基于MATLAB的弱電解質(zhì)電離平衡常數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理與圖形繪制研究

摘 要： 本文設(shè)計(jì)了Matlab 語(yǔ)言程序，并用于“電導(dǎo)法測(cè)定弱電解質(zhì)的電離平衡常數(shù)” 的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理與圖形繪制， 處理結(jié)果與所作圖形均符合實(shí)驗(yàn)要求。與手工作圖相比，具有簡(jiǎn)潔、快捷與直觀等特點(diǎn)，而且可避免人為因素的誤差。

關(guān)鍵詞： 電離平衡常數(shù) 速率常數(shù) MATLAB軟件

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)具有數(shù)據(jù)多、處理麻煩、手工作圖、隨意性強(qiáng)、人為因素引起誤差大等問(wèn)題。Matlab軟件[1]-[3]提供了多種線性與非線性擬合手段，精確度高，編程語(yǔ)言簡(jiǎn)單易學(xué)，可視性強(qiáng)，接口實(shí)現(xiàn)方便，可以很好地進(jìn)行自動(dòng)化數(shù)據(jù)處理。采用Matlab語(yǔ)言進(jìn)行編程以處理，可以避免許多人為因素引起的誤差，且編程簡(jiǎn)單，計(jì)算結(jié)果與程序所作圖形均符合實(shí)驗(yàn)要求。

本文以物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)“電導(dǎo)法測(cè)定弱電解質(zhì)的電離平衡常數(shù)”為例[4]-[5]，編寫(xiě)Matlab語(yǔ)言程序，并應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及圖形繪制，展示Matlab在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和圖形繪制中簡(jiǎn)潔、快捷與直觀等特點(diǎn)。

1.實(shí)驗(yàn)原理

2.實(shí)驗(yàn)步驟

（1）調(diào)節(jié)恒溫槽，水溫保持25.0±0.1℃。

（2）按要求接好電導(dǎo)率儀，并打開(kāi)電導(dǎo)率儀開(kāi)關(guān)，預(yù)熱15min。

（3）電導(dǎo)率儀電導(dǎo)池常數(shù)的校正（詳見(jiàn)“LIDA DDS-W精密電導(dǎo)率儀操作手冊(cè)”）。

①調(diào)節(jié)溫度補(bǔ)償旋鈕，使其指示的溫度值與溶液溫度相同，將儀器測(cè)量開(kāi)關(guān)設(shè)置校正（溫補(bǔ)）檔，調(diào)節(jié)常數(shù)校正鈕，使儀器顯示電導(dǎo)池實(shí)際常數(shù)值。

③否則，重復(fù)上述①、②步，再進(jìn)行校正，直到滿意。

（4）HAc溶液的電導(dǎo)率的測(cè)定。

①用移液管從0.0200 mol·L HAc溶液中吸出20 mL溶液放入干凈的反應(yīng)管中，將電導(dǎo)池先用電導(dǎo)水蕩洗并用濾紙吸干（濾紙切勿觸及鉑黑?。┓湃氪郎y(cè)液中恒溫10 min測(cè)量其電導(dǎo)率，重復(fù)3次，取平均值。

②再用移液管準(zhǔn)確移出20.00 mL上述反應(yīng)管中的溶液，棄去。再用移液管準(zhǔn)確移入20.00 mL電導(dǎo)水，置于上述反應(yīng)管中，將電導(dǎo)池先用電導(dǎo)水蕩洗并用濾紙吸干（濾紙切勿觸及鉑黑），攪拌均勻后，恒溫10 min測(cè)定其電導(dǎo)率3次，取平均值。

③—⑤仿照步驟②的操作，使?jié)舛扔纱蟮叫。瑴y(cè)定不同濃度HAc溶液的電導(dǎo)（率）。

最后傾去反應(yīng)管中的溶液，放至烘箱或烘干器烘干。電導(dǎo)池用電導(dǎo)水洗凈并用濾紙吸干，待用。

3.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

（1）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄

在25.0℃時(shí)，實(shí)驗(yàn)測(cè)得不同濃度的醋酸水溶液相應(yīng)的電導(dǎo)率，如下表所示

（2）設(shè)計(jì)MATLAB程序處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和繪制圖形

（3）運(yùn)行結(jié)果

在MATLAB 7.0環(huán)境下運(yùn)行得到原始數(shù)據(jù)散點(diǎn)圖形和直線擬合后的圖形，然后對(duì)圖形進(jìn)行編輯，其方法是：點(diǎn)擊Figure界面中主菜單Edit按鈕，跳出一個(gè)對(duì)話框；然后點(diǎn)擊Figure Properties按鈕，再用鼠標(biāo)拖動(dòng)圖形和圖題調(diào)整到相應(yīng)位置；最后點(diǎn)擊對(duì)話框中Copy Figurer按鈕，將圖形拷貝到Word文檔中，如圖1所示。

4.結(jié)論

MATLAB制作相圖具有可靠性和極強(qiáng)的可操作性，提高實(shí)驗(yàn)效率，效果明顯，必將成為學(xué)生和教師的得力助手，在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中具有很強(qiáng)的推廣應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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基金項(xiàng)目：湖南省應(yīng)用化學(xué)重點(diǎn)建設(shè)學(xué)科（湘教發(fā)[2011]76號(hào)）；湘南稀貴金屬化合物及其應(yīng)用湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室資助（湘科函字[2011]65號(hào)）。