“电导法测定碳酸钡的溶解度”实验数据处理程序的研发*

王松涛，李 静，张 婷，任庆云，郭 露，孟波波

(集宁师范学院化学与化工学院，内蒙古 乌兰察布 012000)

世界上第一台电子计算机ENIAC于1946年诞生于美国，当时其主要用在计算导弹的弹道方面。20世纪50年代，由于电子计算机有较大的体积，制作计算机的造价高等多种原因，其主要应用在军事部门和大型科研机构，1958年平面率导体集成电路的横空出世催生了新生的微电子技术，很大地推动了计算机元器件集成等工艺技术的发展[1]。随着计算机的结构不断微型化，第一台个人计算机于1982年诞生。自此之后，计算机的应用由军事部门、科研机构逐步转入向普通企业和家庭，其应用也由单一的军事需求向多元化发展。从世界上第一台计算机出现一直到现在，其经过很长时间的发展，时至今日，计算机的外形和核心技术方面都有很大的创新，其主要包括在运行速度、性能优化、体积缩小以及应用前景开发等几个方面的发展。现在计算机无论是在军事领域、教育领域还是在商业领域都很大程度满足了不同人的需求。

科学技术是第一生产力，日新月异的计算机技术在潜移默化的影响着人类的生活生产方式，就拿在教学方面来说，计算机在课堂上的出现，逐步摆脱了传统的“教师—黑板—教科书—学生”的教学模式。无论是对于教师还是学生都有一定的好处[2]。计算机技术逐步成为社会的重要生产力，并且在人类社会发展过程中有着举足轻重的地位，在计算机与日常生活、科技、教育、军事等诸多方面都有很好的体现。

Visual Basic是微软公司推出的可视化编程工具MSDN之一，是目前全国上使用最广泛的程序开发工具。Visual Basic是首批采用事件驱动编程机制的计算机语言之一，它是在BASIC语言的基础上发展起来，至今包含了数百条语句、函数及关键词。其程序编程完成后，可以直接编译生成可执行文件(EXE)，脱离Visual Basic环境，直接在Windows环境下运行的一种可视化、面向对象和采用事件驱动方式的结构化的高级程序设计语言，可用于开发Windows环境下的各类应用程序。同时为用户提供了一个直观、图形丰富的工作环境。它简单易学、效率高、功能强大。专业人员可以用Visual Basic实现其他任何Windows编程语言的功能，而初学者只要掌握几个关键词就可以建立使用前的应用程序[3-7]。

Visual Basic语言是计算机最广泛使用的语言之一，它与教学的研究十分紧密，尤其是在一些计算复杂的教学实验中，利用Visual Basic语言编写程序，在一定程度上节约了时间，使研究者更及时、更便捷的得到真实的、精准的实验数据。在物理化学实验教学中，人工处理起来较复杂的繁冗的数据使用计算机处理，以提高物理化学教学的现代化、科学化程度。由王桂香和韩恩山撰写的“Visual Basic语言编程物理化学实验数据处理程序的实践”一文中就以液体饱和蒸汽压的测定为例进行了阐述，利用Visual Basic语言和最小二乘法结合，设计出实验数据处理程序，使处理的结果精准，做出来的图像更清晰，美观，并能打印出数据结果和图形[8]。另外由任庆云、王松涛等[9]撰写的“钢中锰含量的测定实验的数据处理方法”一文中，同样也是采用Visual Basic 6.0语言结合最小二乘法直线拟合方法开发了“钢中锰含量的测定”实验的数据处理软件，同样设计出程序能够得到科学准确的数据处理结果，并能打印出图形。此类论文研究还有很多，他们的实验，为本文实验设计提供了理论方法和实验基础。

