物理化学实验物理化学实验 (36).pdf

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1、Excel2 0 0 0软件在处理乙酸乙酯皂化反应速率常数中的应用摘 要：Microsoft Office 软件中 Excel 2 0 0 0具有良好的人机界面，使用灵活方便、快捷，具有较高的计算准确度及绘图精度，以 Excel 2 0 0 0为工具对测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数数据进行后续处理，结果令人满意关键词：电子表格；乙酸乙酯；速率常数；回归方程；电导率仪中图分类号：TP3 1 6 文献标识码：A 随着计算机软件的普遍推广和应用，Microsoft Office 一套软件逐渐被广泛使用，其中 Microsoft OfficeExcel2 0 0 0for Windows 1，2建立了

2、一个电子表格，Excel 是目前功能强大、技术先进、使用方便，应用广泛的智能化电子表格软件，它有着先进的表格功能，强大的数值计算功能，令人赏心悦目的图形处理和超级打印功能 此外，还具有操作简便和良好的可编程性特点 目前主要应用于财务分析、计划经济分析等领域 本文尝试将其应用于物理化学实验测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数 3复杂数据处理中利用 Excel2 0 0 0强大的绘图功能，可以将计算结果绘制成图，从而简化了求解乙酸乙酯皂化反应的速率常数后续的数据处理过程 如要用某些高级语言（如 Visual BASIC、Visual C 语言等）来编写其数据处理程序，则需要专业编程人员，这样就使其在数据

3、处理方面的运用受到一定程序的限制；另外若输入数据有错，无法随时修改 鉴于此本文用美国 Microsoft 公司的 Office 一套软件中的 Excel2 0 0 0版来克服这些弊端 该方法直观地显示电导对时间关系图及电导比值对时间曲线图，通过打印机输出实验数据和图表 这样就克服了人工计算的粗糙率，绘图精度差的缺点，以及输入错误的数据无法及时进行修正的缺点1 基本原理 乙酸乙酯皂化是一个二级反应 3，4，其反应式为：CH3COOC2H5 Na OH CH3COO Na C2H5OH在 反应过程中，各物质的浓度随时间而改变 某一时刻的 OH离子浓度，可以用标准酸进行滴定，也可以通过测量溶液的某些

4、物理性质而求出 用电导仪测定溶液的电导值G 随时间的变化关系，可以监测反应的进程，进而可求算反应的速率常数 二级反应的速率与反应物的浓度有关 为了处理方便，在设计实验时将反收稿日期：2 0 0 2-0 2-2 8作者简介：郭子英（1 9 6 2），女，山西阳高人，副教授应物 CH3COOH 和 NaOH 采用相同的浓度 c 作为起始浓度 当反应时间为 t 时，反应所生成的 CH3COO和C2H5OH 的浓度为 x，那么 CH3COOH 和 NaOH 的浓度则为（c x）设逆反应可以忽略，则应有 CH3COOC2H5 NaOH CH3COONa C2H5OH t 0时 c c 0 0 t t 时

5、 c-x c-x x x t 时 0 0 c c二级反应的速率方程可表示为：dxdt k（c x）2（1）积分得kt xc（c x）（2）显然，只要测出反应进程中 t 时的 x 值，再将 c 代入，就可以算出反应速率常数 k 值由于反应是在稀水溶液中进行的，因此可以认为CH3COONa 全部电离 溶液中参与导电的离子有Na、OH和CH3COO等，而Na在反应前后浓度不变，OH的迁移率比CH3COO的迁移率大得多 随着反应时间的增加，OH不断减少，而 CH3COO不断增加，所以体系的电导值不断下降 在一定的浓度范围内，可以认为体系电导值的减少量和 CH3COONa 浓度 x 的增加量成正比即 t

6、 t 时，x （G0 Gt）（3）即 t 时，x （G0 G）（4）式中G0和Gt分别为起始和t时的电导值，G为反应终了时的电导值，为比例常数 将（3）式、（4）式代入（2）式得：kt （G0 Gt）c（G0 G）（G0 Gt）G0 Gtc（Gt G）（5）即G0 GtGt G ckt（6）从方程式（6）可知，只要测定出G0、G以及一组Gt值以后，利用（G0Gt）（GtG）对t 作图，得到一条直线，由直线的斜率即可求得反应速率常数 k 值，k 的单位为 min 1 mol 1 dm3利用 Excel 软件强大数据处理功能以及便捷的图表生成功能，对乙酸乙酯皂化反应的实验数据进行处理 5，可以将表

7、格中枯燥的数据迅速地、便捷地生成各种直观生动的图表，如：Gt t 关系图和（G0 Gt）（Gt G）t 直线图 同时生成Gtt 和（G0Gt）（GtG）t 的对应关系方程 另外对所测数据进行分散程度的综合评估，以此来说明实验数据的可靠性2 数据处理 Excel2 0 0 0版提供了各类函数，利用便捷的图表生成功能，可将枯燥的数据迅速地生成各种直观生动的3 5第2期 郭子英：Excel 2 0 0 0软件在处理乙酸乙酯皂化反应速率常数中的应用图表，还可根据需要添加趋势线、显示方程和分散程度系数（也就是回归方程系数）依据乙酸乙酯皂化反应的速率常数理论，在 Excel 中建立相应的表格（原始数据，如

