高考生物二轮复习板块六专题十六生物技术实践.docx

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高考生物二轮复习板块六专题十六生物技术实践

专题十六　生物技术实践

[考纲要求]　1．微生物的分离和培养。

2．某种微生物数量的测定。

3．培养基对微生物的选择作用。

4．利用微生物进行发酵来生产特定的产物以及微生物在其他方面的应用。

5．从生物材料中提取某些特定的成分。

6．运用发酵加工食品的基本方法。

构网络·核心知识串联（教师备用）

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提示：

①灭菌　②尿素　③稀释涂布平板法　④纤维素　⑤刚果红染色法　⑥乳酸菌　⑦水蒸气蒸馏　⑧萃取　⑨纸层析

考点1　微生物的分离、培养和传统发酵技术（对应学生用书第97页）

■品真题——圈定高考考查范围………………………………………………•·

1．（2017·全国卷Ⅰ）某些土壤细菌可将尿素分解成CO2和NH3，供植物吸收和利用。

回答下列问题：

（1）有些细菌能分解尿素，有些细菌则不能，原因是前者能产生______。

能分解尿素的细菌不能以尿素的分解产物CO2作为碳源，原因是_________。

但可用葡萄糖作为碳源，进入细菌体内的葡萄糖的主要作用是_________（答出两点即可）。

（2）为了筛选可分解尿素的细菌，在配制培养基时，应选择________（填“尿素”“NH4NO3”或“尿素＋NH4NO3”）作为氮源，不选择其他两组的原因是______________。

（3）用来筛选分解尿素细菌的培养基含有KH2PO4和Na2HPO4，其作用有______________（答出两点即可）。

【解析】　

（1）有些细菌能分解尿素是因为这些细菌能产生脲酶，将尿素分解成CO2和NH3。

能分解尿素的细菌是异养生物，不能利用CO2作为碳源合成有机物，但这些细菌可用葡萄糖作为碳源，进入细菌体内的葡萄糖的主要作用是：

作为能源物质氧化分解为细胞生命活动提供能量，为其他有机物的合成提供原料。

（2）为了筛选可分解尿素的细菌，在配制培养基时，应选择尿素作为唯一氮源，这样只有能分解尿素的细菌才能在培养基上生存。

若选择“NH4NO3”或“尿素＋NH4NO3”作为氮源，能分解尿素的细菌和不能分解尿素的细菌都能利用NH4NO3，不能起到筛选作用。

（3）用来筛选分解尿素细菌的培养基含有KH2PO4和Na2HPO4，它们可以为细菌生长提供无机营养；同时，KH2PO4和Na2HPO4还可以作为缓冲剂保持细胞生长过程中pH稳定。

【答案】　

（1）脲酶　分解尿素的细菌是异养生物，不能利用CO2来合成有机物　为细胞生命活动提供能量，为其他有机物的合成提供原料　

（2）尿素　其他两组都含有NH4NO3，能分解尿素的细菌和不能分解尿素的细菌都能利用NH4NO3，不能起到筛选作用　（3）为细菌生长提供无机营养，作为缓冲剂保持细胞生长过程中pH稳定

2．（2017·全国卷Ⅱ）豆豉是大豆经过发酵制成的一种食品。

为了研究影响豆豉发酵效果的因素，某小组将等量的甲、乙两菌种分别接入等量的A、B两桶煮熟大豆中并混匀，再将两者置于适宜条件下进行发酵，并在32h内定期取样观测发酵效果。

回答下列问题：

（1）该实验的自变量是________、________。

（2）如果发现发酵容器内上层大豆的发酵效果比底层的好，说明该发酵菌是________。

（3）如果在实验后，发现32h内的发酵效果越来越好，且随发酵时间呈直线上升关系，则无法确定发酵的最佳时间；若要确定最佳发酵时间，还需要做的事情是_________。

（4）从大豆到豆豉，大豆中的成分会发生一定的变化，其中，蛋白质转变为____________，脂肪转变为______________。

【解析】　

（1）由“甲、乙两菌种”和“32h内定期取样观测”可知，该实验的自变量是菌种和发酵时间。

（2）由“发酵容器内上层大豆的发酵效果比底层的好”可知，该发酵菌是好氧菌。

（3）因“32h内的发酵效果越来越好，且随发酵时间呈直线上升关系”，说明发酵的最佳时间可能超过32h，故可继续延长发酵时间，定期取样观测发酵效果，以确定最好的发酵效果所对应的时间，此时间即为最佳发酵时间。

