7第七章酸碱平衡_中国农大
7.酸碱平衡紊乱
第七章酸碱平衡紊乱第1节概述一、概念维持体液酸碱度的相对恒定是机体举行正常生命活动的须要条件。
普通哺乳动物的细胞外液为弱碱性，PH为7.25-7.54，平均值为7.4，变动范围较小，各种动物之间差异不大。
在正常代谢过程中，固然机体不断生成酸性或碱性物质，也常常摄取一些酸性或碱性食物，但是依赖体液的缓冲系统，以及肺和肾的调节功能，血浆pH值仍稳定在正常范围内。
维持体液酸碱度的相对稳定性，称为酸碱平衡。
病理情况下，由各种致病因素引起酸碱超负荷或调节机制障碍而导致的体液环境酸碱稳定性破坏，称为酸碱平衡紊乱。
主要调节机制：①血液缓冲系统的调节：最重要的缓冲对是[HCO3一]/[H2CO3]缓冲对。
②肺的调节：通过CO2呼出量调节H2CO3的浓度。
③肾脏的调节：主要通过重吸收HCO3一和排出H+举行调节。
④细胞内外的调节：通过细胞内外H+-Na+、H+-K+等离子交换的方式举行调节。
二、常用指标1.血液pH：与呼吸性因素及代谢性因素密切相关。
pH大于正常表明碱中毒；pH小于正常表明酸中毒。
2.血浆CO2分压(PaCO2)：指血浆中呈物理溶解状态的CO2分子所产生的张力，是反映呼吸性酸碱平衡障碍的主要指标。
·呼吸性酸中毒时，PaCO2高于正常（通气不足有CO2潴留）·呼吸性碱中毒时，PaCO2低于正常（CO2呼出过多）3.血浆CO2结合力(CO2CP)：指血浆中呈化学结合状态的CO2量，即血浆中HCO3—含量，是反映代谢性酸碱平衡障碍的主要指标。
·代谢性酸中毒时，血浆CO2CP降低，血浆中HCO3—含量降低·代谢性碱中毒时，血浆CO2CP升高，血浆中HCO3—含量升高第 1 页/共8 页第2节酸中毒体内[HCO3—]↓或[H2CO3]↑时，[HCO3—]／[H2CO3]比值减少，血液pH值降低，称为酸中毒。
一、代谢性酸中毒代谢性酸中毒是以血浆HCO3—原发性减少为特征的病理过程，pH值降低，是酸碱平衡紊乱中最为常见的一种类型，主要见于体内固定酸生成过多(如反刍动物瘤胃酸中毒、酮病)、酸性物质摄入过多(如大量使用水杨酸)、酸性物质排出减少(如肾功能不全)或碱性物质丧失过多(如肠液走失)。
第七章 酸碱平衡紊乱
降低[H＋]同时 [HCO3－ ]下降
缓冲固定酸 缓冲挥发酸
特点：迅速而有限
碳酸氢盐缓冲系统特点：
1.含量多，缓冲能力强。约占全血缓冲能力的一半以上。 2.缓冲具有开放性，缓冲形成的CO2可从肺排出。 3.它与pH值的关系十分密切。
三、组织细胞对酸碱平衡的调节作用
1.通过细胞膜内外的离子交换实现 如：H-K H-Na Na-K交换等。
失 果血液 pH值低于或高于正常范围，称为 代偿性酸中毒或碱中毒。
二、反映酸碱平衡状况的常用指标
➢ pH值 ➢ 动脉血CO2分压（PaCO2） ➢ 标准碳酸氢盐（SB）和实际碳酸氢盐（AB） ➢ 缓冲碱（BB） ➢ 碱剩余（BE） ➢ 阴离子间隙（AG）
一、H+浓度与pH值
❖正常值:7.35-7.45
2.被细胞内液缓冲对缓冲
（四）肾的调节作用（调节HCO3-浓度）
• 肾脏主要调节固定酸，通过排酸（H＋或固定酸）或 重吸收碱 （HCO3－ ）对酸碱平衡进行调节 ——“排酸保碱”。
• 特点：缓慢而持久
• 三个途径： 近远端端小小管管泌及H集＋合和管对泌NHa＋H和CO对3N的a重H吸CO收3的重吸收
• 3.同时纠正水、电解质紊乱
– 低血钾、低血钙
一、代谢性酸中毒
• 概念：原发性血浆HCO3－减少，pH下降 • 原因： HCO3－丢失、被固定酸消耗(乳酸、酮酸)等
• 分类：
– 下消化道、肾、皮肤丢失HCO3－过多，摄入含氯的酸性盐——AG正常型 – 固定酸过多消耗HCO3－——AG增高型
• 代偿：血液、细胞、肺、肾 • 血气：原发代谢性因素下降、继发呼吸性因素下降 • 影响：心血管系统功能抑制、CNS功能抑制、骨骼系统改变
