【免费下载】计算机在化学中应用 期末习题 答案

一、正交实验设计软件应用题1、为了提高某种产品的质量，研究A（温度，℃），B（压力，kg），C（配比，%），D（时间，h）四个因素对质量指标的影响。每个因素各取3个水平（见表1.1）进行实验。请根据实验方案选择合适的正交表安排实验，并用直观分析方法寻找最优实验方案。

表1.1

因素水平12

A（温度，℃）430450

B（压力，kg）1020

C（配比，%）35

D（时间，h）12

34703073

注：按L9（34）设计实验，其实验质量指标分别为54，52，63，58，61，70，55，70，64。级差越大，影响越大。平均值越大，条件越优越。

效应曲线分析，压力越大转化越高，

二、用Origin软件制作实验曲线…

1、用Origin软件画出某电池的放电电压和极化电流随时间的变化曲线（双y轴）（数据见表1）。t /

0306080100120140150

mini / mA109.519.118.457.806.004.503.00V / V1.7111.2901.2561.2011.1411.1011.0301.000

复制数据Origin表格单击，右键Paste Transpose 选中数据PlotMulti-Curve(Origin7.0在Special Line)Double-Y，双击线打开Plot Details对话框Connect改连接方式

2、现有某活性炭吸附甲醇的实验数据见表2。用Origin软件画图。以压力为横坐标（x轴），以吸附量为纵坐标（y轴），考察三个不同温度下，压力与吸附量的变化曲线（并且标示温度）。

吸附量/g g-1温度/℃压力/mmHg204080120140160150.330.380.430.460.480.49400.150.210.250.280.310.32700.050.090.140.170.190.20复制数据Origin表格单击，右键Paste Transpose 选中所有数据。作图，双击线打开Plot Details对话框Connect改连接方式，标示温度

3、测试某材料的断裂韧度K（单位MPa·m1/2）结果见表3。用Origin软件画图。以温度为横坐标（x轴），以平均断裂韧度K为纵坐标（y轴），并作出每个数据点的误差线。烧结温度1400℃1450℃1500℃实验次数123412341234材料断裂4.85.65.25.25.35.85.56.06.56.66.76.6韧度K710846767066按温度右键Paste Transpose 数据，选中一温度下断裂韧度数据，右键Statistics on Column,复制均值和Y误差，双击C列,改对话框中Plot Designation项为Y Error,选中

三组新数据作图

4、某化学反应的速率k与温度T满足Arrhenius方程：kAe活化能），应该改写上述方程为：lnklnA据线性拟合方法求出活化能。T/K295

EaRT（A为指前因子，Ea为

Ea，请根据以下实验数据作出图形，再根RT2130.3795.6469-7.87797

2060.2955.8388-8.12854

2000.2416.0140-8.33071

1950.2176.1682-8.43561

2230.4945.3937-7.61298

2180.4525.5174-7.70183

k/[dm3/(mols)

3.55

](1/RT)×104ln(k×10-3)

4.0773-5.64081

后两行数据，右键Paste Transpose，散点图，ToolsLinear Fit线性拟合，查找B值

（Origin8.0 在AnalysisFittingFit LinearOpen Dialog打开 Linear Fit框 ）

三、Chemoffice软件应用题…

1、利用Chemdraw绘制下列分子结构或反应式

（1）按Alt+左键、画任意键长 （2）

（2）1选模板后全选，击右键选Display warnings去除警示

2分选中点StructureAdd Multi-c分别添加多中心节点3节点画出两单键,标记Fe选键末端，拉动与Fe连接对齐4选中上键，ObjectSend to back

（3）选模板，选择轨道，定位原子单击，选中，右上角旋转。 画丙酮，选中后按Ctrl拖动复制，选中，点StructureC+S to Name命名，箭头，文本框,添加负电荷

将上述结构和反应式粘贴到上述Word文档文本中，并标明为试题号及解答。

2.利用Chemdraw绘制一套简单蒸馏装置图。

3.利用Chemdraw和Chem3D绘制顺-1-特丁基-4-硝基-环己烷优势立体构象（建议用MM2优化）。

Chemdraw画结构复制到Chem3D，选中，MM2Minimize Energy优化,旋转查看4.使用chem3D中MOPAC方法计算并查看乙烯分子的HOMO和LUMO分子轨道。

(1，Chem3D界面双击输入乙烯分子式

(2，AnalyzeExtended Huckel Surfaces单击，ViewMolecular Orbitals(3, 选择HOMO轨道Show Surface（LUMO同）

四、word软件应用……

在Word文档中做好以下各题，并标明为试题号及解答

1、利用word插入对象中公式编辑器或math type软件输入下列公式：

KθKcB(q*)Ber0/kTqHI2er0/kTqH2qI22、画出如下流程图（利用文本框操作，请用图形的组合与取消组合命令，以免图元乱移动！

）

ΔH,ΔSCH3CH2OH (l mol, l, 50℃, 100kPa)ΔH1ΔS1CH3CH2OH (l mol, l, 78.3℃, 100kPa)2、制出下列三线表格