（4）发酵菌种能产生蛋白酶和脂肪酶，蛋白酶能催化蛋白质分解为小分子的肽和氨基酸，脂肪酶能催化脂肪分解为甘油和脂肪酸。

【答案】　

（1）菌种　发酵时间　

（2）好氧菌　（3）延长发酵时间，观测发酵效果，最好的发酵效果所对应的时间即为最佳发酵时间　（4）氨基酸和肽　脂肪酸和甘油

3．（2016·全国卷Ⅰ）空气中的微生物在重力等作用下，可以一定程度地沉降。

某研究小组欲用平板收集教室空气中的微生物，以了解教室内不同高度空气中微生物的分布情况。

实验步骤如下：

①配制培养基（成分：

牛肉膏、蛋白胨、NaCl、X、H2O）；

②制作无菌平板；

③设置空白对照组和若干实验组，进行相关操作；

④将各组平板置于37℃恒温箱中培养一段时间，统计各组平板上菌落的平均数。

回答下列问题：

（1）该培养基中微生物所需的氮来源于____________。

若要完成步骤②，该培养基中的成分X通常是________。

（2）步骤③中，实验组的操作是___________________。

（3）若在某次调查中，某一实验组平板上菌落平均数为36个/平板，而空白对照组的一个平板上出现了6个菌落，这种结果说明在此次调查中出现了________现象。

若将30（即36—6）个/平板作为本组菌落数的平均值，该做法________（填“正确”或“不正确”）。

【解析】　

（1）牛肉膏和蛋白胨中均含有氮元素，因此微生物所需的氮来源于牛肉膏和蛋白胨。

若要完成步骤②，需要进行倒平板操作，用到的是固体培养基，所以培养基中要有琼脂。

（2）该实验的空白对照组为不进行处理的无菌平板，实验组的操作为将各无菌平板分别放置在教室不同高度的位置上，开盖暴露相同时间。

（3）若空白对照组的平板上出现了菌落，说明实验过程中出现了污染现象。

空白对照组的一个平板上出现了6个菌落，导致实验变量不唯一，不能确定实验组平板上的菌落是否仅由教室内不同高度空气中的微生物形成，因此不能求出实验组的菌落平均数。

【答案】　

（1）牛肉膏、蛋白胨　琼脂　

（2）将各实验组平板分别放置在教室不同高度的位置上，开盖暴露一段时间　（3）污染　不正确

4．（2016·全国卷Ⅱ）苹果醋是以苹果汁为原料经发酵而成的。

回答下列问题：

（1）酵母菌的呼吸代谢途径如图所示。

图中过程①和②是苹果醋生产的第一阶段，在酵母菌细胞的_____中进行，其产物乙醇与______试剂反应呈现灰绿色，这一反应可用于乙醇的检验；过程③在酵母菌细胞的______中进行。