第7章酸碱平衡
7.2.4 水的质子自递反应 7.3 弱酸、弱碱水溶液的解离平衡
7.2.4 水的质子自递反应
纯水有微弱的导电性，说明纯水中有少量的离 子存在。这些离子只能是由水自身离解而来。
H2O = H++ OH -
可看成是水分子之间的质子自递反应，即：
H+
H2O(l)+H2O(l)
一定温度下达到平衡：
H3O+(aq) +OH－(aq)
第7章酸碱平衡
此处添加副标题内容
第7章 酸碱平衡
7.1 酸碱理论-质子理论 7.2 水溶液中的重要酸碱反应 7.3 酸碱平衡的移动 7.4 缓冲溶液
生命科学学院：蔡向阳
电解质溶液的依数性－导电性
“依数性”偏离Raoult定律和Van’t Hoff公
式
几种溶液的凝固点（K）
盐
C/mol.dm-3
活度系数γ反映了溶液中离子之间作用力的大小； 活度系数越小，作用力越大；
注：（1）对于溶液中的水以及纯液态、固态的物质 （如AgCl等），认为a=1。
（2）一般来说，a＜c，γ＜1，但在下列情况认为γ=1，
a=c。 ◆强电解质稀溶液 ◆弱电解质溶液和中性分子
2. 离子强度 (I)
活度系数γ与溶液中离子的浓度有关，还与离 子的电荷数有关。 I可以定量地描述这两个物理 量对活度系数的影响.
T/K
Kөw
273
1.10×10-15
291
7.4×10-15
295
1.00×10-14
298
1.27×10-14
323
5.50×10-14
373
7.4×10-13
当温度在室温附近变化时 KӨW ，
生理学课件酸碱平衡
肺部疾病对酸碱平衡影响
1 2
慢性阻塞性肺疾病（COPD）
COPD患者由于气道受阻和肺泡弹性降低，导致 肺泡通气量减少，CO2排出受阻，容易引发呼吸 性酸中毒。
支气管哮喘
支气管哮喘发作时，气道痉挛导致通气障碍， CO2排出减少，同样可能引发呼吸性酸中毒。
3
肺水肿
肺水肿时，肺泡内液体增多，影响肺泡通气量， 使CO2排出减少，可能导致酸碱失衡。
感谢观看
生理意义
磷酸盐缓冲系统在细胞内液和细胞外液中均存在，对于维 持细胞内外酸碱平衡具有重要作用。
蛋白质缓冲系统
要点一
组成
主要由血浆中的蛋白质，如白蛋白、 球蛋白等组成。
要点二
作用机制
蛋白质分子中含有许多可解离的酸性 或碱性基团，这些基团在不同pH值 下可发生解离或结合H+，从而起到 缓冲作用。当体内酸度增加时，蛋白 质分子中的碱性基团结合H+，当体 内碱度增加时，酸性基团则释放出 H+。
诊断与治疗原则和方法
诊断方法和步骤
病史采集
详细询问患者病史，包 括症状、体征、既往病
史等。
体格检查
全面检查患者身体状况 ，特别注意呼吸、心率
、血压等生命体征。
实验室检查
通过血液、尿液等样本 的化验分析，了解酸碱
平衡状况。
影像学检查
根据病情需要，选择适 当的影像学检查方法，
如X线、CT等。
治疗原则和方法
代谢性碱中毒
原发性增多
由于细胞外液中HCO3-增加或H+丢 失导致，常见原因有胃液丧失过多、 碱性物质摄入过多等。
继发性减少
临床表现
轻度代谢性碱中毒可无明显症状，重 症患者可出现躁动、兴奋、嗜睡、昏 迷等症状，严重者可出现呼吸浅慢、 手足搐搦、腱反射亢进等。
酸碱平衡—酸碱平衡的调节(生物化学课件)
血液的缓冲作用
（一）血液缓冲体系
血浆缓冲 系统
以NaHCO3/H2CO3缓冲对的缓冲能力最强。
红细胞缓冲 以KHb/HHb和KHbO2/HHbO2缓冲对的缓 系统 冲能力最重要。
注：血浆的pH主要取决于血浆中NaHCO3与H2CO3浓度的比值，只要
NaHCO3/H2CO3的比值维持20/1，血浆pH才能维持在7.4不变。
对固定酸的缓冲：
HA（固定酸）+NaHCO3
H2CO3
H2O+CO2
NaA+H2CO3
对碱的缓冲 AOH（碱性物质）+H2CO3
AHCO3+H2O
血液的缓冲作用
血液缓冲系的两个特点：
反应迅速，即可发 生，10-20min完成
局限性 快速性
