ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ВНЕАУДИТОРНОЙ РАБОТЫ СТУДЕТОВ ПО УКАЗАННОЙ ТЕМЕ

1) Ознакомиться с теоретическим материалом по теме занятия с использование конспектов лекций и рекомендуемой учебной литературы.

2) Ответить на вопросы самоконтроля

1. Что такое буферные растворы? Их состав и классификация. Приведите примеры буферных систем.

2. В чем состоит механизм буферного действия: а) при разбавлении буферного раствора; б) при добавлении кислоты; в) при добавлении щелочи, объясните на примерах.

3. Приведите математические выражения для расчета рН кислотных и основных буферных растворов.

4. Что такое буферная емкость? Факторы, влияющие на ее величину и способы расчета.

5. Перечислите буферные системы живого организма. Какие буферные системы входят в состав плазмы крови, а какие - в состав эритроцитов?

6. Приведите компоненты и механизм действия буферных систем крови: минеральных, белковой и гемоглобиновой.

7.Что такое щелочной резерв крови (ЩРК)? Какими ионами он создается?

8. Опишите механизм совместного действия гемоглобиновой и гидрокарбонатной буферных систем, обеспечивающих сохранение постоянства рН крови.

9. Что называют кислотно-основным равновесием организма? К каким явлениям приводит нарушение этого равенства?

3) Проверить свои знания с помощью тестового контроля

1. Раствор какого вещества нужно добавить к раствору NH₃, чтобы образовалась буферная система

1) HCl; 2) NaCl; 3) NH₄Cl; 4) NaOH; 5) HNO₂; 6) HNO₃.

2. Концентрация ионов водорода в крови при рН 7,4:

1) 10^-7,4 2) 7,4 3) 0,74 4) -7,4

3. Концентрация ионов водорода в желудочном соке при рН = 1

1) 0,01 2) 0,1 3) 1 4) 10

4. рН желудочного сока при концентрации соляной кислоты в нем 0,1 моль/л равен

1) 0,1 2) 1 3) 2 4)13

5. Состав фосфатного буфера в эритроцитах человека

1) NaH₂PO₄ + Na₂HPO₄ 2) Na₃PO₄ + H₃PO₄

3) KH₂PO₄ + K₂HPO₄ 4) K₃PO₄ + H₃PO₄

6. Пары веществ, образующие аммиачную буферную систему

1) хлорид аммония и гидроксид аммония 2) ацетат натрия и уксусная кислота

3) хлорид аммония и соляная кислота 4) гидроксид аммония и гидроксид калия

7. Пары веществ, образующие гидрокарбонатную буферную систему

1) карбонат натрия и угольная кислота 2) ацетат натрия и угольная кислота

3) гидрокарбонат натрия и угольная кислота 4) карбонат натрия игидрокарбонат натрия

8. Пары веществ, образующие ацетатную буферную систему

1) ацетат натрия и угольная кислота 2) ацетат натрия и уксусная кислота

3) гидрокарбонат натрия и уксусная кислота 4) карбонат натрия и уксусная кислота

9. Пары веществ, образующие лактатную буферную систему

1) лактат натрия и молочная кислота 2) пируват натрия и молочная кислота

3) лактат натрия и пировиноградная кислота 4) пируват натрия и пировиноградная кислота

