Origin软件在氯化铵生成焓测定实验中的应用

李丽

摘  要 针对大学一年级化工、化学专业的学生进行氯化铵生成焓[ΔfHθ（NH4Cl，s）]测定实验后，通常采取手工绘图的方式来处理实验数据，不仅费时费力、偶然性大，而且不可避免地引入主观误差，往往同一组实验数据不同学生处理，结果相差很大，重现性也不好。尝试采用Origin软件对该实验数据进行作图和分析，结果表明，将Origin软件应用于处理实验数据，简单、重复性好，还明显地提高了计算结果的准确性。

关键词 Origin软件;氯化铵;生成焓

中图分类号：G642.423    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2021）10-0115-02

Application of Origin Software in Data Processing of Determine Enthalpy of Formation of Ammonium Chloride//LI Li

Abstract The freshmen majoring in Chemical Engineering or Che-mistry in university usually deal with the experimental data of the

Determine Enthalpy of Formation of Ammonium Chloride with hand-work drawing， which is not only slow-rate and inefficient， but also increases the relative error. Applying the origin software in dealing with the experimental data， which makes diagram conveniently and accurately as well as reduces the relative error.

Key words Origin; Ammonium Chloride; enthalpy of formation

0  前言

氯化铵生成焓的测定是目前多数高等学校为化工及化学专业学生开设的一个无机化学实验[1]。在传统的化学实验教学中，大多数教师主要讲解如何设计热化学循环来测定氯化铵的生成焓和具体实验操作步骤，在实验数据处理方面，要求学生在直角坐标纸上作图，根据散点图求曲线的切线，然后采用外推法得ΔT，再代入公式进行计算。这种处理数据方法让学生费时费力、偶然性大，而且不可避免地引入主观误差，往往同一组实验数据不同学生处理，结果相差很大，重现性也不好[2]。

Origin软件被认为是最快捷的科技绘图分析软件[3]之一，在使用过程中操作简单，绘图和数据处理两大功能可以充分弥补实验数据处理中手动绘图的弊端。另外，该软件用户界面友好、使用方便，具有准确、高效且有效减少人为因素造成的绘图偏差的又是，减轻学生书写实验报告的压力。

本文将Origin软件应用到氯化铵生成焓的实验数据处理，通过对测量的实验数据绘制散点图，再对部分数据点进行线性拟合，求曲线的切线，根据切线可以获取所需数据ΔT，再代入相关公式计算出氯化铵的生成焓。结果表明，采用Origin软件处理实验数据不仅方便、学生耗时短（约20分钟）、重复性好，而且明显地提高了计算结果的准确性，减少了计算结果的相对误差。

1  氯化铵生成焓的测定原理[1]

在热力学标准状态下由指定单质氮气、氢气及氯气生成1 mol氯化铵（s）的反应焓变即为氯化铵（s）的标准摩尔生成焓。由于该反应的焓变无法测量，可以利用Hess定律通过设计热化学循环计算出该反应的焓变，具体设计途径如图1所示。由图可知，只要测定出氨水与盐酸反应的中和热（ΔH中和）和氯化铵晶体的溶解热（ΔH溶解），再结合已知氨水与盐酸的标准生成焓ΔfHθ（NH3，aq）和ΔfHθ（HCl，

aq），就可以通过公式（1）求出氯化铵的标准摩尔生成焓ΔfHθ（NH4Cl，s）：

ΔfHθmθ（NH4C1，s）=ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH中和-H溶解 （1）

（1）式中ΔH1和ΔH2为氨水和盐酸的标准生成焓

ΔfHθ（NH3，aq）和ΔfHθ（HCl，aq），分别为-80.3 kJ/mol和

-167.2 kJ/mol。ΔH中和和ΔH溶解可通过公式（2）进行计算：

ΔH=（-C·ΔT）/n                          （2）

（2）式中C为简易量热计的热容量，n为被测物质的物质的量。

2  Origin软件应用于数据处理

表1列出1.0 mol/L氫氧化钠与1.0 mol/L盐酸发生中和反应时量热计温度随时间变化的一组实验数据，该数据来源于新疆大学应化专业的一名学生。打开OriginPro 2017C

软件，将表1数据输入Origin工作表中，先作出NaOH与HCl中和前后体系温度随时间变化的关系曲线图，然后采用外推法得ΔT1。具体操作过程：点击工具栏上的“分析”，选择“拟合”，接着选择“线性拟合”，选择“打开对话框”，在对话框中选择输入数据的范围，在图2上先选择前四个点，进行拟合，得到AB拟合线;同样的方法，点击工具栏上的“分析”，选择“拟合”，接着选择“线性拟合”，选择“打开对话框”，在对话框中选择输入数据的范围，选择后七个点，并且在对话框中点击“拟合曲线图”，在“x数据范围”栏下选择“自定义”，将最小值改为“5”，进行拟合，得到CD拟合线;过B点垂直线，与CD拟合线相交于E点，BE之间的垂直距离即为温度差ΔT1，如图2所示;再用Origin工具栏里的“数据读取器”方便地获取B、E两点的纵坐标分别为14.62 ℃和20.53 ℃，进而求得ΔT1=5.91 K。

然后代入式（2），其中n=0.05 mol，ΔHθ=-57.3 kJ/mol[1，4]，

计算出量热计热容量C=0.48 kJ/K。

采用类似的作图方法，分别得NH3·H2O与HCl中和反应和氯化铵（s）溶解时ΔT分别为8.60 K和2.20 K，计算得ΔH中和和ΔH溶解分别为-55.63 kJ/mol和14.23 kJ/mol。

然后将ΔH中和和ΔH溶解代入（1）式，得ΔfHθ（NH4Cl，s）=

ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH中和-ΔH溶解=-80.3-167.2-55.63-14.23=

-317.35 kJ/mol。该计算值与氯化铵标准摩尔生成焓文献值

（-315.2 kJ/mol）进行对比，可以看出采用Origin软件处理实验数据所得实验结果的相对误差为[-315.2-（-317.35）]÷

（-315.2）×100%=0.68%。

3  结束语

利用Origin软件，可以快捷和准确地完成无机化学实验中常见类型的数据处理和分析，可以有效消除人为误差，所得实验结果准确度更高。将Origin软件与实验教学相结合，可以提高学生对实验结果的分析能力和解决问题能力，让学生在实验过程中逐渐形成严谨的科学态度，提高创新能力。■

参考文献

[1]中山大学，辽宁大学，等.无机化学实验[M].北京：高等教育出版社，2015：82-83.

[2]肖旺钏，张启卫，戈芳.Origin软件在实验数据处理中的应用：以燃烧热测定实验为例[J].宝鸡文理学院学报（自然科学版），2013（3）：26-30.

[3]张红医，田立楠，石志红.Origin软件在计算氢离子平衡浓度方面的应用[J].化学教育，2015（10）：65-69.

[4]南京大学《无机及分析化学实验》编写组.无机及分析化学实验[M].北京：高等教育出版社，2017：90-93.