缓冲能力有限，只能使 酸或碱的强度减弱，且 缓冲后缓冲碱或酸的含 量和比值必发生改变， 需肺、肾进一步调节。
H2PO42－
三、泌NH3作用
血液
肾小管上皮细胞
Na+ HCO3－
Na +
HCO3－
H+
H2O CO2
CA H2CO3
谷氨酰胺
NH3
氨基酸
铵盐的排泄
小管液
Na+ Cl－ H+
NH4+ NH3 NH4+Cl－
四、细胞内外离子交换性调节
酸中毒 细 胞
血液
肾小管细胞
H+
〔H+〕
H+
尿
K+
K+
K+
高血钾
血液的缓冲作用
全血中各缓冲系的含量
缓冲系
占全血缓冲系的%
第七章酸碱平衡紊乱
PaO2↓
呼吸↑
三、肾脏在酸碱平衡调节中的 作用
特点： 酸碱平衡调节的最终保证。 维持血液pH的作用缓慢而有效。4-5h后 发挥作用，3-5d后出现明显效果。
（一）泌H+和重吸收NaHCO3
特点： 泌H+部位主要在近曲小管。 H+分泌是主动的，以H+－Na+交换形势 进行。 远端H+－Na+交换与K+－Na+交换相互竞 争。
第二节 单纯性酸碱平衡紊乱
一、代谢性酸中毒
定义：血浆HCO3-浓度原发性减少。 （一）原因和机制 根据AG改变： AG增大型代酸
代酸 AG正常型代酸
正常
AG HCO3-
AG正常型代酸
AG HCO3-
AG增大型代酸
AG AG HCO3Na+
Na+
Na+
Cl-
Cl-
Cl-
AG增大型
特点：
固定酸增加，AG增高，血氯正常 原因： 生成增多：乳酸性酸中毒、酮症酸中毒 排出障碍：严重肾功能衰竭 摄入过多：水杨酸中毒
1.2 20 = 6.1 + log 1
= 6.1+1.3 = 7.401
肾调节
肺调节
pH ∝
－ HCO 3
Байду номын сангаас
H2CO3
二、肺在酸碱平衡中的作用
1.通过改变肺泡通气量实现。
2.作用快而有效。10-30min发挥最大
作用。
脑脊液H+↑ PaCO2↑ PaCO2 ↑ H+ ↑
刺激中枢化学感受器 呼吸中枢兴奋 刺激外周化学感受器
血浆
%
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第七章酸碱平衡紊乱
各种原因所导致的过度通气:
如: 低氧血症、癔病、发热、甲亢、呼吸机使用不当等
2. 机体的代偿 呼吸代偿有限; 细胞代偿似代碱; 肾代偿作用慢 酸碱指标: PaCO2 ，AB、SB、BB ，AB < SB
3. 对机体的影响 似代碱，但更易发生头晕和抽风。
4. 处理 吸5%的二氧化碳气。
第三节 混合性酸碱平衡紊乱
一 代谢性酸中毒
概念: 由血浆[HCO3-] 原发性减少所致的酸中毒。 1. 原因、分类和发病机制
乳酸酸中毒: 缺氧, 肝疾患
酮症酸中毒: 糖尿病, 饥饿
(1) AG增高型代酸 肾排酸功能障碍
(正常血氯型) 大量摄入酸性药物
(水杨酸中毒)
1.消化道丢失
腹泻 肠瘘/胃肠减压 大面积烧伤
(2) AG正常型代酸 (高氯血型) 以直接丢失 HCO3-为特点
强碱性食品：恰玛古、茶、白菜、柿子、黄瓜、胡萝卜、菠菜、 卷心菜、生菜、芋头、海带、柑橘类、无花果、西瓜、葡萄、 葡萄干、板栗、咖啡、葡萄酒等等。
弱碱性食品：豆腐、豌豆、大豆、绿豆、竹笋、马铃薯、香菇、 蘑菇、油菜、南瓜、芹菜、番薯、莲藕、洋葱、茄子、萝卜、 牛奶、苹果、梨、香蕉、樱桃等等。 还有一些食物因吃起来酸， 人们就错误地把它们当成了酸性食物，如山楂、西红柿、醋等， 其实这些东西正是典型的碱性食物。 某些干果(椰子、杏、栗) 产生碱性成分，而其它(如花生、核桃)产生酸性成分。玉米和 小扁豆则是成酸性食品。
2. 机体的代偿
组织细胞代偿: 同代酸 缓冲: Hb-/HHb 缓冲对起主要作用 肾: 泌H+泌NH3 ，对慢性呼酸起作用
血气指标: PaCO2 AB SB BB均 AB> SB BE正值
(三) 对机体的影响
