专题二 学生实验 缓冲溶液的配制 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 学生实验 缓冲溶液的配制 同步作业 一、基础题（共70分） （一）选择题（每题3分，共33分） 1. 配制缓冲溶液时，选择共轭酸碱对的关键原则是（ ） A. 共轭酸碱对的溶解度大 B. 共轭酸碱对的pKa与目标pH相差≤1 C. 共轭酸碱对的价格低廉 D. 共轭酸碱对的颜色为无色 2. 实验室配制pH=5.0的缓冲溶液，最适宜选择的共轭酸碱对是（ ） A. HAc-NaAc（pKa=4.75） B. NaH₂PO₄-Na₂HPO₄（pKa=7.21） C. NH₃·H₂O-NH₄Cl（pKa=9.25） D. 甲酸-甲酸钠（pKa=3.75） 3. 配制HAc-NaAc缓冲溶液时，若要使缓冲容量最大，共轭酸碱对的浓度比应接近（ ） A. 1:10 B. 1:1 C. 10:1 D. 任意比例 4. 下列仪器中，配制缓冲溶液时不需要用到的是（ ） A. 容量瓶 B. 移液管 C. 烧杯 D. 分液漏斗 5. 配制0.1mol/L磷酸盐缓冲溶液（pH=7.0），需用到的试剂是（ ） A. H₃PO₄和NaOH B. NaH₂PO₄和Na₂HPO₄ C. H₃PO₄和NaCl D. Na₃PO₄和HCl 6. 关于缓冲溶液配制过程的说法，错误的是（ ） A. 共轭酸碱对试剂需准确称量或量取 B. 混合后需用pH计校准pH，必要时微调 C. 配制好的缓冲溶液需密封避光储存 D. 可直接将固体试剂混合后加水溶解至刻度线 7. 若配制的缓冲溶液pH偏高，需加入少量（ ）进行微调 A. 共轭酸溶液 B. 共轭碱溶液 C. 蒸馏水 D. 氯化钠溶液 8. 配制缓冲溶液时，共轭酸碱对的总浓度通常控制在（ ）范围内，以保证适宜的缓冲容量 A. 0.01-0.05mol/L B. 0.05-0.5mol/L C. 0.5-1.0mol/L D. 1.0-2.0mol/L 9. 医药制剂中，配制无菌缓冲溶液时，额外需要的操作是（ ） A. 加热溶解 B. 过滤除菌或高压灭菌 C. 加入防腐剂 D. 调节渗透压 10. 下列操作中，会导致缓冲溶液缓冲容量下降的是（ ） A. 准确控制共轭酸碱对浓度比为1:1 B. 配制后稀释10倍 C. 选用pKa与目标pH接近的共轭酸碱对 D. 适当增加总浓度 11. 配制NH₃·H₂O-NH₄Cl缓冲溶液时，若NH₃·H₂O过量，溶液的pH会（ ） A. 升高 B. 降低 C. 不变 D. 无法判断 （二）填空题（每空2分，共28分） 1. 缓冲溶液的配制步骤通常包括______、______、______、______、______，核心是保证浓度准确和pH达标。 2. 选择共轭酸碱对时，需满足______、______、______三个条件，确保缓冲溶液的实用性和稳定性。 3. 配制缓冲溶液时，常用的量取仪器有______、______，常用的定容仪器有，pH校准需用到______。 4. 用中和法制备HAc-NaAc缓冲溶液时，是向______中滴加______至部分中和，通过控制中和程度调节______。 5. 配制好的缓冲溶液需标注______、______、______，储存时应______，避免与空气中的CO₂反应。 6. 医药中，无菌缓冲溶液的配制需在______环境中进行，配制后需通过______或______保证无菌。 7. 若配制的缓冲溶液pH偏低，可通过滴加少量______溶液进行微调；若pH偏高，可滴加少量______溶液。 （三）判断题（每题1分，共9分，对的打“√”，错的打“×”） 1. 配制缓冲溶液时，共轭酸碱对的浓度必须精确到0.001mol/L，否则无法使用。（ ） 2. 