Excel在分析化学教学中应用的两个实例
Excel在《化学反应原理》教学中的应用
化 学教 与 学 2 0 1 3年 第 5期
95 —
・
多媒体与化学教学 ・
表2
A B C D E F 1
A B
表 3
C D E
S O2
O2
S O 3
1 c ( H C 1 ) V ( HC 1 ) c ( N a O H ) V ( N a O H ) c ( H 3
集 器和 电脑 .利用相应 的软件就能 实现快速便捷绘 制。 这 种方法 的缺点是装备投 入较大 ,用 e x c e l 同样可 以实
现数 据的快速处理及曲线的绘制 。 在表格 中输入 如下数 据 :
由于氢离子浓度 的计算 方法与溶液 的酸碱性有关 ,
一
“ t / a r i n ” , “ 数值 ( Y ) 轴”
线 图( 见图 3 ) 。 0
图 2
、
图表功 能初 步运用
在“ 化学 反应速率 的表示方 法 ” 这一 节 中( 取 自于江 苏 教育 出版社 出版 的《 化 学反应 原理 》 ) , 要 求学 生绘 制 H 0 : 分解 反应 浓度一 时 间曲线 ,并 计算任 意一个 l O m i n 间隔 中平均每分钟 H 2 0 的物质 的量浓度 的改变值 。 利用 E x c e l 的图表功能 , 能精确 、 快速实现这一任务 。
量浓度 的改变值” 任务 。
1
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利用Excel快速计算化学分析测定结果
利用Excel快速计算化学分析测定结果摘要:针对目前大部分分析仪器不能直接计算样品测定结果的状况,本文以钼蓝分光光度法测定大豆中磷化物为例,详细介绍了笔者摸索出的利用Excel对化学分析数据进行线性回归、快速计算测定结果的方法,可用于气/液相色谱、分光光度、电位分析、容量分析等。
该套方法操作简便,计算准确、快捷,同时可将数据保存于数据库中,作为分析者的重要资料库,事半功倍。
关键词:Excel;检测;结果;快速;计算对于化学分析而言,在分析操作完成后,一般需对测试过程中产生的原始数据(如试样质量、定容体积、稀释倍数、测试液浓度、峰面积或电位值等)进行数据处理才能得到最终的试样测定结果。
目前大多数分析仪器如色谱仪、分光光度计、酸度计等只能给出测试液浓度,需再手工用计算器按计算公式计算试样最终测定结果;有些小型或落后仪器甚至不能进行线性回归,还需手工用计算器对标准曲线进行回归计算,算出测试液浓度,再用计算器计算测定结果。
这种过程费时费力易出错,且数据不能同时储存。
针对这种情况,笔者摸索出一套利用Excel 进行线性回归、计算测定结果并一次打印检测记录的方法,可用于气相色谱、液相色谱、分光光度、离子选择电极等分析方法。
该套方法操作简便,计算准确、快捷,且同时将数据保存于数据库中,可作为分析者的重要资料库,事半功倍。
本文以钼蓝分光光度法测定大豆中磷化物为例,介绍计算程序的制作及测定结果的计算方法。
1 标准曲线回归方程的计算(1)打开Excel工作表,在某列(如A2~A7)输入配制的磷系列标准溶液浓度5、10、15、20、25、30mg/L;在另一相邻列(如B2~B7)输入分光光度计测得的系列标准液的吸光值(见图1,深灰色区域为Excel生成的数据区,表中汉字及其它符号R2、R、K、B可先行输入)。
图1 回归方程计算图例(2)另选一空区域(如D2~E4)输入:“=Linest(A2:A7,B2:B7,1,1)”,然后同时按下Ctrl+Shift+Enter键,此时D2栏显示出曲线斜率k,本例为126.4;E2栏显示出曲线截距b,本例为-0.133;D4栏显示出曲线相关系数的平方R2,本例为0.9989;在D5栏输入R计算公式“=(D4)^0.5”,回车,即显示相关系数R,本例为0.9995。
Excel在化学实验数据处理中的应用
1 2 用 E cl . xe 计算甘氨酸的离解 常数
要 通 过 E cl电 子 表 格 完 成 滴 定 过 程 中 xe
[ 卜一 £一 而的计 算 , 必须 先 进 行甘 氨 酸 离解 常 数 的 计算 。打 开 E cl在 工 作 表 一 中 , 并 A 一 H1 xe, 合 1 单元 格 , 工作 表 一 命 名 为甘 氨 酸 离解 常 数 的计 把 算 , A 、2 E 、 2 H 在 2 C 、 2 G 、 2中 分 别 输 入 N O 浓 aH 度、 甘氨 酸 浓 度 、 度 、 温 日期 和 它 们 的 值 , 3 H A一 3 单 元 格 分 别 设 置 为 V( a H) p [ ] l N O 、 H、 H 、g [ ] [ H一 、 . [ a 和 p a 在 A H 、 O ] C. N ] 、 K。 3列 和 B 4列对 应 单 元 格 中输 入 实 验 测 得 的 数 据 ,4 C 一 H 4单 元 格 中根 据 实 验计 算 公 式 应用 E cl 的 xe 中
发 生变 化 。可利 用 p 计 测 量 该 体 系 中 H H 离 子 浓 度 的变 化 来 计 算 配 合 物 的逐 级 稳 定 常 数 K , ,
函数编写计算程序 , 计算出一组 p a K 。拖拽单 元 格填 充柄 , xe 可根 据 活 动 单 元 格 的 公式 , 变 E cl 按
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第2 7卷第 2期 20 07年 3月
云南 师范 大学 学报
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Excel在化学化工中的应用
Excel在化学化工中的应用Excel是集文字、数据、图表处理于一体的,并能进行数据计算和统计分析的电子表格软件。
它是微软办公套装软件的一个重要组成部分,它可以进行各种数据处理、统计分析和辅助决策操作,广泛的应用于管理、统计财经和金融等众多领域。
但其强大的计算功能,可以在一瞬间根据给定的公式和参数计算出大量的数据,形成准确的曲线和图表,使其在化学和化工中有着愈益重要的作用。
它能够运用复杂的公式,并且有条理的显示结果。
由于其丰富的库函数和强大的运算功能,使用excel进行化工计算,可以大大简便运算过程,只需使用填充柄,便可以完成一系列的运算,具有方便、快捷、准确率高等优点,而且无编写程序之烦恼。
在excel中,能够赋予单元格或单元格区域一个名字,并且在公式中得到应用,在化工计算中有相当多的数据时预先给定的,将名字替换应用地址,对于操作而言是相当便利的,并且能进一步保障应用的正确性。
例如在平衡精馏中求解y d=qx w/(q-1)-x f/(q-1)中可以分别定义两个单元格为q(液相分率)和xf(进料组成),定义时,选定某一单元格,点击“插入”、“名称”、“定义”输入定义的名称即可,在公式中直接输入q和x f,若要改变其值公式不变,只需改变名称。
反复操作,在“工具”下拉菜单“选项”中找到“重新计算”,选中“反复操作”复选框即可。
Excel通过改变单元格的数值,甚至从属于这单元格的公式返回预期是结果,主要解决循环引用问题,计算精度和迭代次数均可调整,适用于已知结果求复合此结果的输入值的问题,在化工计算中有广泛应用空间。
例如在化学分离过程中,计算泡点温度需要核算和迭代,此时使用excel循环迭代可快捷方便,节省人力和时间。
同时,利用数据画出的曲线有时与理论有一定的差距,可以使用线性拟合和线性回归,得到曲线的方程和方程的精度。
Excel的显著特点是工作表中的数据变化时,图表也随之改变。
在大二的下学期和大三的上学期,我们进行了一年的化工原理实验,这其中有大量的实验数据,我们就主要是通过excel来处理并得出结论的。
MicrosoftExcel在本科分析化学实验教学中的应用