与无氧条件相比，在有氧条件下，酵母菌的增殖速度____。

（2）第二阶段是在醋酸杆菌的作用下将第一阶段产生的乙醇转变为醋酸的过程，根据醋酸杆菌的呼吸作用类型，该过程需要在________条件下才能完成。

（3）在生产过程中，第一阶段和第二阶段的发酵温度不同，第一阶段的温度________（填“低于”或“高于”）第二阶段的。

（4）醋酸杆菌属于________核生物，其细胞结构中________（填“含有”或“不含有”）线粒体。

【解析】　

（1）图中过程①和②是酵母菌无氧呼吸产生乙醇的过程，无氧呼吸的场所是细胞质基质。

乙醇可用酸性重铬酸钾试剂检测，颜色由橙色变为灰绿色。

过程③为有氧呼吸的第二和第三阶段，场所为线粒体。

在有氧条件下酵母菌进行有氧呼吸，产生更多的能量供酵母菌繁殖利用，故有氧条件下酵母菌的繁殖速度更快。

（2）醋酸杆菌是好氧型细菌，因此，在醋酸杆菌作用下，将乙醇转变为醋酸的过程需要在有氧条件下才能完成。

（3）在生产过程中，第一阶段酵母菌产生乙醇的适宜温度为18～25℃，第二阶段醋酸杆菌产生醋酸的适宜温度为30～35℃，第一阶段的温度低于第二阶段的。

（4）醋酸杆菌属于原核生物，原核细胞中的细胞器只有核糖体一种，不含线粒体。

【答案】　

（1）细胞质基质　重铬酸钾　线粒体　快

（2）有氧　（3）低于　（4）原　不含有

■释重难—剖解核心知识备考•………………………………………………•·

1．理清微生物的培养的基本技术

（1）培养基的制备

→

→

→

→

（2）无菌技术

①消毒：

煮沸消毒法、巴氏消毒法以及使用化学试剂进行消毒。

②灭菌：

对培养基进行灭菌，常采取高压蒸汽灭菌；对接种环灭菌采取灼烧灭菌；对玻璃器皿灭菌采取干热灭菌。

（3）微生物的纯化技术

①平板划线法：

通过接种环在琼脂固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。

②稀释涂布平板法：

将菌液进行一系列的梯度稀释，然后将其分别涂布到琼脂固体培养基的表面，在一起的微生物将被分散成单个细胞，从而在培养基表面形成单个菌落。

（4）倒平板操作：

待培养基冷却至50__℃左右时，在酒精灯火焰附近倒平板。

2．掌握微生物分离与计数的两个实例

（1）土壤中分解尿素的细菌的分离

（2）纤维素分解菌的筛选

3．识记传统发酵食品技术的有关知识点

食品

菌种

呼吸类型

原理

温度

果酒

酵母菌

无氧

无氧呼吸产生酒精

18～25_℃

果醋

醋酸菌

需氧

糖（酒精）→醋酸

30～35_℃

腐乳

毛霉等

需氧

蛋白酶、脂肪酶水解蛋白质、脂肪

15～18℃

泡菜

乳酸菌

无氧

无氧呼吸产生乳酸

—

■预测练——沿着高考方向训练•………………………………………………•·

考向1　微生物的培养、应用

1．（2017·黄冈高三联考）水污染是全球性的环境问题，微生物降解是水污染治理的有效手段之一。

聚乙烯醇（PVA）是存在于化工污水中的一种难以降解的大分子有机物，PVA分解菌能产生PVA酶分解PVA，PVA与碘作用时能产生蓝绿色复合物，当PVA被分解时蓝绿色复合物消失，形成白色透明斑，请回答下列问题：

（1）要从土壤中筛选出能高效分解PVA的细菌，应采用以________________作为唯一的碳源的选择培养基，实验中还应设置对照组。

将菌液稀释相同的倍数，对照组培养基上生长的菌落数目应明显________（填“多于”或“少于”）选择培养基上的数目，从而说明选择培养基具有筛选作用。

（2）要测定土壤稀释液中微生物的数目，可在显微镜下用________________计数板直接计数。

若将100mL含有PVA分解菌的土壤样品溶液稀释104倍后，取0．1mL稀释液均匀涂布在选择培养基表面，测得菌落数的平均值为160个，空白对照组平板上未出现菌落，则100mL原菌液中有PVA分解菌________个，该方法的测量值与实际值相比一般会________（填“偏大”“偏小”或“相等”）。

（3）要鉴定分离出的细菌是否为PVA分解菌，培养PVA分解菌的培养基中除了加入必需的营养物质外还需要加入________用于鉴别PVA分解菌。

要比较不同菌株降解PVA能力的大小，用含相同PVA浓度的上述培养基来培养不同菌株，一定时间后，通过测定________________来确定不同菌株降解PVA能力的大小。

【解析】　

（1）要从土壤中筛选出能高效分解PVA的细菌，应采用以聚乙烯醇（PVA）作为唯一的碳源的选择培养基，目的是淘汰不能分解聚乙烯醇（PVA）的细菌。

实验中设置的对照组培养基上生长的菌落数目应明显多于选择培养基上的数目，因为对照组没有淘汰不能分解聚乙烯醇（PVA）的细菌。

（2）在显微镜下计数微生物细胞的数量可直接用血球计数板计数。

根据题意，100mL原菌液中有PVA分解菌的数量为160÷0．1×104×100＝1．6×109个。

由于该方法得到的菌落可能是两个或者多个细菌共同产生一个菌落，导致统计的菌落数较实际菌落数偏少，所以该方法的测量值与实际值相比一般会偏小。

（3）根据题目告诉的鉴定PVA分解菌的原理“PVA与碘作用时能产生蓝绿色复合物，当PVA被分解时蓝绿色复合物消失，形成白色透明斑”可知，要鉴定分离出的细菌是否为PVA分解菌，培养PVA分解菌的培养基中除了加入必需的营养物质外还需要加入碘用于鉴别PVA分解菌。

