2022年贵阳医学院教案首页.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案贵 阳 医 学 院 教 案 首 页教学内容：教材名称（版次）基础化学第五版起止章节页 54页66页讲授题目 缓冲溶液方案用学时 3学时教学要求：把握内容 1.缓冲溶液的缓冲作用2缓冲溶液 pH值的运算3缓冲溶液的配制熟识内容 1. 缓冲溶液的组成2. 缓冲容量及缓冲范畴明白内容 1. 标准缓冲溶液2. 血液中的缓冲系教学要点：重点 :： 缓冲溶液 pH值的运算,缓冲溶液的配制；难点：缓冲溶液pH值的运算和缓冲溶液配制的运算；教学进程：第一节 缓冲溶液及缓冲机制（步骤）一. 缓冲溶液及其组成 二.缓冲机制其次节 缓冲溶液 pH

2、值的运算一. 缓冲溶液 pH 值的近似运算公式名师归纳总结 教学方法第三节缓冲容量及缓冲范畴1987（1）第 1 页,共 10 页一 . 缓冲容量二. 影响缓冲容量的因素三 . 缓冲范畴第四节缓冲溶液的配制一. 缓冲溶液的配制方法二. 标准缓冲溶液第五节血液中和缓冲系课件讲授参考资料1.高鸿 分析化学福建科学出版社1988年作业2人体体液是怎样维护其pH 和物种浓度的高校化学3董元彦等无机及分析化学科学出版社 2000年67页 4、5、6、7、9 68页12、13、15- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案教 案 续 页帮助手段和时间安排

3、第一节基本内容第四章缓冲溶液缓冲溶液及缓冲机制一、缓冲溶液及其组成在1L 含HAc和NaAc均为0.10mol的溶液中 ,分别加入 0.010 mol HCl 或0.010mol NaOH,pH从4.75下降到 4.66或上升到 4.84,pH的转变仅为 0.09个单位；在肯定范畴内加水稀释时,HAc 和NaAc混合溶液的 pH转变幅度也很小；以上事实说明,由HAc和NaAc组成的溶液,具有抗击少量外加强酸、强碱,或有限量稀释时可保持 pH基本不变的才能能抗击少量外来强酸、 强碱而保持其 pH基本不变的溶液称 为缓冲溶液 （buffer solution）；缓冲溶液对强酸、强碱或稀释 的抗击作

4、用称为 缓冲作用 （buffer action）；缓冲溶液一般是由具有足够浓度、适当比例的共轭酸碱对的两种物质组成；例如：NaH2PO4-Na2HPO4等HAc-NaAc 、NH 3-NH 4Cl、仍可用酸碱反应的生成物与剩余的反应物组成缓冲溶液,如：HAc（过量） + NaOH HCl+NaAc （过量）组成共轭酸碱对的两种物质合称为 缓冲系 或缓冲对； 缓冲溶液中具有抗碱作用的是弱酸称抗碱成分,缓冲溶液中具有抗酸作用的是弱酸称抗酸成分；常见的缓冲系列于表 4-1中；名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 帮助手段和时

5、间安排名师精编优秀教案内容基本二、缓冲机制现以HAc-NaAc 组成的缓冲溶液为例HAcaq + H 2Ol H 3O+aq + Ac-aq（大量）（大量,包括 NaAc 供应的1当向该溶液中加入少量强酸（H3O +）时,H3O +将质子传递给溶液中大量的 Ac-,H3O +aq、外来 + Ac-aq HAcaq + H 2Ol由于Ac-浓度较大,故达到平稳时 HAc略有增加, pH值不变；2当加入少量强碱（ OH-）时,溶液中的 HAc 与OH-结合,OH-aq 、外来 + H 3O +aq 2H 2O平稳右移,由于 HAc是大量的,足以中和 OH-,HAc 略有增加,pH值不变；由此 HA

