酸碱滴定标准不确定度分析

　　[摘 要]本文论述的是用基准物无水Na2CO3标定HCl溶液浓度的标准不确定度范围。 　　[关键词]标准不确定度；HCl；Na2CO3 　　中图分类号：R927 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）14-0346-01 　　0 引言 　　化验工作被誉为“生产中的眼睛，科研中的尖兵” ，无论做什么分析工作，都有它的不确定度范围。用无水Na2CO3标定HCl溶液浓度时，把影响因素考虑进去后，根据数理统计学知识，计算出标准不确定度的范围，把标定结果限制在某特定范围内，从而得知样品的判定风险，有利于指导生产。测量标准不确定度评定就是测量误差或被测量值可能所处的范围的评定，就是把测量误差或被测量值的范围看成随机变量，研究它的统计规律并定量计算的过程。 　　1 实验部分与数据处理 　　1.1 仪器与试剂 　　酸式滴定管（50ml）；三角烧瓶（250ml）；称量瓶；小滴瓶（50ml）； 　　36%～37%HCl：按GB/T601―2002配制成0.5mol/L盐酸溶液； 　　无水Na2CO3：于马福炉（270℃―300℃）中烘干至恒重，冷却后保存在干燥器中； 　　甲基红― 溴甲酚绿指示剂 ：按GB/T603―2002配制。 　　1.2 测定步骤 　　1.3 识别和分析不确定度来源 （建立数学模型） 　　（1）浓度的计算公式 　　C（HCl） == m*1000/VHClM1/2Na2CO3*rep 　　1000 ―― 由mL换算为L 的系数 　　CHCl―― HCl的浓度 （mol/L） 　　m―― 称取的Na2CO3的质量（g） 　　VHCl――滴定消耗的HCl的体积（mL） 　　M1/2Na2CO3―――Na2CO3的摩尔质量（g/mol） 　　re p――― 总重复因子 　　（2）不确定度传播率 　　采用相对标准不确定度合成公式 　　ur（CHCl）2=[ur（mNa2CO3）2+ur（V HCl）2+ur（MNa2CO3）2+ur（rep）2] 　　1.4 不确定度分量的量化℃ 　　（1） ur（mNa2CO3） 　　用天平称量，减量法。总重：60.6785g；皮重：59.7278g 　　mNa2CO3=0.9507g 　　说明书给出天平的非线性误差为-+0.15mg 　　按均匀分布考虑，两次称重： 　　u（mNa2CO3）=[（0.15/√3）2+（0.15/√3）2]1/2 =0.12mg 　　ur（mNa2CO3）=0.12*10-3/0.9507=0.013% 　　（2） ur（PNa2CO3） 　　供应商给出纯度PNa2CO3=（100-+0.05）%，矩形分布 　　uPNa2CO3=0.0005/√3=0.00029 　　ur（PNa2CO3）=0.00029/1=0.029% 　　（3） ur（VHCl） 　　10滴定管校准误差的影响 　　证书给出校准误差为0.03mL，按三角分布考虑 　　u1=0.03/√6=0.012mL 　　2）实际温度与标准温度不一致的影响 　　设温度变化范围为+-4℃ 　　膨胀系数a=2.1*10-4/0C，滴定管体积35.07mL，按矩形分布。 　　u2=35.07*2.1*10-4*4/√3=0.017mL 　　3）终点判定误差 　　本实验为人工滴定肉眼判断终点，当试剂颜色由绿色向暗红色转变时，额外增加滴定 量，从而引入误差，研究表明：这一增加量约为0.05mL，而肉眼判断的标准不确定度约为0.03mL，额外增加的滴定量必须在最终结果中考虑到： 　　V肉=V1+V2 　　V――肉眼判断终点时的体积 　　V1――理论终点时的体积 　　V2――使指示剂变色额外增加的体积 　　资料表明：（0.05+-0.004）mL 　　u（VHCl）=[0.0042+0.0122+0.0172+0.032]1/2 　　=0.037mL 　　u r（VHCl）=0.037/35.07=0.106% 　　（4） u（MNa2CO3） 　　从IUPAC所提供的原子量表可得到各原子量的值及其不确定度，并按矩行分布考虑，由Na2CO3分子式 　　MNa2CO3=22.989770*2+12.0107+15.9994*3 　　=105.98844g/mol 　　uMNa2CO3=0.0019g/mol 　　ur（MNa2CO3）=0.0019/105.98844=0.0018% 　　（5） 方法确认表明测量重复性的相对标准偏差为0.1% 　　ur（rep）=0.1% 　　1.5 计算浓度 　　CHCl=1000*0.9507/35.07*52.994 　　=0.51154mol/L 　　2 计算合成标准不确定度 　　ur（CHCl）=（0.0132+0.0292+0.1062+0.00182）1/2% 　　=0.11% 　　uC（CHCl）=C（HCl）。ur（CHCl）=0.51154*0.11%=0.00056mol/L 　　3 计算扩展不确定度 取K=2 　　u（CHCl）=K*uC=2*0.00056=0.0011 　　4 结果表示为：（0.5115+-0.0011）mol/L；K=2 　　5 结论 　　通过上述评定标准不确定度可以知道或给出结果判定的风险，给出结果的限定范围，从而指导生产。 　　参考文献 　　[1]化学试剂标准溶液的制备 GB/T601-2002 　　[2]化学试剂试验方法中所用制剂及制品制备 GB/T603-2002 　　[3]JJF1059――1999测量不确定度评定与表示 　　[4]化学分析中不确定度的评估指难（中国实验室国家认可委员会编）