到19世纪末,经几代科学家对光合作用的不断探索,得到结论:光合作用的反应物是H
2O和CO
2 , 产物是O
2和有机物。为了探究产物O
2中的O元素的来源,科学兴趣小组从元素守恒的角度进行了如下猜想。
猜想一:O2中的O元素全部来源于CO2;
猜想二:O2中的O元素全部来自于H2O;
猜想三:O2中的O元素来源于CO2和H2O。
为了求证,他们查阅了以下资料:
资料一:范尼尔通过实验得出紫硫细菌合成有机物的反应式,与高等植物光合作用的
反应式进行比较研究后,建立了猜想。
紫硫细菌:CO2+2H2S (CH2O)(糖类)+2S+H2O
高等植物:CO2+2H2O (CH2O)(糖类)+O2+H2O
资料二:美国科学家鲁宾、卡门给三组小球藻提供含有一定比例180的水和碳酸氢盐(碳酸氢盐给小球藻的光合作用提供全部的CO2 , 而且不产生水,其他条件均相同),光照相同时间后,分别检测小球藻释放氧气中18O的比例,实验结果如表所示。(18O可作为示踪原子)
组别 | 水中18O的比例(%) | 碳酸氢盐中18O的比例(%) | 释放的氧气中18O的比例(%)| |
1 | 0.85 | 0.41 | 0.84 |
2 | 0.85 | 0.55 | 0.85 |
3 | 0.85 | 0.61 | 0.85 |
资料三:
Ⅰ.16O表示中子数为 8的氧原子,18O是表示中子数为10的氧原子, 所以1个18O的质量是一个16O的质量9/8倍;自然界的氧气在标准状况下的密度为1.43千克/米3 , 其中16O占99.76% (可视为100%) ;
Ⅱ.在相同的温度和压强下,相同体积的气体具有相同的分子数。
Ⅲ.鲁宾和卡门通过测生成氧气的密度来确定氧气中18O含量。