缓冲溶液的pH校准需在混合均匀并冷却至室温后进行。（ ） 3. 配制好的缓冲溶液若pH不符合要求，可通过大量加入强酸或强碱进行调节。（ ） 4. 用容量瓶配制缓冲溶液时，需先在烧杯中溶解并冷却后再转移。（ ） 5. 共轭酸碱对的总浓度越高，缓冲溶液的缓冲容量越大，因此总浓度越高越好。（ ） 6. 配制无菌缓冲溶液时，所有仪器都需经过灭菌处理。（ ） 7. 缓冲溶液配制过程中，搅拌速度越快，混合越均匀，缓冲效果越好。（ ） 8. 同一共轭酸碱对，可通过调节浓度比配制不同pH的缓冲溶液。（ ） 9. 配制磷酸盐缓冲溶液时，NaH₂PO₄过量则pH偏低，Na₂HPO₄过量则pH偏高。（ ） 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 需配制100mL pH=5.0的HAc-NaAc缓冲溶液，总浓度为0.2mol/L（HAc的pKa=4.75），计算所需0.2mol/L HAc和0.2mol/L NaAc溶液的体积（用亨德森-哈塞尔巴尔赫方程）；② 写出详细配制步骤（含仪器、操作要点）；③ 若配制后测得pH=4.8，如何进行微调？说明理由；④ 简述该缓冲溶液在医药检验中的可能应用（至少2点）。 2. 缓冲溶液配制的误差分析与优化：① 分析配制缓冲溶液时，可能导致pH偏离目标值的操作误差（至少3点）；② 若配制的缓冲溶液缓冲容量不足，可能的原因有哪些？如何改进？③ 医药中，注射用缓冲溶液的配制与普通实验室配制相比，有哪些特殊要求？（至少3点）；④ 简述如何验证配制的缓冲溶液是否符合要求（从pH、缓冲容量两方面说明）。 3. 结合医药卫生类专业实际实验问题：① 为什么配制用于酶活性测定的缓冲溶液时，需现配现用？从缓冲溶液稳定性和酶活性角度分析；② 某学生配制NH₃·H₂O-NH₄Cl缓冲溶液时，出现溶液浑浊现象，分析可能的原因及解决方法；③ 设计一个实验，验证“配制缓冲溶液时，共轭酸碱对浓度比接近1:1时缓冲容量最大”，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配制中的实际意义。 参考答案 一、基础题 （一）选择题 1. B 2. A 3. B 4. D 5. B 6. D 7. A 8. B 9. B 10. B 11. A （二）填空题 1. 计算；称量/量取；溶解/混合；pH校准；定容与储存 2. pKa与目标pH相差≤1；生物相容性好（医药用）；不与目标体系反应 3. 移液管；吸量管；容量瓶；pH计 4. 醋酸（HAc）；氢氧化钠（NaOH）；共轭酸碱对浓度比 5. 名称；pH；配制日期；密封避光 6. 无菌；过滤除菌；高压蒸汽灭菌 7. 共轭碱；共轭酸 （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：设所需0.2mol/L NaAc溶液体积为VmL，则0.2mol/L HAc溶液体积为(100-V)mL；根据亨德森-哈塞尔巴尔赫方程pH=pKa+lg[c(Ac⁻)/c(HAc)]，5.0=4.75+lg[V/(100-V)]；lg[V/(100-V)]=0.25，V/(100-V)≈1.78，解得V≈64mL；HAc溶液体积=100-64=36mL； ② 仪器：100mL容量瓶、50mL移液管、10mL吸量管、烧杯、玻璃棒、pH计、胶头滴管、洗瓶；操作要点：a. 用移液管量取36mL 0.2mol/L HAc溶液，用吸量管量取64mL 0.2mol/L NaAc溶液，一同倒入烧杯中；b. 用少量蒸馏水冲洗移液管、吸量管，洗液并入烧杯，用玻璃棒搅拌均匀；c. 将混合液冷却至室温后，转移至100mL容量瓶中；d. 用蒸馏水洗涤烧杯、玻璃棒2-3次，洗液转入容量瓶；e. 加蒸馏水至刻度线下1-2cm，用胶头滴管定容，摇匀；f. 