课程设计缓冲溶液.docx
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课程设计缓冲溶液
课程设计第四章缓冲溶液
作者：
日期:
陕西中医学院《医用化学》课程设计（首页）
课程名称:
医用化学任课教师：
职称：
所在系部:
医学技术系教研室：
化学教研室
授课对象:
医学影像授课时间：
课程类型:
必修基础课
授课章节:
第四章缓冲溶液
基本教材:
年3月。
魏祖期主编《基础化学》第八版，人民卫生出版社,2013
自学资源：
1、《无机化学》许善锦主编，人民卫生出版社.
2、《基础化学》第五版.魏祖期主编，人民卫生出版社.
3、《基础化学》徐春祥主编，高等教育出版社•
4、《现代化学基础》朱裕贞主编，化学工业出版社.
5、《现代化学基础》胡忠鲠主编，高等教育出版社.
教学目标：
（一）知识目标：
1.掌握缓冲溶液的概念、组成和作用机制；影响缓冲溶液pH的因素、Henderson-Hasse1balch方程式及应用；缓冲容量的概念、影响因素及有关计算。
2.熟悉缓冲溶液的配制原则、方法和步骤；血液中的主要缓冲系及其在稳定血液pH过程中的作用。
3.了解医学上常用的缓冲溶液的配方和标准缓冲溶液的组成。
（二）能力目标：
通过本章节的学习，使学生初步掌握缓冲溶液的组成、缓冲溶液的缓冲机理、缓冲溶液的配制方法、缓冲溶液PH值的计算、缓冲范围、影响缓冲容量的因素以及缓冲溶液在医学上的应用等等，培养学生独立的分析问题和解决问题能力。
（三）情感目标
通过缓冲溶液的学习，
学生特点分析：
本课程针对临床专业大一学生开设，学生在中学阶段选修课程部分内容不讲解，知识结构不系统，在讲解时要精讲，并结合临床专业的实例，调动学生的积极性，培养他们学习化学课程的兴趣。
教学重点：
1•缓冲溶液的概念、组成和缓冲作用的机理；影响缓冲溶液pH的因素及缓冲溶液pH的计算緩冲溶液的配制原则、方法和步骤；缓冲容量的概念及缓冲容量的有关计算。
教学难点：
1.缓冲容量的概念及缓冲容量的有关计算。
2.缓冲对的选择。
解决方法和处理措施：
1•通过实验教学设置相关的实验内容，让学生首先了解缓冲容量的概念和影响缓冲容量的因素，然后通过结合实验结果讲述这些因素对缓冲容量的影响情况，并且引出如何计算缓冲容量。
2.通过医学上的实例说明所选择的缓冲对，然后通过计算得出缓冲溶液的PH值,再说明决定缓冲溶液PH值的因素，进而指出如何选择缓冲对。
教学内容与教学活动：
本章内容知识点多，过程中可以采用多种教学活动，比如人体中的重要缓冲系、人体如何通过呼吸调节自身PH值基本恒定不变，小孩为什么消化能力比成人差等等，均可以采用设问，然后通过平衡的移动等来进行解释。
增强学生通过化学原理来解释一些现实问题的能力，培养他们解决问题的能力。
教学媒体的选择和使用方法：
通过动画展示向加有酚酞的NaAc溶液和NaAc—HAc溶液中加入氢氧化钠溶液，溶液颜色的深浅差异，说明这两种溶液性质上的差异，通过讲解引出NaAc-HAc溶液具有缓冲作用，同时可以调动学生的学习积极性。
教学反思与评价：
基本概念学生易接受，但是缓冲对的选择是难点，应该重点从缓冲溶液PH值的计算公式入手，重点讲解影响缓冲溶液PH的主要因素为缓冲对中的共轭算的，因此总结出确定缓冲对的首要问题是依据所需要的PH，选择最接近的此PH
的Ka共轭酸，随之算的共轭碱也确定，缓冲对随之确定。
然后通过举例进行加强,可获得较好的教学效果。
板书设计和课件：
本课程采用自制的多媒体课件，通过大量的图片进行感官刺激，达到增强学生记忆公示的目的。
板书设计如下：
第四章缓冲溶液
第一节缓冲溶液及缓冲机制
一、缓冲溶液
二、缓冲机制
闲工常dig沁二=瑞二Tg止
•032JStllB）
Ml翻齢呎弋㈱则Th
四、缓冲溶液的组成
第三节缓冲容量和缓冲范围
dna（b）
一、缓冲容量B=VldpHl
二、影响缓冲容量的因素匸2.303X[HB][B-]/c总
I■总浓度对』的影响
2・耀冲的昼刃向
三、有效缓冲范围PH=PKa±1
第四节缓冲溶液的配制
『选择缓冲对K日接近PH
―、如何配制缓郴涪总®題当0.05-0.2
Ii+gs沖容星'应酸Ki十
二、标准缓冲溶液
第五节血液中的缓冲系
教学改革：
1.