( 2) 输入计算公式并结合 Excel 的复制功能完成数据计算 , 求出每个学生所测得的厦大海 域海水中 卤素 总 量, 选 择 Excel 的 函 数 ( fx ) 功 能, 利 用 Excel 的内 部 函 数 AVERAGE 与 STDEV , 求出每个学生所测得的厦大海域海水中卤素总量的样本平均值、 样本标准偏差及 , 求出每年学生所测得的厦大海域 变异系数。 ( 3) 利用 Excel 的内部函数 , AVERAGE 与 STDEVP ( 4) 在计算结果的基础上作弃留检验和显著性检验。 ( 5) 利用 Excel 的排序功能键对样本平均值进行排序, 并利用 COUNT 函数功能 , 求出落 在不同测量值区间的测量数据的个数( 频数 ni ) , 求出相应的频率 ( ni / n , 其中 n 为样本数 ) 和 频率密度 ( ni / n s , 其中 布图 ( 见图 1) 。 ( 6) 利用 Excel 内部函数 STANDARDIZED 机误差的正态化分布图( 见图 2) 。 ( 7) 输出数据处理结果, 保存文件并退出。 , 求出样本平均值的正态化值( u ) , 并做出随 s 为组距) , 并选择 插入 图表 功能, 作出测量数据的频率密度分
图3 标准曲线
性回归, 并选择输出线性方程和相关系数等功能 , 单击 确定 , 退出回归分析状态。鼠标移出 图区 , 双击鼠标左键 , 退出图编辑状态。得到如图 3 所示的标准曲线图。( 为使图美观 , 可作相 应的编辑 , 如字体的选择、 坐标刻度的选择等。 ) ( 4) 参照 2 与 3 的步骤, 作吸收光谱图。 ( 5) 参照 2 与 3 的步骤, 作有关条件实验的曲线。 3 结语 由于分析化学实验在二年级开设, 此时学生已经具备相当的计算机基础, 通过指导老师的 示范操作, 能较快地掌握 Excel 的基本操作, 以上教学内容 , 均可在 3~ 6 h 内完成。通过这一 训练 , 学生基本掌握了一般分析数据处理的计算机方法。在后续的实验课程中 , 学生可运用所 学到的计算机方法处理各实验的数据, 使实验数据的处理和报告更具科学性。
Excel在化学化工中的应用
Excel在化学化工中的应用Excel是集文字、数据、图表处理于一体的,并能进行数据计算和统计分析的电子表格软件。
它是微软办公套装软件的一个重要组成部分,它可以进行各种数据处理、统计分析和辅助决策操作,广泛的应用于管理、统计财经和金融等众多领域。
但其强大的计算功能,可以在一瞬间根据给定的公式和参数计算出大量的数据,形成准确的曲线和图表,使其在化学和化工中有着愈益重要的作用。
它能够运用复杂的公式,并且有条理的显示结果。
由于其丰富的库函数和强大的运算功能,使用excel进行化工计算,可以大大简便运算过程,只需使用填充柄,便可以完成一系列的运算,具有方便、快捷、准确率高等优点,而且无编写程序之烦恼。
在excel中,能够赋予单元格或单元格区域一个名字,并且在公式中得到应用,在化工计算中有相当多的数据时预先给定的,将名字替换应用地址,对于操作而言是相当便利的,并且能进一步保障应用的正确性。
例如在平衡精馏中求解y d=qx w/(q-1)-x f/(q-1)中可以分别定义两个单元格为q(液相分率)和xf(进料组成),定义时,选定某一单元格,点击“插入”、“名称”、“定义”输入定义的名称即可,在公式中直接输入q和x f,若要改变其值公式不变,只需改变名称。
反复操作,在“工具”下拉菜单“选项”中找到“重新计算”,选中“反复操作”复选框即可。
Excel通过改变单元格的数值,甚至从属于这单元格的公式返回预期是结果,主要解决循环引用问题,计算精度和迭代次数均可调整,适用于已知结果求复合此结果的输入值的问题,在化工计算中有广泛应用空间。
例如在化学分离过程中,计算泡点温度需要核算和迭代,此时使用excel循环迭代可快捷方便,节省人力和时间。
同时,利用数据画出的曲线有时与理论有一定的差距,可以使用线性拟合和线性回归,得到曲线的方程和方程的精度。
Excel的显著特点是工作表中的数据变化时,图表也随之改变。
在大二的下学期和大三的上学期,我们进行了一年的化工原理实验,这其中有大量的实验数据,我们就主要是通过excel来处理并得出结论的。
9用EXCEL软件处理化工原理实验数据的尝试
9用EXCEL软件处理化工原理实验数据的尝试化工原理实验数据的处理对于实验结果的分析和理解非常重要。
在过去,人们通常会使用手工计算和绘图进行数据处理和分析。
然而,随着计算机技术的发展,人们逐渐采用软件工具来进行实验数据处理,其中EXCEL是一个常用的工具。
在本文中,我将介绍我在使用EXCEL软件处理化工原理实验数据方面的尝试与经验。
首先,我将讨论我使用EXCEL软件处理实验数据的一般步骤。
在进行数据处理之前,首先需要将实验数据输入到EXCEL软件中。
通常,实验数据以表格的形式存在,我们可以将数据逐行或逐列输入到EXCEL的单元格中。
输入数据后,我们可以使用EXCEL的内置函数和工具对数据进行处理和分析。
在EXCEL中,我们可以使用各种函数来对实验数据进行处理。
例如,SUM函数可以用于计算数据的总和,AVERAGE函数可以用于计算数据的平均值,MAX和MIN函数可以用于计算数据的最大值和最小值。
此外,EXCEL还提供了各种统计分析工具,如方差分析、回归分析和t检验等。
通过使用这些函数和工具,我们可以对数据进行各种统计和分析,以了解实验结果并得出结论。
在使用EXCEL软件处理化工原理实验数据时,我还遇到了一些常见的问题和挑战。
其中之一是如何处理大量的实验数据。
通常,一个实验会生成很多数据点,如果手动输入这些数据点,将会非常繁琐和耗时。
为了解决这个问题,我尝试使用EXCEL的数据导入功能。
通过将实验数据存储在一个文本文件中,并使用EXCEL的数据导入功能将数据导入到EXCEL中,可以大大简化数据输入的过程。
另一个问题是如何进行数据的可视化和呈现。
在进行数据分析和总结时,用图表来展示数据是非常有帮助的。
EXCEL提供了各种绘图工具,如散点图、柱状图、折线图等,可以用于绘制各种类型的图表。
此外,EXCEL还提供了各种图表格式设置选项,可以自定义图表的颜色、字体等属性,以便更好地展示实验结果。
最后,我还尝试了一些高级功能和技巧,来提高实验数据的处理和分析效率。
Excell在分析化学教学中的应用
第37卷第8期2015年8月湖州师范学院学报J o u r n a l o fH u z h o uU n i v e r s i t y V o l.37 N o.8 A u g.,2015E x c e l在分析化学多媒体教学中的应用*以滴定曲线讲解为例伍涛,吴湘,童艳花(湖州师范学院生命科学院,浙江湖州313000)摘要:采用E x c e l,介绍了酸碱滴定㊁配位滴定和氧化还原滴定中有关滴定E x c e l的计算过程㊁绘图方法和结果.由上可见,用E x c e l软件分析滴定过程,处理滴定数据,,形象直观,是分析化学多媒体教学的有力工具.关键词:E x c e l;分析化学;滴定曲线中图分类号:T Q015.9文献标识码:A文章编号:10091734(2015)08009507,数据处理是其中非常重要的部分.教学内容上也涉及较多的数学公式,计算量大.特别是滴定曲线的教学,涉及多个章节,传统的板书教学会讲得非常费力,教师不可能将所需的图表和曲线都画在黑板上,由于缺乏直观形象的参考,滴定曲线的形态描述就变得抽象而模糊,学生也很难跟上教师的思路[1~3].E x c e l是功能强大的电子表格软件,能够进行数据管理㊁数据分析㊁图形图标处理及编程,还提供函数库进行较复杂的计算[4].在化学㊁化工实验教学及科学研究中,有大量具有个性化的实验需要专业人员采用某些软件来处理实验数据.现代教育越来越重视大学生的素质和综合能力的培养[5].