田博士,劉少華

Origin7.0在“PbI2溶度積的測定”實驗數(shù)據(jù)處理中的應用

田博士,劉少華

(周口師范學院化學系,河南周口466000)

運用Origin7.0軟件對“PbI2溶度積的測定”實驗中的數(shù)據(jù)和實驗結果進行處理和分析,解決了該實驗中數(shù)據(jù)較多、不易處理及手工繪圖誤差大的問題,提高了實驗結果的準確度.

Origin7.0;數(shù)據(jù)處理;溶度積測定

“PbI2溶度積的測定”實驗是無機化學實驗中一個基本實驗[1],該實驗有利于加深學生對溶度積概念的理解和應用,它在整個無機化學實驗中具有舉足輕重的作用.但是,該實驗所涉及的數(shù)據(jù)繁多,處理復雜[2].另外,目前學生多用坐標紙手工繪制I-濃度的標準曲線,這種手工作圖方法不僅費時費力,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用Origin7.0軟件在“PbI2溶度積的測定”實驗中繪制標準曲線、簡化數(shù)據(jù)處理和對實驗結果進行分析.

1 實驗原理

對化學反應:

設c,a分別為反應物的初始濃度,b為沉淀溶解反應達到平衡后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,用可見分光光度計在520 nm處測其吸光度A,再根據(jù)I-濃度的標準曲線推算出I-的濃度b[3],代入上述方程即得.實驗中不同I-濃度對應的吸光度A見表1.

表1 不同I-濃度在520 nm處對應的吸光度A

沉淀溶解達到平衡后,把溶液中I-濃度稀釋3倍,由可見分光光度計測定其在520 nm處吸光度A,本實驗為提高實驗結果準確度,平行做3次求平均值,數(shù)據(jù)記錄見表2.

表2 PbI2溶度積測定實驗數(shù)據(jù)記錄

2 數(shù)據(jù)處理和結果分析

2.1 繪制I-濃度的標準曲線

啟動Origin 7.0,在工作表中分別輸入 I-的濃度c和對應的吸光度A,對應為A,B列.選中兩列,點擊“scatter”,得到一個關于c-A的散點圖,然后單擊Origin主菜單中的“分析”(Analysis),在打開的下拉菜單中點擊“線性擬合”(Fit liner),此時Origin會在散點圖的基礎上自動生成一條擬合曲線(見圖1).同時,在“Result Log”窗口中顯示擬合結果,圖1中 A,B為線性回歸系數(shù),SD為擬合變量 Y的標準差,R為相關系數(shù), N為數(shù)據(jù)點數(shù).由線性回歸處理結果可知,本實驗的線性方程為

A=0.028+181.902 9c.

相關系數(shù) R=0.999 4,表明數(shù)據(jù)線性相關關系較好,精確度高.本實驗中I-濃度標準曲線方程的準確繪制是得到準確實驗結果的關鍵,一旦標準曲線方程誤差較大,直接導致實驗結果的不準確.

圖1 線性回歸曲線及參數(shù)

2.2 PbI2溶度積的計算

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-初始濃度對應的 I-平衡濃度b1,b2,b3的數(shù)據(jù).以A列為例計算溶度積Ksp:選中A列,點擊右鍵,選中“Set Column Values”,在彈出對話框里輸入計算溶度積 Ksp的表達式“col(A)＊0.000 972＊[0.007 5-(0.010 5-0.000 972)/2]”,表達式中“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,點擊“OK”(見圖2),Origin即自動將 Ksp的值列于該列.B和C兩列數(shù)據(jù)對應的溶度積 Ksp的計算方法同上.與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法[1-3]相比,用Origin7.0軟件計算溶度積 Ksp只需輸入其表達式,大大簡化了數(shù)據(jù)計算量,并且誤差小,實驗結果更加科學.

2.3 實驗結果的分析

用Origin7.0軟件,對相同溫度和壓力下求得的3組溶度積 Ksp的值進行了分析.啟動 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,點擊右鍵,選擇“Statistics on Columns”,即彈出一個新的工作表窗口,表中顯示出該列的各項統(tǒng)計參數(shù),包括平均值(Mean)、標準偏差(SD,standard deviation)和標準誤差(SE,standard error)等.由圖3可知,Ksp的平均值為1.95×10-9,與文獻值基本吻合[3].由統(tǒng)計結果可知,數(shù)據(jù)標準偏差和標準誤差分別為5.52×10-10和3.19×10-10,表明實驗結果精確度高,數(shù)據(jù)可靠.

3 結論

本文詳細介紹了在“PbI2溶度積的測定”中如何運用Origin7.0軟件繪制I-濃度標準曲線、簡化計算過程和分析實驗結果.結果表明,Origin7.0軟件處理數(shù)據(jù)具有快速、簡單和科學的優(yōu)點,減小了數(shù)據(jù)處理中的主觀誤差,簡化了數(shù)據(jù)計算量,提高了實驗結果的準確度.另外,Origin7.0軟件易學易用,在教學過程中指導學生使用此軟件處理實驗數(shù)據(jù)和繪圖,能減少實驗誤差,得到更科學的實驗結果,有利于培養(yǎng)學生科學、嚴謹?shù)膶嶒瀾B(tài)度和提高學生處理數(shù)據(jù)的綜合能力.

[1]北京師范大學無機化學教研室.無機化學實驗[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].黃岡師范學院學報,2004,24(3):81-83.

[3]大連理工大學無機化學教研室.無機化學實驗[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

周口師范學院青年科研基金項目(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.