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、选择题（每题4分，共60分） 1. 下列关于缓冲溶液的说法，正确的是（　　） A. 缓冲溶液的pH值永远不变 B. 缓冲溶液能够抵抗少量酸、碱或适当稀释而保持pH基本不变 C. 缓冲溶液只能抵抗酸的加入，不能抵抗碱的加入 D. 任何混合溶液都具有缓冲作用 2. 缓冲溶液的组成通常是（　　） A. 强酸和强碱 B. 弱酸及其共轭碱或弱碱及其共轭酸 C. 两种弱酸 D. 两种强碱 3. 下列各组溶液中，能组成缓冲溶液的是（　　） A. HCl和NaCl B. NaOH和NaCl C. HAc和NaAc D. H₂SO₄和NaHSO₄ 4. 下列关于缓冲作用原理的说法，错误的是（　　） A. 缓冲溶液中存在抗酸成分和抗碱成分 B. 加入少量酸时，抗酸成分与H⁺结合 C. 加入少量碱时，抗碱成分与OH⁻结合 D. 缓冲溶液的pH值由弱酸的电离常数和缓冲比决定 5. 在HAc-NaAc缓冲溶液中，抗酸成分是（　　） A. HAc B. Ac⁻ C. Na⁺ D. H₂O 6. 在NH₃·H₂O-NH₄Cl缓冲溶液中，加入少量NaOH时，发生反应的离子是（　　） A. NH₃·H₂O B. NH₄⁺ C. Cl⁻ D. Na⁺ 7. 下列关于缓冲容量的说法，正确的是（　　） A. 缓冲容量越大，缓冲能力越弱 B. 缓冲容量与缓冲溶液的总浓度无关 C. 缓冲比越接近1，缓冲容量越大 D. 缓冲容量与pH值无关 8. 下列溶液中，缓冲能力最强的是（　　） A. 0.1 mol/L HAc + 0.1 mol/L NaAc B. 0.01 mol/L HAc + 0.01 mol/L NaAc C. 0.1 mol/L HAc + 0.01 mol/L NaAc D. 0.01 mol/L HAc + 0.1 mol/L NaAc 9. 人体血液中最重要的缓冲对是（　　） A. H₂CO₃-NaHCO₃ B. NaH₂PO₄-Na₂HPO₄ C. HAc-NaAc D. Hb-HHb（血红蛋白缓冲对） 10. 下列关于血液缓冲系统的说法，错误的是（　　） A. 血浆中主要有碳酸氢盐缓冲系、磷酸盐缓冲系和血浆蛋白缓冲系 B. 红细胞中主要有血红蛋白缓冲系和氧合血红蛋白缓冲系 C. 碳酸氢盐缓冲系的缓冲能力最强，因为其浓度最高 D. 血液中各缓冲系相互独立，互不影响 11. 当缓冲比[Ac⁻]/[HAc] = 10时，该HAc-NaAc缓冲溶液的pH为（　　）[pKa(HAc) = 4.76] A. 3.76 B. 4.76 C. 5.76 D. 6.76 12. 下列关于缓冲溶液pH的计算，正确的是（　　） A. 只能用pH = pKa + lg([共轭碱]/[弱酸])计算 B. 只能用Henderson-Hasselbalch方程计算 C. 可以用pH = pKa + lg(缓冲比)计算 D. 缓冲溶液的pH与温度无关 13. 下列情况中，缓冲溶液失去缓冲能力的是（　　） A. 加入少量强酸 B. 加入少量强碱 C. 适当稀释 D. 加入大量强酸，使弱酸全部反应 14. 临床上纠正酸中毒时，常使用乳酸钠（C₃H₅O₃Na），其作用原理是（　　） A. 乳酸钠直接中和H⁺ B. 乳酸钠与H₂CO₃反应生成NaHCO₃，补充HCO₃⁻ C. 乳酸钠降低血液pH D. 乳酸钠增加血液氧含量 15. 下列关于缓冲溶液配制的说法，错误的是（　　） A. 配制缓冲溶液时应选择pKa接近目标pH的弱酸 B. 缓冲溶液的总浓度越大，缓冲能力越强 C. 