(经典高考题)为了验证叶片在光合作用和细胞呼吸过程中有气体的产生和消耗①，请用所提供的实验材料与用具，在给出的实验步骤和预测实验结果的基础上，继续完成实验步骤的设计和预测实验结果，并对你的预测结果进行分析。
实验材料与用具：烟草幼苗、试管两支、NaHCO3稀溶液(为光合作用提供原料)②、真空泵③、暗培养箱、日光灯④(实验过程中光照和温度等条件适宜，空气中O2和CO2在水中的溶解量及无氧呼吸忽略不计)。
实验步骤和预测实验结果：
(1)剪取两小块相同的烟草叶片，分别放入盛有等量蒸馏水和NaHCO3稀溶液⑤的两支试管中。此时，叶片均浮在液面上。
(2)用真空泵抽去两支试管内液体中和叶肉细胞间隙中的气体后，敞开试管口，可观察到叶片均下沉到试管底部⑥。
(3)_____________________________________________________________________。
(4)______________________________________________________________________。
分析预测的结果：_________________________________________________________。
审题关键
信息①：这里的气体是指O2或CO2，还是O2和CO2？如果把气体理解成O2和CO2，设置实验步骤就需要考虑光合作用能产生O2，光合作用能消耗CO2，有氧呼吸能产生CO2，有氧呼吸能消耗O2四种情况，相当复杂。
信息②：NaHCO3稀溶液是CO2的缓冲液，其作用是为光合作用提供原料，也能确保CO2保持相对稳定，据此，①处气体指的是O2。
信息③：真空泵在步骤(2)中已经用到。
信息④：暗培养箱和日光灯两种装置，所给的实验步骤中没有用到，补充的实验步骤中必须用到。暗培养箱对应于有氧呼吸能消耗O2；日光灯下对应于光合作用能产生O2，但是，先暗培养箱处理还是先日光灯处理，还无法判定。
信息⑤：含有等量蒸馏水和NaHCO3稀溶液的两支试管形成对照实验，蒸馏水组为对照组。
信息⑥：步骤(2)中叶片均下沉到试管底部，如果先暗培养箱处理就观察不到明显的现象，所以应该先光照处理，日光灯下产生O2能使叶片浮起来；然后再暗培养箱处理，消耗O2能使叶片沉到试管底部，从而确定后续实验步骤。
答案 实验步骤和预测实验结果：
(3)将这两支试管放在日光灯下，光照一段时间。
结果：NaHCO3稀溶液中叶片上浮，蒸馏水中叶片仍在试管底部。
(4)再将这两支试管放在暗培养箱中一段时间。
结果：NaHCO3稀溶液中叶片下沉，蒸馏水中叶片仍在试管底部。
分析预测的结果：
(1)光照下，NaHCO3稀溶液中的叶片进行光合作用，释放出的氧气多于细胞呼吸消耗的氧气，叶肉细胞中的氧气增加，叶片上浮；而蒸馏水中缺乏二氧化碳和氧气，叶片不能进行光合作用和有氧呼吸，叶肉细胞间隙缺乏气体，因此叶片仍位于试管底部。
(2)黑暗中，NaHCO3稀溶液中的叶片进行呼吸作用，消耗了叶肉细胞间隙中的氧气，放出的二氧化碳溶于NaHCO3稀溶液中，叶肉细胞间隙缺乏气体，叶片下沉；蒸馏水中缺乏氧气，叶片不能进行有氧呼吸，叶肉细胞间隙仍缺乏气体，因此叶片仍位于试管底部。
解析 根据给出的用品有蒸馏水和NaHCO3稀溶液(为光合作用提供原料)，可以将其设计为一个实验变量：NaHCO3稀溶液可以为光合作用提供CO2，蒸馏水不能提供CO2，所以在有光的条件下，叶片在NaHCO3稀溶液中可以进行光合作用，在蒸馏水中则不能。再根据给出的实验用具有暗培养箱和日光灯，又可以设计出一个实验变量：在日光灯照射下叶片的光合作用和细胞呼吸同时都在进行，在暗培养箱中叶片只进行细胞呼吸。分析题目已给出的实验步骤(1)，找出其中的变量是把相同的叶片放入蒸馏水和NaHCO3稀溶液的不同环境中进行了平行对照。因此接下来我们要继续做的是利用好“光照—黑暗”这个变量。(3)把两支试管都放在日光灯下，光照一段时间。结果：NaHCO3稀溶液中的叶片上浮，蒸馏水中的叶片仍在试管底部。以验证叶片在光合作用和细胞呼吸过程中有气体的产生和消耗。以上是光合作用和细胞呼吸都进行时气体的产生和消耗情况，只有细胞呼吸时气体的产生和消耗如何验证呢？(4)再将这两支试管放在暗培养箱中一段时间。结果：NaHCO3稀溶液中的叶片下沉，蒸馏水中的叶片仍在试管底部。实验设计中(3)把两支试管都放在日光灯下与(4)再将这两支试管放在暗培养箱中进行了前后对照。
结果分析：在有光的条件下，NaHCO3稀溶液中的叶片进行光合作用的同时也进行细胞呼吸，但光合作用放出的O2多于细胞呼吸消耗的O2，叶肉细胞间隙中的O2量增加，叶片比重减小，叶片上浮。再将其放在暗培养箱中后，叶片光合作用停止，不再释放O2，但细胞呼吸仍在进行，消耗了叶肉细胞间隙中的O2，放出的CO2溶于NaHCO3稀溶液中，叶肉细胞间隙缺乏气体，比重增加，叶片下沉。
错解例析
错例1：(3)将这两支试管放在日光灯下，光照一段时间。
结果：NaHCO3稀溶液中叶片上浮，蒸馏水中叶片仍在试管底部，说明光合作用产生了气体。
(4)再将这两支试管放在暗培养箱中一段时间。
结果：NaHCO3稀溶液中叶片下沉，蒸馏水中叶片仍在试管底部，说明细胞呼吸消耗了气体。
错因分析：没有看清题目要求，要求写出预测的实验结果，并不是实验结论，因此应只描述出结果即可，不需要画蛇添足。
错例2：(3)将这两支试管放在暗培养箱中一段时间。结果：NaHCO3稀溶液中叶片下沉，蒸馏水中叶片仍在试管底部。
(4)再将这两支试管放在日光灯下，光照一段时间。NaHCO3稀溶液中叶片上浮，蒸馏水中叶片仍在试管底部。
错因分析：实验步骤颠倒，导致第(3)步没有明显的实验现象，实验失败。
