結(jié)果（部分?jǐn)?shù)據(jù)），下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是 溶劑移動(dòng)距離 色素1移動(dòng)距離 色素2移動(dòng)距離 色素3移動(dòng)距離| 色素4移動(dòng)距離 實(shí)驗(yàn)組1 7.8 1.9 實(shí)驗(yàn)組2 8.2 1.5 實(shí)驗(yàn)組3 8.0 1.4 平均移動(dòng)距離 8.0 7.6 0.8 遷移率 0.95 0.53 0.10 A．可用菠菜等綠葉蔬菜的葉片作為該實(shí)驗(yàn)的材料 B．色素3是葉綠素a，其遷移率為0.2 C．色素4隨層析液在濾紙條上的擴(kuò)散速度最快 D．色素2在濾紙條上移動(dòng)的距離大約是4.2 9．甲、乙、丙、丁四位同學(xué)，利用新鮮綠色菠菜葉為實(shí)驗(yàn)材料，用紙層析法進(jìn)行葉綠體中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于操作不同，而得到了以下四種不同的層析結(jié)果。下列分析錯(cuò)誤的是 A．甲可能誤用蒸餾水作提取液和層析液 B．乙可能是因?yàn)檠心r(shí)加入無(wú)水乙醇過(guò)多 C．丙可能是正確操作得到的理想結(jié)果 D．丁可能是因?yàn)檠心r(shí)未加入CaCO3 10．下面是甲、乙、丙三位同學(xué)進(jìn)行“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，請(qǐng)根據(jù)問(wèn)題回答： （1）甲同學(xué)選用新鮮菠菜的綠色葉片進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在濾紙上出現(xiàn)了四條清晰的色素帶，如圖所示。甲同學(xué)分離色素的方法是________________，濾紙條上色素帶位置的不同主要取決于_________________________________________。從上到下數(shù)，葉黃素位于第________條色素帶。 （2）乙同學(xué)改變甲同學(xué)所用層析液組成后繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在濾紙條上出現(xiàn)了黃、綠兩條色素帶。他用刀片裁出含色素帶的濾紙條，用乙醚分別溶解條帶上的色素，濃縮后用一光學(xué)分析儀器檢測(cè)，通過(guò)分析色素溶液的_____________來(lái)判斷色帶上色素種類。 （3）丙同學(xué)對(duì)甲同學(xué)“綠葉中色素的分離”實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。該同學(xué)應(yīng)將提取到的濾液滴在________處（填“a”或“b”），棉線燈芯下端應(yīng)浸沒(méi)在_______________________中。實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到四個(gè)不同顏色的同心圓，排列在最內(nèi)側(cè)的色素是______________（填色素的名稱）。 11．（2017天津卷）葉綠體中的色素為脂溶性，液泡中紫紅色的花青苷為水溶性。以月季成熟的紫紅色葉片為材料，下列實(shí)驗(yàn)無(wú)法達(dá)到目的的是 A．用無(wú)水乙醇提取葉綠體中的色素 B．用水做層析液觀察花青苷的色素帶 C．用質(zhì)壁分離和復(fù)原實(shí)驗(yàn)探究細(xì)胞的失水與吸水 D．用光學(xué)顯微鏡觀察表皮細(xì)胞染色體的形態(tài)和數(shù)目 12．（2016新課標(biāo)II卷）關(guān)于高等植物葉綠體中色素的敘述，錯(cuò)誤的是 A．葉綠體中的色素能夠溶解在有機(jī)溶劑乙醇中 B．構(gòu)成葉綠素的鎂可以由植物的根從土壤中吸收 C．