Origin7.0在“PbI2溶度積的測定”實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用

田博士,劉少華

Origin7.0在“PbI2溶度積的測定”實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用

田博士,劉少華

(周口師范學(xué)院化學(xué)系,河南周口466000)

運(yùn)用Origin7.0軟件對“PbI2溶度積的測定”實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行處理和分析,解決了該實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)較多、不易處理及手工繪圖誤差大的問題,提高了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度.

Origin7.0;數(shù)據(jù)處理;溶度積測定

“PbI2溶度積的測定”實(shí)驗(yàn)是無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中一個(gè)基本實(shí)驗(yàn)[1],該實(shí)驗(yàn)有利于加深學(xué)生對溶度積概念的理解和應(yīng)用,它在整個(gè)無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中具有舉足輕重的作用.但是,該實(shí)驗(yàn)所涉及的數(shù)據(jù)繁多,處理復(fù)雜[2].另外,目前學(xué)生多用坐標(biāo)紙手工繪制I-濃度的標(biāo)準(zhǔn)曲線,這種手工作圖方法不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力,而且誤差較大.

Origin7.0是美國OriginLab公司推出的一種目前比較流行的用于數(shù)據(jù)分析和工程繪圖的軟件,利用其可以方便快速地進(jìn)行繪圖、數(shù)據(jù)分析和函數(shù)擬合等數(shù)據(jù)處理.本文主要介紹如何運(yùn)用Origin7.0軟件在“PbI2溶度積的測定”實(shí)驗(yàn)中繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線、簡化數(shù)據(jù)處理和對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析.

1 實(shí)驗(yàn)原理

對化學(xué)反應(yīng):

設(shè)c,a分別為反應(yīng)物的初始濃度,b為沉淀溶解反應(yīng)達(dá)到平衡后I-的濃度.則溶度積

I-為無色,可在酸性條件下用亞硝酸根離子氧化成I2,用可見分光光度計(jì)在520 nm處測其吸光度A,再根據(jù)I-濃度的標(biāo)準(zhǔn)曲線推算出I-的濃度b[3],代入上述方程即得.實(shí)驗(yàn)中不同I-濃度對應(yīng)的吸光度A見表1.

表1 不同I-濃度在520 nm處對應(yīng)的吸光度A

沉淀溶解達(dá)到平衡后,把溶液中I-濃度稀釋3倍,由可見分光光度計(jì)測定其在520 nm處吸光度A,本實(shí)驗(yàn)為提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度,平行做3次求平均值,數(shù)據(jù)記錄見表2.

表2 PbI2溶度積測定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄

2 數(shù)據(jù)處理和結(jié)果分析

2.1 繪制I-濃度的標(biāo)準(zhǔn)曲線

啟動(dòng)Origin 7.0,在工作表中分別輸入 I-的濃度c和對應(yīng)的吸光度A,對應(yīng)為A,B列.選中兩列,點(diǎn)擊“scatter”,得到一個(gè)關(guān)于c-A的散點(diǎn)圖,然后單擊Origin主菜單中的“分析”(Analysis),在打開的下拉菜單中點(diǎn)擊“線性擬合”(Fit liner),此時(shí)Origin會(huì)在散點(diǎn)圖的基礎(chǔ)上自動(dòng)生成一條擬合曲線(見圖1).同時(shí),在“Result Log”窗口中顯示擬合結(jié)果,圖1中 A,B為線性回歸系數(shù),SD為擬合變量 Y的標(biāo)準(zhǔn)差,R為相關(guān)系數(shù), N為數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù).由線性回歸處理結(jié)果可知,本實(shí)驗(yàn)的線性方程為

A=0.028+181.902 9c.

相關(guān)系數(shù) R=0.999 4,表明數(shù)據(jù)線性相關(guān)關(guān)系較好,精確度高.本實(shí)驗(yàn)中I-濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線方程的準(zhǔn)確繪制是得到準(zhǔn)確實(shí)驗(yàn)結(jié)果的關(guān)鍵,一旦標(biāo)準(zhǔn)曲線方程誤差較大,直接導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果的不準(zhǔn)確.

