基于MATLAB的弱电解质电离平衡常数测定实验的数据处理与图形绘制研究

摘 要： 本文设计了Matlab 语言程序，并用于“电导法测定弱电解质的电离平衡常数” 的物理化学实验的数据处理与图形绘制， 处理结果与所作图形均符合实验要求。与手工作图相比，具有简洁、快捷与直观等特点，而且可避免人为因素的误差。

关键词： 电离平衡常数 速率常数 MATLAB软件

物理化学实验具有数据多、处理麻烦、手工作图、随意性强、人为因素引起误差大等问题。Matlab软件[1]-[3]提供了多种线性与非线性拟合手段，精确度高，编程语言简单易学，可视性强，接口实现方便，可以很好地进行自动化数据处理。采用Matlab语言进行编程以处理，可以避免许多人为因素引起的误差，且编程简单，计算结果与程序所作图形均符合实验要求。

本文以物理化学实验“电导法测定弱电解质的电离平衡常数”为例[4]-[5]，编写Matlab语言程序，并应用于实验数据处理及图形绘制，展示Matlab在物理化学实验数据处理和图形绘制中简洁、快捷与直观等特点。

1.实验原理

2.实验步骤

（1）调节恒温槽，水温保持25.0±0.1℃。

（2）按要求接好电导率仪，并打开电导率仪开关，预热15min。

（3）电导率仪电导池常数的校正（详见“LIDA DDS-W精密电导率仪操作手册”）。

①调节温度补偿旋钮，使其指示的温度值与溶液温度相同，将仪器测量开关设置校正（温补）档，调节常数校正钮，使仪器显示电导池实际常数值。

③否则，重复上述①、②步，再进行校正，直到满意。

（4）HAc溶液的电导率的测定。

①用移液管从0.0200 mol·L HAc溶液中吸出20 mL溶液放入干净的反应管中，将电导池先用电导水荡洗并用滤纸吸干（滤纸切勿触及铂黑！）放入待测液中恒温10 min测量其电导率，重复3次，取平均值。

②再用移液管准确移出20.00 mL上述反应管中的溶液，弃去。再用移液管准确移入20.00 mL电导水，置于上述反应管中，将电导池先用电导水荡洗并用滤纸吸干（滤纸切勿触及铂黑），搅拌均匀后，恒温10 min测定其电导率3次，取平均值。

③—⑤仿照步骤②的操作，使浓度由大到小，测定不同浓度HAc溶液的电导（率）。

最后倾去反应管中的溶液，放至烘箱或烘干器烘干。电导池用电导水洗净并用滤纸吸干，待用。

3.实验数据记录与实验数据处理

（1）实验数据记录

在25.0℃时，实验测得不同浓度的醋酸水溶液相应的电导率，如下表所示

（2）设计MATLAB程序处理实验数据和绘制图形

（3）运行结果

在MATLAB 7.0环境下运行得到原始数据散点图形和直线拟合后的图形，然后对图形进行编辑，其方法是：点击Figure界面中主菜单Edit按钮，跳出一个对话框；然后点击Figure Properties按钮，再用鼠标拖动图形和图题调整到相应位置；最后点击对话框中Copy Figurer按钮，将图形拷贝到Word文档中，如图1所示。

4.结论

MATLAB制作相图具有可靠性和极强的可操作性，提高实验效率，效果明显，必将成为学生和教师的得力助手，在物理化学实验教学中具有很强的推广应用价值。

参考文献：

[1]李旭，陈志刚.MATLAB和Monte Carlo法在连续反应动力学中的应用[J].广州化工，2014，42（4）：54-57.

[2]黄雪征，张常群.连续反应动力学的计算及过程的计算机模拟[J].计算机与应用化学，2005，21（3）：211-214.

[3]许国根，许萍萍.化学化工中的数学方法及MATLAB实现[M].北京：化学工业出版社，2008：1-312.

[4]李强国，刘文奇，肖圣雄，邓斌，魏得良.基础化学实验[M].南京：南京大学出版社，2012：294-296，313-316.

[5]杨道武，曾巨澜，申少华，李强国，刘治国，周昕.基础化学实验（下）[M].武汉：华中科技大学出版社，2009：64-68，92-96.

基金项目：湖南省应用化学重点建设学科（湘教发[2011]76号）；湘南稀贵金属化合物及其应用湖南省重点实验室资助（湘科函字[2011]65号）。