实验序号123

单体与引发剂比

[M]/[I]10：120：130：1

CH3CH2OH (l mol, 50℃, g, 100kPa)ΔH3ΔS3CH3CH2OH (l mol, g, 78.3℃, 100kPa) ΔH2,ΔS2表2 各种因素对产率的影响

温度（℃）110110110

时间（h）121212

产率(%)90.1196.2394.89

表格插入表格4行5列，输入，全选，居中排列。左上角选中表格，右键边框和底纹自定义线型，宽度，预览选中上、下。显示工具栏、画笔，选线型、宽度，在表格第二行中间单击划线，打印预览查看

五、Gaussian软件应用题……

1、使用Gaussian软件计算甲醛的单点能和分子轨道Gaussian输入文件为：

%chk=HCHO.chk

# RHF/6-31G(d) Pop=Full Test(注：加Enter)Formaldehyde Single Point0,1

C 0.0 0.0 0.0 O 0.0 1.22 0.0 H 0.94 -0.54 0.0

H -0.94 -0.54 0.0 (注：加Enter)

采用GaussView打开Scratch目录中的HCHO.chk文件，打开菜单的“Results”— “Surfaces”，逐个查看各轨道的形状。Alt+Print打印,查SCF在文本文档查看单点能

2、使用Gaussian软件计算水的单点能和红外光谱用Gaussian03进行水分子结构优化与红外分析输入文件为：%chk=H2O

#P B3LYP/6-311G OPT FREQ

Geometry optimization and the frequency calculation of H2O 0,1OH 1 1.0

H 1 1.0 2 105.4

红外分析

用Gaussian View打开G03W—>ScratchH2O.chk文件，ResultsVibrationsSpectrum查看分子轨道ResultsSurfacesCube ActionsNew Cube

另：用GaussView 构建G03W 输入文件1、画结构(甲醛例)

单击元素工具, 选碳元素, 在工作窗口单击，选氧元素，在H上单击，选Delete Atom命令删去两H，选Modify Bond命令，依次点击碳氧连双键，单击Clean命令2、设置Gaussian计算选项

选菜单[Calculate]-[Gaussian Setup]，弹出对话框。[Job Type]选“OPT+FREQ”，其他选第一选项；[Method]选基态（ground state）、自洽场(HF)、6-31G基组加d,p轨道极化函数；[Tittle]输入van opt

3若单击Submit提交Gaussian计算

六、Aspentech软件应用题………………

1、使用Aspentech软件模拟甲醇与二甲醚-水混合物精馏过程模块选Radfrac精馏塔，Material Stream物流连接； 设定三个物流， A （为输入物流）、B（为塔板顶流出物流）、C（塔板底流出物流），【点箭头、选中、右键Rename Stream】；点Setup（或眼镜）设定单位、名称和账号（Global和Accounting项）；

组分分别设为1（为水）、2（为甲醇）、3（为二甲醚）；【输分子式Find第三项DIMETHYL-ETHERAdd】

设定物流估算方法(Property method)为PENG-ROB；设定输入物流总流量(8kmol/hr)、温度（30℃）、压力(8atm)和组成（摩尔分率1:2:3=0.27:0.33:0.4）；

设定塔板数(5)、Condenser项选Total、回流比(2)、精馏塔顶流出流量(2.5kmol/hr)、输入物流输入塔板位置(中间塔板进入)(3)、塔压（Top/Bottom=7atm）等，

Setup Repirt Options中第四项Stream中勾选Mole 和Mass【见课本161】计算结果，显示每个塔板组分、塔热负荷、二甲醚纯度。把结果复制到word文档。2、使用Aspentech软件模由丙烯与苯合成异丙苯反应模拟（1）画流程图

单元选择Reactor，模型为RSTOIC；再选Heat Exchangers，模型为HEATER；然后选

七、计算机在化学中的应用的学习体会与建议

Separators，模型为FLASH2。

（2）按图示连接物流。并修改相应的名称。

（3）设定单位、名称和账号；设定组分分别设为A（为苯）、B（为异丙烯）、C（为异丙基苯）。

（4）设定物流估算方法为RK-SOAVE。

（5）设定输入物流FEED的基本情况（温度为220F、压力36psi和流量组成(lbmol/hr)（A为40；B为40）；

（6）设定单元设备基本情况。

冷却器COOL中，Specifications选项中输入温度为130F、压力降为-0.1psi（负号说明压力降为0.1）；

反应器RSTOIC中，Specifications选项中热负荷（Heat duty）为0（绝热）、压力为0psi；在Reactions选项中，单击new按钮，分别输入反应物与其反应系数（负值）、产物与其反应系数（正值）；在转化率Fractional conversion中输入基于异丙烯的转化率为0.9。按下N按钮；

分离单元SEP中，Specifications选项中热负荷（Heat duty）为0（绝热闪蒸）、压力为1atm；

（7）所有参数输入完毕，运行run得到模拟结果。显示每个物流的基本情况，组分含量，冷却塔热负荷。