6、c是抗碱成分, Ac-是抗酸成分；缓冲作用是在有足量的抗酸成分和抗碱成分共存的缓冲体系中,通过共轭酸碱对之间的质子转移平稳移动来实现的；其次节 缓冲溶液 pH的运算一缓冲溶液 pH的近似运算公式HB- B- 组成的缓冲溶液中, HB-B- 之间的质子转移平稳为：HB + H2O H 3O + + B-平稳时：H 3O +Ka HB B B 共轭碱 pHpKa+lgpKa+lg HB 共轭酸 上式为 HendersonHasselbalch 方程式,式中 pKa为弱酸的解离常数的负对数, HB 和B-均为平稳浓度； B-与HB 的比值称为 缓冲比 ,B-+HB 为缓冲溶液的总浓度；名师归纳总结

7、- - - - - - -第 3 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 帮助手段和时间安排名师精编优秀教案内容基本由缓冲公式可知：1 缓冲溶液的 pH 主要取决于弱酸的 pKa,其次是缓冲比；当pKa肯定,缓冲溶液的 pH只取决于缓冲比；当缓冲比等于l 时,pH=pKa；弱酸的解离常数Ka 只与温度有关；2 在肯定范畴内加水稀释时,缓冲比不变,就由公式运算 的pH也不变,即缓冲溶液有肯定的抗稀释才能；3 如以 nHB 和nB-分别表示 V体积共轭酸碱的物质的量, 就例1 pHpKa+lgn B/VpKa+lgn Bn HB/Vn HB如使用相同浓度的弱酸及共轭碱,即

8、cHB=cB- ,就有pH=p KalgcBVBpKalgVBcHBVHBVHB在500ml 0.200mol L-1NH 3H2O中,加入 4.78gNH 4Cl固体,配制 1升缓冲溶液,求此缓冲溶液的pH；NH 3的 pKb 4.75,就 NH4 +的 pKa=14.00-4.75=9.2 例2 cNH4Cl53.5g4.78g11L0. 0893molL1pH molcNH3=0.200/2molL-1=0.100mol L-1pH=p K algcNH3）9. 25lg0 . 100 molL19. 30cNH4）0 . 0893 molL1pH接近于 7.0 的磷酸盐缓冲溶液常用来培

9、育酶,某种酶仅能存在于为6.90 7.15 的培育液中；求含有0.225mol L-1 HPO42-和0.330mol L -1H 2PO4-的溶液的 pH ；如在 250ml 该溶液中分别加入0.20 g及0.40gNaOH 固体,酶会分解吗？解: 可知 H 3PO4的pKa27.21,名师归纳总结 pH= pKa2lgHPO2 44 7.21+lg0 .225molL-17.21-0.177.04 H2PO-10 .330molL第 4 页,共 10 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 帮助手段和时间安排名师精编优秀教案内容基本这是一个适合于酶存在

10、的缓冲溶液； 加入的 NaOH 为: 0.20g /40.0gmol-1=0.005mol OH-=0.005mol / 0.25L=0.020mol L-1HPO4 2-=0.225 mol L-1 + 0.020 mol L-1=0.245mol L-1H 2PO4-=0.330 mol L-10.02 0 mol L -1=0.310 mol L-1pH= pKa2 lg HPO 24 7 . 21 lg 0 . 245 mol L 11 7 . 11 H 2 PO 4 0 . 310 mol L 加入的 NaOH为 : 0.40g /40.0gmol-1 =0.010molHPO4 2

11、-=0.225 mol L-1 0.040 mol L-1=0.265mol L-1H 2PO4-=0.330 mol L-10.04 0 mol L-1=0.290mol L-12 1pH= pKa2 lg HPO 4 7 . 21 lg 0 . 265 mol L1 7 . 17 H 2 PO 4 0 . 290 mol L结果显示, 0.20gNaOH 加到缓冲溶液中,该酶能稳固存在；而0.40gNaOH 加到缓冲溶液中,将使溶液 酶能稳固存在的限度,酶会分解；pH 有较大的转变,超过了第三节 缓冲容量和缓冲范畴一、缓冲容量 buffer capacity缓冲容量 作为衡量缓冲才能大小的

