Тест-тренажёр «Общее уравнение фотосинтеза» для 6–10 классов: ответы и объяснения

Общее уравнение фотосинтеза полезно как карта материального баланса, но оно скрывает десятки промежуточных реакций. Поэтому здесь важно уметь читать коэффициенты, понимать происхождение атомов и не превращать суммарную запись в «один химический шаг».

Содержание статьи5 разделов

Мини-словарь

Суммарное уравнение: компактная запись общего баланса реагентов и продуктов.
Фиксация углерода: включение углерода CO₂ в органическое соединение.
Фотолиз воды: светозависимое окисление воды с получением электронов, H⁺ и O₂.
ATP/NADPH: промежуточные переносчики энергии и восстановительной силы.
Учебная запись: 6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂, при участии света. Это удобный сокращённый баланс, а не последовательность одной реакции.

Тренажёр: 22 вопроса

1. Какой набор веществ содержит основные исходные вещества общего уравнения кислородного фотосинтеза?




2. Что показывает запись 6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂ в учебном упрощении?




3. Откуда происходит молекулярный кислород, выделяемый растениями при фотосинтезе?




4. Откуда берётся углерод, входящий в углеводы, синтезируемые в фотосинтезе?




5. Почему свет обычно пишут над стрелкой, а не среди молекул слева?




6. Что неверно в фразе «растение делает глюкозу прямо в световой фазе»?




7. Если CO₂ становится сильно ограничивающим фактором при достаточном свете, что логичнее ожидать?




8. Какой атомный баланс верен для учебного уравнения 6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂?




9. Почему общее уравнение не показывает ATP и NADPH среди конечных продуктов?




10. Какое утверждение связывает световую фазу с общим уравнением наиболее точно?




11. Какое утверждение связывает цикл Кальвина с общим уравнением?




12. Почему формула глюкозы в суммарном уравнении удобна, но биологически упрощает результат?




13. Если в опыте использовать воду с меченым кислородом, где ожидается метка при выделении газа?




14. Если пометить углерод CO₂, где его следует искать после успешной фиксации?




15. Какое изменение не нарушает закон сохранения атомов в суммарном уравнении?




16. Почему нельзя делать вывод «кислород — главная цель фотосинтеза» только из общего уравнения?




17. При закрытых устьицах поступление CO₂ в лист уменьшается. Как это связано с общим уравнением?




18. Какое утверждение о воде в фотосинтезе точнее всего?




19. Какой вывод можно сделать, если растение выделяет меньше O₂ при неизменном CO₂, но резко снизилась освещённость?




20. Что объединяет фотосинтез и клеточное дыхание на уровне уравнений, не делая их простыми «обратными реакциями»?




21. Какая проверка лучше всего выявляет ошибку в предложенном общем уравнении?




22. Какой итог наиболее точно описывает смысл общего уравнения фотосинтеза?




Три проверки любого уравнения

  1. Баланс атомов: одинаково ли число C, H и O с обеих сторон?
  2. Источник атомов: углерод сахаров приходит из CO₂, а выделяемый O₂ — из воды.
  3. Механизм: не перепутаны ли суммарный итог и реальные стадии световых реакций/цикла Кальвина?

Что повторить по ошибкам

Вопросы 1–5, 8 и 15 проверяют стехиометрию и смысл записи. Вопросы 3, 9, 10, 13, 18–19 — происхождение O₂ и роль воды. Вопросы 4, 6–7, 11–14, 16–17 — путь углерода и связь фаз. Ошибки в 20–22 означают, что стоит отдельно повторить различие между суммарным балансом и механизмом.