要比较不同菌株降解PVA能力的大小，用含相同PVA浓度的上述培养基来培养不同苗株，一定时间后，通过测定白色透明斑的大小（或直径）来确定不同菌株降解PVA能力的大小。

【答案】　

（1）聚乙烯醇（或PVA）　多于　

（2）血细胞（血球）　1．6×109　偏小　（3）碘　白色透明斑的大小（或直径）

2．（2017·潍坊市高三二模）长时间使用的木质筷子表面的使用漆脱落后，将其切片在电子显微镜下观察，会发现细小的小孔和凹槽，里面的食物残渣成为幽门螺旋菌、黄曲霉菌等微生物生长的温床。

请回答：

（1）在电子显微镜下观察到的细小的小孔和凹槽是植物细胞死亡后留下的________________，它的形成可能与________________（细胞器）有关。

（2）幽门螺旋菌与黄曲霉菌的本质区别是________________________；黄曲霉菌具有生物膜系统，有利于________________有序进行。

（3）为了从样本中获取单菌的菌落，可用________法或________法将样本接种于固体培养基表面，经过选择培养、鉴别等步骤获得。

（4）配置培养基的原则是选择适宜的营养物质、营养物质浓度及配比合适和________。

沉淀在小孔和凹槽中的细小的食物残渣从培养基的来源上看属于________培养基，可为微生物的生长提供________、________和________。

【解析】　

（1）在电子显微镜下观察到的细小的小孔和凹槽是植物细胞死亡后留下的细胞壁，植物细胞壁的形成与高尔基体有关。

（2）幽门螺旋菌属于原核生物中的细菌，黄曲霉菌属于真核生物中的真菌，因此两者的本质区别是幽门螺旋菌没有成型的细胞核；黄曲霉菌具有生物膜系统，有利于细胞代谢有序进行。