为了提高学生综合处理分析数据的能力,分析化学多媒体教学采用E x c e l软件处理教学过程中涉及的各类计算.下面分别介绍E x c e l软件在各类滴定曲线中的具体应用.1酸碱滴定利用E x c e l软件的绘图功能绘制酸碱滴定曲线,即反应混合液的p H值随滴定剂加入体积的变化而不断变化的曲线.利用该软件的绘图功能,给学生展示教材中绘制好的滴定曲线的计算依据和绘制方法,使学生更能深刻地了解概念及其原理.1.1一元强碱滴定一元强酸强碱滴定强酸过程经历了3个阶段:酸性溶液㊁中性溶液及碱性溶液.计算公式分别为:化学计量点前:p H=-l g c a㊃V a-c b㊃V bV a+V b.式中:c a为酸的摩尔浓度(m o l/L);c b为碱的摩尔浓度(m o l/L);V a为酸的体积(m l);V b为碱的体积(m L).化学计量点:p H=7.化学计量点后:p H=14+l g c b㊃V b-c a㊃V aV a+V b.(2)例0.1000m o l/LN a O H溶液滴定20.00m L0.1000m o l/L H C l溶液,计算并画出滴定曲线.E x c e l计算过程如下:(1)双击M i c r o s o f tE x c e l软件,进入数据表工作状态.在E x c e l表格中添加列,输入相关字段名称,并在相应栏填上数字.*收稿日期:20150430基金项目:湖州师范学院2015年教学改革项目研究成果(J G B015).通信作者:伍涛,副教授,研究方向:环境放射化学.E m a i l:t w u@h u t c.z j.c n(2)在p H 一栏中键入 = 号,化学计量点前和化学计量点,输入公式(1),化学计量点后,输入公式(2).N a O H 滴定H C l 的计算结果见表1.表1 N a OH 滴定H C l 的计算结果T a b l e 1 T h e c a l c u l a t e d r e s u l t s f o r t h e t i t r a t i o no fN a O Ht oH C lN a OH 体积/m LN a OH 浓度/(m o l /L )H C l 体积/m LH C l 浓度/(m o l /L )pH 00.1200.11.0050.1200.11.22100.1200.11.48150.1200.11.8519.80.1200.13.30200.1200.17.0020.20.1200.110.70230.1200.111.84250.1200.112.05300.1200.112.30350.1200.112.44400.1200.112.52 Ex c e l 画图过程如下:点击E x c e l 的图表向导,选择散点图,以N a O H 体积列为X 轴㊁pH 列为Y 轴绘制曲线(见图1).02468101214051015202530p HV (mL)NaoH 1 NaOH HClFig. 1The titration curve of NaOH to HCl1.2 一元强碱滴定一元弱酸用0.1000m o l ㊃L -1N a O H 溶液滴定20.00m L0.1000m o l ㊃L -1H A c 溶液.强碱滴定弱酸过程经历了4个阶段:H A c 弱酸㊁H A c N a A c 缓冲溶液㊁生成H A c 的共轭碱N a A c (弱碱)和混合碱液N a A cN a OH.计算公式分别为:滴定开始前:p H =-l g c aK a .(3)化学计量点前:p H =-l gK a ㊃c ac b.(4)化学计量点:p H =14+l g c bK a .(5)化学计量点后:p H =14+l gc b ㊃V b -c a ㊃V a V a +V b.(6)E x c e l 计算过程如下:(1)在E x c e l 表格中添加列,输入相关字段名称,并在相应栏填上数字.(2)在p H 一栏中键入 = 号,在滴定开始前,输入公式(3),化学计量点前,输入公式(4),化学计量69湖州师范学院学报 第37卷点,输入公式(5),化学计量点后,输入公式(6).N a O H 滴定H A c 的计算结果见表2.表2 N a OH 滴定HA c 的计算结果T a b l e 2 T h e c a l c u l a t e d r e s u l t s f o r t h e t i t r a t i o no fN a O Ht oH A cN a OH 体积/m L N a OH 浓度/m o l /L HA c 体积/m L HA c 浓度/m o l /L C a/m o l /L C b/m o l /L p H 0.00.1200.10.10000.00002.875.00.1200.10.06000.02004.2610.00.1200.10.03330.03334.7415.00.1200.10.01430.04295.2219.00.1200.10.00260.04876.0219.80.1200.10.00050.04976.7420.00.1200.10.05008.7220.20.1200.10.000510.7021.00.1200.10.002411.3925.00.1200.10.011112.0530.00.1200.10.020012.3035.00.1200.10.027312.4440.00.1200.10.033312.52 Ex c e l 画图过程如下:点击E x c e l 的图表向导,选择散点图,以N a O H 体积列为X 轴㊁pH 列为Y 轴绘制曲线(见图2).02468101214051015202530p HV (mL)NaoH 2 NaOH HAcFig. 2The titration curve of NaOH to HAc2 配位滴定采用E x c e l 软件绘制E D T A 酸效应系数曲线图和E D T A 滴定曲线图,包括绘制a Y (H )随pH 值变化的曲线.通过计算a Y (H )与[H +]的对应关系画出l g a Y (H )vs .p H 的酸效应曲线图.此外,通过E D T A 滴定Z n 2+,了解滴定过程中[Z n 2+]浓度的计算公式,并绘制滴定曲线.2.1 E D T A 的酸效应系数方程E D T A 的酸效应系数方程:αY (H )=1+β1[H +]+β2[H +]2+β3[H +]3+β4[H +]4+β5[H +]5+β6[H +]6.(7)式中:累积质子化常数b 1~b 6分别为1010.26㊁1016.42㊁1019.09㊁1021.09㊁1023.5㊁1024.4.E x c e l 计算过程如下:(1)在E x c e l 表格中添加列,输入相关字段名称,并在相应栏填上数字.79第8期 伍涛,等:E x c e l 在分析化学多媒体教学中的应用(2)在a Y (H )一栏中键入= 号,输入公式(7).(3)在l g a Y (H )一栏中,对a Y (H )取对数;p H 值一栏的计算公式为:p H =-l g [H +].(8) E D T A 的酸效应系数计算结果见表3.