Origin7.0在“PbI2溶度积的测定”实验数据处理中的应用

田博士,刘少华

Origin7.0在“PbI2溶度积的测定”实验数据处理中的应用

田博士,刘少华

(周口师范学院化学系,河南周口466000)

运用Origin7.0软件对“PbI2溶度积的测定”实验中的数据和实验结果进行处理和分析,解决了该实验中数据较多、不易处理及手工绘图误差大的问题,提高了实验结果的准确度.

Origin7.0;数据处理;溶度积测定

“PbI2溶度积的测定”实验是无机化学实验中一个基本实验[1],该实验有利于加深学生对溶度积概念的理解和应用,它在整个无机化学实验中具有举足轻重的作用.但是,该实验所涉及的数据繁多,处理复杂[2].另外,目前学生多用坐标纸手工绘制I-浓度的标准曲线,这种手工作图方法不仅费时费力,而且误差较大.

Origin7.0是美国OriginLab公司推出的一种目前比较流行的用于数据分析和工程绘图的软件,利用其可以方便快速地进行绘图、数据分析和函数拟合等数据处理.本文主要介绍如何运用Origin7.0软件在“PbI2溶度积的测定”实验中绘制标准曲线、简化数据处理和对实验结果进行分析.

1 实验原理

对化学反应:

设c,a分别为反应物的初始浓度,b为沉淀溶解反应达到平衡后I-的浓度.则溶度积

I-为无色,可在酸性条件下用亚硝酸根离子氧化成I2,用可见分光光度计在520 nm处测其吸光度A,再根据I-浓度的标准曲线推算出I-的浓度b[3],代入上述方程即得.实验中不同I-浓度对应的吸光度A见表1.

表1 不同I-浓度在520 nm处对应的吸光度A

沉淀溶解达到平衡后,把溶液中I-浓度稀释3倍,由可见分光光度计测定其在520 nm处吸光度A,本实验为提高实验结果准确度,平行做3次求平均值,数据记录见表2.

表2 PbI2溶度积测定实验数据记录

2 数据处理和结果分析

2.1 绘制I-浓度的标准曲线

启动Origin 7.0,在工作表中分别输入 I-的浓度c和对应的吸光度A,对应为A,B列.选中两列,点击“scatter”,得到一个关于c-A的散点图,然后单击Origin主菜单中的“分析”(Analysis),在打开的下拉菜单中点击“线性拟合”(Fit liner),此时Origin会在散点图的基础上自动生成一条拟合曲线(见图1).同时,在“Result Log”窗口中显示拟合结果,图1中 A,B为线性回归系数,SD为拟合变量 Y的标准差,R为相关系数, N为数据点数.由线性回归处理结果可知,本实验的线性方程为

A=0.028+181.902 9c.

相关系数 R=0.999 4,表明数据线性相关关系较好,精确度高.本实验中I-浓度标准曲线方程的准确绘制是得到准确实验结果的关键,一旦标准曲线方程误差较大,直接导致实验结果的不准确.

图1 线性回归曲线及参数

2.2 PbI2溶度积的计算

利用上面求得的线性方程:A=0.028+ 181.902 9c,代入吸光度A数据(分别为 A1,A2, A3)求得对应I-的平衡浓度b1=8.90×10-4mol· L-1,b2=1.12×10-3mol·L-1,b3=2.54×10-3mol·L-1.启动Origin,在工作表A,B,C列中分别输入I-的平衡浓度数据(分别为b1,b2,b3),A, B,C三列分别代表不同 I-初始浓度对应的 I-平衡浓度b1,b2,b3的数据.以A列为例计算溶度积Ksp:选中A列,点击右键,选中“Set Column Values”,在弹出对话框里输入计算溶度积 Ksp的表达式“col(A)＊0.000 972＊[0.007 5-(0.010 5-0.000 972)/2]”,表达式中“col(A)”代表 I-的平衡浓度b1的值,“0.007 5”为Pb2+的初始浓度c的值,“0.010 5”为 I-初始浓度 a的值,点击“OK”(见图2),Origin即自动将 Ksp的值列于该列.B和C两列数据对应的溶度积 Ksp的计算方法同上.与传统的数据处理方法[1-3]相比,用Origin7.0软件计算溶度积 Ksp只需输入其表达式,大大简化了数据计算量,并且误差小,实验结果更加科学.

2.3 实验结果的分析

用Origin7.0软件,对相同温度和压力下求得的3组溶度积 Ksp的值进行了分析.启动 Origin7.0,在工作表(Data)A列中输入求得的3组溶度积 Ksp数据(见图3).然后选中该列,点击右键,选择“Statistics on Columns”,即弹出一个新的工作表窗口,表中显示出该列的各项统计参数,包括平均值(Mean)、标准偏差(SD,standard deviation)和标准误差(SE,standard error)等.由图3可知,Ksp的平均值为1.95×10-9,与文献值基本吻合[3].由统计结果可知,数据标准偏差和标准误差分别为5.52×10-10和3.19×10-10,表明实验结果精确度高,数据可靠.

3 结论

本文详细介绍了在“PbI2溶度积的测定”中如何运用Origin7.0软件绘制I-浓度标准曲线、简化计算过程和分析实验结果.结果表明,Origin7.0软件处理数据具有快速、简单和科学的优点,减小了数据处理中的主观误差,简化了数据计算量,提高了实验结果的准确度.另外,Origin7.0软件易学易用,在教学过程中指导学生使用此软件处理实验数据和绘图,能减少实验误差,得到更科学的实验结果,有利于培养学生科学、严谨的实验态度和提高学生处理数据的综合能力.

[1]北京师范大学无机化学教研室.无机化学实验[M].北京:高等教育出版社,1991:105-107.

[2]王建鸣.分光光度法测定PbI2的溶度积常数[J].黄冈师范学院学报,2004,24(3):81-83.

[3]大连理工大学无机化学教研室.无机化学实验[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

周口师范学院青年科研基金项目(No.zknuqn200902)

田博士(1982-),男,河南商水人,助教,硕士,主事从事介孔分子筛研究.