专题一 学生实验一 缓冲溶液的缓冲作用 同步作业 《化学（农林牧渔）》同步教学 高教版

专题一 缓冲溶液、胶体和渗透压 学生实验一 缓冲溶液的缓冲作用 同步作业 一、基础题（共60分） （一）选择题（每题3分，共30分） 1. 下列关于缓冲溶液缓冲作用实验的说法，正确的是（ ） A. 实验的核心目的是验证缓冲溶液能抵抗少量强酸、强碱的影响，维持pH稳定 B. 实验中只能用pH试纸测定溶液pH，不能用pH计 C. 缓冲溶液的缓冲作用是无限的，能抵抗大量强酸或强碱的加入 D. 实验中配制的HAc-NaAc缓冲溶液，其pH一定等于7 2. 实验中配制HAc-NaAc缓冲溶液时，下列操作正确的是（ ） A. 向HAc溶液中快速加入过量NaAc固体，搅拌溶解 B. 按计算比例量取HAc溶液和NaAc溶液，混合均匀 C. 为提高缓冲能力，应将HAc和NaAc的浓度调至极高 D. 配制时可直接用自来水代替蒸馏水，不影响实验结果 3. 向HAc-NaAc缓冲溶液中滴加少量稀盐酸，溶液pH变化很小的原因是（ ） A. 盐酸被HAc中和 B. 盐酸被NaAc中和生成HAc C. 盐酸中的H⁺被水稀释 D. 缓冲溶液中的Ac⁻与H⁺结合生成HAc 4. 实验中，为了对比缓冲溶液与非缓冲溶液的差异，通常会设置对照组，下列溶液中适合作为对照组的是（ ） A. 蒸馏水 B. 浓盐酸 C. 浓氢氧化钠溶液 D. 饱和硫酸铵溶液 5. 用pH试纸测定缓冲溶液pH时，正确的操作是（ ） A. 直接将pH试纸浸入溶液中，观察颜色变化 B. 用玻璃棒蘸取少量溶液，滴在pH试纸上，与标准比色卡对比 C. 先将pH试纸润湿，再蘸取溶液测定 D. 测定后将pH试纸反复使用 6. 实验中，向缓冲溶液中加入过量强酸后，溶液pH会急剧下降，其原因是（ ） A. 缓冲溶液中的共轭碱被完全消耗，失去缓冲作用 B. 强酸直接升高了溶液中的H⁺浓度，与缓冲作用无关 C. 缓冲溶液中的弱酸被完全消耗 D. 强酸破坏了缓冲溶液的组成 7. 下列实验现象中，能证明缓冲溶液具有缓冲作用的是（ ） A. 向缓冲溶液中加入少量NaOH，pH几乎不变；向蒸馏水中加入少量NaOH，pH急剧升高 B. 向缓冲溶液中加入少量蒸馏水，pH明显下降 C. 向缓冲溶液中加入过量HCl，pH急剧下降 D. 缓冲溶液放置一段时间后，pH发生显著变化 8. 实验中配制的NH₃·H₂O-NH₄Cl缓冲溶液，其缓冲原理与HAc-NaAc缓冲溶液的共同点是（ ） A. 都能抵抗少量强酸，不能抵抗少量强碱 B. 都通过共轭酸碱对的解离平衡移动维持pH稳定 C. 其pH都等于pKa D. 组成中都含有弱酸和强酸的盐 9. 实验中，若发现缓冲溶液的缓冲效果不明显，可能的原因是（ ） A. 缓冲对的浓度比接近1:1 B. 缓冲对的总浓度过低 C. 加入的强酸或强碱量过少 D. 配制时混合均匀 10. 该实验在农林牧渔领域的应用价值是（ ） A. 直接用于农作物的施肥 B. 为土壤pH调节、农药配制提供实验依据 C. 用于动物疫苗的制备 D. 用于饲料的储存保鲜 （二）填空题（每空2分，共20分） 1. 缓冲溶液的缓冲作用实验中，常用的缓冲对有______和______，它们的组成都符合______的结构特点。 2. 实验中通过向缓冲溶液和对照组溶液（如蒸馏水）中分别加入少量______和______，测定溶液pH的变化，对比得出缓冲溶液的缓冲作用。 3. 