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第七章 酸碱平衡与酸碱滴定法章节测试题一、选择题1．根据酸碱质子理论，在水溶液中既可作酸亦可作碱的物质是 。
A. Cl - B. NH 4+ C. HCO 3- D. H 3O +2．向0.10 mol·L -1 HCl 溶液中通H 2S 气体至饱和(0.10 mol·L -3)，溶液中S 2- 浓度为(H 2S ：θa 1K = 9.1 ⨯ 10-8，θa21K = 1.1 ⨯ 10-12) 。
A. 1.0 ⨯ 10-18 mol·L -1 B. 1.1 ⨯ 10-12 mol·L -1 C. 1.0 ⨯ 10-19 mol·L -1D. 9.5 ⨯ 10-5 mol·L -13．将pH=4.00的强酸溶液与pH=12.00的强碱溶液等体积混合，则混合后溶液的pH 为 。
A. 8.00B. 9.00C. 11.69D. 12.00 4．0.2 mol·L -3甲酸溶液中3.2% 的甲酸解离，它的解离常数是 。
A. 9.6 ⨯ 10-3 B . 4.8 ⨯ 10-5 C. 1.25 ⨯ 10-6 D. 2.0 ⨯ 10-45．测定(NH 4)2SO 4中的氮时,不能用NaOH 标准溶液直接滴定,这是因为 。
A. NH 3 的K b 太小 B. (NH 4)2SO 4不是酸C. NH 4+的K a 太小D. (NH 4)2SO 4中含游离H 2SO 4 6．下列溶液用酸碱滴定法能准确滴定的是 。
A. 0.1 mol ∙L -1 HF (p K a = 3.18) B. 0.1 mol ∙L -1 HCN (p K a = 9.21)C. 0.1 mol ∙L -1NaAc [p K a (HAc) = 4.74]D. 0.1 mol ∙L -1 NH 4Cl [p K b (NH 3) = 4.75]7．用NaOH 标准溶液滴定0.1mol ∙ L -1HCl-0.1mol ∙ L -1 H 3PO 4混合液,在滴定曲线上出现突跃的个数为 。
A. 1B. 2C. 3D. 48．将浓度相同的下列溶液等体积混合后,能使酚酞指示剂显红色的溶液是 。
A. 氨水+醋酸 B. 氢氧化钠+醋酸 C. 氢氧化钠+盐酸 D. 六亚甲基四胺+盐酸9．在下列多元酸或混合酸中,用NaOH 溶液滴定时出现两个滴定突跃的是 。
A. H 2S (θa 1K = 1.3×10-7，θa 2K = 7.1×10-15)B. H 2C 2O 4 (θa 1K = 5.9×10-2，θa 2K = 6.4×10-5)C. H 3PO 4 (θa 1K = 7.6×10-3， θa 2K = 6.3×10-8，θa 3K = 4.4×10-13 )D. HCl+一氯乙酸 (一氯乙酸的θK = 1.4×10-3)10．用双指示剂法测定可能含有NaOH 及各种磷酸盐的混合液。
现取一定体积的该试液，用HCl 标准溶液滴定,以酚酞为指示剂，用去HCl 18.02 mL 。
然后加入甲基橙指示剂继续滴定至橙色时，又用去20.50mL,则此溶液的组成是 。
A. Na 3PO 4B. Na 2HPO 4C. NaOH+Na 3PO 4D. Na 3PO 4+Na 2HPO 4 二、填空题1．下列离子中，HCO 3-、 [Fe(OH)5(H 2O)5]2-、S 2-、NH 4+ 只能作碱的是_________；只能作酸的是__________；既可作碱又可作酸的是__________________。
2．向一磷酸 (θa 1K = 7.6⨯10-3 θa 2K = 6.3⨯10-8 θa 3K = 4.4⨯10-13)溶液中加入NaOH 至溶液 pH = 8.00 ，此时溶液中浓度最大的磷酸型体为____________，其次为_________。
