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利用VBA优化PowerPoint化学反应速率和化学平衡实验(1) |
| http://www.lunwenda.com 论文下载网 2008-04-16 浏览： 次 【打印论文】【收藏论文】 |
作者：李华侃 赵延清 贾云宏
【摘要】 应用PowerPoint2003的动画功能仿真化学反应速率和化学平衡实验操作，利用VBA对实验进行优化。该课件具有选择功能，能够根据实验内容的要求完全模仿实验操作。根据实际实验数据进行相似的实验过程，模仿实验结果真实可靠，运行效果较好。
【关键词】 PowerPoint2003 仿真模拟 VBA 反应速率 化学平衡
PowerPoint已经广泛应用于多媒体教学中，它以易学易用的特点被广大师生所喜爱。powerpoint2003版本功能更加强大，尤其提供了更为强大的动画功能。只要善于利用其动画功能就能够完成化学反应速率及活化能测定的实验模拟。
VBA（Visual basic for applications，在幻灯片编辑页面可以通过加载Visual basic的形式得到此项功能）具有强大的编程功能，使powerpoint2003所开发的多媒体课件功能被扩展，可以应用于课件的交互性改进。利用powerpoint2003对化学反应速率和化学平衡实验进行全过程仿真，以增强学生学习的兴趣，同时推动绿色化学在化学实验中的实现。
1 实验的基本原理及实验操作
1.1 在水溶液中，S2O82-和I-可发生下列反应：
S2O82- 3 I- = 2 SO42- I-3 (1)
该反应的速率方程为：
v = ΔC S2O82-/Δt = k Cm S2O82-CnI-
式中：v为平均速率；ΔC S2O82-为 S2O82-在Δt时间内浓度的改变值；C S2O82-，C I-分别为S2O82-和I-的初始浓度；k为反应速率常数；m、n为反应级数。
为了测出Δt时间内S2O82-浓度的改变量，在过二硫酸铵与碘化钾混合前，先在KI溶液中加入一定体积已知浓度的硫代硫酸钠溶液和淀粉溶液。这样，在混合后反应（１）进行的同时，也进行着下面反应：2 S2O32- I-3 = S4O62- 3I- (2)
因为反应(2)比反应(1)迅速，故由反应(1)生成的I2能及时被Na2S2O3转化为I-。当体系中的Na2S2O3消耗完时，新生成的I2遇淀粉立即显蓝色。实验中将加入Na2S2O3至溶液出现蓝色所用时间记为Δt ，则Δt时间内［I-］不变，ΔC S2O82- =ΔCS2O32-/2而ΔC S2O32-实际上就是反应开始时S2O32-的浓度。在本实验中，每份混合液S2O32-的初始浓度都是相同的，因而ΔC S2O82-也是不变的。这样，只要记下从反应开始到溶液出现蓝色所需要的时间Δt，就可以求算反应速率ΔC S2O82-/Δt。
根据速率公式：k Cm S2O82-C nI-利用求得的速率，就可以计算出m和n,求出k值。
反应速率常数与反应温度一般有如下关系：
2.303lgk2k1=EaR·T2-T1〖〗T1T2
式中Ea为反应的活化能,R为气体常数，T为绝对温度，测出不同温度下的k值，可求出Ea值。
1.2 催化剂对反应速率的影响
催化剂通常是指加入少量便能显著加快反应速率而其本身最后并无损耗的物质。一些过渡金属离子具有催化活性。例如 Cu2 能加速S2O82-与I-的反应。
1.3 实验内容及方法
① 浓度对反应速率的影响
在室温20℃下，按照表1依次量取试剂(1)～(5)倒入一小烧杯中，往另一小烧杯中加入试剂(5) ，混匀。迅速将后一烧杯中的溶液倒入前一烧杯之中，并同时启动秒表记时。当烧杯中溶液刚一出现蓝色，立即停止记时，记录溶液变蓝所用时间Δt(秒)。用此方法测定表1中各组溶液。表1 浓度对化学反应速率的影响（略）
按实验内容提供的方法测定反应时间填写在表1中。
② 温度对化学反应速率的影响
按表1中4号的实验方法测定30℃时的反应时间，实验结果t=48s。
③ 催化剂对反应速率的影响
按表1中4号的实验方法再滴加2滴0.20mol·L-1Cu(NO3)2溶液，实验结果t=33s。
根据以上实验原理及实验结果设计模拟仿真实验。
2 主页面的设计
主页面分为实验题目、实验目的、实验原理、实验用品、实验步骤、注意事项、思考题、实验操作及上一页下一页按钮。实验目的采用Microsoft Visual Basic的命令按钮，在下面加上列表框。运行后点击实验目的按钮即可看到实验目的的具体内容。实验用品采用同样的方法制作。实验原理、实验步骤、注意事项、思考题、实验操作均是幻灯片中的动作按钮，分别以“动作设置”的形式超链接到相应的分页面。运行效果见图1。
3 分页面的设计
分页面包括普通幻灯片形式和实验操作项幻灯片。其中的实验原理、实验步骤、注意事项、思考题等采用普通幻灯片制作。实验操作按钮链接的是实验操作项幻灯片。下面详细叙述后一种幻灯片的设计。
实验操作项幻灯片由加入药品及选择温度、选择的药品、清空、确定、缩小放映、结束、回主页、上一页、下一页及两个列表框组成。其中药品及选择温度、清空、确定、缩小放映、结束项目按钮采用Microsoft Visual Basic的命令按钮，并分别编制程序达到模拟实验操作的目的。幻灯片运行后点击“加入药品及选择温度”在列表框中出现要选用的药品及反应条件。按表１提供的实验方法分别双击点选，点选的项目将出现在选择的药品列表框中。如果按照正确的实验方法进行了选择后点击“确定”按钮程序将进行实验操作得到反应时间，否则点击“清空”按钮重新选择。如果选择的药品项目错误，操作者本身没有检查出来就点击“确定”按钮，模拟实验的结果给出错误提示或者是错误的实验现象及实验时间。比如在操作过程中没有加入淀粉，实验时间将缩短，溶液的最终颜色为黄色。运行后的效果分别见图2～3。
图３中的幻灯片的操作模仿了实验过程，当在图２中的幻灯片中正确选择了实验药品及反应条件后就运行图３中的模拟操作过程，实验开始点击“start”按钮开始计时，当烧杯中的颜色变成蓝色点击“stop”按钮停止计时，上面将显示实验时间。实验现象变化的时间是根据表１及实验内容中的具体实验时间进行设定的，这样实验结果得到的时间与实验事实相符，但根据个人的操作速度也是有些微的差异，因此达到了完全仿真实验过程的目的。
4 结束语
该课件真实地模仿了化学反应速率和化学平衡实验操作的过程，具有易学易会的特点。通过引入VBA的功能，实现了取用系统时间进行计时达到真实操作的目的，使此课件更完美和具有可扩充功能。
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