圖1 線性回歸曲線及參數(shù)

2.2 PbI2溶度積的計(jì)算

利用上面求得的線性方程:A=0.028+ 181.902 9c,代入吸光度A數(shù)據(jù)(分別為 A1,A2, A3)求得對應(yīng)I-的平衡濃度b1=8.90×10-4mol· L-1,b2=1.12×10-3mol·L-1,b3=2.54×10-3mol·L-1.啟動(dòng)Origin,在工作表A,B,C列中分別輸入I-的平衡濃度數(shù)據(jù)(分別為b1,b2,b3),A, B,C三列分別代表不同 I-初始濃度對應(yīng)的 I-平衡濃度b1,b2,b3的數(shù)據(jù).以A列為例計(jì)算溶度積Ksp:選中A列,點(diǎn)擊右鍵,選中“Set Column Values”,在彈出對話框里輸入計(jì)算溶度積 Ksp的表達(dá)式“col(A)＊0.000 972＊[0.007 5-(0.010 5-0.000 972)/2]”,表達(dá)式中“col(A)”代表 I-的平衡濃度b1的值,“0.007 5”為Pb2+的初始濃度c的值,“0.010 5”為 I-初始濃度 a的值,點(diǎn)擊“OK”(見圖2),Origin即自動(dòng)將 Ksp的值列于該列.B和C兩列數(shù)據(jù)對應(yīng)的溶度積 Ksp的計(jì)算方法同上.與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法[1-3]相比,用Origin7.0軟件計(jì)算溶度積 Ksp只需輸入其表達(dá)式,大大簡化了數(shù)據(jù)計(jì)算量,并且誤差小,實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加科學(xué).

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析

用Origin7.0軟件,對相同溫度和壓力下求得的3組溶度積 Ksp的值進(jìn)行了分析.啟動(dòng) Origin7.0,在工作表(Data)A列中輸入求得的3組溶度積 Ksp數(shù)據(jù)(見圖3).然后選中該列,點(diǎn)擊右鍵,選擇“Statistics on Columns”,即彈出一個(gè)新的工作表窗口,表中顯示出該列的各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)參數(shù),包括平均值(Mean)、標(biāo)準(zhǔn)偏差(SD,standard deviation)和標(biāo)準(zhǔn)誤差(SE,standard error)等.由圖3可知,Ksp的平均值為1.95×10-9,與文獻(xiàn)值基本吻合[3].由統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知,數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)偏差和標(biāo)準(zhǔn)誤差分別為5.52×10-10和3.19×10-10,表明實(shí)驗(yàn)結(jié)果精確度高,數(shù)據(jù)可靠.

3 結(jié)論

本文詳細(xì)介紹了在“PbI2溶度積的測定”中如何運(yùn)用Origin7.0軟件繪制I-濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線、簡化計(jì)算過程和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果.結(jié)果表明,Origin7.0軟件處理數(shù)據(jù)具有快速、簡單和科學(xué)的優(yōu)點(diǎn),減小了數(shù)據(jù)處理中的主觀誤差,簡化了數(shù)據(jù)計(jì)算量,提高了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度.另外,Origin7.0軟件易學(xué)易用,在教學(xué)過程中指導(dǎo)學(xué)生使用此軟件處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和繪圖,能減少實(shí)驗(yàn)誤差,得到更科學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,有利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)態(tài)度和提高學(xué)生處理數(shù)據(jù)的綜合能力.

[1]北京師范大學(xué)無機(jī)化學(xué)教研室.無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].北京:高等教育出版社,1991:105-107.

[2]王建鳴.分光光度法測定PbI2的溶度積常數(shù)[J].黃岡師范學(xué)院學(xué)報(bào),2004,24(3):81-83.

[3]大連理工大學(xué)無機(jī)化學(xué)教研室.無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].北京:高等教育出版社,1990:33-35.

[4]WEASTRC.Handbook of Chemistry and Physics[M]. 66th Ed.Florida:CRC Press Inc,1986:222.

The applications of Origin7.0 in data processing in determination of the solubility product of PbI2

TIAN Boshi,LIU Shaohua
(Department of Chemistry,Zhoukou Normal University,Zhoukou 466000,China)

Using Origin7.0 software to process the experiment data,obtained from the experiment of determination the solubility product of PbI2.This method successfully solved the problems:the data is numerous and difficult to hand,as well as errors in hand-drawn diagram,and the accuracy of result was improved.

Origin7.0 software;data processing;determination of the solubility

O6-3

A

1671-9476(2010)05-0076-03

2010-05-10

周口師范學(xué)院青年科研基金項(xiàng)目(No.zknuqn200902)

田博士(1982-),男,河南商水人,助教,碩士,主事從事介孔分子篩研究.