12、尺度；通常用使单位体积缓冲溶液的 pH转变1个单位时,所需加入一元强酸或一元强碱的物质的量表示缓冲容量,用微分式定义为名师归纳总结 def dn abdna或一元强碱VdpHdnab是缓冲溶液中加入的微小量一元强酸第 5 页,共 10 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 帮助手段和时间安排名师精编优秀教案内容基本dnb的物质的量,单位是 mol或mmol；|dpH| 为缓冲溶液 pH的转变量； V是缓冲溶液的体积,单位为L或ml； 恒为正值；在 dnab和V肯定的条件下, pH转变值 |dpH|愈小, 愈大,缓冲溶液的缓冲才能愈强；缓冲容量与缓冲溶液的

13、总浓度 c总HB+B-、以及 HB 和B-的关系： d n a b 2.303 HBB-/cV dpH HB B 2 . 303 HB B HB B HB B 二、影响缓冲容量的因素1总浓度对 的影响对同一缓冲系, 当缓冲比肯定时, 总浓度愈大,缓冲容量愈大；书图4-1例出了总浓度与缓冲容量的关系；一般当总浓度为0.020.05mol L-1, 约为 0.020.012缓冲比对 的影响总浓度肯定时,缓冲比愈接近1,缓冲容量愈大；缓冲比愈远离1即pH愈远离 pKa,缓冲容量愈小；缓冲比等于 1即pHpKa时,缓冲系有最大缓冲容量；缓冲比等于 1时,缓冲系的 值最大：最大2.303111111c总

14、0 .576 c总当缓冲比大于 101或小于 110时,可认为缓冲溶液已基本丧失了缓冲才能； 因此,一般认为缓冲比在 1/1010/1范畴内,缓名师归纳总结 冲溶液才能有效发挥缓冲作用；通常把pHpKa 1作为缓冲第 6 页,共 10 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 帮助手段和时间安排名师精编优秀教案内容基本作用的有效区间,称为缓冲溶液的 第四节 缓冲溶液的配制、缓冲溶液的配制方法配制缓冲溶液的原就和步骤如下：有效 缓冲范畴1挑选合适的缓冲系：使所需配制的缓冲溶液的 pH在所选的缓冲系的缓冲范畴 pKa 1之内,并尽量接近于弱酸的 pK a,以使所

15、配缓冲溶液有较大的缓冲容量；例如配制 pH为3.9的缓冲溶液,可挑选 HCOOHHCOO-缓冲系,由于 HCOOH pKa=3.74,与3.9接近；2配制的缓冲溶液的总浓度要适当：总浓度太低,缓冲容量；过小；总浓度太高,一方面离子强度太大适用,因此,在实际工作中,一般使总浓度在 0.05mol L-10.2mol L-1范畴内为宜3运算所需缓冲系的量：挑选好缓冲系之后,就可依据或体HendersonHasselbalch方程式运算所需弱酸及其共轭碱的量积；为配制便利,经常使用相同浓度的弱酸及其共轭碱；4校正名师归纳总结 - - - - - - -例如何配制 pH=4.50 的缓冲溶液1000m

16、1.解：（1）挑选缓冲系：查表4-1,HAc 的pKa4.75,接近于所配缓冲溶液的pH,选用 HAc-Ac-缓冲溶系（2）确定总浓度：选用0.10 mol L-1的 HAc 和0.10mol L-1NaAc 溶液,设需的体积为VAc-,第 7 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 帮助手段和时间安排名师精编优秀教案基本内容pHpKa+lgVAc4.504.75+lg1000VAc-VHAcmlVAclgVAc-4.50-4.75-0.25 VAc- 0.562 1000 mlVAc1000 mlVAcVAc- 360ml,所需醋酸的体积为 1000ml 360ml

17、 640ml将360 ml 0.10mol L-1NaAc 溶液与 640 ml 0.10mol L-1HAc 溶液混合,就可配制 1000ml pH 为4.50的缓冲溶液；例用某二元弱酸 H2B配制 pH=6.00 的缓冲溶液, 问应在 450ml cH2B= H2B0.100mol L-1的溶液中,加入 0.100mol L-1的 NaOH 溶液多少毫升 .已知的pKa1=1.52、pKa2=6.30.忽视溶液体积加合引起的体积变化 ；解: 依据配制原就,应选 HB-B 2-缓冲系,质子转移反应分两步进行：1H 2B + NaOH = NaHB + H 2O 将 H 2B 完全中和生成 N