通常，紅外光和紫外光可被葉綠體中的色素吸收用于光合作用 D．黑暗中生長(zhǎng)的植物幼苗葉片呈黃色是由于葉綠素合成受阻引起的 1．【答案】C 【解析】提取綠葉中的色素時(shí)，不需要鹽酸，加入二氧化硅可以使研磨充分，加入碳酸鈣可防止葉綠素被破壞，丙酮可用于提取色素，選C。 2．【答案】A 【解析】構(gòu)成葉綠素的鎂屬于礦質(zhì)元素，根是植物吸收水分和礦質(zhì)元素的主要器官，構(gòu)成葉綠素的鎂可以由植物的根從土壤中吸收，A項(xiàng)正確；光合色素分布于葉綠體的類囊體薄膜上，B項(xiàng)錯(cuò)誤；光合色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，但對(duì)其他色光也能少量吸收，其中對(duì)綠光吸收最少，C項(xiàng)錯(cuò)誤；葉片黃化說(shuō)明葉綠素少或無(wú)，導(dǎo)致類胡蘿卜素的顏色顯現(xiàn)，葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，剩下的類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光，因此葉片黃化，葉綠體對(duì)紅光的吸收會(huì)下降或無(wú)法吸收，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 3．【答案】B 4．【答案】A 【解析】由于葉綠體中的色素不溶于水，只溶于有機(jī)溶劑，所以用無(wú)機(jī)溶劑不能提取光合色素，A正確；研磨時(shí)加入SiO2的目的是使研磨更充分，B錯(cuò)誤；第一次畫完濾液細(xì)線后應(yīng)等濾液干燥后再畫第二次，C錯(cuò)誤；葉綠素b在層析液中的溶解度最小，胡蘿卜素溶解度最大，D錯(cuò)誤。 5．【答案】B 【解析】在葉綠體色素中，含量最多的是葉綠素a。分離色素的原理是：四種色素在層析液中的溶解度不同，溶解度大的色素分子隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快，反之則慢，因而不同色素分子可以在濾紙上通過(guò)擴(kuò)散而分開。正常情況下紙層析的實(shí)驗(yàn)結(jié)果為，濾紙條上的4條色素帶從上往下依次是：胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b。可見，用紙層析法分離葉綠體中的色素，擴(kuò)散最快和條帶最寬的分別為胡蘿卜素、葉綠素a，B正確，A、C、D均錯(cuò)誤。 6．【答案】B 【解析】1位置上的葉綠素b溶解度最低，在濾紙條的最下面；2位置上的葉綠素a溶解度排第三，從上到下，居于第三位；3位置上的葉黃素溶解度排第二，在濾紙條上的第二位；4位置上的胡蘿卜素溶解度最高，在濾紙條的最上面；5位置上的混合液形成四個(gè)點(diǎn)。 7．【答案】D 【解析】分析題圖：濾紙條從上到下依次是：Ⅰ胡蘿卜素、Ⅱ葉黃素、Ⅲ葉綠素a(最寬)、Ⅳ葉綠素b(第2寬)，色素帶的寬窄與色素含量相關(guān)。根據(jù)題圖來(lái)看：強(qiáng)光照和正常光照相比，葉綠素含量降低，類胡蘿卜素含量增加，故強(qiáng)光照可能抑制葉綠素的合成，促進(jìn)類胡蘿卜素的合成，A正確；無(wú)水碳酸鈉可以吸收少量水分，沒(méi)有無(wú)水乙醇，可用95%的乙醇加入適量無(wú)水碳酸鈉，B正確；四種色素在層析液中溶解度大小是Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ＞Ⅳ，溶解度越大，在濾紙條上擴(kuò)散速度越快，所以兩種色素的溶解度間距小，說(shuō)明它們的溶解度差異小，反之亦然，C正確；色素分離過(guò)程中如果濾液線觸及層析液，色素會(huì)溶解在層析液，最后得不到四條色素帶，D錯(cuò)誤。 8．【答案】C 【解析】據(jù)表格分析，色素3平均移動(dòng)距離=（1.9+1.5+1.4）/3=1.6；其遷移率=色素移動(dòng)距離/溶劑移動(dòng)距離=1.6/8.0=0.20。