申論題

四、命題設計

 請閱讀下面有關緩衝溶液的短文

緩衝溶液的應用非常廣泛，除了在化學實驗中常用來減少pH值的變動外，在生物體內也存在著緩衝溶液，例如:人體血液pH值始終維持在7.36~7.42之間。人體中許多生化反應需要酶的作用，在特定的酸鹼環境下，才能保持活性，例如:唾液澱粉酶最適pH值約為6.0。人體內的緩衝液大致上由三個系統所組成 : 碳酸氫根和碳酸根離子的系統、磷酸氫根離子與磷酸二氫根離子的系統、蛋白質的緩衝系統 。另外蛋白質也是身體中重要的緩衝系統之一，蛋白質是胺基酸的聚合物，胺基酸的結構中具扮演酸角色的羧基與鹼角色的胺基。當細胞組織內pH值過低時，胺基可以接受多餘的氫離子 使pH值不致大幅降低 ; 當細胞組織內pH值過高時，羧機可以釋放氫離子使pH 值不致大幅增加。生活中許多藥物，例如 : 注射藥物及眼藥水等，均需要藥物溶解在含緩衝溶液的系統中。磷酸鹽緩衝生理食鹽水，是一種常用於生物研究的緩衝溶液pH約7.4。緩衝溶液除了要維持pH值的恆定外，也要調控適當濃度使溶液滲透壓與細胞相等，也就是等張溶液。工業上應用，由於染料分子為有機分子，可能會受到溶液的酸鹼性影響使的染色程度不一，需要緩衝溶液維持溶液pH值。另外新冠肺炎的期間，PCR扮演非常重要的角色，聚合酶鏈鎖反應過程中，需要將溶液維持在pH值8.4的鹼性環境下。 由於上述等等，可見緩衝溶液的應用非常廣泛。附上酸Ka值與鹼Kb值的表格

 ▼25 °C 下，常見弱酸的值及弱鹼的值

請根據上述內容與108「化學」課程綱要的課程目標與核心課程 : 針對緩衝溶液的教學內涵，包含緩衝溶液的前備知識、緩衝溶液組成(共軛酸鹼對)、緩衝溶液的功能、緩衝溶液的計量、緩衝液的緩衝能力、 緩衝溶液的配製及實驗技能、緩衝溶液的應用、及半當量點的緩衝效果等內容，設計4個題目(包含選擇題、非選擇題及申論題)評量，請每題附上解答與詳解。