乙酸乙酯皂化實驗數(shù)據(jù)的處理方法

王 穎

(沈陽大學(xué) 師范學(xué)院化學(xué)系，遼寧 沈陽 110041)

乙酸乙酯皂化實驗數(shù)據(jù)的處理方法

王 穎

(沈陽大學(xué) 師范學(xué)院化學(xué)系，遼寧 沈陽 110041)

為了使物理化學(xué)實驗中的數(shù)據(jù)計算、處理、作圖更加便捷，以乙酸乙酯皂化反應(yīng)為例，使用電子表格進(jìn)行處理，首先對 Excel電子表格進(jìn)行了數(shù)學(xué)計算模式設(shè)計，然后根據(jù)數(shù)學(xué)計算要求編制了計算公式，給出了具體處理方法的詳細(xì)過程，研究了具體實例的數(shù)據(jù)處理.結(jié)果表明該方法處理二級反應(yīng)——乙酸乙酯皂化數(shù)據(jù)，方法簡單，操作步驟少，處理速度快，避免了人為誤差.

二級反應(yīng)；Excel電子表格；乙酸乙酯；皂化反應(yīng)；數(shù)據(jù)處理

乙酸乙酯皂化屬于二級反應(yīng)，原理如下：

各物質(zhì)的濃度在上述反應(yīng)過程中隨時間而改變，其反應(yīng)物的濃度直接影響著二級反應(yīng)的速率.若反應(yīng)物的初始濃度相同，c0、c、t分別代表初始反應(yīng)物濃度、某一時刻反應(yīng)物濃度和反應(yīng)時間，則：k為速率常數(shù).通過對溶液的某些物理性質(zhì)的測量，便可獲得某一時刻的 OHˉ離子濃度.G為溶液的電導(dǎo)值，其隨時間的變化關(guān)系可利用電導(dǎo)儀測定，同時可對反應(yīng)進(jìn)程進(jìn)行監(jiān)測，最終求出反應(yīng)的速率常數(shù).經(jīng)推導(dǎo)得出.將此公式變形得到：.G0、Gt、G∞為 0、t、∞時刻的溶液電導(dǎo).這樣處理后將對Gt作圖可以得到直線，直線斜率為kc0.這種處理方法減少了測定的步驟，可以不測G∞，只要測定足夠的數(shù)據(jù)就可以測定直線斜率為kc0，但這樣增大了數(shù)據(jù)的計算量.利用計算機(jī)可解決大量數(shù)據(jù)的計算問題，特別是應(yīng)用計算機(jī)對大量物理化學(xué)數(shù)據(jù)的處理早已被發(fā)明研究出來，如曾經(jīng)采用的可編程計算方法、turbopascal語言[1]，但這些方法大多復(fù)雜[2-4]，隨著計算機(jī)的發(fā)展已經(jīng)不適合需要.目前大多以 origin和Excel為主流處理軟件處理物理化學(xué)數(shù)據(jù)[5-6].Origin軟件為英文操作界面，使用復(fù)雜，需要專業(yè)訓(xùn)練，不適宜初學(xué)者掌握.目前以 Windows為主的計算機(jī)操作系統(tǒng)其處理數(shù)據(jù)功能強(qiáng)大并被廣泛應(yīng)用在物理化學(xué)領(lǐng)域.如使用者可以通過自定義輸入公式在完成數(shù)據(jù)計算的同時，完成數(shù)據(jù)統(tǒng)計、直線斜率的計算、作圖并打印圖表等，完全能滿足物理化學(xué)數(shù)據(jù)處理的要求[7-8].該軟件較為普及，大多數(shù)人都能較好使用，只要稍加培訓(xùn)就可以處理數(shù)據(jù)，但高效、簡單的方法至今少有報道.本文所介紹的方法，已在沈陽大學(xué)物理化學(xué)實驗數(shù)據(jù)的處理中廣泛使用，取得明顯效果.實踐驗證：Excel電子表格在對物理化學(xué)實驗數(shù)據(jù)的計算、作圖和其他處理方面快速準(zhǔn)確，十分方便，特別是在當(dāng)前主流操作系統(tǒng)下無需安裝其他附加程序即可廣泛應(yīng)用.

1 數(shù)據(jù)表格的設(shè)計

表1 乙酸乙酯皂化——二級反應(yīng)速度常數(shù)測定

2 處理函數(shù)公式的輸入

在表1中的“實驗日期”后面的格中鍵入“=TODAY()”樣式的函數(shù)，則處理實驗的日期便會被自動生成.時間t、電導(dǎo)Gt、G0等填入對應(yīng)列表中，在表1的式下面空格鍵入“=(F4-B4)/A4” 函數(shù)；在表G0列后輸入對應(yīng)G0的數(shù)據(jù)，選中向下拖動數(shù)據(jù)所在列，完成復(fù)制.

