2-1 缓冲作用 同步作业 《化学（医药卫生类）》同步教学 高教版

专题二 缓冲溶液 第一节 缓冲作用 同步作业 一、基础题（共70分） （一）选择题（每题3分，共33分） 1. 下列关于缓冲作用的说法正确的是（ ） A. 缓冲溶液只能抵抗少量强酸的影响，不能抵抗强碱 B. 缓冲作用是指缓冲溶液维持自身pH相对稳定的能力 C. 所有溶液都具有缓冲作用 D. 缓冲溶液的缓冲作用不受浓度影响 2. 缓冲溶液的核心组成是（ ） A. 强酸和强碱 B. 弱酸和弱碱 C. 共轭酸碱对（弱酸及其共轭碱或弱碱及其共轭酸） D. 强电解质和弱电解质 3. 下列溶液中，具有缓冲作用的是（ ） A. 0.1mol/L NaCl溶液 B. 0.1mol/L HCl溶液 C. 0.1mol/L CH₃COOH与0.1mol/L CH₃COONa混合溶液 D. 蒸馏水 4. 医药中常用的磷酸盐缓冲溶液，其共轭酸碱对是（ ） A. H₃PO₄/PO₄³⁻ B. H₂PO₄⁻/HPO₄²⁻ C. HPO₄²⁻/PO₄³⁻ D. H₃PO₄/H₂PO₄⁻ 5. 缓冲溶液的缓冲容量是指（ ） A. 缓冲溶液的pH值 B. 缓冲溶液抵抗pH变化的能力大小 C. 缓冲溶液中溶质的总浓度 D. 共轭酸碱对的浓度比 6. 影响缓冲容量的主要因素是（ ） A. 共轭酸碱对的种类 B. 缓冲溶液的温度 C. 共轭酸碱对的总浓度及浓度比 D. 溶液的体积 7. 当缓冲溶液中共轭酸碱对的浓度比为1:1时，（ ） A. 缓冲容量最大 B. 缓冲溶液的pH=pKa+1 C. 缓冲容量最小 D. 缓冲溶液的pH=7 8. 关于缓冲溶液pH的计算，正确的是（ ） A. 只与共轭酸碱对的浓度有关 B. 可用亨德森-哈塞尔巴尔赫方程计算（pH=pKa+lg[c(共轭碱)/c(共轭酸)]） C. 与溶液的温度无关 D. 浓度越大，pH越大 9. 医药中，缓冲溶液的应用不包括（ ） A. 维持药物制剂的pH稳定 B. 调节人体血液的pH C. 作为滴定分析的标准溶液 D. 静脉输液时调节溶液渗透压 10. 人体血液的pH能维持在7.35-7.45之间，主要依靠的缓冲对是（ ） A. H₂CO₃/HCO₃⁻ B. H₃PO₄/H₂PO₄⁻ C. CH₃COOH/CH₃COONa D. HPr/Pr⁻（Pr⁻为蛋白质阴离子） 11. 下列操作中，会使缓冲溶液的缓冲容量下降的是（ ） A. 向缓冲溶液中加入少量共轭酸 B. 稀释缓冲溶液10倍 C. 调节共轭酸碱对的浓度比为1:1 D. 增加缓冲溶液中共轭酸碱对的总浓度 （二）填空题（每空2分，共28分） 1. 缓冲溶液是指______的溶液，其缓冲作用的本质是______，通过共轭酸碱对之间的______反应，消耗加入的少量强酸或强碱，维持pH稳定。 2. 缓冲溶液的组成必须包含______，常见的类型有______（如CH₃COOH-CH₃COONa）、______（如NH₃·H₂O-NH₄Cl）、______（如NaH₂PO₄-Na₂HPO₄）。 3. 亨德森-哈塞尔巴尔赫方程的表达式为______，其中pKa是______的负对数，该方程表明缓冲溶液的pH取决于______和______。 4. 缓冲容量是衡量缓冲溶液______的物理量，其大小与______和______有关，______越大、______越接近1:1，缓冲容量越大。 5. 医药中，缓冲溶液的pH范围通常需控制在______之间，以适应人体生理环境或药物的稳定性要求。 6. 人体血液中的主要缓冲对有______、______、______，其中______是最重要的缓冲对，其缓冲作用与肺、肾的调节功能密切相关。 7. 配制缓冲溶液时，需遵循的原则有______、______、______，确保缓冲溶液具有合适的pH和足够的缓冲容量。 （三）判断题（每题1分，共9分，对的打“√”，错的打“×”） 1. 缓冲溶液只能抵抗少量强酸或强碱的影响，加入大量强酸或强碱后，pH会发生明显变化。（ ） 2. 共轭酸碱对的浓度比越偏离1:1，缓冲容量越大。（ ） 3. 缓冲溶液的pH的计算，亨德森-哈塞尔巴尔赫方程适用于所有缓冲溶液。（ ） 4. 