3．已知 K a ( HCOOH)= 1.8⨯10-4，K a ( HAc)= 1.8⨯10-5, K b (NH 3)= 1.8⨯10-5 ， 欲配制 pH = 10.00的缓冲溶液，应选用的缓冲对是___________________， 酸与其共轭碱的浓度比为 ______________。
4．NaOH 溶液浓度标定后由于保存不妥吸收了CO 2，以此标准溶液测定草酸摩尔质量时，结果__________；若以此标准溶液测定H 3PO 4浓度(甲基橙为指示剂)其结果_________。
(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)5．在酸碱滴定中， 滴定剂与被测物浓度通常在0.1 mol ∙L 左右。
若浓度太稀，则______________ ；而浓度太大，则__________________。
6．酸碱指示剂的理论变色范围为________________________ _；变色点为___________,选择指示剂的原则是__________________________________. 7．测定尿素CO(NH 2)2中的含氮量时，先对试样品进行预处理：加H 2SO 4,加热，尿素先被氧化成CO 2和H 2O ，其中的氮转变为NH 4+后，加入中性甲醛，发生如下反应：4NH 4++6HCHO=(CH 2)6N 4H ++3H ++6H 2O ，然后用_______标准溶液滴定，滴定反应方程式为_______________，化学计量点pH 为___ （终点产物浓度为0.1 mol·L -1）。
应选用_________作指示剂。
8．配制NaOH 标准溶液时未除净CO 32-，今以草酸(H 2C 2O 4·2H 2O)标定其浓度后，用以测定HAc 浓度，测得结果________；若用以测定HCl-NH 4Cl 混合液中HCl 浓度，其结果______。
(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)9．已知H 2PO 4的K θal =7.5⨯10-3，K a2θ=6.2⨯10-8，K a3θ=2.2⨯10-13。
欲用磷酸盐配制缓冲液，若选用Na 2HPO 4作为酸，可配制成pH 为 至 范围的缓冲液；若选用Na 2PO 4作为碱，可配制pH 为 至 范围内的缓冲液。
三、简答题：请用质子酸碱理论解释在水溶液中NH 3与HPO 42-哪一个碱性强？(已知：K b (NH 3·H 2O) = 1.8×10-5；H 3PO 4 θa 1K = 7.6×10-3，θa 2K = 6.3×10-8，θa 3K = 4.4×10-13) 四、计算题1．人体血液中有H 2CO 3 -HCO 3-缓冲对起作用，若测得人血的pH = 7.20，且已知H 2CO 3 的p θa 1K = 6.10，试计算：(1) )CO c(H )HCO (323-c 浓度比值(2) 若c (HCO 3-) = 2.3 mmol·L -1，求c (H 2CO 3) = ？2．已知：p K a (HCOOH)=3.75，p K a (HAc) =4.75，p θa 1K (H 3PO 4) =2.12； 欲配制pH ＝3.5的缓冲溶液500mL ，并使溶液中酸的浓度为0.20mol·L －1。
应选用哪种缓冲对？需称取多少固体钠盐？3．测定某工业烧碱中NaOH 和Na 2CO 3的质量分数，称取试样2.546 g ，溶于水并定容于250 mL 容量瓶中，取出25.00 mL ，以甲基橙为指示剂，滴定到橙色时， 用去HCl 标准溶液24.86 mL 。
另取25.00 mL 溶液，加入过量BaCl 2，以酚酞为指示剂，滴定到红色刚褪，用去HCl 标准溶液23.74 mL ，又知中和0.4852 g 硼砂(Na 2B 4O 7·10H 2O)需要此HCl 标准溶液24.37 mL 。
计算该试样NaOH 和Na 2CO 3的质量分数。
