(5.4.6)--4电导法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数的一种数据处理方法.pdf

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1、电导法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数的一种数据处理方法摘要：以 V i s u a lB a s i c为开发工具,用最小二乘法直线拟合,对“电导法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数”实验进行数据处理,得到更科学的正确实验结果,打印出计算结果和图形.关键词：数据处理；物理化学实验；最小二乘法；V i s u a lB a s i c中图分类号：TQ 0 1 3文献标识码：A计算机辅助教学是教育领域中信息革命最有代表性的产物.它是以计算机为媒介,通过计算机软件与学生之间的交互作用,从而呈现崭新的教学方式1-2.在化学实验中计算机辅助教学工作起着重要的作用.物理化学实验是高等院校化学及相关专业学生的一门独

2、立基础实验课程3-4.“电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数”实验是物理化学实验教学的重要内容.由于物理化学实验自身的特点,实验数据处理时,首先学生需对实验数据进行大量计算,然后在直角坐标纸上作图,进而求得实验结果的数学表达式.学生只根据坐图纸上的散点作直线,不可避免引起误差,影响实验结果准确性.采用最小二乘法直线拟合,可以避免作图所引起的误差,但因计算量太大,普通小型计算器无法完成全部计算任务.我们使用 M i c r o s o f t公司的 V i s u a lB a s i c5 为开发工具,利用最小二乘法直线拟合,开发了“电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数”实验数据处理软件.1

3、实验原理和处理方法乙酸乙酯皂化反应是一个二级反应,其反应式为：CH3C OO C2H5+N a OH CH3C OO N a+C2H5OH在反应过程中,各物质的浓度随时间而改变.某一时刻碱的浓度可用标准酸进行滴定求得,也可通过测量溶液的某些物理性质而得到.用电导率仪测定溶液的电导值 G随时间的变化关系,可以监测反应进程,进而可求算反应速率常数.二级反应的速率与反应物的初始浓度有关.反应物的初始浓度存在两种情况：碱和酯浓度相等和不相等.(1)如果反应物的初始浓度相同(均为 c),推导出G0-Gt(Gt-G)=c k t(1)式中 G0和 Gt分别为溶液起始和t时的电导值,G为反应终了时的电导值,

4、k为反应速率常数值.从直线方程式(1)可知,只要测出 G、G0以及一组 Gt值,利用(G0-Gt)/(Gt-G)对t作图,应得一直线,由斜率即可求得反应速率常数 k值,k的单位为 m i n-1m o l-1L.(2)如果反应物的初始浓度不相同(碱或酯中浓度大者为 a,碱或酯中浓度小者为 b),推导出l gabG0-GGt-G-G0-GtGt-G=(a-b)k2.3 0 3-l gab(2)式中 G0和 Gt分别为溶液起始和t时的电导值,G为反应终了时的电导值,k为反应速率常数值.从直线方程式(2)可知,只要测出 G、G0以及一组 Gt值,利用l gabG0-GGt-G-G0-GtGt-G对t

5、作图,应得一直线,它的斜率就等于a-b2.3 0 3k,由此可求得反应速率常数 k值,k的单位为 m i n-1m o l-1L.测定出两个不同温度的反应速率常数,按阿仑尼乌斯公式可计算反应活化能.l nk2k1=EaRT2-T1T1T2式中 k1,k2分别为温度 T1,T2时测得的反应速率常数,R是摩尔气体常数,Ea为反应的活化能4.收稿日期：2 0 0 6-0 4-2 5作者简介：玉占君(1 9 6 0-),女,河北安国人,辽宁师范大学副教授.5 1 2辽宁师范大学学报(自然科学版)第2 9卷由于配制反应物的初始浓度相同的溶液比较麻烦,故实验中通常选择反应物的初始浓度不相同的情况.2软件使

6、用说明下面以“电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数”实验中碱和酯浓度不相等的情况为例,结合对话界面说明软件的使用方法.双击“电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数”程序,进入输入数据界面窗口.按顺序依次输入实验数据,如图1所示.单击“计算”按钮,得到如附表所示的数据计算结果；按“打印”按钮打印出计算结果见附表.单击“数据”按钮,返回数据输入界面窗口(图1)；按“图形”按钮显示相应图形,如图2所示；按“打印”按钮打印出图形.图1输入数据后界面附表电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数实验数据处理结果班组：2 0 0 0.1学号：0 1姓名：范荫恒日期：2 0 0 4-0 1-0 6t=2 5 a=0

7、.0 2 06 2 6m o l/Lb=0.0 1 04 8 7m o l/LG0=1 1 3 0s G=5 0 8st(i)/m i nG(i)/sy(i)111 0 00.3 0 4310 2 00.3 3 759 6 00.3 6 779 1 00.3 9 798 7 00.4 2 51 28 2 00.4 6 61 67 6 00.5 3 02 07 2 00.5 8 42 56 8 00.6 5 33 06 5 00.7 1 9斜率 M=0.0 1 42 9；截距 B=0.2 9 54；相关系数 R=0.9 9 97；k=6.4 9 3m i n-1m o l-1L.图2乙酸乙酯皂化

8、反应动力学曲线3结论用 V i s u a lB a s i c编程软件对“电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数”实验数据进行处理,有效避免作图过程中产生的误差,保证了实验数据的真实性,能够得到科学的实验结果,并为教师批改实验报告提供了可靠的依据.参考文献：1 黄雪征,张常群.连续反应动力学的计算及过程的计算机模拟J.计算机与应用化学,2 0 0 5,2 1(3)：2 1 1-2 1 4.2 郭翔,丛培盛,朱仲良,等.化学动力学过程模拟软件的开发J.计算机与应用化学,2 0 0 6,2 3(6)：5 6 5-5 6 8.3 东北师范大学.物理化学实验M.2版.北京：高等教育出版社,1 9 8

9、9.4 复旦大学.物理化学实验M.3版.北京：高等教育出版社,2 0 0 4.5 刘炳文.精通 V i s u a lB a s i c6.0 中文版M.北京：电子工业出版社,2 0 0 0.AM e t h o do fD a t aP r o c e s s i n gf o rM e a s u r i n gt h eR a t eC o n s t a n t o fS a p o n i f i c a t i o no fE t h y lA c e t a t ew i t hE l e c t r i cC o n d u c t i v i t y I n s t r u

10、m e n tA b s t r a c t：W eu s eV i s u a lB a s i c a n da l e a s t l i n e f i t t i n gp r o g r a mb ys q u a r e s s t r a i g h t t oc o m p i l e t h i s s o f t w a r e f o rt h ee x p e r i m e n t a l d a t a o fm e a s u r i n g t h e r a t e c o n s t a n t o f s a p o n i f i c a t i o

11、no f e t h y l a c e t a t ew i t he l e c t r i c c o n d u c t i v i t yi n s t r u m e n t.M o r ec o r r e c t a n ds c i e n t i f i c r e s u l t s i n c l u d i n gd a t aa n d f i g u r e s c a nb ea c h i e v e d.K e yw o r d s：d a t ap r o c e s s i n g；p h y s i c a l c h e m i s t r ye x p e r i m e n t；a l e a s t s q u a r e s f i tp r o g r a m；V i s u a lB a s i c