2.
陕西中医学院《医用化学》课程设计（续页）
时间
分配
教学重点、内容和步骤
板书提要、课堂提问、举例要点
教学方法
与手段
5min
?
2Omin
第四章缓冲溶液
缓冲溶液在自然界普遍存在，在化工生产、化学分析、分离、细菌培养、药剂生产和使用，尤其在生物体内调节酸碱平衡等方面起着重要作用。
下面，我们通过通过一个对比实验：
相同浓度的HCl和HAc-NaAc溶液中加入氢氧化钠，用PH值试纸测试溶液PH的变化情况？
来说明什么缓冲溶液？
缓冲溶液的性质，组成、缓冲机理、缓冲范围、，并推到出缓冲溶液pH值的计算公式，探讨影响缓冲溶液缓冲容量（能力）的因素，并且从中掌握如何来配制缓冲溶液?
最后了解人体内的缓冲对，及其在人体内的作用？
第一节缓冲溶液及缓冲机制
一、缓冲溶液及其作用机制
什么是缓冲溶液？
纯水有无抵抗外加少量强酸或强碱而使溶液的pH保持基本不变
的能力？
HAc-NaAc混合溶液是否具有抵抗外加少量强酸、强碱或稍加稀释的能力？
缓冲溶液及缓冲作用的概念
较浓的强酸、强碱是否也具有缓冲作用？
缓冲溶液为什么具有缓冲作用呢？
以日Ac-NaAc组成的缓冲溶液为例，说明缓冲溶液的作用原理。
HAc（aq）+H20
（1）H3O+（aq）+Ac-（aq）
（大量）（大量）
当向该溶液中加入少量强酸时，Ac-离子接受H3O+传递的质子使上式的质子转移平衡左移，消耗掉外来的H3O+离子，溶液中H3O+离子浓度没有明显地升高，溶液的pH基本保持不变。
当向溶液中加入少量强碱时，OH-接受溶液中出0+传递的质子
OH-（aq）+H3O+（aq）・2H20
（1）
使HAc的质子转移平衡右移，HAc分子进步解离以补充消耗掉的H3O+离子,而溶液中的H3O+离子浓度不会明显降低，溶液的pH基本保持不变。
共轭酸HAc发挥了抵抗少量外来强碱的作用，故称之为缓冲溶液的抗碱成分。
当溶液稀释时,H3O+和Ac-离子浓度同时降低，同离子效应减弱，使HAc解离度增大，HAc进一步解离产生的H+可使溶液的pH保持基本不变。
可见，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衡移动来实现的。
导入
设问
二、缓冲溶液的组成
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。
第二节缓冲溶液pH的计算
一、缓冲溶液pH的近似计算公式弱酸（HB）及其共轭碱（B-）组成的缓冲溶液中，的质子转移平衡为：
HB和B—之间
HB+H2
H3O++B-
Ka[H3。
][B][H3。
]Ka[HBLpH=pK
[B]
10mi
n
20min
5min
5min
10min
20mi
n
［HB］
’1［共轭碱］
pKa+lg
［共轭酸］
由于NaB提供了大量的
少,C'（HB）可忽略，故［HB］和［B-］可以分别用初始浓度c（HB）和c（B-）来表示
［B］,c（B）
=pKa+lg［HB］c（HB）
若以n（HB）和n（B—）分别表示体积
轭酸碱的物质的量，则有
pH=pKa+Ig
（4-2）
B-，产生同离子效应
使HB解离很
（4-3）
V的缓冲溶液中所含共
pH=pKa+lgn（B）/V=pKa+lgn（B）n（HB）/Vn（HB）
若使用相同浓度的弱酸及共轭碱，即
有
pH=“|c（B）V（B）V（B
pKalgpKalg
c（HB）V（HB）V（HB）
由以上各式可知：
（1）缓冲溶液的pH主要取决于弱酸的pKa,其次是缓冲比。
pKa一定，缓冲溶液的pH随着缓冲比的改变而改变。
当缓冲比等于I时,pH=PKa。