稀释缓冲溶液时，其pH不变，但缓冲容量会下降。（ ） 5. 医药中，所有药物制剂都需要加入缓冲溶液维持pH稳定。（ ） 6. 人体血液的缓冲作用是多个缓冲对共同作用的结果，单一缓冲对无法维持pH稳定。（ ） 7. 缓冲溶液的缓冲容量与溶液的体积无关，只与共轭酸碱对的总浓度和浓度比有关。（ ） 8. 向CH₃COOH-CH₃COONa缓冲溶液中加入少量HCl，溶液中的CH₃COO⁻会与H⁺结合生成CH₃COOH，维持pH稳定。（ ） 9. 缓冲溶液的pKa越接近所需pH，缓冲容量越大，因此配制缓冲溶液时应选择pKa与目标pH相差不超过1的共轭酸碱对。（ ） 二、提升题（共30分） 计算题与简答题（每题10分，共30分） 1. 结合医药卫生类专业分析：① 已知CH₃COOH的pKa=4.75，计算0.2mol/L CH₃COOH与0.1mol/L CH₃COONa混合溶液的pH（用亨德森-哈塞尔巴尔赫方程）；② 该缓冲溶液能否用于维持药物制剂的pH在4.0-5.0之间？说明理由；③ 若向100mL该缓冲溶液中加入1mL 0.1mol/L HCl，pH会如何变化（简述趋势，无需精确计算）？为什么？④ 简述该缓冲溶液在医药中的可能应用场景（至少2点）。 2. 缓冲作用在医药应用中具有重要意义：① 分别说明缓冲溶液在药物制剂、临床治疗、医学检验中的应用场景（各举2例）；② 分析人体血液pH维持在7.35-7.45的生理意义，以及当血液pH偏离正常范围时（酸中毒或碱中毒）会引发的后果；③ 某药物制剂在储存过程中pH发生明显下降，分析可能的原因（从缓冲作用角度说明，至少3点）；④ 简述配制缓冲溶液时的操作要点（至少3点）。 3. 结合医药卫生类专业实际问题：① 为什么注射用青霉素钠制剂需要用磷酸盐缓冲溶液调节pH至5.0-7.0？从药物稳定性和人体生理角度分析；② 医药中，如何验证某混合溶液是否具有缓冲作用？写出实验原理、仪器、步骤和预期结论；③ 设计一个实验，比较不同浓度比（1:1、1:2、2:1）的CH₃COOH-CH₃COONa缓冲溶液的缓冲容量，写出实验原理、仪器、步骤和预期结论，并说明该实验在医药制剂中的实际意义。 参考答案 一、基础题 （一）选择题 1. B 2. C 3. C 4. B 5. B 6. C 7. A 8. B 9. D 10. A 11. B （二）填空题 1. 能抵抗少量强酸、强碱或稀释而保持pH相对稳定；共轭酸碱对的质子转移平衡；质子转移（或中和） 2. 共轭酸碱对；弱酸-共轭碱型；弱碱-共轭酸型；多元酸的共轭酸碱对型 3. pH = pKa + lg[c(共轭碱)/c(共轭酸)]；共轭酸；共轭酸碱对的pKa；共轭酸碱对的浓度比 4. 缓冲能力大小；共轭酸碱对的总浓度；浓度比；总浓度；浓度比 5. 4.0-9.0（或根据具体药物调整） 6. H₂CO₃/HCO₃⁻；HPO₄²⁻/H₂PO₄⁻；蛋白质缓冲对（HPr/Pr⁻）；H₂CO₃/HCO₃⁻ 7. 选择pKa与目标pH相近（相差≤1）的共轭酸碱对；控制共轭酸碱对的总浓度适当（0.05-0.5mol/L）；调节共轭酸碱对的浓度比接近1:1 （三）判断题 1. √ 2. × 3. × 4. √ 5. × 6. √ 7. √ 8. √ 9. √ 二、提升题 计算题与简答题 1. ① 计算过程：根据亨德森-哈塞尔巴尔赫方程pH = pKa + lg[c(共轭碱)/c(共轭酸)]，其中c(共轭碱)=c(CH₃COONa)=0.1mol/L，c(共轭酸)=c(CH₃COOH)=0.2mol/L，pKa=4.75，代入得pH=4.75 + lg(0.1/0.2)=4.75 - 0.30=4.45；② 能用于该pH范围；理由：该缓冲溶液的pH=4.45，处于4.0-5.0之间，且共轭酸碱对的pKa=4.75，缓冲范围为pKa±1（3.75-5.75），4.0-5.0在缓冲范围内，缓冲容量足够，可维持pH稳定；③ pH会略有下降，但变化不明显；原因：加入少量HCl后，H⁺与缓冲溶液中的共轭碱（CH₃COO⁻）结合生成CH₃COOH，使c(CH₃COO⁻)略有减小，c(CH₃COOH)略有增大，但浓度比变化不大，根据亨德森-哈塞尔巴尔赫方程，pH仅略有下降；④ 应用场景：作为酸性药物制剂（如维生素C注射液）的pH调节剂，维持制剂稳定性；用于医学检验中，作为样品稀释液的缓冲成分，维持检测环境pH稳定，确保检测结果准确。 