表3 E D T A 的酸效应系数计算结果T a b l e 3 T h e r e s u l t s o f a c i d i c e f f e c t i v e c o e f f i c i e n t o fE D T A[H +]Y (H )l g Y (H )p H 1E -015.8E +1818.7611E -026.1E +1313.7921E -034.0E +1010.6031E -042.8E +088.4441E -052.8E +066.4551E -064.5E +044.6561E -072.1E +033.3271E -081.9E +022.2781E -091.9E +011.2891E -102.8E +000.45101E -111.2E +000.07111E -121.0E +000.01121E -131.0E +000.0013 Ex c e l 画图过程如下:点击E x c e l 的图表向导,选择散点图,以l g a Y (H )列为X 轴㊁p H 列为Y 轴绘制曲线(见图3).0246810121402468101214161820p Hlg αy(H)3 EDTA3The acidic effective coeffiicient curve of EDTA2.2 E D T A 滴定曲线E D T A 滴定相同浓度金属离子经历了4个阶段.计算公式分别为:滴定开始前:p [M ']=-l g [c M ].(9)化学计量点前:p [M ']=-l g c M ㊃V M -c Y ㊃V Y V M +V Y.(10)式中:C M 为金属离子的摩尔浓度(m o l /L );c Y 为ED T A 的摩尔浓度(m o l /L );V M 为金属离子的体积(m L );V Y 为E D T A 的体积(m L ).化学计量点:p [M ']=l g K M Y '-l g [c M ]2.(11)化学计量点后:p [M ']=l g K M Y '-l g V MV Y -V M.(12)89湖州师范学院学报 第37卷例 在p H=9.00的氨性缓冲溶液中,以0.02000m o l /LE D T A 标准溶液滴定体积为V Z n =20.00m L 等浓度的Z n 2+,在计量点附近游离氨的浓度为0.10m o l /L .已知l g a Z n =5.10,l g K MY ¢=10.12,计算并绘制滴定曲线E x c e l 计算过程如下:(1)在E x c e l 表格中添加列,输入相关字段名称,并在相应栏填上数字.(2)在p H 中键入 = 号,在滴定开始前,输入公式(9),化学计量点前,输入公式(10),化学计量点,输入公式(11),化学计量点后,输入公式(12).E D T A 滴定Z n2+的计算结果见表4.表4 E D T A 滴定Z n2+的计算结果T a b l e 4 T h e c a l c u l a t e d r e s u l t s f o r t h e t i t r a t i o no fE D T At oZ n2+E D T A 体积/m L E D T A 浓度/m o l /L [Z n2+]体积/m L [Z n 2+]浓度/m o l /L p [Z n ']0.000.02200.021.705.000.02200.021.9210.000.02200.022.1815.000.02200.022.5418.000.02200.022.9819.980.02200.025.0020.000.02200.026.0620.020.02200.027.1222.000.02200.029.1225.000.02200.029.5230.000.02200.029.8235.000.02200.0210.0040.000.02200.0210.12 Ex c e l 画图过程如下:点击E x c e l 的图表向导,选择散点图,以E D T A 体积列为X 轴㊁p[Z n ¢]列为Y 轴绘制曲线(见图4).246810010203040p [Z n ']V (mL)EDTA 4 EDTAFig. 4The titration curve of EDTA3 氧化还原滴定对于可逆对称反应,n 2O x 1+n 1R e d 2=n 2R e d 1+n 1O x 2.99第8期 伍涛,等:E x c e l 在分析化学多媒体教学中的应用例 0.1000m o l /LC e (S O 4)2溶液滴定0.1000m o l /LF e 2+的酸性溶液(1.0m o l /L 硫酸).滴定反应为:C e 4++F e 2+=C e 3++F e 3+.这里两个电对的标准电极电位为:φθ C e 4+/C e 3+=1.44V ;φθFe 3+/F e 2+=0.68V.计算并绘制滴定曲线.该氧化还原反应分为3个步骤.计算公式如下:化学计量点前:φF e 3+/F e 2+=φθ'F e 3+/F e 2++0.059n 2l g c F e 3+c F e2+.(13)化学计量点:φs p =n 1φθ'1+n 2φθ'2n 1+n 2.(14)化学计量点后:φC e 4+/C e 3+=φθ'C e 4+/C e 3++0.059n 1l g c C e 4+c C e3+.(15)E x c e l 计算过程如下:(1)在E x c e l 表格中添加列,并输入相关字段名称,并在相应栏填上数字.(2)在电极电位j /V 一栏中键入 = 号,化学计量点前,输入公式(13),化学计量点,输入公式(14),化学计量点后,输入公式(15).表5 C e (S O 4)2滴定Fe 2+的计算结果T a b l e 5 T h e c a l c u l a t e d r e s u l t s f o r t h e t i t r a t i o no fC e (S O 4)2toF e 2+加入C e (I V )的量100%c F e (Ⅲ)/c F e (Ⅱ)c C e (I V )/c C e (I I I )电极电位/V91E -010.62501E +000.68911E +010.74991E +020.8099.91E +030.861001.06100.11E -031.261011E -021.321101E -011.382001E +001.44E x c e l 画图过程如下:点击E x c e l 的图表向导,选择散点图,以加入C e (I V )的量100%列为X 轴㊁电极电势列为Y 轴绘制曲线(见图5).0.60.81.01.21.41.6050100150200φ/V() %Ce IV 100 5Ce(SO Fe 42)2+Fig. 5The titration curve of Ce SO to Fe ()422+由以上例子看出,当计算公式复杂㊁计算量大时,E x c e l 软件条理清楚,计算简单,形象且直观.通过布001湖州师范学院学报 第37卷置作业的方式让学生用E x c e l 软件进行计算和作图,在一系列输入具体数据和进行计算的过程中,学生更能深刻地了解概念及其原理,对滴定曲线的变化有感性认识,使教学内容更形象㊁更生动,培养大学生将计算机知识应用到化学学科中,促进教学改革的进程.参考文献:[1]岳宣峰,张延妮,卢樱,等.E x c e l 软件在酸碱滴定分析教学中的应用[J ].计算机与应用化学,2007,23(11):11531155.[2]王长发.E x c e l 在分析化学教学中应用的两个实例[J ].大学化学,2008,23(4):5154.[3]孟金贤.用E x c e l 处理分析化学滴定实验数据和自动判分[J ].延边大学学报(自然科学版),2009,34(4):279282.[4]郭祥群.M i c r o s o f tE x c e l 在本科分析化学实验教学中的应用[J ].大学化学,1999,14(6):3638.[5]陈时洪,梁大明,王冬梅,等.大类招生下非化学专业‘分析化学“课程分类教学模式探索[J ].