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Excel软件应用研讨

 论文栏目:化学反应论文     更新时间:2013-11-28 9:25:12   

1处理数据,绘制曲线,求出反应级数m,n和反应速率常数k

(1)在E1键入v,在E2键入“=D:D/A:A”,则E列表示反应速率,按住右下角的十字架拖动到E6,自动算出各反应速率。

(2)在F1键入lg[S2O8-],在F2键入“=”,点击“插入函数”,选择类别“数学与三角函数”,再选择“LOG10”函数,在“number”中输入“B:B”,按Enter键,则F列表示(NH4)2S2O8浓度的对数,按住右下角的十字架拖动到F6,自动算出各过硫酸铵浓度的对数。

(3)在G1键入lg[I-],按照上述方法在G2插入“LOG10”函数,在“number”中输入“C:C”,按Enter键,则G列表示碘化钾浓度的对数,按住右下角的十字架拖动到G6,自动算出各碘化钾浓度的对数。
(4)在H1键入lgv,按照上述方法在H2插入“LOG10”函数,在number中输入“E:E”,按Enter键,则H列表示反应速率的对数。按住右下角的十字架拖动到H6,自动算出各反应速率的对数。

(5)选择F2-F4,按住Ctrl键,选择H2-H4,点击“插入”,“图表”,选择“散点图”,选择“平滑线散点图”,在图中的直线上点击右键,选择“添加趋势线”,选择“直线”,选择“公式”和“显示R的平方”,得到图1。图1显示直线方程y=1.0083x-3.4734,R=0.9996,该直线的斜率是1.0083,可求出m≈1,与文献结果一致。

(6)选择G4-G6,按住Ctrl键,选择H4-H6,点击“插入”,“图表”,选择“散点图”,选择“平滑线散点图”,在图中的直线上点击右键,选择“添加趋势线”,选择“直线”,选择“公式”和“显示R的平方”,得到图2。图2显示直线方程y=0.9999x-3.4807,R=0.9999,该直线的斜率是0.9999,可求出n≈1,与文献结果一致。

(7)在I1键入k,在I2键入“=E:E(/B:B*C:C)”,按住右下角的十字架拖动到I6,自动算出反应的速率常数。

2考察温度对化学反应速率的影响,求出反应的活化能

固定反应物的浓度和组成,通过在室温(285K),室温+10℃(295K),室温+20℃(300K)3个不同温度下测出反应时间,求出不同温度下反应的速率常数k,根据Arrhenius公式,反应速率常数k与反应温度T的关系为lgk=A-Ea/2.303RT,以lgk~1/T作图,即可求出反应的活化能。利用Excel软件可以快速准确地求出活化能。具体操作:

2.1键入数据

(1)在J1键入T,在J7-J9键入285,295,305,J列表示反应温度(K)。

(2)在A7-A9键入124.8,63.4,30.6,表示反应时间。

(3)在B7-B9键入0.04,表示过硫酸铵的初始浓度。

(4)在C7-C9键入0.08,表示碘化钾的初始浓度。

2.2处理数据,求出反应的活化能

(1)将E列的右下角的十字架按住,拖出E7-E9,自动算出反应速率。

(2)将I列的右下角的十字架按住,拖出I7-I9,自动算出反应速率常数。

(3)在K1键入1/T,在K7键入“=1/J:J”,则K列表示反应温度的倒数,按住右下角的十字架,拖出K7-K9,自动算出反应温度的倒数。

(4)在L1键入lgk,在L6键入“=LOG10(I:I)”,M列表示反应速率常数的对数,按住右下角的十字架,拖出L7-L9,自动算出反应速率常数的对数。

(5)选择K7-K9以及L7-L9,点击“插入”,“图表”,选择“散点图”,选择“平滑线散点图”,在图中的直线上点击右键,选择“添加趋势线”,选择“直线”,选择“公式”和“显示显示R的平方”,得到图3。图3显示直线方程为y=-2679.1x+6.9977,R=0.9986,直线的斜率为-Ea/2.303R,R为气体常数8.314J•(K•mol)-1,由此求出反应的活化能为51.3kJ•mol-1,活化能的文献值为51.9kJ•mol-1,实验误差为(文献值-实验值)/实验值×100%=1.2%,不超过±5%,符合实验要求。从表1看出,当KI浓度不变时,(NH4)2S2O8的浓度增加一倍或二倍,反应速率相应增加约1倍或2倍,即反应速率与反应物(NH4)2S2O8的浓度成正比,因此m=l;当(NH4)2S2O8的浓度不变,KI浓度的增加一倍或二倍,反应速率相应增加约一倍或二倍,,即反应速率与反应物KI的浓度成正比,因此,n=1;与作图得到的结果一致。还可看出,温度每升高10K,反应速率常数增加约两倍,符合范特霍夫经验规律。

3结论

化学反应速率与活化能的实验数据处理非常麻烦,涉及大量计算和多个图形,利用Excel软件的函数和自动计算功能可以大大缩短计算时间,而利用其作图和曲线拟合功能可以提高计算的速度和准确性。将Excel软件应用于大学实验教学对提高学生的数据处理能力有着重要意义。

作者:舒婷 单位:湖北科技学院 药学院

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