2. ① 药物制剂应用：注射用抗生素（如青霉素、头孢类）的pH调节，防止药物水解失效；滴眼液的缓冲调节（如人工泪液），维持眼部生理pH，减少刺激；临床治疗应用：纠正酸中毒（如碳酸氢钠缓冲溶液静脉输注）；维持血液透析液的pH稳定，避免影响患者体内酸碱平衡；医学检验应用：生化检验中酶活性测定的缓冲环境（如Tris缓冲液），保证酶的活性；血液标本的保存，加入缓冲剂维持pH稳定，防止血细胞变质；② 生理意义：维持酶的正常活性（酶的活性对pH敏感，偏离正常范围会导致酶活性下降或失活）；保证细胞膜的通透性和细胞正常代谢；维持血液中电解质的平衡；后果：酸中毒（pH＜7.35）会导致中枢神经系统抑制，出现嗜睡、昏迷等症状，严重时危及生命；碱中毒（pH＞7.45）会导致中枢神经系统兴奋，出现烦躁、抽搐等症状，影响心血管系统功能；③ pH下降原因：缓冲溶液的缓冲容量不足（共轭酸碱对总浓度过低或浓度比偏离1:1过大）；药物制剂中某些成分发生水解或氧化反应，产生酸性物质；缓冲溶液中的共轭碱被消耗（如与空气中的CO₂反应）；储存环境温度过高，加速药物降解产生酸性物质；④ 配制操作要点：根据目标pH选择合适的共轭酸碱对（pKa与目标pH相差≤1）；用精密仪器（如电子天平、移液管）准确量取共轭酸碱对的试剂，确保浓度准确；混合后用pH计测定pH，若偏离目标值，用稀酸或稀碱微调至所需pH；将配制好的缓冲溶液过滤除菌（如需无菌使用），密封、避光储存，避免与空气中的CO₂或其他杂质反应。 3. ① 原因分析：药物稳定性角度：青霉素钠在强酸或强碱条件下易发生水解反应，导致药效降低或失效，磷酸盐缓冲溶液（pH5.0-7.0）可维持制剂pH稳定，防止青霉素钠水解；人体生理角度：人体血液pH为7.35-7.45，制剂pH调节至5.0-7.0，与人体生理环境接近，可减少注射后对血管的刺激，避免引发酸碱失衡；② 验证实验：实验原理：缓冲溶液能抵抗少量强酸、强碱的影响，pH变化小，非缓冲溶液则pH变化明显；仪器：pH计、试管、移液管、0.1mol/L HCl溶液、0.1mol/L NaOH溶液、待测混合溶液；步骤：取3支试管，各加入10mL待测混合溶液，用pH计测定并记录初始pH（pH₀）；向第一支试管中加入0.5mL 0.1mol/L HCl，搅拌均匀，测定pH（pH₁）；向第二支试管中加入0.5mL 0.1mol/L NaOH，搅拌均匀，测定pH（pH₂）；向第三支试管中加入0.5mL蒸馏水，测定pH（pH₃）；计算pH变化值：ΔpH₁=|pH₁-pH₀|，ΔpH₂=|pH₂-pH₀|，ΔpH₃=|pH₃-pH₀|；预期结论：若ΔpH₁≤0.3且ΔpH₂≤0.3，ΔpH₃≈0，则该混合溶液具有缓冲作用；若ΔpH₁＞0.5或ΔpH₂＞0.5，则无缓冲作用；③ 比较实验：实验原理：缓冲容量越大，抵抗pH变化的能力越强，通过加入相同量的强酸/强碱，比较pH变化幅度，可判断缓冲容量大小；仪器：pH计、试管、移液管、0.2mol/L CH₃COOH溶液、0.2mol/L CH₃COONa溶液、0.1mol/L HCl溶液；步骤：配制3种缓冲溶液各10mL：组1（1:1）：5mL CH₃COOH + 5mL CH₃COONa；组2（1:2）：3.33mL CH₃COOH + 6.67mL CH₃COONa；组3（2:1）：6.67mL CH₃COOH + 3.33mL CH₃COONa；分别测定3组溶液的初始pH（pH₀）；向每组溶液中加入0.5mL 0.1mol/L HCl，搅拌均匀，测定pH（pH₁）；计算每组的pH变化值ΔpH=|pH₁-pH₀|；预期结论：组1（浓度比1:1）的ΔpH最小，缓冲容量最大；组2和组3的ΔpH较大，缓冲容量较小；实际意义：指导医药制剂中缓冲溶液的配方设计，例如需制备pH稳定的酸性药物制剂时，应选择共轭酸碱对浓度比接近1:1的缓冲溶液，确保具有足够的缓冲容量，维持药物制剂在储存和使用过程中的pH稳定，保证药效和用药安全。 学科网（北京）股份有限公司 $