在直線斜率后輸入“=SLOPE(B4:B24,C4:C24)”函數(shù)；相關(guān)系數(shù)后輸入=CORREL“(C4:C24,B4:B24) ”函數(shù)；速度常數(shù)后的列表格中輸人函數(shù)：“=1/(J3*H3)”；后的表格中輸入函數(shù)：“=H3”.數(shù)據(jù)的取值區(qū)域可根據(jù)情況調(diào)整.

3 數(shù)據(jù)的計算

如表1所示，在G0下第四行、第四列輸人G0的對應(yīng)數(shù)據(jù).其具體操作方法是選中第四行、第三列下的數(shù)據(jù)向下拖動，完成計算.而直線斜率a、速度常數(shù) k、相關(guān)系數(shù) r、半衰期則自動完成計算.其計算結(jié)果見表1.

4 數(shù)據(jù)圖表的生成

圖1 圖表向?qū)?/p>

如數(shù)據(jù)區(qū)域不合適，應(yīng)選擇圖3所示的圖表，具體操作方法是按右鍵顯示數(shù)據(jù)源調(diào)整，表1中的有效數(shù)據(jù)為 8行，可以按實際需要調(diào)整數(shù)據(jù)的有效區(qū)，本例數(shù)據(jù)處理 4-24行有效，如果數(shù)據(jù)超出有效范圍，可做適當(dāng)修改.如果相關(guān)坐標(biāo)軸不合適，可采用對準(zhǔn)相應(yīng)坐標(biāo)軸按下右鍵，選擇刻度調(diào)整參數(shù)，使其達(dá)到要求.設(shè)置合適的字體及圖表打印區(qū)域，根據(jù)需要選擇打印.在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時，只需在第一、第二列填入對應(yīng)的實驗數(shù)據(jù)，所計算的結(jié)果及對應(yīng)的圖表則自動完成.

圖2 初步生成曲線

圖3 調(diào)整完成曲線

5 結(jié)論

本數(shù)據(jù)處理方法在office軟件支持下完成，使用傳統(tǒng)的 Excel數(shù)據(jù)表格在處理二級反應(yīng)——乙酸乙酯皂化反應(yīng)數(shù)據(jù)時，步驟簡單，操作容易.結(jié)果輸出速度快，誤差小，避免了人工處理的誤差，原理簡單易懂.該處理方法依據(jù) office操作系統(tǒng)，所需要的公式推導(dǎo)、程序編制及修改也相對容易，可根據(jù)其他領(lǐng)域的需要進(jìn)行廣泛應(yīng)用.

[1] 楊春.二級反應(yīng)速度常數(shù)測定數(shù)據(jù)的微機(jī)處理[J].四川師范大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,1997(5):136-140.

[2] 吳瓊,艾佑宏,孫玉寶.乙酸乙酯皂化反應(yīng)實驗數(shù)據(jù)處理的一種新方法[J].高校實驗室工作研究,2013(2):38-39.

[3] 謝祖芳,黎中良,黃中強(qiáng),等.乙酸乙酯皂化反應(yīng)實驗數(shù)據(jù)的非線性處理[J].實驗科學(xué)與技術(shù),2006,4(6):7-9,39.

[4] 宋麗華.乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率系數(shù)測定數(shù)據(jù)處理方法[J].淮北師范大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,1999(1):83-86.

[5] 宋劉斌,楊道武.Excel和Origin在物理化學(xué)實驗數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用[J].中國教育研究論叢,2007(00):178-179.

[6] 庫爾班江·肉孜,加米拉·扎衣頓,劉瑞泉.Origin8.0在乙酸乙酯皂化反應(yīng)實驗數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用[J].廣州化工,2013(7):190-192.

[7] 余逸男.乙酸乙酯皂化反應(yīng)實驗數(shù)據(jù)的非線性擬合[J].東華大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版, 2002, 28(3):93-95.

[8] 向明禮,曾小平,翟淑華,等.Excel在乙酸乙酯皂化反應(yīng)三參數(shù)非線性擬合中的應(yīng)用[J].西南民族大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版, 2004,30(1):16-20.

(責(zé)任編校：李建明英文校對：李玉玲)

The Processing Method of Ethyl Acetate Saponification Experimental Data

WANG Ying
(Department of Chemistry of Teacher’s College, Shenyang University, Shenyang, Liaoning 110041, China)

In order to easily calculate, process and map the data, the spreadsheet data processing is used in the acetic ether saponification reaction. First the math model to Excel spreadsheet is designed. Then, the calculation formula is formed according to the mathematical calculations; concrete treatment methods of process are given in detail; the concrete instance data processing is discussed. The results show that this method, with which we deal with second-order reaction data of acetic ether saponification, is simple and fast with less steps and can avoid the human error.

second-order reaction; Excel spreadsheets; ethyl acetate; saponification reaction; data processing

O621.25+6.5

A

1673-2065(2014)04-0042-03

10.3969/j.issn.1673-2065.2014.04.011

2014-04-06

王 穎(1957-),女,河北樂亭人,沈陽大學(xué)師范學(xué)院化學(xué)系教授.