[M (Na 2B 4O 7·10H 2O) = 381.4 g·mol -1， M r (NaOH) = 40.00，M (Na 2CO 3) = 106.0g·mol -1]4．称取1.250 g 纯一元弱酸HA ， 溶于适量水后稀释至50.00 mL ， 然后用0.1000mol ∙L NaOH 溶液进行电位滴定，从滴定曲线查出滴定至化学计量点时NaOH 溶液用量为37.10 mL 。
当滴入7.42 mL NaOH 溶液时，测得pH = 4.30。
计算:(1)一元弱酸HA 的摩尔质量； (2)HA 的解离常数K a ；(3)滴定至化学计量点时溶液的pH 。
5．c (KHC 8H 4O 4)=0.1 mol·L -1的KHC 8H 4O 4溶液能否用酸碱滴定法滴定？为什么？化学计量点的pH 为多少？（终点产物的浓度为0.050 mol·L -1）采用何指示剂？已知H 2C 8H 4O 4的θa 1K =1.1×10-3 θa21K =3.9×10-6 参考答案：一、 选择题：1. C2. C3. C4.D5. C6. A7. B8. B9. C 10. D 二、填空题：1. S 2-；NH 4+；HCO 3-、 [Fe(OH)5(H 2O)5]2-2. HPO 42- 、H 2PO 4-3. NH 3-NH 4Cl ， 0.1784. 偏高；无影响5. 滴定突跃范围太小,终点误差大； 造成浪费6.1)HIn (p pH θ±=K ， )HIn (p θK ， 酸碱指示剂的变化范围全部或一部分在滴定的突跃范围内7. NaOH ，(CH 2)6N 4H + +OH -= (CH 2)6N 4 +H 2O ； 9.1, 酚酞 8. 无，偏低9. 11.66~13.66； 11.66~13.66； 三、简答题答：NH 3+ H 2O= NH 4+ +OH - K b (NH 3·H 2O) = 1.8 ⨯10-5；HPO 42-+H 2O=H 2PO 4- +OH - K b2=K w /K a2= 10-14/(6.3 ⨯10-8)=1.58⨯10-7由此可见，NH 3·H 2O 的碱性要强。
四、计算题1. 解：(2) c(H 2CO 3) = 0.08⨯2.3= 0.184 mmol·L -1 2. 选取HCOOH-HCOONa 为缓冲对， 因为 pH=p K a-lg c a /c b 3.5=3.75-lg c a /c bc a /c b =1.778 有C b =0.1125 mol·L -1 m (HCOONa)=0.1125⨯0.5⨯68=3.825g 3. c (HCl) = 0.1044 mol·L -1 w (NaOH) = ×100% = 38.94% w (Na2CO3) = ×100% = 2.43% 4. 解：（1）HA ＋ NaOH = NaA + H 2O物质量比为1：1，得到1.250/M = 0.1 ×37.10 ⨯ 10-3 得M =336.93 g·mol -1（2）(37.1-7.42) ⨯0.10=2.968 mmol0.742 mmol NaA 与2.968 mmol 的HA 构成了缓冲溶液baa lgp pH c c K -= 4.3= p K a-lg(2.968/0.742) p K a=4.3+0.6=4.9 K a=1.3×10-5c 0(NaA)=0.1 ×37.10 /87.10=0.043 mol·L -1,20W b K cK >> 因为400b>K c[OH-]==b K c 06-15.810(mol L )-=⨯⋅ pOH=5.24, pH=8.765. 解：KHC 8H 4O 4 + NaOH = KNaC 8H 4O 4 + H 2O 2a 0K c = 0.1×3.9×10-6 =3.9×10-7 >10-8，可以用强碱滴定51.13210-=⨯ pOH=4.95, pH=9.05。