18、aHB ,需00mol L-1NaOH 450ml ,并生成 NaHB 450 0.100 =45.0mmol（2）0.1 NaHB + NaOH = Na 2B + H 2O设中和部分 NaHB 需NaOH 溶液的体积 VNaOH=xml ,就生成 Na2B0.100xmmol ,剩余 NaHB45.0-0.100x mmol名师归纳总结 温度系数 0时pHpKa2lgn B2.6006. 30lg0. 100xmmoln HB45 . 00. 100xmmollg450. 100 x0 . 300.0100 x解得 x=150 即 VNaOH=xml=150ml表 示 缓 冲 溶 液 的p

19、H 随温度的上升而共需 NaOH溶液的体积为： 450ml+150ml=600ml二、标准缓冲溶液增大；温度系数0,就表示缓冲溶液标准缓冲溶液性质稳固,有肯定的缓冲容量和抗稀释才能；标准溶液的 pH随温度的上升是用来校准 pH计的,即应用 pH计测定溶液 pH时,必需用标准缓冲溶液而减小校正仪器；些常用标准缓冲溶液的pH及温度系数列于表4-6第 8 页,共 10 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 帮助手段和时间安排第五节名师精编优秀教案内容基本血液中的缓冲系血液中存在的缓冲系主要有：血浆中： H2CO 3-HCO-、H2PO4-HPO4 2-、HnP

20、-Hn-1P-HnP代表蛋白质 红细胞中： H2b-Hb-H2b代表血红蛋白 、H2bO2-HbO2-H2bO2代表氧合血红蛋白 、H2CO 3-HCO-、H2PO4-HPO4 2-碳酸缓冲系的浓度最高,在维护血液 pH的正常范畴中发挥的作用最重要；二氧化碳是人体在正常新陈代谢过程中产生的酸性物质,溶于体液的二氧化碳以溶解态 CO2的形式存在；正常情形下, HCO 3-与CO2 溶解的比率为 24mmol L-1比1.2mmol L-1,即20/1；在37时,如 CO2溶解于离子强度为 0.16的血；浆中,经校正后的 pK a1 =6.10,代入式pHpKa1 + lg HCO 3 CO 2

21、溶解1pH6.10 + lg 0 . 024 mol L16.10 + lg 20 7.40 . 0012 mol L 1当血液中 HCO3- CO2溶解缓冲系的缓冲比等于 201时,血液的正常 pH为 7.40 ；如缓冲比减小至使血液的 pH小于 7.35 ,就发生酸中毒 acidosis；如缓冲比增大至使血液的 pH大于7.45,就发生 碱中毒 alkalosis；如血液的 pH小于 6.8或大于 7.8,就会导致死亡；名师归纳总结 - - - - - - -CO2 溶解 +H2O H2CO3 H+ HCO3-当体内酸性物质增加时 ,血液中大量存在的抗酸成分HCO3-与H3O +结合,上述

22、平稳向左移动,使H 3O +不发生明显地转变；第 9 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案帮助手段和时间安排 基 本 内 容体内碱性物质增加时, H3O +将质子传给 OH-,生成 H2O,明显述平稳向右移动,使大量存在的抗碱成分 H2CO3CO2溶解离解,上以补充消耗了的 H3O +； 达到新的平稳时, H 3O +也不发生地转变血液对体内代谢所产生的大量CO 2 的转运,主要是靠红细胞中的血红蛋白和氧合血红蛋白缓冲系来实现的；代谢过程中产 生的大量 CO2与血红蛋白离子反应CO 2+H2O+Hb- HHb+HCO-3反应产生的 HCO3-,由血液运输至肺, 并与氧合血红蛋白反应HCO-+HHbO 2 HbO 2- +H2O+CO释放出的 CO2从肺呼出总之,由于血液中多种缓冲系的缓冲作用和肺、肾的调剂作用,使正常人血液的 pH维护在 7.357.45的狭小范畴内；名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 10 页