（3）为了从样本中获取单菌的菌落，可用平板划线（划线）法或稀释涂布（涂布）法将样本接种于固体培养基表面，经过选择培养、鉴别等步骤获得。

（4）配置培养基的原则是选择适宜的营养物质、营养物质浓度及配比合适和控制pH等条件。

沉淀在小孔和凹槽中的细小的食物残渣从培养基的来源上看属于天然培养基，可为微生物的生长提供碳源、氮源和生长因子。

【答案】　

（1）细胞壁　高尔基体　

（2）幽门螺旋菌没有成型的细胞核　细胞代谢　（3）平板划线（划线）　稀释涂布（涂布）　（4）控制pH条件　天然　碳源　氮源　生长因子

[易错警示]　有关微生物培养、分离的几个易错点

1．分离微生物所用的选择培养基一定是固体培养基，因为菌落只能在固体培养基上形成。

2．平板划线法只适用于微生物的提纯，不适合进行计数，并且在最后一次划线的末端处的菌种最纯，进行平板划线应注意如下操作：

（1）每次划线之前都需要灼烧接种环灭菌。

（2）灼烧接种环之后，要冷却后才能伸入菌液，以免温度太高杀死菌种。

（3）划线时最后一区域不要与第一区域相连。

3．平板需倒置，这样既可使培养基表面的水分更好地挥发，又防止皿盖上的水珠落入培养基，造成培养基污染。

4．平板划线法中的“连续划线”及稀释涂布平板法中的“系列稀释”目的是一样的，都是为了保证菌种在培养基中单个分布（平板划线法中最后一次划线的末端）。

5．分离能分解纤维素的微生物时，有时需要进行选择培养，选择培养的目的是增大选择对象在样液中的浓度，以确保用刚果红染色法鉴别时确实能得到所需菌种。

　下表是某公司研发的一种培养大肠杆菌菌群的培养基配方，请根据表格和所学知识回答下列相关问题。

成分

蛋白胨

乳糖

蔗糖

K2HPO4

指示剂

琼脂

含量（g）

10．0

5．0

5．0

2．0

0．2

12．0

将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1000mL

（1）从生态系统的成分上看，大肠杆菌属于________。

（2）若根据用途划分，该培养基属于________（填“选择”或“鉴别”）培养基。

若要用上述培养基来筛选出土壤中的尿素分解菌，培养基的营养成分必需怎样更改？

________________，并用________作为指示剂。

（3）在微生物培养的过程中，为防止杂菌污染，需要对培养基和培养皿进行________；操作者的双手需要进行清洗和________。

（4）图1和图2是培养某细菌的结果图，其对应的接种方法分别是：

______________和____________，这两种方法接种后培养基上都可以得到由单个细胞繁殖所形成的________________。

图1所用的接种方法可用来对活菌进行计数。

此外，测定微生物数目的另一种方法是________。

图1　　　图2

【解析】　

（1）大肠杆菌只能从环境中摄取有机物，不能自己合成有机物，属于分解者。

（2）该培养基中含有指示剂，属于鉴别培养基。

尿素分解菌可以分解尿素，而其他微生物不能，因此可将培养基中的蛋白胨改为尿素用于筛选土壤中的尿素分解菌，并用酚红作为指示剂，尿素分解菌分解尿素产生了NH3可使酚红变红。

（3）培养微生物时，培养基和培养皿需要灭菌，操作者双手需要进行消毒。

（4）图1采用的是稀释涂布平板法，图2采用的是平板划线法。

单个微生物细胞繁殖所形成的细胞群叫菌落。

【答案】　

（1）分解者　

（2）鉴别　将蛋白胨改成尿素　酚红　（3）灭菌　消毒　（4）稀释涂布平板法　平板划线法　菌落　显微镜直接计数法

考向2　考查传统发酵技术的应用

3．（2017·潍坊市高三一模）家庭泡菜的制作过程：

新鲜的蔬菜经过整理、清洁后，放入泡菜坛中，然后向坛中加入盐水、香辛料及一些“陈泡菜水”，密封后置于温度适宜的地方。

请回答下列问题：

（1）加入蔬菜前要对泡菜坛做__________________处理。

（2）在家制作泡菜时，常发现泡菜坛内长一层白膜，这层白膜是怎么形成的？

________________________________。

为避免杂菌污染，向泡菜坛中加入了青霉素，结果发酵失败，原因可能是_________________________。

（3）有时制作的泡菜会“酸而不咸”，最可能的原因是_____________。

（4）对亚硝酸盐含量测定的原理是：

亚硝酸盐与对氨基苯磺酸的反应产物能与________________偶联成________________色化合物。

测定亚硝酸盐含量的操作流程是：

配制溶液→制备________________→制备样品处理液→比色。

其中，使滤液变得无色澄清透明的是________________。

【解析】　

（1）加入蔬菜前要对泡菜坛做彻底清洗并用白酒擦拭处理。

（2）在家制作泡菜时，常发现泡菜坛内长一层白膜，这层白膜是产膜酵母繁殖形成的。

为避免杂菌污染，向泡菜坛中加入了青霉素，结果发酵失败，原因可能是青霉素能够抑制乳酸菌的生长。

（3）有时制作的泡菜会“酸而不咸”，最可能的原因是加入的食盐过少。

（4）对亚硝酸盐含量测定的原理是：

亚硝酸盐与对氨基苯磺酸的反应产物能与N1萘基乙二胺盐酸盐偶联成玫瑰红色化合物。

测定亚硝酸盐含量的操作流程是：

配制溶液→制备标准显色液→制备样品处理液→比色。

其中，使滤液变得无色澄清透明的是氢氧化铝乳液。

【答案】　

（1）彻底清洗并用白酒擦拭　

（2）产膜酵母繁殖形成的　青霉素能够抑制乳酸菌的生长　（3）加入的食盐过少　（4）N1萘基乙二胺盐酸盐　玫瑰红　标准显色液　氢氧化铝乳液

4．下图是果酒和果醋制作的实验流程和发酵装置。

根据图示回答下列问题：

【导学号：

92624071】

（1）完成图甲中的实验流程：

________。

（2）图乙装置中的充气口在________过程中要关闭，否则可能发生使发酵液变酸的反应：

________________________________________________（写出该反应式），而排气口在该过程中应开放，排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接，目的是___________________。