西南师范大学学报(自然科学版),2012,37(3):151156.T h eA p pl i c a t i o no fE x c e l S o f t wi n t h eM u l t i m e d i aT e a c h i n g o fA n a l y t i c a l C h e m i s i t r a t i o nC u r v e s WU T a o ,WU X i a n g,T O N G Y a n h u a (S c h o o l o fL i f eS c i e n c e ,H u z h o uU n i v e r s i t y,H u z h o u313000,C h i n a )A b s t r a c t :E x c e l s o f t w a r ew a s u s e d i n c a l c u l a t i n g a n d d r a w i n g o fm a n yt i t r a t i o n c u r v e s .T h e f o r m u l a s o f a c i d b a s e ,c o m p l e x o m e t r i c a n d r e d o x t i t r a t i o nw e r e i n t r o d u c e d c o r r e s p o n d i n g t o e a c hs t e p.T h e c a l -c u l a t i o n p r o c e d u r e ,t h em e t h o do f d r a w i n g a n d t h e r e s u l t sw e r e e x p l a i n e db y m e a n s o f e x a m pl e s .F r o m t h e a b o v e ,w e c a n s e e t h a t E x c e l s o f t w a r e i s a p o w e r f u l i n s t r u m e n t i n t h em u l t i m e d i a t e a c h i n g o f a n a l yt i -c a l c h e m i s t r y b e c a u s e o f t h e s i m p l i c i t y ,i n t u i t i o na n du s a b i l i t y.K e y wo r d s :E x c e l ;a n a l y t i c a l c h e m i s t r y ;t i t r a t i o n c u r v e s [责任编辑 吴志慧]101第8期 伍涛,等:E x c e l 在分析化学多媒体教学中的应用。
Excel软件的函数和图表功能在化学教学中的几则应用实例
Excel软件的函数和图表功能在化学教学中的几则应用实例作者:邹少兰来源:《化学教学》2007年第09期文章编号:1005-6629(2007)09-0053-03中图分类号:G633.67 文献标识码:B本文结合化学教学中的几则实例,讨论Excel软件的公式、函数计算以及图表功能在图解法中的具体应用。
实例1.化能的求算反应活化能是化学动力学研究中的重要参数,被定义为一个反应中活化分子的平均能量与反应物分子的平均能量差值。
反应速率常数通常可通过下述的阿累尼乌斯(Arrhenius)公式求算。
k=A·e-Ea/(RT)或lnk=-Ea/(RT)+lnA反之,若测定了实验数据中温度T与速率常数k,也可以通过上述阿累尼乌斯(Arrhenius)公式求算反应的活化能,具体求算又有计算法与作图法。
计算法只需通过两温度下的速率常数求算反应的活化能,虽然计算简便,但由于实验数据的取值可能会有偏差而导致准确性较差;作图法虽然较为烦琐,但由于考虑的是一系列实验数据的平均值准确性显然比计算法更高。
借助于Excel的图表功能则可以在课堂上通过多媒体方式直接完成对学生的现场指导。
实验测得反应 CO(g)+NO2(g)=CO2(g)+NO(g)在不同温度下的速率常数如下:试用作图法求算反应的活化能。
解:1绘制表格并计算有关数据:根据阿累尼乌斯(Arrhenius)公式:lnk=-Ea/(RT)+lnA,关键是要作出lnk~1/T的图形,根据曲线的斜率即可求算反应的活化能。
为了作图方便,将上述实验数据输入Excel表格,并利用Excel的公式求算和函数功能分别求出(1/T)×103与lnk的数值,如下表所示:注:(1)表格中的斜体字为计算数据:(2)(1/T)×103值计算如下:①定位单元格B2,输入“=”激活单元格计算功能;②运用给定公式:(1/T)×103计算单元格B2的值,计算时注意变量的相对引用和绝对引用;③利用填充柄求算B3-B7其它单元格的值;(3)lnk的求算可利用函数功能“fx”,在“类别”中选用“数学函数与三角函数”,找到自然对数函数即可计算。
运用Excel建立化学平衡常数的教学实践-精选教育文档
运用Excel建立化学平衡常数的教学实践化学平衡常数在促进学生对化学平衡状态、反应的限度及平衡移动规律的理解、提升学生应用平衡移动规律分析问题的能力方面具有重要价值[1]。
可是化学平衡常数与自然常数不同,学生在此之前毫无认知基础,因而化学平衡常数的建立要注重过程而非运用[2],也就是说必须要对化学平衡常数的建立过程进行充分解构和深入剖析。
因此,通过实验、对数据归纳得出的结论进行解释或论证,是实现化学平衡常数功能价值的有效途径[3]。
笔者在教学中运用Excel处理实验数据,进而让学生通过自己的努力探索出化学平衡常数,取得不错效果。
1 设计思路高中阶段所学习的化学平衡常数是实验平衡常数,所以化学平衡常数的建立过程就是对若干实验数据的处理过程。
以往,对实验数据的处理主要存在着两方面的问题:一是数据处理过程教师干预过多、引导过度,造成学生伪思考、假探究;二是数据处理过程受课堂时间所限,浅尝辄止,不能让学生算得明明白白,造成学生认识上有偏差。
因此对实验数据的分析过程和处理方法要符合科学探究思维习惯,要保证探究的真实性,要让学生品尝到原汁原味的探究过程。
运用Excel可以实现和验证学生的猜想、辅助学生方便快捷地处理繁琐数据、改善教师的主导角色、节约课堂时间,进而开展真正的探究式学习。
具体设想如下:2HI(g)反应体系起始、平衡浓度数据和大学无机化学教材上合成氨反应实验数据为探究对象,基于第四步得到的一般性的规律,运用Excel验证规律的正确性和普适性,得到化学平衡常数的一般表达式,完成化学平衡常数的建立过程。
2 教学过程引入:可逆反应达到平衡状态时,如果温度不变,反应的限度就不会改变。
所以温度恒定时,一个可逆反应由不同的路径、不同的起始浓度达到同一限度必然存在着一种共性的东西或者一种不变的量。
提示:这组数据的特点是数值较小,数值间隔较大,直观感受不强烈,也就是说我们通常所采用的观察法在此行不通。
那我们用什么办法处理以下数据来增强直观感受呢?学生1:数学上经常采用数形结合的方法解决不明朗的问题,那么在此是否可以将数据转化为图像呢?教师:这个想法非常好!可以用Excel办公软件来画出这组数据的函数图像。
Excel 的 VBA 功能在化学实验教学中的应用
Excel 的VBA 功能在化学实验教学中的应用摘要:多媒体教学技术已广泛应用于各学科教学当中,化学是一门以实验为基础的学科,也注重应用多媒体技术进行辅助教学。
本文简要介绍了利用Excel 的VBA 功能实现多媒体技术与化学实验教学的有机结合,使得化学教学更加丰富多彩。
化学是一门以实验为基础的学科,教师在化学教学中主要是以化学实验为基础,与学生展开探究活动,这是化学实验重要性的体现,也是化学教师应具备的一项基本技能。
笔者结合我校实际教学情况和学生已具备的化学基础知识,利用Excel 的VBA 功能,制作化学必修1“演示实验、学生实验操作系统”(如图1)。
本系统在我校学生分组实验和教师演示实验的使用中得到了广泛应用,受到师生的好评。