向HAc-NaAc缓冲溶液中加入少量NaOH时，溶液中的______会与OH⁻反应，使HAc的解离平衡向______方向移动，补充消耗的H⁺，维持pH稳定。 4. 测定溶液pH时，pH试纸的变色范围是______，若测得某缓冲溶液的pH为5.2，说明该溶液呈______性。 5. 实验中，缓冲溶液的缓冲能力与______和______有关，当缓冲对浓度比为1:1时，缓冲能力最强。 6. 农林生产中，通过该实验可理解土壤缓冲体系的作用，为选择合适的______调节土壤pH提供参考，保障作物正常生长。 （三）判断题（每题1分，共10分） 1. 实验中，缓冲溶液和蒸馏水在加入少量强酸后，pH变化幅度相同。（ ） 2. 配制HAc-NaAc缓冲溶液时，HAc和NaAc的浓度越高，缓冲能力越强，但浓度过高可能导致溶液渗透压过大，影响后续实验。（ ） 3. 向NH₃·H₂O-NH₄Cl缓冲溶液中加入少量HCl，NH₄Cl会与HCl反应，维持pH稳定。（ ） 4. 用pH计测定溶液pH比pH试纸更准确，实验中可根据条件选择使用。（ ） 5. 缓冲溶液的缓冲作用与温度无关，实验可在任意温度下进行。（ ） 6. 实验中，若向缓冲溶液中加入的强酸量超过其缓冲容量，溶液pH会急剧下降。（ ） 7. 蒸馏水属于非缓冲溶液，加入少量强碱后pH会显著升高。（ ） 8. 实验中配制的缓冲溶液，其pH只与缓冲对的pKa有关，与配制时的浓度无关。（ ） 9. 该实验可验证缓冲溶液在稀释后仍能维持pH稳定，体现其抗稀释能力。（ ） 10. 实验结束后，含缓冲溶液的废液可直接倒入下水道，无需特殊处理。（ ） 二、提升题（共40分） （一）实验分析题（每题10分，共20分） 1. 某学生进行“缓冲溶液的缓冲作用”实验，步骤如下： ① 配制两种溶液：A液为0.1mol/L HAc溶液与0.1mol/L NaAc溶液等体积混合的缓冲溶液；B液为蒸馏水； ② 用pH试纸分别测定A液和B液的初始pH，记录数据； ③ 向A液和B液中分别滴加2滴0.1mol/L HCl溶液，搅拌均匀后测定pH，记录数据； ④ 再向A液和B液中分别滴加4滴0.1mol/L NaOH溶液，搅拌均匀后测定pH，记录数据。 实验数据如下表： 溶液 初始pH 加2滴HCl后pH 再加4滴NaOH后pH A液（缓冲溶液） 4.8 4.7 4.9 B液（蒸馏水） 7.0 2.0 11.0 请回答： ① 分析实验数据，说明缓冲溶液A液与蒸馏水B液在加入少量强酸、强碱后的pH变化差异，得出实验结论。 ② 解释步骤③中A液加入HCl后pH变化很小的原理，写出相关化学方程式。 ③ 步骤④中，向A液和B液中加入4滴NaOH后，pH变化幅度不同的原因是什么？ ④ 若该学生在步骤③中向A液中加入了过量的HCl溶液，预期pH会发生什么变化？为什么？ 2. 某学生在进行缓冲溶液缓冲作用实验时，遇到以下问题： ① 配制HAc-NaAc缓冲溶液时，误将NaAc固体加入到浓盐酸中，再加水稀释； ② 测定pH时，先将pH试纸用水润湿； ③ 向缓冲溶液中加入强酸后，未搅拌均匀就测定pH。 请回答： ① 问题①中配制的溶液是否还能作为缓冲溶液？为什么？ ② 问题②中pH试纸润湿后测定的pH结果会有什么误差？为什么？ ③ 问题③中未搅拌均匀就测定pH，会对实验结果产生什么影响？如何避免？ ④ 若要验证“缓冲对浓度比对缓冲能力的影响”，请设计简单的实验方案（写出实验思路、预期现象及结论）。 （二）综合探究题（每题10分，共20分） 1. 