再根據(jù)遷移率的大小確定色素的溶解度的高低，因此色素1表示胡蘿卜素，色素2表示葉黃素，色素3表示葉綠素a，色素4表示葉綠素b。提取與分離色素的實(shí)驗(yàn)可用含色素較多的菠菜葉作為實(shí)驗(yàn)材料，A正確；根據(jù)前面的分析可知，色素3是葉綠素a，其遷移率為0.2，B正確；色素4表示葉綠素b，根據(jù)紙層析法原理“四種色素在層析液中溶解度不同，溶液度高的擴(kuò)散速度快”，結(jié)果是胡蘿卜素(橙黃色)最快、葉黃素(黃色)次之、之后是葉綠素a(藍(lán)綠色)，最慢的是葉綠素b(黃綠色)，C錯(cuò)誤；根據(jù)“遷移率=色素移動(dòng)距離/溶劑移動(dòng)距離”，色素2在濾紙條上移動(dòng)的距離=0.538.0≈4.2，D正確。 9．【答案】C 【解析】葉綠體中的色素不溶于水，易溶于酒精等有機(jī)溶劑，若用蒸餾水作提取液和層析液，則層析結(jié)果中不應(yīng)含有色素，結(jié)果如甲所示，A項(xiàng)正確；若研磨時(shí)加入的無(wú)水乙醇過(guò)多，會(huì)使提取液濃度降低，層析后4種色素的含量均減少，結(jié)果如乙所示，B項(xiàng)正確；綠葉中葉綠素(近點(diǎn)樣處的兩條色素帶)含量應(yīng)多于類胡蘿卜素(遠(yuǎn)點(diǎn)樣處的兩條色素帶)，而丙中葉綠素明顯較少，不是正確操作得到的理想結(jié)果，C項(xiàng)錯(cuò)誤；若研磨時(shí)未加入CaCO3，會(huì)使葉綠素被有機(jī)酸破壞，層析后葉綠素含量減少，結(jié)果如丁所示，D項(xiàng)正確。 10．【答案】（1）紙層析法 色素在層析液中溶解度的大小 2 （2）吸收光譜 （3）a 層析液 葉綠素b 【解析】葉綠體色素提取的實(shí)驗(yàn)原理是葉綠體色素在層析液中的溶解度不同，分子量小的溶解度高，隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快，溶解度低的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得慢。所以用層析法來(lái)分離四種色素。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：最后濾紙條上將分離出四條色素帶，顏色從上往下分別是橙黃色、黃色、藍(lán)綠色和黃綠色，四種色素分別是胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a和葉綠素b。（1）圖示濾紙條上出現(xiàn)了四條色素帶，說(shuō)明甲同學(xué)分離色素的方法是紙層析法，其原理是不同的色素在層析液中溶解度不同，因此沿著濾紙條擴(kuò)散的速度也不同；濾紙條上從上到下第2條是黃色的葉黃素。（2）不同的色素吸收不同的光譜，葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光，所以可以通過(guò)分析色素溶液的吸收光譜來(lái)判斷條帶的色素種類。（3）據(jù)圖分析，根據(jù)紙層析法的原理，同學(xué)將提取到的濾液滴在a處，棉線燈芯下端應(yīng)浸沒(méi)在層析液中，a處的色素沿著濾紙向四周擴(kuò)散，從內(nèi)到外形成的色素帶依次是葉綠素b、葉綠素a、葉黃素和胡蘿卜素，因此排列在最內(nèi)側(cè)的色素是葉綠素b。 11．【答案】D 【解析】由于葉綠體中色素為脂溶性，可用無(wú)水乙醇提取，A正確；花青苷為水溶性，可用水做層析液觀察花青苷的色素帶，B正確；月季成熟的紫紅色葉片含有紫紅色的大液泡，可發(fā)生質(zhì)壁分離和復(fù)原，則可用質(zhì)壁分離和復(fù)原實(shí)驗(yàn)探究細(xì)胞的失水與吸水，C正確；表皮細(xì)胞高度分化，不能分裂，不能用光學(xué)顯微鏡觀察其染色體的形態(tài)和數(shù)目，D錯(cuò)誤。 12．【答案】C