10. Пары веществ, не являющиеся буферной системой

1) Na₂CO₃ и NaHCO₃ 2) NaHCO₃ и H₂CO₃

3) HCl и H₂CO₃ 4) Na H₂PO₄ и Na₂HPO₄

11. Пары веществ, не являющиеся буферной системой

1) NaOH и NH₄OH 2) Na₂HPO₄ и NaH₂PO₄

3) NaHCO₃ и H₂CO₃ 4) CH₃COONa и CH₃COOH

12. В плазме крови максимальную буферную емкость имеет

1) фосфатный буфер 2) аммиачный буфер

3) гидрокарбонатный буфер 4) гемоглобиновый буфер

13. Ион NH₄⁺ пo теории Бренстеда-Лоури

1) кислотой 2) основанием 3) амфолитом 4) не проявляет кислотно-основных свойств

14. Ион СО₃^2- по теории Вренстеда-Лоури является

1) кислотой 2) основанием 3) амфолитом 4) не проявляет кислотно-основных свойств

15. Ион H₂ PO₄- по теории Бренстеда-Лоури является

1) кислотой 2) основанием 3) амфолитом 4) не проявляет кислотно-основных свойств

16. Интервал рН действия ацетатного буфера

1) 1,76-2,76 2) 3,76-5,76 3) 6,76-8,76 4) 7,76-10,7

17. Интервал рН действия фосфатного буфера в организме

1) 3,76-5,76 2) 4,76-6,26 3) 5,86-7,86 4) 9,26-11,26

18. Интервал рН действия аммиачного буфера

1) 1,76-3,7 2) 3,76-5,26 3) 4,86-6,86 4) 8,24-10,24

19. Реакция, протекающая при добавлении кислоты к гидрокарбонатному буферу

1) H₂CO₃ + OH^- → HCO₃^- + H₂O 2) H⁺ + HCO₃^- → H₂CO₃

3) CO₃ ^2- + H⁺ → HCO₃^- 4) HCO₃^- + OH^- → CO₃^2- + H₂O

20. Реакция, протекающая при добавлении щелочи к гидрокарбонатному буферу

1) H₂CO₃ + OH^- → HCO₃^- + H₂O 2) H⁺ + HCO₃^- → H₂CO₃

3) CO₃ ^2- + H⁺ → HCO₃^- 4) HCO₃^- + OH^- → CO₃^2- + H₂O

21. Реакция, протекающая при добавлении кислоты к фосфатному буферу

1) H₂РO₄^- + OH^- → HРO₄^2- + H₂O 2) H⁺ + РO₄^3- → НРO₄ ^2-

3) НРO₄ ^2- + H⁺ → H₂РO₄^- 4) H₂РO₄^- + H⁺ → Н₃РO₄

22. Реакция, протекающая при добавлении щелочи к фосфатному буферу

1) H₂РO₄^- + OH^- → HРO₄^2- + H₂O 2) H⁺ + РO₄^3- → НРO₄ ^2-

3) НРO₄ ^2- + H⁺ → H₂РO₄^- 4) H₂РO₄^- + H⁺ → Н₃РO₄

23. Реакция, протекающая при добавлении кислоты к аммиачному буферу

1) NH₄ Cl + OH^- → NH₄OH+ Cl^- 2) H⁺ + OH^- → Н₂O

3) NH₃ ∙ Н₂O + H⁺ → NH₄OH+ OH^- 4) NH₄OH + H⁺ → NH₄ ^-+ Н₂O

24. Реакция, протекающая при добавлении щелочи к аммиачному буферу

1) NH₄ Cl + OH^- → NH₄OH+ Cl^- 2) H⁺ + OH^- → Н₂O

3) NH₃ ∙ Н₂O + H⁺ → NH₄OH+ OH^- 4) NH₄OH + H⁺ → NH₄ ^-+ Н₂O

25. Самая быстро реагирующая буферная система крови

1) бикарбонатная 2) фосфатная 3) белковая 4) гемоглобиновая

26. Самая мощная буферная система крови (75% всей буферной емкости)

1) бикарбонатная 2) фосфатная 3) белковая 4) гемоглобиновая

27. рН крови в норме

1) 7,27-7,34 2) 7,37-7,44 3) 7,47-7,54 4) 7,57-7,64

28. рН крови при ацидозе

1) <7.36 2)=7,36 3) =7,4 4)>8

29. рН крови при алкалозе

1) <7.36 2) =7,36 3) =7,4 4) >8

30. рН мочи при смешанной диете в норме

1) 3,2-4,5 2) 4,5-5,0 3) 5,5-6,5 4) 7,0-7,5

31. рН мочи при смешанной диете в норме

1) сильнокислая 2) слабокислая 3) нейтральная 4) слабощелочная

32. Уравнение для расчета рН аммиачного буфера

1) 2)

 

3) 4)

33. Уравнение Гендерсона-Гассельбаха для расчета рН буферных систем 1 типа

1) 2)

3) 4)

34. Уравнение для расчета рН фосфатной буферной системы

 

 

35. Уравнение для расчета буферной емкости по щелочи

1) 2)

 

3) 4)

36. Значение рН аммиачного буфера (рК_b = 4,76), в котором отношение концентраций компонентов равно единице

1) 4,76 2) 7,0 3) 9,24 4) 10,26

37. рН ацетатного буфера, содержащего по 0.1 моль/л уксусной кислоты (рК_a=4,76) и ацетата натрия

1) 4,26 2) 4,74 3) 7,0 4) 9,26

38. рН фосфатного буфера, содержащего по 0,1 моль/л обоих компонентов (рК_а =6,86)

1) 5,86 2) 4,76 3) 6,86 4) 7,36

 

4) Выполнить следующие задания - разобрать обучающие задачи:

Задача 1. Оценить щелочной резерв крови, который определяют гидрокарбонатная и фосфатная буферные системы, если рН_кровь = 7,40 ± 0,04 и Т = 37⁰С = 310 К.