8、反应时间、电导值），在相应表格中填入运算表达式，最终计算出乙酸乙酯皂化反应的速率常数，同时根据相关表格生成Gtt及（G0Gt）（GtG）t图Excel 可以很轻松地在瞬间完成回归曲线Gtt 及（G0Gt）（GtG）t 绘制 绘制图表经过五个步骤：（1）选定数据区域；（2）选择图表类型；（3）选定格式；（4）确定 X 轴和 Y 轴的数据系列；（5）输入图表标题及 X、Y 说明最后通过打印机输出结果（包括原始数据、中间数据及图表）在Excel2 0 0 0中先将实验数据输入到两组单元格（Gt系列单元格和t 系列单元格）中，然后选定这两组单元格，使之反显，然后按下述步骤进行操作：在菜单栏中选择“插入

9、”“图表”“图表中嵌入图表”“下一步”“XY 散点图”“下一步”“1”“下一步”“下一步”“填入图表标题，XY 轴名称”“完成”，此时得到以 t 为横坐标，Gt为纵坐标的 XY 散点图 进一步处理是加回归曲线（Excel2 0 0 0称为趋势线），即将光标移至图表中任意位置，双击它，再将光标移至散点中任意一点，单击这一点，此时，所有散点都变为黄色，单击右键，选择加入“趋势线”，类型选“对数型”，而在选项中选定“显示公式”，“显示R 平方值”，“向前推”（填入2单位）及“向后推”（填入2单位），确定后即可得到一条 Gt t 图并显示相应的回归曲线，其表达式为：y0.2 9 3 2 ln（x）2

10、4 2 7 2，和相关系数 R20 9 9 3，见图1 在对应的表格（G0 Gt）（Gt G）中填入相应运算公式，同样也选定两组单元格 t 系列和（G0Gt）（GtG）系列所在的区域并反显，方法同上 在选定趋势线时，选用“直线型”，其余同上 这时可以得到一个横坐标为 t，纵坐标为（G0 Gt）（Gt G）的线性图2 在图2中还显示相应回归直线方程式（y 0 0 7 3 1 x 0 1 7 8 8）和相关系数（R20 9 9 4）图1 Gt t 曲线 图2 （G0 Gt）（Gt G）t 直线在任选一个单元格中填入相应的运算公式就可计算出乙酸乙酯皂化反应的速率常数 k 等于7.3 1 min 1

11、mol 1 dm3，此值与文献值 3接近 原始数据、中间数据及计算结果见下表为了使图表更加清晰和美观，可对图形区的格式、回归线的粗细及色彩、数据点形状及颜色、回归方程的位置以及 XY 轴及图表标题的字体大小、字形等都可作进一步的优化3 6雁 北 师 范 学 院 学 报 2 0 0 2年Excel 2 0 0 0处理实验数据结果tminGt1 0 3S（G0 Gt）1 0 3S（Gt G）1 0 3SG0 GtGt G22 1 60 3 51 2 00 2 942 0 50 4 61 0 90 4 261 9 30 5 80 9 70 6 081 8 60 6 50 9 00 7 21 01 7

12、 70 7 40 8 10 9 11 21 7 10 8 00 7 51 0 71 41 6 70 8 40 7 11 1 81 61 6 10 9 00 6 51 3 81 81 5 70 9 40 6 11 5 42 01 5 40 9 70 5 81 6 72 21 5 11 0 00 5 51 8 22 41 4 81 0 30 5 21 9 82 61 4 61 0 50 5 02 1 02 81 4 41 0 70 4 82 2 33 01 4 21 0 90 4 62 3 73 51 3 71 1 40 4 12 7 84 01 3 41 1 70 3 83 0 84 51 3

13、11 2 00 3 53 4 35 01 2 81 2 30 3 23 8 45 51 2 61 2 50 3 04 1 76 01 2 41 2 70 2 84 5 4k（速率常数）7 3 1（mol 1 dm3 min 1）综上所述，本文充分利用了 Excel2 0 0 0软件强大的数据处理功能，令人赏心悦目的图形及超级打印功能，在无需采用计算机语言编程的情况下完成了对乙酸乙酯皂化反应的速率常数复杂的后续数据处理 这种方法使用方便、灵活，让大量繁杂的计算简单化、直观化，并大大提高计算效率、计算准确度及绘图精度 而且节省了人力，减少了人工劳动强度及手工绘图时间参考文献 1 Dodge M，K

14、inata C Running Excel2 0 0 0for windowsM New York，2 0 0 0，2 2 2 2 Amanda C Hixson A dvanced Excel for the PCM Osbone Mc GrawHill，Inc California：1 9 9 5，3 4 3 3 复旦大学.物理化学实验.第2版M 北京：高等教育出版社，1 9 9 3：1 2 7 1 3 1 4 罗澄源.物理化学实验.第3版M.北京：高等教育出版社，1 9 9 7.1 3 6 1 4 2.5 汪永涛，刘卉，方芳.利用 Excel 软件处理纯液体饱和蒸气压数据J.安徽大学学报

15、（自然版），1 9 9 9，2 3（1）：9 2 9 6.The Application of Excel 2 0 0 0to Data Processing for Rate Constant ofEthyl Acetate SaponificationGUO Zi-ying（Department of Chemistry，Yanbei Normal University，Datong Shanxi，0 3 7 0 0 0）Abstract：In this paper，Excel 2 0 0 0of Microsoft Office has been user-friendly interf

16、ace，and the method was convenient andquick Above all，its accurate calculation and drawing precision was very high This soft was applied to data processing inwhich measurement of rate constant of secondary reaction for ethyl acetate was studied，which was one of physical chemistryexperiments The result of calculation was in good agreement with the reported oneKey Words：spreadsheet，ethyl acetate，rate constant，regression equation，electric conductivity instrument3 7第2期 郭子英：Excel 2 0 0 0软件在处理乙酸乙酯皂化反应速率常数中的应用