数据驱动思路助力化学反应速率常数测定实验的研究

摘要

测定镁条与稀硫酸反应的速率常数是多所高校的基础无机化学实验。然而用一级动力学模型拟合时，容易观察到反应后半段的数据不符合模型。为了验证副反应的猜想，我们引入了pH值数据，设计了规范化自动化的实验过程和数据采集；我们开发了数据处理的小程序包，用于深入研究镁条与硫酸之间的反应速率常数。实验发现主反应（Mg与H₂SO₄）为一级反应，其速率常数随温度升高显著增加；副反应（Mg与H₂O）符合二级动力学特征，活化能达127.79 kJ?mol^-1。本论文通过多维度数据协同分析、自动化数据处理流程设计，对主副反应动力学特征进行了交叉验证，解释了电导率数据偏离现象。本论文将传统验证性实验转化为研究型教学载体，实现了“数据驱动研究”范式与实验教学的融合，为理工科非化学专业学生培养创新思维与数字化问题解决能力提供了实践范例。

关键词

化学反应速率常数 / 数字化设计 / 数据驱动研究 / 数据处理程序包

基金资助

国防科技大学教育教学改革重点项目(U2021202)