缓冲比控制在0.1~10范围内，缓冲能力较好 D. 配制缓冲溶液时，弱酸和共轭碱的物质的量必须相等 二、填空题（每空3分，共30分） 1. 缓冲溶液是指能够________少量酸、________少量碱或________而保持pH基本不变的溶液。缓冲溶液一般由________及其________，或________及其________组成。 2. 在HAc-NaAc缓冲溶液中，抗酸成分是________，它与外加酸中的________结合；抗碱成分是________，它与外加碱中的________结合。 3. 缓冲容量的影响因素有________和________。当缓冲比等于________时，缓冲容量最大。 4. 人体血液中存在多对缓冲系，其中血浆中主要的有________缓冲系、________缓冲系和________缓冲系；红细胞中主要的有________缓冲系。 5. Henderson-Hasselbalch方程的表达式为________，其中pKa表示________，缓冲比是指________与________的浓度比。 三、判断题（每题2分，共10分） 1. （　　）缓冲溶液的pH值在任何情况下都保持不变。 2. （　　）弱酸及其盐组成的混合溶液一定具有缓冲作用。 3. （　　）缓冲溶液被稀释时，其pH值基本不变，但缓冲容量会减小。 4. （　　）血液中碳酸氢盐缓冲系的缓冲比[HCO₃⁻]/[H₂CO₃]正常值为20:1，此时血液pH约为7.4。 5. （　　）选择缓冲对时，应使弱酸的pKa与所需pH相差不超过±1，最好接近相等。 四、简答题（每题6分，共18分） 1. 请简述缓冲溶液的缓冲原理，以HAc-NaAc缓冲溶液为例说明其如何抵抗少量酸和少量碱。 2. 为什么血液中存在多对缓冲系？各缓冲系之间有什么联系？请说明碳酸氢盐缓冲系在血液中的特殊作用。 3. 配制pH = 5.00的缓冲溶液，现有HAc（pKa = 4.76）和NaAc，应如何确定二者的比例？若将100 mL 0.1 mol/L HAc与50 mL 0.1 mol/L NaOH混合，该溶液是否具有缓冲能力？为什么？ 五、综合运用题（12分） 缓冲溶液在医药卫生领域有广泛应用，请根据所学知识回答下列问题： （1）某患者因严重腹泻导致代谢性酸中毒，血液pH降低。医生给予NaHCO₃注射液治疗，请说明其原理。（3分） （2）临床上配制pH = 7.40的磷酸盐缓冲液用于细胞培养，已知H₂PO₄⁻的pKa₂ = 7.21。计算配制该缓冲液时[HPO₄²⁻]/[H₂PO₄⁻]的缓冲比应为多少？（3分） （3）某实验室需要配制100 mL pH = 4.50的HAc-NaAc缓冲溶液，现有0.1 mol/L HAc和0.1 mol/L NaAc溶液，应如何配制？[pKa(HAc) = 4.76]（4分） （4）为什么人体血液pH能稳定在7.35~7.45之间？若血液pH低于7.35或高于7.45，会出现什么情况？（2分） 参考答案 一、选择题 1-5：BBCAB 6-10：BCAAD 11-15：CCDBD 二、填空题 1. 抵抗；抵抗；适当稀释；弱酸；共轭碱；弱碱；共轭酸 1. Ac⁻（或NaAc）；H⁺；HAc；OH⁻ 1. 缓冲溶液的总浓度；缓冲比；1（或1:1） 1. 碳酸氢盐（或H₂CO₃-HCO₃⁻）；磷酸盐（或H₂PO₄⁻-HPO₄²⁻）；血浆蛋白；血红蛋白（或Hb-HHb、HbO₂-HHbO₂） 1. pH = pKa + lg([共轭碱]/[弱酸])（或pH = pKa + lg(c碱/c酸)）；弱酸电离常数的负对数；共轭碱；弱酸 三、判断题 1. × 2. × 3. √ 4. √ 5. √ 四、简答题 1. 