Открытые мини-задачи

1. Проверьте атомный баланс уравнения и покажите расчёт. Критерий: отдельно посчитать C, H и O с каждой стороны.
2. Объясните, почему выделяемый O₂ нельзя считать «углекислым газом, потерявшим углерод». Критерий: указать воду как источник O₂ и разнести две группы реакций.
3. Составьте короткую цепочку от света до органического углерода. Критерий: свет → ATP/NADPH → фиксация CO₂ → триозофосфаты/углеводы.
Ключ и объяснения
1. B — CO₂ и H₂O. В школьной суммарной записи углекислый газ и вода являются исходными веществами, а свет — источником энергии. Хлорофилл участвует в процессе, но не расходуется как стехиометрический реагент уравнения.
2. D — Суммарный материальный баланс фотосинтеза, а не одну химическую стадию. Общее уравнение объединяет множество реакций в один баланс. Реальный процесс включает светозависимые реакции, фиксацию углерода и многочисленные промежуточные соединения.
3. A — Из воды. Кислород образуется при окислении воды в светозависимых реакциях. Это важно отличать от углерода органических веществ, который поступает из CO₂.
4. C — Из CO₂. Углекислый газ фиксируется в цикле Кальвина, и его углерод включается в органические молекулы. Вода предоставляет электроны и протоны для светозависимых реакций, но не является главным источником углерода.
5. B — Свет является источником энергии, а не обычным расходуемым химическим реагентом. Фотоны передают энергию пигментам и запускают фотохимические процессы. Энергия преобразуется в химическую форму, но свет не учитывают как вещество в стехиометрическом балансе атомов.
6. A — Световая фаза образует прежде всего ATP и NADPH, а фиксация углерода идёт отдельно. Светозависимые реакции обеспечивают энергию и восстановительную силу. Органический углерод формируется через реакции цикла Кальвина и дальнейший метаболизм, поэтому суммарное уравнение не следует читать как одну реакцию.
7. D — Снижение скорости включения углерода в органические соединения. Недостаток CO₂ ограничивает фиксацию углерода в цикле Кальвина. В реальной клетке это также влияет на использование ATP и NADPH и может изменять работу световых реакций через регуляцию.
8. C — С обеих сторон по 6 C, 12 H и 18 O. Подсчёт атомов подтверждает баланс: 6 атомов C, 12 H и 18 O с каждой стороны. Это проверка корректности суммарной записи, а не описание механизма.
9. B — Эти переносчики образуются и расходуются внутри связанной системы реакций. ATP и NADPH служат промежуточными энергетическими и восстановительными переносчиками между световыми реакциями и фиксацией углерода. В суммарном внешнем балансе их обычно не записывают.
10. D — Она использует воду и свет, образуя O₂, ATP и NADPH. Светозависимые реакции обеспечивают кислород как побочный продукт расщепления воды и создают ATP/NADPH. Эти переносчики затем поддерживают восстановление углерода.
11. A — Он включает углерод CO₂ в органические молекулы, используя ATP и NADPH. Цикл Кальвина фиксирует углекислый газ в строме и восстанавливает углерод с использованием энергии и электронов, полученных в светозависимых реакциях.
12. C — Первичным экспортируемым продуктом цикла является триозофосфат, из которого клетка строит разные углеводы. Цикл Кальвина непосредственно даёт трёхуглеродные продукты, которые затем используются для синтеза сахарозы, крахмала и других веществ. Запись глюкозы удобна как итоговый учебный баланс.
13. D — В выделяемом O₂. Кислородный газ фотосинтеза образуется из воды. Поэтому изотопная метка кислорода воды обнаруживается в выделяемом O₂, что исторически помогло установить источник кислорода.
14. B — В органических соединениях, образованных из фиксированного углерода. Углерод CO₂ включается в промежуточные продукты цикла Кальвина и далее распределяется по органическим веществам клетки. Это прямое следствие фиксации углерода.
15. A — Умножение всех коэффициентов обеих частей на одно и то же число. Стехиометрическое уравнение можно масштабировать целиком, сохраняя соотношения. Одностороннее изменение коэффициентов нарушает баланс атомов.
16. C — Для растения центрально преобразование энергии и восстановление углерода, а O₂ является побочным продуктом окисления воды. Выделение кислорода имеет огромное значение для биосферы, но в механизме фотосинтеза он появляется как продукт извлечения электронов из воды. Клетка использует световую энергию для построения восстановленных органических соединений.
17. B — Ограничивается один из исходных субстратов фиксации углерода. CO₂ должен диффундировать в лист и хлоропласт для фиксации. Снижение его поступления ограничивает углеродную часть процесса, даже если свет ещё доступен.
18. D — Она участвует как донор электронов в световых реакциях и входит в более сложный общий баланс воды. Вода окисляется в фотосистеме II, предоставляя электроны и протоны и давая O₂. В развёрнутых суммарных уравнениях вода может присутствовать по обе стороны, поэтому школьная запись является сокращённым балансом.
19. A — Светозависимые реакции получают меньше энергии, поэтому поток электронов и фотолиз воды снижаются. Снижение освещённости уменьшает возбуждение фотосистем. Это ограничивает электронный транспорт и образование O₂, ATP и NADPH.
20. C — Они связаны обменом веществами и энергией, но идут через разные ферментативные пути. Суммарные уравнения выглядят взаимосвязанными, потому что продукты одного процесса могут быть субстратами другого. Однако механизмы, промежуточные реакции и энергетика существенно различаются.
21. A — Подсчитать атомы каждого элемента и проверить биологический смысл реагентов и продуктов. Химическое уравнение должно сохранять число атомов, а биологическая запись должна соответствовать механизму процесса. Оба уровня проверки полезны: стехиометрия и смысл.
22. D — Световая энергия используется для восстановления углерода CO₂ с участием воды, а O₂ выделяется из воды. Суммарная запись скрывает множество стадий, но правильно показывает направление материальных превращений и необходимость энергии. Она должна служить картой баланса, а не моделью одной элементарной реакции.

Поделиться

Сохраните материал или отправьте тому, кому он пригодится.

Поставить оценку

Была ли статья полезной и понятной?

Пока нет оценок — будьте первым