Решение:

а) Гидрокарбонатная буферная система:

рассчитаем отношение [HCO₃^-] / [H₂CO₃] на основе уравнения (3)

pН_кровь = рК₁^*(Н₂СО₃ / человек) + lg ([HCO₃^-] / [H₂CO₃]) или

7,4 = 6,1 + lg ([HCO₃^-] / [H₂CO₃]), откуда

[HCO₃^-] / [H₂CO₃] = 10^7,4-6,1 = 10^1,3 = 19,95» 20/1.

б) фосфатная буферная система: аналогично получаем

pН_кровь = рК₂^*(Н₃РО₄ / человек) + lg ([HPO₄^2-] / [H₂PO₄^-]) или

7,4 = 6,8 + lg ([HPO₄^2-] / [H₂PO₄^-]), откуда

[HPO₄^2-] / [H₂PO₄^-] = 10^7,4-6,8 = 10^0,6 = 3,98» 4/1.

В обоих случаях содержание компонента, выполняющего роль основания, значительно превышает содержание сопряжённой кислоты и, следовательно, эти буферные системы имеют буферную ёмкость по кислоте больше, чем по щёлочи. Это отвечает особенностям обмена веществ в организме человека.

Задача 2. Определить рН ацетатного буферного раствора, приготовленного из 100 мл 0,1М раствора НAс и 200 мл 0,2М раствора NaAc. Как изменится рН при добавлении к нему 30 мл 0,2М раствора NaOH?

Решение:

а) Рассчитаем количество компонентов в буферном растворе:

n_к^(буф.) (НАс) = 0,1 Ч 0,1 = 0,01 моль

n₀^(буф.) (NaAc) = 0,2 Ч 0,2 = 0,04 моль, подставляем в уравнение Г-Х:

рН= рК (НАс) + lg (n₀/n_к) = 4,75 + lg (0,04/0,01) = 5,35

б) Рассчитаем число моль ионов ОН, ^- внесённых с добавкой щелочи:

n (ОН^-) = С(NaOH) Ч V_доб.[л] = 0,2 Ч 0,03 = 0,006 моль.

В результате связывания ионов ОН^- кислотой НАс происходит, согласно (2), изменение количеств сопряжённых кислоты и основания в буферном растворе:

n_кў(НАс) = 0,01 – 0,006 = 0,004моль

n₀ў(NaAc) = 0,04 + 0,006 = 0,046 моль, подставляем в уравнение Г-Х:

рН = 4,75 + lg (0,046/0,004) = 5,8

Задача 3. Необходимо приготовить буферный раствор с рН = 4,3. В нашем распоряжении имеются муравьиная и угольная кислоты, гидроксид натрия. Какие вещества и в каких молярных соотношениях следует смешать для приготовления нужного раствора?

Анализ: формиатный буфер.

Решение:

а) Проведём анализ возможных буферных систем, которые можно приготовить на основе указанных в задаче веществ:

Формиатный НСООН рК = 3,75 Ю обл. буф. действия рН = от 2,75 до 4,75

буфер НСООNa

Гидрокарбонатный Н₂СО₃ рК₁ = 6,37 Ю рН = от 5,37 до 7,37

буфер NaHCO₃

Карбонатный NaHCO₃ рК₂ = 10,32 Ю рН = от 9,32 до 11,32

буфер Na₂CO₃

Величина рН требуемого буферного раствора лежит в области буферного действия формиатного буфера, поэтому для его приготовления необходимо взять муравьиную кислоту и гидроксид натрия.

б) Требуемый буферный раствор готовят методом частичной нейтрализации муравьиной кислоты гидроксидом натрия.

где n_к – количество кислоты в исходном растворе, х – количество добавленного NaOH, приводящее к формиатному буферному раствору с рН = 4,3. Дальнейший расчёт ведём по уравнению Г-Х:

Таким образом, для приготовления буферного раствора с рН = 4,3 необходимое количество муравьиной кислоты должно превышать необходимое количество гидроксида натрия в 1,28 раза.

Рекомендуемая литература:

Основная:

1. В.А. Попков, С.А. Пузаков. Общая химия: Учебник. - М.: ГЭОТАР-Медиа. - 2010.

2. С.А. Пузаков, В.А. Попков. Сборник задач и упражнений по общей химии. - М.: Высшая школа. – 2004.

 

Дополнительная:

1. В.И. Слесарев. Основы химии живого.- Санкт-Петербург: Химиздат.- 2001.

2. А.В. Суворов, А.Б. Никольский. Вопросы и задачи по общей химии. – Санкт-Петербург: Химиздат. – 2002.

 

 

Методические указания подготовлены: доцентами Н.И. Никитиной и Е.И. Казаковой

 

 

Методические указания утверждены на заседании кафедры №_____ от «___» ________20___ г.

 

Зав. кафедрой: _____________________________/Е.И. Казакова