一、建立特定的文件夹[1]为了方便操作,在电脑桌面上建立文件夹,命名为“化学实验VBA”,再在该文件夹下建立3个文件夹,并分别命名为“必修1 插图”、“必修1 实验内容”、“Flash 动画”。
搜集人教版化学必修1 的教材插图存放在“必修1 插图”文件夹下,笔者搜集的图片格式为“.jpg”格式;在“必修1 图 1 系统操作界面实验内容”文件夹下建立教材中演示实验及学生实验内容的“.txt”文件,文件名以演示实验名称命名,如“实验1-1”、“科学探究P13”等;在Flash 动画”文件夹下存放相关实验的Flash 视频动画文件。
最后在“化学实验VBA”文件夹下新建一个Excel 文件并命名为“化学演示实验学生实验操作系统”。
接下来的操作和文件的保存都在该文件夹中进行。
二、利用Excel 录入数据并编写“宏”代码1.制作操作界面(图1),录入教材数据将“化学演示实验学生实验操作系统”的Sheet1 的名称改为“操作”,在Sheet1 中,选中单元格“A1:L4”,将背景设置为浅蓝色,行高为9,合并单元格,输入“人教版化学必修1”,靠左对齐;选中单元格“A5:L23”,将背景设置为浅绿色,行高为13.5,合并单元格“B5:J10”,输入“演示实验、学生实验”,设置字体为“黑体”,字号为36;合并单元格“B11:J16”,输入“操作系统”,设置字体为黑体,字号为48。
Excel软件在化学反应工程教学中的应用
Excel软件在化学反应工程教学中的应用作者:吴现力王菊杜春华翟乃华来源:《教育教学论坛》2016年第21期摘要:化学反应工程中,无论是实验数据处理还是数学模型求解过程,都涉及大量的数值计算、迭代求解过程。
指导学生用Excel软件进行数据处理,不但可以减少繁琐的计算过程在教学、学习中的时间,加深学生对知识的理解,也可以让他们充分掌握这种基本的办公软件,在将来的工作、学习中更加得心应手。
关键词:化学反应工程;教学;Excel中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)21-0264-02化学反应工程是一门实验和工程计算紧密结合的课程。
化学反应动力学的测定需要对实验结果进行分析、拟合,而反应器设计中,反应器数学模型的求解过程,涉及到迭代计算、微分、积分、数值统计等过程,更是难以通过手算进行求解的。
Excel软件具有强大的图表及数值处理功能,用户无须编程便可进行多项式拟合、非线性单变量求解、多变量规划求解等复杂计算,在众多领域都获得了广泛的应用[1-3]。
现以根据实验数据求解反应速率方程、数值积分和非等温反应器反应器温度、转化率求解为例,介绍其在化学反应工程教学中的应用。
一、实验数据求解反应速率方程在化学反应工程中,反应式aA+bB=pP+sS的幂指数型反应速率方程可以写成二、计算数值积分在计算管式反应器体积,某一转化率对应的反应时间等情况时,需要进行积分。
当积分公式比较复杂时,无法直接得到解析解,需要用数值方法进行积分。
在excel中,可以用图4所示的工具表进行计算[5]。
表中定义的公式有delta=(Sheet1!$B$7-Sheet1!$B$5)/500/10^nF_X=EVALUATE(Sheet1!$B$3&"+0*x")*deltaIntegral_Fx=SUM(F_X)n=Sheet1!$B$10X=Sheet1!$B$5+((ROW(Sheet1!$1:$500)-1)*10^n+TRANSPOSE(ROW (OFFSET(Sheet1!$A$1,0,0,10^n,1))))*delta"其中delta生成x的分割间距,X生成每个分割点的x值数组,n为精度控制值,F_X为计算每个分割小条的面积,生成一个内存数组,Integral_Fx为将每个小条的面积总和,即f(x)函数的数值积分。
Excel在中职检验专业分析化学实验中的应用
Excel在中职检验专业分析化学实验中的应用摘要】本文简要介绍了一种用Microsoft Office系列中的Excel软件在中职检验专业分析化学实验教学中自动完成数据的图表处理方法的应用, 针对性地介绍利用Excel电子表格绘制实验结果图的具体方法,该方法具有方便快捷、精确度高、操作简便等优点,减少了人工处理数据带来的误差,也为学生将来能适应工作岗位打下坚实的基础。
【关键词】Excel电子表格中职检验分析化学实验【中图分类号】R3 【文献标识码】A 【文章编号】2095-1752(2013)03-0343-03中等医学检验教育的目标是培养操作基本功扎实、能为临床医师提供诊断信息服务的应用型检验技师。
随着检验技术和信息技术的快速发展,计算机技术在临床检验中的应用已经非常普遍,用计算机处理有关数据其水平的高低,已成为衡量学生能力的一项重要指标。
近年来随着中专生源质量的明显下降,中等医学检验教育陷入举步维艰的尴尬境地。
中等医学检验专业的学生虽然学过计算机基础,但多数停留在处理简单文档的水平,不能用计算机处理有关数据。
分析化学是检验专业重要的一门专业基础课,其实训课中数据的处理还停留在用计算器、坐标纸做图的水平,影响了学习内容与临床实际的无缝对接。
为了提高学生综合分析处理数据的能力,培养学生的现代化信息管理意识,我们将计算机中的Excel电子表格软件应用于分析化学实验教学中,取得了良好的教学效果。
“吸收光谱曲线的绘制”及“标准曲线的绘制”是中专分析化学的经典实验,这两个实验都需要实验测定、数据处理并加以作图,要求学生在实验报告中用坐标纸作图,以尽可能精确的绘图获得最终的实验结果。
在多年的实验教学工作中,看到学生的实验报告所作的数据处理不够理想,手工作图和大量的数据计算,不但费工费时,且作出的结果误差较大。
Excel集表格处理、数据运算与管理、统计分析与计算、简单的数据库管理和绘制图表功能于一体。
通过Excel作图表使较为复杂的数据分析变得简单快捷又精确,减少了人工处理数据带来的误差,绘出的图形细致美观,图形的大小可根据需要进行编排,并能使学生掌握用最基本的软件来处理专业实验数据的方法。
Origin和Excel在化学化工中的应用
Origin和Excel在化学化工中的应用Origin和Excel在化学、化工中的应用摘要:随着计算机科学与技术的高速发展及其传统化学、化工学科的不断交叉、渗透和整合,现代计算机技术正在化学、化工专业的科研、生产、教学中起到日益重要的作用。
计算机在化学、化工中的应用已不仅局限于传统的办公、图形处理等范畴。
在化学品开发、反应机理研究、设备设计、过程控制、工艺优化、辅助教学等领域,计算机化学和计算机化学工程的重要作用日益凸显。
而在众多的有关图形、数据处理的软件中Origin和Excel在化学、化工中的应用相当广泛。
以下便是origin和excel在化学化工中的主要应用的总结。
关键词:数据分析化学化工换算曲线拟合理论教学一、Origin简介及在化学、化工中的相关应用Origin为OriginLab公司出品的较流行的专业函数绘图软件,是公认的简单易学、操作灵活、功能强大的软件,既可以满足一般用户的制图需要,也可以满足高级用户数据分析、函数拟合的需要。
Origin自1991年问世以来,由于其操作简便,功能开放,很快就成为国际流行的分析软件之一,是公认的快速、灵活、易学的工程制图软件。
它的最新的版本号是9.0,另外分为普通版和专业版(Pro)两个版本。
软件特点当前流行的图形可视化和数据分析软件有Matlab,Mathmatica和Maple等。
这些软件功能强大,可满足科技工作中的许多需要,但使用这些软件需要一定的计算机编程知识和矩阵知识,并熟悉其中大量的函数和命令。
而使用Origin就像使用Excel和Word那样简单,只需点击鼠标,选择菜单命令就可以完成大部分工作,获得满意的结果。
像Excel和Word一样,Origin是个多文档界面应用程序。
它将所有工作都保存在Project(*.OPJ)文件中。