（2）弱酸的解离常数Ka与温度有关，所以温度对缓冲溶液的
pH有影响。
但温度对缓冲溶液pH的影响比较复杂，在此不加以深
入讨论。
（3）在一定范围内加水稀释时，缓冲溶液的缓冲比不变，则由
Henderson—Hasse1balch方程式计算的pH也不变，即缓冲溶液有一定的抗稀释能力。
原因是当缓冲溶液稀释时,H3O+离子
浓度降低，B-离子浓度也同时降低，因而同离子效应减弱，促使弱酸HB解离度增大。
HB进一步离解所产生的H3O+离子使得溶
液的pH基本保持不变。
应当指出，稀释会引起离子强度改变，使HB和B-的活度因子受到不同程度的影响，因此缓冲溶液的pH也会随之有微小的改变。
（4-4）
c（HB）=c（B—）,贝V
（4-5）
缓冲溶液pH随溶液稀释的改变，一般用稀释值表示。
第三节缓冲容量和缓冲范围
一、缓冲容量
任何缓冲溶液的缓冲能力都是有一定限度的，即当加入的强
酸或强碱超过某一定量时，缓冲溶液的pH值将发生较大的变化，从而失去缓冲能力。
dna（b）
=^=-j（4-7）
VdpH
由式（4-7）可知,卩为正值，单位是浓度pH1o在dna（b）和V—定的条件下，pH改变值丨dpH丨愈小，卩愈大，缓冲溶液的缓冲能力愈强。
二、影响缓冲容量的因素
从式（4.7）可导出缓冲容量与缓冲溶液的总浓度c总、以及[HB]和
[B-]的关系：
萨2.303>[HB][B-]/c总（4-8）
1.总浓度对卩的影响
2•缓冲比对B的影响
3•有效缓冲范围
4.强酸、强碱的缓冲能力
第四节缓冲溶液的配制
为了能准确而又方便地配制所需pH的缓冲溶液，科学家们曾对缓冲溶液的配制进行了精密的系统研究，并制订了许多配制具有准确pH的缓冲溶液的配方。
如:
表4-4,如何配制pH=6.00的缓冲溶液？
二、标准缓冲溶液
标准缓冲溶液性质稳定,有一定的缓冲容量和抗稀释能力。
是用来校准pH计的,即应用pH计测定溶液pH时，必须用标准缓冲溶液校正仪器
在表4-6中，酒石酸氢钾、邻苯二甲酸氢钾和硼砂标准缓冲溶液，都是由一种化合物配制而成的。
三、如何配制缓冲溶液
第五节血液中的缓冲系
人体内各种体液都有一定的pH范围,如胃液的pH范围为
1.0~3.0，尿液的pH范围为4.7~8.4,相比之下血液的pH范围最窄，为7.35~7.45。
血液能保持如此狭窄的pH范围，主要原因是血液中存在可保持pH基本恒定的多种缓冲系。
血液中存在的缓冲系主要有
血浆中：
H2CO3-HCO3-、H2PO4一-HPO42_、HnP-Hn-lP-（HnP代表蛋白质）
红细胞中：
H2b-Hb-（H2b代表血红蛋白）、H2bO2-Hb02-（H2b02代表氧合血红蛋白）、H2CO3-HC03-、H2PO4-—HPO42-
在这些缓冲系中，碳酸缓冲系的浓度最咼，在维持血液pH
的正常范围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
于体液的二氧化碳存在形式？
当血液中HC03-—CO2（溶解）缓冲系的缓冲比等于20：
1时，血液的正常pH为7.40。
若缓冲比减小至使血液的pH小于
7.35，则发生酸中毒（acidosis）;若缓冲比增大至使血液的pH大于7.45,则发生碱中毒（alkaIosis）。
右血液的pH小于6.8或大于7.8，就会导致死亡。
在人体内，HCO3是血浆中含量最多的抗酸成分，所以常将血浆中的HCO3「称为碱储。
总之，由于血液中多种缓冲系的缓冲作用和肺、肾的调节作用，使正常人血液的pH维持在7.35〜7.45的狭小范围内。
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