缓冲原理：缓冲溶液中同时存在足够浓度的抗酸成分和抗碱成分。 以HAc-NaAc为例： 抗酸：加入少量酸（H⁺）时，Ac⁻ + H⁺ → HAc，Ac⁻与H⁺结合生成HAc，使H⁺浓度变化不大，pH基本稳定。 抗碱：加入少量碱（OH⁻）时，HAc + OH⁻ → Ac⁻ + H₂O，HAc与OH⁻反应生成Ac⁻和H₂O，使OH⁻浓度变化不大，pH基本稳定。 1. 原因：单一缓冲系只能在一定pH范围内发挥缓冲作用，而人体代谢产生的酸碱物质种类繁多，需要多对缓冲系协同作用，才能在广泛pH范围内保持血液pH稳定。 联系：各缓冲系通过H⁺或HCO₃⁻相互联系，形成开放的缓冲系统。 碳酸氢盐缓冲系的特殊作用：①浓度最高，缓冲能力最强；②H₂CO₃可分解为CO₂经肺排出，HCO₃⁻可通过肾脏调节，是开放性缓冲系，能通过肺和肾调节缓冲比，持续发挥缓冲作用。 1. 根据Henderson-Hasselbalch方程：pH = pKa + lg([NaAc]/[HAc]) 5.00 = 4.76 + lg([NaAc]/[HAc]) lg([NaAc]/[HAc]) = 0.24 [NaAc]/[HAc] ≈ 1.74 即NaAc与HAc的物质的量比约为1.74:1（或约7:4）。 · 该溶液具有缓冲能力。 原因：HAc与NaOH反应：HAc + NaOH → NaAc + H₂O 反应后：n(HAc) = 0.1×0.1 - 0.1×0.05 = 0.005 mol n(NaAc) = 0.005 mol 溶液中同时存在HAc和NaAc，且浓度较大，比例为1:1，在缓冲范围内，因此具有缓冲能力。 五、综合运用题 （1）原理：严重腹泻导致HCO₃⁻大量丢失，血液中H₂CO₃相对增多，pH下降。给予NaHCO₃可补充HCO₃⁻，提高[HCO₃⁻]/[H₂CO₃]比值，使血液pH恢复到正常范围（7.35~7.45），纠正酸中毒。 （2）解：pH = pKa₂ + lg([HPO₄²⁻]/[H₂PO₄⁻]) 7.40 = 7.21 + lg([HPO₄²⁻]/[H₂PO₄⁻]) lg([HPO₄²⁻]/[H₂PO₄⁻]) = 0.19 [HPO₄²⁻]/[H₂PO₄⁻] ≈ 1.55 答：缓冲比[HPO₄²⁻]/[H₂PO₄⁻]约为1.55（或约1.6:1）。 （3）解：pH = pKa + lg([NaAc]/[HAc]) 4.50 = 4.76 + lg([NaAc]/[HAc]) lg([NaAc]/[HAc]) = -0.26 [NaAc]/[HAc] ≈ 0.55 设取NaAc溶液V₁ mL，HAc溶液V₂ mL V₁ + V₂ = 100 V₁/V₂ = 0.55 解得：V₁ ≈ 35.5 mL，V₂ ≈ 64.5 mL 配制方法：量取35.5 mL 0.1 mol/L NaAc溶液和64.5 mL 0.1 mol/L HAc溶液，混合均匀即得100 mL pH = 4.50的缓冲溶液。 （4）原因：①血液中含有多对缓冲系（碳酸氢盐、磷酸盐、血浆蛋白、血红蛋白等），能缓冲代谢产生的酸碱物质；②肺通过调节CO₂排出量调节H₂CO₃浓度；③肾通过调节HCO₃⁻重吸收和排泄调节HCO₃⁻浓度；④各缓冲系相互联系，形成开放缓冲系统，共同维持pH稳定。 后果：pH < 7.35为酸中毒，可导致中枢神经系统抑制、心血管功能障碍等；pH > 7.45为碱中毒，可导致神经肌肉兴奋性增高、抽搐等。严重时可危及生命。 学科网（北京）股份有限公司 $