该文件可以包含多个子窗口,如Worksheet,Graph,Matrix,Excel等。
各子窗口之间是相互关联的,可以实现数据的即时更新。
Excel在分析化学多媒体教学中的应用——以滴定曲线讲解为例
The Application of Excel Software in the Multimedia Teaching of Analytical Chemistry:Titration Curves 作者: 伍涛;吴湘;童艳花
作者机构: 湖州师范学院生命科学院,浙江湖州313000
出版物刊名: 湖州师范学院学报
页码: 95-101页
年卷期: 2015年 第8期
主题词: Excel;分析化学;滴定曲线
摘要:采用Excel软件用于各类滴定曲线的计算和绘制,介绍了酸碱滴定、配位滴定和氧化
还原滴定分析中,滴定过程的不同阶段所采用的计算公式,并用实例介绍了Excel的计算过程、绘图方法和结果.由上可见,用Excel软件分析滴定过程,处理滴定数据,条理清楚,形象直观,是分析化学多媒体教学的有力工具.。
中学化学中Excel的应用
中学化学中Excel的应用
贵州省贵阳市开阳县第三中学肖艳
【内容摘要】Excel作为一种数据处理软件,可以对数据进行计算、分析、作图等,在中学化学教学中,如果能够运用得当,可以提高课堂效率。
【关键词】Excel、快速运算、制作元素周期表、制作酸碱中和滴定曲线Excel功能强大,在中学化学教学中,我们可以用它来简化教学,提高效率。
下面就结合本人的教学,谈谈中学化学中Excel的应用。
一、Excel用于快速运算
在《气体摩尔体积》教学中,为了说明在相同条件下,1mol固体或液体的体积各不相同,而1mol气体的体积却几乎完全相同。
我们可用Excel快速运算以达
格右下角,待鼠标图形变成黑色十字架时向下拖动鼠标。
这样就可以节省时间,又可以直观的说明结论“在相同条件下,1mol固体或液体的体积各不相同,而
1mol气体的体积却几乎完全相同”。
二、Excel用于制作元素周期表比Word更优越
Excel较Word制作元素周期表的优点有:一是便于调整宽与高,合并单元格;二是便于设置背景颜色,边框颜色,有利于区分区域;三是可用隐藏表格的功能(选中所需隐藏的单元格,右击-单元格格式-数字-自定义,填“”,确定,即可隐藏),在课堂上随时隐藏起某段或某个元素名称来让学生填空,不仅增加
在《酸碱中和滴定》教学中,要绘制滴定曲线用画图工具既难又不准确。
利用Excel中快速计算功能算出溶液中氢离子浓度及溶液的pH,再利用“插入-图表-散点图”功能可制作出精美的滴定曲线图。
如绘制“在10mL 0.1000mol/L NaOH 溶液中滴加0.1000mol/L盐酸的体积与溶液pH变化关系”图。
Excel在化学反应平衡计算中的应用
Excel在化学反应平衡计算中的应用摘要:文章利用Excel的单变量求解(Goal Seek)法对化学反应平衡问题中的非线性方程进行求解,结果表明在电子表中进行此计算效率高、操作简洁。
关键词:Excel;单变量求解;反应平衡;非线性方程化学反应平衡对化工生产具有重要意义,它提供了转化率的上限和反应速率,这将导致一个或多个必须联立求解的非线性代数方程。
而用Excel 电子表格,只要在工作表的单元格中直接输入公式,电子表即可快速、准确地完成繁琐的计算。
本文将利用Excel的单变量求解法对化学反应平衡的典型例子进行分析。
1 关于ExcelExcel软件是微软公司在1982年开发的功能强大的电子表格软件,它可以为用户组提供各种Excel公式、函数解决复杂的化工问题,并且可以处理及分析不同来源、不同类型的数据。
Excel软件自带图表处理、数据管理、数据分析、数据库的使用、数据查找等功能函数,具有强大的数据处理和计算功能。
[1]因此,在Excel环境下,熟练运用这些功能函数,便可快捷、方便地进行较复杂的计算过程。
2 单变量求解方法简介所谓单变量求解,就是求解具有一个变量的方程,它通过调整可变单元格中的数值,使之按照给定的公式来满足目标单元格中的目标值,特别适用于复杂的隐函数求解过程。
Excel除了提供了执行一般要求的操作和一般内置函数的操作外,还提供了一项重要的功能——统计分析工具,在“工具”下菜单中找到:“单变量求解”在对话框中输入目标单元格,可变单元格的名称和目标值,点击“确定”即可求得结果。
这一操作可以节约大量编程时间,并且通过其求得结果用户可以在电子表格上处理,大大提高效率。
[2]3 化学平衡化学平衡常数,是指在一定温度下,可逆反应无论从正反应开始,还是从逆反应开始,也不管反应物起始浓度大小,最后都达到平衡,这时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值是个常数,用K表示,这个常数叫化学平衡常数。
excel化学实验报告范文
356 43
368 87
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由拟合结果可知,直线的线性相关性良好。
??
?rHm1?rSm
液体饱和蒸汽压与蒸发烧之间的关系为lnp/p?? ??
RTR
?
斜率为-5183.8K-1截距为13.862,计算可得:
??
=43.098 kJ/mol ?rSm=115.25J.mol-1.k-1 ?rHm
二、建全制度,用好设备
用好实验室是实验教学的前提,充分发挥科学仪器设备的作用,进一步完善治理制度,以保证科学实验教学与科技活动开展。
一、用好科学实验室,发挥设备作用。咱们要求上课教师有效地发挥仪器作用和现代化手腕提高教学效益,培育学生创新精神和实
践能力。演示实验开出率达98%,分组实验开出率达
96%,有力地增进了实验教学的顺利开展。
二、成立完善的治理制度,抓进程检查,抓长效治理,让教师和学生按制度去做。开学初期将学生分好组并固定下来,以小组为单位进行实验教学。学生一进实验室,有序做好桌上的物品摆放,认真听讲,了解仪器性能和操作方式,按要求做好实验,做完后,弄好桌面的清点、整理、清洁工作,物品的收放。
3、实验教学是一个系统进程,教学时既要重进程,也应该注重结果。
三、增强治理 ,妥帖保管
一、科学实验室的档案治理,指导学生正确利用实验仪器设备,按期检查室用电线路,配有消防器材。学期初认真制定实验教学打算,学期中及时认真填写各类实验表册。凡教学业务、器材说明、技术资料记录本,工作打算和总结分门别内装订归档。
二、增强科学实验室卫生环境治理,规定每周礼拜一下午最后一节课打扫整理实验室,其余每节课后都进行简单打扫,保证室内清洁干净。
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图 1 ED TA的酸效应曲线
表 1 酸效应系数与氢离子浓度及 pH的关系
[H+ ]
4. 94 ×10 - 10 5. 40 ×10 - 9 3. 61 ×10 - 7 5. 82 ×10 - 6 6. 05 ×10 - 5 5. 47 ×10 - 4
pH
9. 306 8. 268 6. 442 5. 235 4. 218 3. 262
先测定体积为 Vx ,浓度为 cx 的样品溶液的电位值 Ex ;然后再向此溶液中加入体积为 Vs ,
浓度为 cs (与样品溶液为同种离子 )的标准溶液 ,测得电位值 E1 。对一价阳离子 ,若离子强度
一定 ,按响应方程关系 , Ex 可表示为 :
Ex = K + S lgcx
(3)
这里 S = R T,称为电极的响应斜率 。
偶尔求解时不能收敛 ,在单变量求解栏显示其他说明 。多数情况是单元格的相互关联上
出了问题 ,通常关闭 Excel再重新打开就可解决此问题 。值得注意的是 ,如果在一个新的单元
格存放一个新解 ,就必须重新定义这个单元格 。上述例子的计算结果见表 1。用表 1中数据
绘制的酸效应曲线见图 1。