碳酸钡又叫沉淀碳酸钡、毒重石、纳米碳酸钡、高纯碳酸钡、碳酸钡矿等。碳酸钡是重要的无机化工产品之一，我国碳酸钡的生产主要采用碳化法、复分解法和毒重石法。碳酸钡储存于阴凉、通风的库房，远离火种、热源，包装密封，应与酸类、食用化学品分开存放，不能混储。其大体上可分为粉状碳酸钡、粒状碳酸钡(俗称粒钡)和具有特殊用途的高纯碳酸钡[10]。碳酸钡广泛应用于显像管、橡胶、焊条、水处理蓄电池、油漆、光学玻璃、颜料、电容器、陶瓷、涂料、高层建筑用砖及其钡盐制造等行业。近几年随着科技不断地进步与发展，碳酸钡的应用越来越广泛，国内汽车、建筑业的发展及家电行业的繁荣，使得人们对磁性材料、无线电元件及工业卫生陶瓷的需求不断增长，因此对碳酸钡的需求量也有所增长。而对于国外的一些碳酸钡生产国如日本、美国、德国来说，由于其国家的矿脉枯竭、能源费用上涨、环境污染等因素，碳酸钡产量逐年下降，因此碳酸钡的数量越来越不能满足其生产研究的需要，这就使得越来越多的外国企业不断和我国碳酸钡企业合资建厂[11]，这就意味着碳酸钡市场将出现一个新的消费高峰。人们关于碳酸钡的研究大多集中在生产和用途方面[12]，有关有关其溶解度方面的研究不多。

本文充分将化学学科和计算机技术的紧密融合，采用实验方法电导法测定碳酸钡的溶解度实验数据，采用Visual Basic 6.0语言进行计算机程序研发，从而可以快速处理该实验的实验数据，节约教师和学生大量的计算时间，有效地辅助教学，为教学评价提供可靠的依据。

1 电导法测定碳酸钡的溶解度实验原理

碳酸钠溶液和氯化钡溶液混合，可以得到碳酸钡溶液。

Na2CO3+BaCl2=BaCO3↓+2NaCl

本实验测定碳酸钡的溶解度。直接用电导率仪测定碳酸钡饱和溶液的电导率k(溶液)和配制溶液所用水的电导率k(水)。因溶液极稀，难溶盐的电导率较小，故水的电导率不能被忽略，因此，难溶盐的电导率为：

k(BaCO3)=k(溶液)-k(水)

式中c是难溶盐的饱和溶液的浓度。

碳酸钡的溶解度的计算：在溶液中，由于溶液极稀，溶液的质量近似等于溶剂水的质量，已知水在各个温度下的密度，则可计算出碳酸钡在各个温度下的质量摩尔浓度，质量摩尔浓度乘以摩尔质量就是碳酸钡在这个温度下的溶解度[14]。

2 “电导法测定碳酸钡的溶解度”实验数据处理程序

2.1 程序的使用说明

用户首先打开程序，进入程序主界面(如图1所示)，其次需要选择实验的条件，是某一温度下还是多个温度下测定碳酸钡的溶解度，如若实验条件是在某一温度下，则选择相对应的按钮，进入“电导法测定碳酸钡溶解度(某一温度下)”实验数据处理程序界面，按顺序输入实验数据(如图2所示)。按“计算”按钮，可得到数据计算结果(如图3所示)，再可单击“打印”菜单可打印出计算结果。如若实验条件是多个温度下，选择相对应的按钮，进入“电导法测定碳酸钡溶解度(多个温度下)”实验数据处理程序界面，按顺序输入实验数据(如图4所示)，分别按“计算”按钮和“绘图”按钮，可得到实验数据结果(如图5所示)和相应的图形(如图6所示)，再分别单击“打印”菜单可打印出计算结果和图形。

图1 程序主界面Fig.1 Program main interface

图2 (某一温度下)输入数据界面Fig.2 Data input interface at a certain temperature

图3 (某一温度下)实验数据处理结果界面Fig.3 Data computing interface at a certain temperature

图4 (多个温度下)数据输入界面Fig.4 Data input interface at multiple temperatures

图5 (多个温度下)实验数据处理结果界面Fig.5 Data computing interface at multiple temperature

图6 (多个温度下)数据处理结果图形界面Fig.6 Graphical interface at multiple temperature

2.2 程序源代码

“电导法测定碳酸钡的溶解度”实验数据处理程序的主要程序源代码如下:

Private Sub Command1_Click() ′ 程序选择界面

If Option1 Then ′ 选择单选按钮1，窗体2显示

Form2.Show

End If

If Option2 Then ′ 选择单选按钮Optin2，窗体4显示

Form4.Show

End If

End Sub

Private Sub Command2_Click() ′ 单击退出按钮

Unload Me ′ 卸载当前窗体

End ′ 程序结束

End Sub

Dim sm(10)， sdda(10)， sddb(10)， sddc(10)， sddd(10)， sdde(10)， rdda(10)， rddb(10)， rddc(10)， rddd(10)， rdde(10)， sddp(10)， rddp(10)， yd(10)， yds(10)， c(10)， rjd(10)， ksp(10)， wd(10)， y(10) ′ 定义数组