用pH计测定pH，若偏离目标值，微调至5.0； ③ 微调方法：滴加少量0.2mol/L NaAc溶液，边加边搅拌，同时监测pH；理由：当前pH=4.8低于目标值5.0，根据亨德森-哈塞尔巴尔赫方程，增加共轭碱（Ac⁻）浓度，可使pH升高至目标值； ④ 应用场景：作为酸性条件下酶活性测定的缓冲环境（如胃蛋白酶活性检测）；用于医学检验中尿液样品的稀释液，维持pH稳定，避免检测结果偏差。 2. ① 操作误差：a. 共轭酸碱对试剂称量或量取不准确，导致浓度比偏离计算值；b. 混合后未冷却至室温即定容，温度变化影响pH；c. 定容时蒸馏水加入过量，稀释后浓度比改变；d. pH微调时，强酸/强碱加入过量，导致pH突变； ② 缓冲容量不足原因：a. 共轭酸碱对总浓度过低（低于0.05mol/L）；b. 浓度比严重偏离1:1；c. 选用的共轭酸碱对pKa与目标pH相差过大（＞1）；改进方法：a. 提高共轭酸碱对总浓度至0.05-0.5mol/L；b. 重新计算并调整浓度比至接近1:1；c. 更换pKa与目标pH相差≤1的共轭酸碱对； ③ 特殊要求：a. 试剂需符合药用级标准，无毒性、无刺激性；b. 配制环境需无菌（如洁净工作台），仪器经灭菌处理；c. 需调节缓冲溶液渗透压至等渗（与人体血液渗透压一致）；d. 配制后需进行无菌检查和稳定性试验；e. pH需精准控制在人体耐受范围（4.0-9.0），偏差≤±0.2； ④ 验证方法：a. pH验证：用校准后的pH计测定，误差≤±0.2为合格；b. 缓冲容量验证：向10mL缓冲溶液中加入0.1mol/L HCl溶液0.5mL，测定pH变化，若ΔpH≤0.3，说明缓冲容量充足；同理，加入0.1mol/L NaOH溶液0.5mL，ΔpH≤0.3，即为合格。 3. ① 原因分析：a. 缓冲溶液长期储存可能因吸收空气中的CO₂或发生水解反应，导致pH变化，影响酶活性；b. 部分缓冲成分（如Tris、HEPES）长期储存可能发生氧化分解，降低缓冲容量；c. 酶的活性对pH敏感，缓冲溶液pH变化会导致酶活性下降或失活，因此需现配现用，保证缓冲效果和酶活性； ② 浑浊原因：a. NH₃·H₂O浓度过高，导致NH₄Cl析出；b. 试剂纯度不足，含有不溶性杂质；c. 配制时温度过低，NH₄Cl溶解度下降析出；解决方法：a. 降低NH₃·H₂O浓度，重新计算并调整浓度比；b. 更换分析纯或药用级试剂，配制前过滤除杂；c. 适当升温（不超过40℃），搅拌至沉淀溶解后，冷却至室温再定容； ③ 验证实验：a. 实验原理：缓冲容量越大，抵抗pH变化的能力越强；通过向不同浓度比的缓冲溶液中加入相同量的强酸/强碱，比较pH变化幅度，判断缓冲容量大小；b. 仪器：pH计、试管、移液管、0.2mol/L HAc溶液、0.2mol/L NaAc溶液、0.1mol/L HCl溶液；c. 步骤：Ⅰ. 配制3组10mL HAc-NaAc缓冲溶液（总浓度0.2mol/L）：组1（1:1）：5mL HAc+5mL NaAc；组2（1:2）：3.33mL HAc+6.67mL NaAc；组3（2:1）：6.67mL HAc+3.33mL NaAc；Ⅱ. 分别测定3组溶液初始pH（pH₀）；Ⅲ. 向每组溶液中加入0.5mL 0.1mol/L HCl，搅拌均匀，测定pH（pH₁）；Ⅳ. 计算每组pH变化值ΔpH=|pH₁-pH₀|；d. 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；e. 实际意义：指导医药制剂中缓冲溶液的配方设计，例如制备pH稳定的药物制剂时，应控制共轭酸碱对浓度比接近1:1，确保缓冲容量充足，维持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 $