lgαY (H )
参 考 文 献
1 杨世莹. Excel数据统计与分析范例应用. 北京 :中国青年出版社 , 2004 2 de Levie R. How to U se Excel in Analytical Chem istry and in General Scientific Data Analysis. Cambridge: Cambridge University
后 ,输入式 (2) (输入的符号及格式要符合 Excel电子表格的规则 ) 。完成输入后 ,该单元格内
显示“#NAM E?”,表示输入的内容是单元格认可的 。这时选择另一个单元格 ,用于存放氢离子
51
浓度 ,打开插入下拉菜单 ,选择名称项中的定义 ,弹出定义名称栏 ,在该栏中输入“x”,鼠标点
击“确定 ”;当函数单元格内的“#NAM E?”变为“1”,表明计算前的一切准备就绪 。这时打开工
第 23卷 第 4期
大学化学
2008年 8月
Excel在分析化学教学中应用的两个实例
王长发
(武汉大学化学与分子科学学院 湖北武汉 430072)
摘要 介绍在分析化学教学中 ,利用 Excel来解离子平衡中的高次方程和离子选择电极连续 标准加入法的计算及图表绘制的两个实例 。
Excel是微软公司办公软件 Office的重要组成部分 ,是功能强大 、使用方便的电子表格软 件 ,能进行数据管理 、数据分析 、图形图表处理以及编程等 。用户还可以利用 Excel提供的函 数库进行较复杂的计算 ,尤其在统计计算上较为方便 [ 1, 2 ] 。 分析化学 (包括化学分析和仪器分析 )中的离子平衡计算 、误差与数据处理 、各种图表的 绘制等问题都可在 Excel中找到处理方法 。本文将多年来在本科生教学中遇到的用其他方法 不易解决的两个问题在这里给予介绍 ,以供参考 。
1 氢离子浓度的计算及其酸效应曲线的绘制
离子平衡方程中的氢离子浓度计算是一个解高次方程的问题 。如果方次较低 ,一般可采 用简化方法求解 。但对于稍复杂的情况 ,如乙二胺四乙酸 (简称 EDTA )在水溶液中的氢离子 浓度的计算要解一个六次方程 ,用通常方法就不易解决了 。而 Excel中的“单变量求解 ”函数 模块可用于处理这类高次方程 。
通常对于此类问题的处理 ,是先从配合物的稳定常数中得知
ED
TA
的酸效应系数
α Y
(
H)
,
再从酸效应系数计算出配位滴定中要控制的 pH ,这是一个解高次方程的问题 。本文以此为
例 ,用单变量求解方法计算出一系列酸效应系数 αY(H) 与氢离子浓度的对应关系 ,进而算出氢 离子浓度对应的 pH;再以 lgαY(H) 与 pH的对应关系绘图 ,从而得到酸效应曲线图 。
具下拉菜单 ,选择单变量求解项 ,弹出的单变量求解栏有 3个单元格 :在目标单元格中输入函
数单元格的名称
,在目标值单元格中输入
α Y
(
H
)
的值
,
最后在可变单元格输入
设定的氢离子浓
度的单元格名称 。鼠标点击“确定 ”,计算后显示“对该单元格 3 3 3 进行单变量求解求得一
个解 ”。即“目标值 ”=“当前解 ”,表明计算机认为得到了一个正确的解 。
1016.
42
,
1019.
09
,
1021.
09,10Fra bibliotek3.5
,
1024.
4 。为了计算
方便 ,令 αY(H) = y, [ H + ] = x,这样式 (1)就成了一个标准的线性高次方程 。
y = 1 +β1 x +β2 x2 +β3 x3 +β4 x4 +β5 x5 +β6 x6
(2)
计算的一般步骤如下 :打开 Excel电子表格 ,任意选择一个单元格 ,在函数 fx 栏输入“ = ”
ED TA 的酸效应系数方程 [ 3 ]为 :
αY(H) = 1 +β1 [ H + ] +β2 [ H + ]2 +β3 [ H + ]3 +β4 [ H + ]4 +β5 [ H + ]5 +β6 [ H + ]6 ( 1 )
式中累积质子化常数
β 1
~β6
分别为
:
1010.
26
,
201. 52 301. 50 403. 59 508. 97 602. 30
我们设计了电极响应斜率 S 在未知情况下的一种简单计算方法 。首先给出一个 S 的初始 值 (理想值 )试代入 ,以 Vx 为试探观测标准 。因为 Vx 在实验中为常数 ,如果计算出的值与 Vx 差值很小 ,说明这个代入的 S 趋近电极的实际响应斜率值 。如果计算出的数值与 Vx 相差较 大 ,则应对 S 值作适当调整 ,再次代入 、计算 。通常 ,在实验数据可信度高时 ,只要试代几次就 可达到目的 。 计算步骤比较简单 :在打开的 Excel中 (表 2的数据已准备就绪 ) ,用鼠标点击图表向导按 钮 ,选择弹出栏中的 x2y散点绘图方式绘图 。然后点击选取所绘图中需要的数据 ,再打开图表 下拉菜单 ,选择添加趋势线的直线绘图方式 ,即可绘制如图 2的曲线 ,并得到拟合曲线的对应 方程和相关系数 R。由方程中的 Vx 值 ,可判断代入的电极响应斜率 S 是否适当 。 图 2为 S = 58mV 所得到的拟合曲线 ,拟合方程为 y = 100. 9x + 100. 87;即 Vx = 100. 87mL。
54
53
图 2 氟离子电极连续标准加入法计算图
如果 S = 57mV ,得 Vx = 98. 75mL;而 S = 59mV , Vx = 102. 7mL。可以看出 S = 58mV 是最接近真 值的响应斜率 。相应的浓度分别为 cx = 9. 9 ×10 - 5 mol·L - 1 ( S = 58mV ) , cx = 9. 5 ×10 - 5 mol·L - 1 (S = 57mV ) , cx = 1. 03 ×10 - 4 mol·L - 1 (S = 59mV ) 。可以算出 ,当 S ±1mV , cx 相对误 差 ±4%。也就是说 ,电极的响应斜率偏差 1mV 时 ,将引入大约 4%的误差 。这与仪器读数的 偏差引入的误差大小基本相同 。
nF
52
E1 表示为 :
E1
= K + S lg csV s Vs
+ cx Vx +Vx
(4)
电位差方程为 :
ΔE = E1
-
Ex
=
S
lg
Vx cx cx (V
x
+Vs +V
cs s)
整理得 :
(Vx
+Vs )
×10ΔE /S
= csV s cx
+Vx
(5)
令 (Vx
详述利用 Excel进行数据处理的过程 (表 2中为氟离子电极的实验数据及 Excel计算的相关数
据 )。
表 2 氟离子电极连续标准加入法数据
E /mV
ΔE /mV
V s /mL
V x + V s /mL
ΔE /S
y
- 210. 0
- 192. 6
17. 4
1. 0
- 182. 7
27. 3
2. 0
+Vs )
×10ΔE /S
= y; V s
= x;
cs cx
= a,Vx
= b,则式 (5)变为 :
y = ax + b
(6)
即为最简单的线性方程 。如果 S 已知 ,用 Excel求 a是很容易的 ,只需要加几次标准溶液 ,即
可拟合出线性方程 ,得到 a和 b,并求得 cx。实际上 ,在 Excel单元格中 ,直接输入式 ( 5 )的各 项 ,并使它们相互关联 ,再运行数学函数就可以了 。下面以氟离子选择电极连续加入法为例 ,
- 175. 6
34. 4
3. 0
- 170. 0
40. 0
4. 0
- 160. 0
44. 0
5. 0
S = 58mV , V x = 100mL , cs = 0. 01mol·L - 1
101. 0 102. 0 103. 0 104. 0 105. 0
0. 300 0. 471 0. 593 0. 690 0. 759
Press, 2001 3 武汉大学. 分析化学. 第 5版. 北京 :高等教育出版社 , 2006