Dim n As Integer ′ 定义变量长整型

Private Static Sub jtd1() ′ 定义子程序jtd1()

Text1.Text =“” ′ 将文本框Text1的Text属性赋值为空值

…

End Sub

…

Private Sub Command3_Click() ′ 单击清除按钮，清除各文本框内容

Call jtd1 ′ 调用子程序jtd1()

Call jtd2

End Sub

…

Private Sub Form_Load() ′ 窗体初始化

Call jtd1

Call jtd2

End Sub

…

Private Sub Command1_Click() ′ 计算实验数据部分程序代码

Form5.Cls ′ Form5窗体清除

Form5.Show ′ Form5窗体显示

Form4.Hide ′ Form4窗体隐藏

cl=Chr$(13)+Chr(10) ′ 回车

cs=Val(Text8.Text) ′ 将电极常数文本框Text8的Text属性赋给变量cs

lc=Val(Text7.Text) ′ 将量程文本框Text7的Text属性赋给变量lc

sm(1)=Val(Text10.Text) ′ 将水的密度文本框Text10的Text属性赋给变量sm(1)

sdda(1)=Val(Text15.Text)

′将水的电导率读值文本框Text15的Text属性赋给变量sdda(1)

sddb(1)=Val(Text18.Text)

sddc(1)=Val(Text21.Text)

sddd(1)=Val(Text24.Text)

sdde(1)=Val(Text27.Text)

rdda(1)=Val(Text30.Text)

′将溶液的电导率读值文本框Text30的Text属性赋给变量rdda(1)

rddb(1)=Val(Text33.Text)

rddc(1)=Val(Text36.Text)

rddd(1)=Val(Text39.Text)

rdde(1)=Val(Text42.Text)

m=Val(Text9.Text)

…

sddp(1)=(sdda(1)+sdda(2)+sdda(3))/3 ′ 计算水溶液电导率的平均值

rddp(1)=(rdda(1)+rdda(2)+rdda(3))/3 ′ 计算溶液电导率的平均值

n=5

For i=1 To n

yd(i)=rddp(i)-sddp(i) ′ 计算盐的电导率读值

yds(i)=yd(i) * lc/cs ′ 计算盐的电导率实际值

c(i)=yds(i)/m ′ 计算碳酸钡饱和溶液的浓度

ksp(i)=c(i) * c(i)/1000000 ′ 计算碳酸钡的溶度积

rjd(i)=197 * c(i)/(sm(i) * 1000000) ′ 计算碳酸钡的溶解度

Next i

Private Sub Command2_Click() ′ 作图程序代码

Form6.Cls

Form6.Show

Form5.Hide

Form4.Hide

…

wd(1)=20：wd(2)=25：wd(3)=30：wd(4)=35：wd(5)=40 ′ 确定横坐标温度

y(1)=rjd(1)：y(2)=rjd(2)：y(3)=rjd(3)：y(4)=rjd(4)：y(5)=rjd(5)

′ 确定纵坐标溶解度

For i=1 To n

Form6.Circle (wd(i)， y(i))， 0.05：Form6.Circle (wd(i)， y(i))， 0.5

′ 在窗体Form6上，以(wd(i)， y(i))和(wd(i)， y(i))为圆心做半径不同的同心圆

Next i

End Sub

Private Sub 数据_Click() ′ 单击“数据”菜单，返回数据处理主界面

Form4.Show

Form5.Hide

Form6.Hide

End Sub

Private Sub 打印_Click() ′ 单击“打印”菜单程序代码

Form6.Show

Form4.Hide

Form5.Hide

Form6.PrintForm ′ 打印输出窗体Form6

End Sub

3 结 论

利用Visual Basic 6.0语言编程开发的“电导法测定碳酸钡的溶解度”在不同温度下实验数据处理程序，编程出能把复杂，繁冗的计算过程利用计算机转换为简单、快捷、精准的数据处理程序，与此同时还能得到美观的图形，并能打印。同时编程出的程序能脱VB源程序独立运行。现如今计算机的发展越来越繁荣，与学科教学的联系越来越紧密，编程出的程序，能更好的应用于教学和研究中，能够有效提高教学和研究的质量和效率。