某实验小组为探究“不同缓冲对的缓冲效果”，选择了HAc-NaAc（pKa=4.75）和H₂PO₄⁻-HPO₄²⁻（pKa=7.21）两种缓冲对，配制了相同浓度的缓冲溶液，进行如下实验： ① 测定两种缓冲溶液的初始pH； ② 向两种缓冲溶液中分别加入等体积、等浓度的少量HCl溶液，测定pH变化； ③ 向两种缓冲溶液中分别加入等体积、等浓度的少量NaOH溶液，测定pH变化； ④ 记录并对比两种缓冲溶液的pH变化幅度。 请回答： ① 预测两种缓冲溶液的初始pH范围，说明理由； ② 若加入的HCl溶液浓度过大，两种缓冲溶液的缓冲效果会如何变化？为什么？ ③ 结合农林生产实际，说明选择哪种缓冲对更适合用于调节酸性土壤（pH=5.0~6.0）的pH？为什么？ ④ 实验中若发现H₂PO₄⁻-HPO₄²⁻缓冲溶液的缓冲效果优于HAc-NaAc，可能的原因有哪些？ 2. 结合缓冲溶液缓冲作用的实验原理，回答下列农林生产相关问题： ① 某果园土壤pH偏酸性（pH=4.5），不适宜苹果生长（适宜pH=6.0~7.0），现需选择缓冲对配制缓冲溶液调节土壤pH，可供选择的缓冲对有：a. HAc-NaAc（pKa=4.75）；b. NH₃·H₂O-NH₄Cl（pKa=9.25）；c. H₂PO₄⁻-HPO₄²⁻（pKa=7.21）。选择最合适的缓冲对，并说明理由； ② 简述用该缓冲对调节土壤pH的实验思路（模拟实验室操作），写出关键步骤； ③ 若在调节过程中，不慎加入过量的缓冲溶液，会对土壤产生什么影响？如何避免？ ④ 说明土壤缓冲体系与该实验中缓冲溶液的异同点，以及土壤缓冲能力强对作物生长的好处。 参考答案 一、基础题 （一）选择题 1.A 2.B 3.D 4.A 5.B 6.A 7.A 8.B 9.B 10.B （二）填空题 1. HAc-NaAc；NH₃·H₂O-NH₄Cl；弱酸（或弱碱）与其共轭碱（或共轭酸） 2. 强酸（如HCl）；强碱（如NaOH） 3. HAc；解离（或右） 4. 1~14；酸 5. 缓冲对的总浓度；缓冲对的浓度比 6. 缓冲物质（或改良剂） （三）判断题 1.× 2.√ 3.× 4.√ 5.× 6.√ 7.√ 8.× 9.√ 10.× 二、提升题 （一）实验分析题 1. 答案 ① 差异：A液（缓冲溶液）在加入少量HCl和NaOH后，pH变化幅度极小（仅0.1~0.2个单位）；B液（蒸馏水）加入少量HCl后pH从7.0降至2.0，加入NaOH后从2.0升至11.0，变化幅度极大。结论：缓冲溶液能抵抗少量强酸、强碱的加入，维持pH相对稳定，而非缓冲溶液（蒸馏水）不具备该能力。 ② 原理：HAc-NaAc缓冲溶液中存在解离平衡HAc ⇌ H⁺ + Ac⁻，加入HCl后，HCl电离出的H⁺与溶液中过量的Ac⁻结合生成HAc，使解离平衡左移，溶液中H⁺浓度几乎不变，pH稳定。化学方程式：Ac⁻ + H⁺ = HAc。 ③ 原因：A液中加入NaOH后，OH⁻与HAc反应生成Ac⁻和H₂O（HAc + OH⁻ = Ac⁻ + H₂O），HAc的解离平衡右移，补充消耗的H⁺，pH变化小；B液（蒸馏水）中无缓冲成分，OH⁻直接使溶液中OH⁻浓度剧增，pH急剧升高。 ④ 预期pH会急剧下降；原因：加入过量HCl后，缓冲溶液中的Ac⁻被完全消耗，缓冲作用失效，过量的H⁺使溶液pH急剧降低。 2. 答案 ① 不能作为缓冲溶液；原因：浓盐酸会与NaAc反应生成大量HAc，且盐酸过量，溶液中主要成分是HAc和过量HCl，不存在“弱酸-共轭碱”的缓冲对结构，无法发挥缓冲作用。 ② 误差：测定的pH会偏高（若原溶液呈酸性）或偏低（若原溶液呈碱性）；原因：pH试纸润湿后，相当于稀释了待测溶液，酸性溶液被稀释后H⁺浓度降低，pH偏高；碱性溶液被稀释后OH⁻浓度降低，pH偏低。 ③ 影响：测定的pH结果不准确，可能出现局部pH偏高或偏低的情况（如加入强酸的局部区域H⁺浓度过高，pH偏低）；避免方法：加入试剂后，用玻璃棒充分搅拌溶液，确保试剂与缓冲溶液均匀混合后再测定pH。 ④ 实验思路：配制3组不同浓度比的HAc-NaAc缓冲溶液（总浓度相同），分别为c(NaAc):c(HAc)=1:10、1:1、10:1；向每组溶液中加入等体积、等浓度的少量HCl（或NaOH），测定并对比各组pH变化幅度。预期现象：浓度比为1:1的缓冲溶液pH变化幅度最小，1:10和10:1的变化幅度较大。结论：缓冲对浓度比越接近1:1，缓冲能力越强。 （二）综合探究题 1. 答案 ① HAc-NaAc缓冲溶液的初始pH范围为3.75~5.75（pKa±1），理由：其pKa=4.75，缓冲溶液pH接近pKa；H₂PO₄⁻-HPO₄²⁻缓冲溶液的初始pH范围为6.21~8.21，理由：其pKa=7.21，pH围绕pKa波动。 ② 两种缓冲溶液的缓冲效果都会丧失；原因：加入过量HCl后，两种缓冲溶液中的共轭碱（Ac⁻、HPO₄²⁻）被完全消耗，无法再结合H⁺，缓冲作用失效，溶液pH急剧下降。 ③ 选择HAc-NaAc缓冲对；理由：酸性土壤的目标调节pH为5.0~6.0，HAc-NaAc的pKa=4.75，缓冲范围3.75~5.75，与目标pH更接近，缓冲能力更强；而H₂PO₄⁻-HPO₄²⁻的缓冲范围6.21~8.21，高于目标pH，缓冲效果不佳。 ④ 可能原因：H₂PO₄⁻-HPO₄²⁻的pKa更接近实验中加入酸碱后的pH变化范围，缓冲能力更强；两种缓冲对的实际浓度存在差异（如H₂PO₄⁻-HPO₄²⁻浓度更高）；实验温度对HAc-NaAc的解离平衡影响更大，导致其缓冲效果下降。 2. 答案 ① 选择c. H₂PO₄⁻-HPO₄²⁻（pKa=7.21）；理由：苹果适宜生长的pH为6.0~7.0，该缓冲对的缓冲范围为6.21~8.21，与目标pH范围高度契合，缓冲能力强；HAc-NaAc的缓冲范围3.75~5.75，低于目标pH；NH₃·H₂O-NH₄Cl的缓冲范围8.25~10.25，高于目标pH，均不适宜。 ② 实验思路：取一定量酸性土壤样品，测定初始pH；配制浓度适宜的H₂PO₄⁻-HPO₄²⁻缓冲溶液（pH=6.5）；将缓冲溶液逐步加入土壤样品中，边加边搅拌，每隔5分钟测定一次土壤pH；当土壤pH达到6.0~7.0时，停止加入，记录缓冲溶液用量。 ③ 影响：过量缓冲溶液可能导致土壤pH超出适宜范围（如偏碱性），或改变土壤中电解质浓度，影响土壤胶体稳定性和作物养分吸收；避免方法：采用“少量多次”的方式加入缓冲溶液，每次加入后充分搅拌并测定pH，根据pH变化调整加入量，直至达到目标范围。 ④ 异同点：相同点是都存在“弱酸-共轭碱”（或“弱碱-共轭酸”）缓冲对，都能维持pH相对稳定；不同点是土壤缓冲体系成分更复杂，包含碳酸-碳酸氢盐、磷酸-磷酸盐、腐殖质等多种缓冲对，而实验中缓冲溶液成分单一。好处：土壤缓冲能力强，能抵抗外界酸碱物质（如化肥、酸雨）的影响，维持土壤pH稳定，保障作物根系对养分的吸收，避免因pH突变导致作物生长不良。 学科网（北京）股份有限公司 $