（3）葡萄酒呈现红色的原因是__________________________，重铬酸钾在酸性条件下与酒精反应呈________色。

（4）果酒和果醋的制作分别利用了酵母菌和________两种微生物的发酵原理，后者在结构上的主要特点是____________________。

【解析】　在酒精发酵阶段，充气口应关闭，否则醋酸菌会将乙醇氧化为醋酸，从而使发酵液变酸。

酵母菌为真菌，属于真核生物，醋酸菌为细菌，属于原核生物，两者在结构上的主要区别是有无以核膜为界限的细胞核。

【答案】　

（1）醋酸发酵

（2）酒精发酵　C2H5OH＋O2

CH3COOH＋H2O　避免空气中其他微生物进入发酵装置（防止空气中的微生物污染）

（3）红色葡萄皮中的色素溶解在发酵液中　灰绿

（4）醋酸菌　无以核膜为界限的细胞核

[归纳总结]

1．果酒和果醋发酵装置的设计思路

（1）因酵母菌的繁殖需要空气，醋酸菌是好氧菌，所以在果酒制作的前期和果醋制作的整个过程中都需氧。

因酵母菌产生酒精是在无氧条件下，应控制充入氧的量，故应在充气口设置开关。

（2）由于在发酵过程中都产生CO2，因此又需设排气口；为防止空气中微生物的污染，排气口应连接一个长而弯曲的胶管。

（3）因要对发酵的情况进行及时监测，应设置出料口便于取料。

2．泡菜的制作及亚硝酸盐的测定

（1）材料的选择及用量

①蔬菜应新鲜，若放置时间过长，蔬菜中的硝酸盐易被还原成亚硝酸盐。

②清水和盐的质量比为4∶1，盐水要煮沸后冷却待用。

盐水煮沸有两大作用，一是除去水中的氧气，二是杀灭盐水中的其他细菌。

（2）乳酸菌、乳酸、亚硝酸盐的含量随时间变化的曲线

　微生物在人们的生活中无处不在，请结合所学知识回答下列问题：

（1）在制作果酒过程中，发挥作用的微生物是酵母菌。

在

制作果酒前期，装置中的酵母菌应该处于________（填“有氧”或“无氧”）条件下，同时将温度控制在________℃左右，有利于酵母菌的繁殖。

（2）制作果醋所需要的微生物是________，在制作果酒的酒精发酵旺盛阶段，加入该微生物能否将果汁中的糖转化为醋酸？

________，请说明理由：

________________________________________________。

（3）泡菜的制作离不开乳酸菌，可用培养基培养大量纯净的乳酸菌菌种。

培养乳酸菌的培养基一般含有________、________、水和无机盐等营养物质，同时还要满足________________等培养条件。

若对获得的乳酸菌菌种进行临时保存，可将菌种接种到试管的________培养基上，在合适的温度下保存。

【解析】　

（1）在制作果酒前期，装置中如果有氧气，则酵母菌进行有氧呼吸，有利于酵母菌繁殖；酵母菌繁殖的最适温度为20℃左右。

（2）制作果醋所需要的微生物是醋酸菌。

在酒精发酵旺盛时，加入醋酸菌不能将果汁中的糖转化为醋酸，原因是醋酸菌在有氧、温度为30～35℃条件下才能将糖转化为醋酸，而酒精发酵条件为无氧、温度为18～25℃。

（3）培养微生物的培养基成分一般含有碳源、氮源、水和无机盐。

【答案】　

（1）有氧　20　

（2）醋酸菌　不能　醋酸菌是好氧细菌，而果酒发酵是无氧环境（醋酸菌在有氧、温度为30～35℃条件下才能将糖转化为醋酸，而酒精发酵条件为无氧、温度为18～25℃）（合理即可）

（3）碳源　氮源　适宜的pH和温度、无氧　固体斜面

考点2　生物材料中有效成分的提取（对应学生用书第99页）

■品真题——圈定高考考查范围………………………………………………•·

1．（2017·全国卷Ⅲ）绿色植物甲含有物质W，该物质为无色针状晶体，易溶