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滴定分析是化学分析过程常用的分析方法,滴定分析用标 准溶液影响着分析结果的准确性,为了得到更好的结果,合理 科学的分析、计算标准溶液标定的不确定度能提高分析测量质 量。在GB/T 602—2002中标准滴定溶液的标定方法大体上有 四种方式:(1)用工作基准试剂标定标准滴定溶液的浓度;(2) 用标准滴定溶液标定标准滴定溶液的浓度;(3)将工作基准试 剂溶解、定容、量取后标定标准滴定溶液的浓度;(4)用工作基 准试剂直接制备的标准滴定溶液。氢氧化钠、盐酸、硫酸、硫代 硫酸钠、碘、高锰酸钾、硝酸银、亚硝酸钠、氢氧化钾—乙醇等常 用的标准滴定溶液均属于第一种方式。本文以NaOH标准滴定 溶液为例,建立第一种方式标准滴定溶液的不确定度的计算 方法。
1 仪器及试剂的不确定度
1.1 滴定管
滴定管属于多刻度玻璃器皿,它需要读数,滴定管的标准 不确定度包括三个分量,包括定值标准不确定度、体积膨胀导 致的标准不确定度和读数标准不确定度。(1)定值标准不确定 度即玻璃器皿刻线偏差导致的标准不确定度,u(v1)=a/k,取均匀 分布,k= 3 ,a为计量级别相关的允差的半宽;(2)体积膨胀导 致的标准不确定度,实验室采用的玻璃器皿多为硬质玻璃,体 积膨胀系数较小,这种微小变化所带来的不确定度可以采用A 类不确定度;(3)读数不确定度可以用A类评定,也可根据经验 采用B类评定。在本文中采用的是B类评定,u(v2)=a/k=a/ 3 ,a 为滴定管最大读数偏差,一般为半滴。
1.2 天平
天平的标准不确定度有三个方面:读数不确定度、校准不 确定度和天平重复性测量带来的不确定度。其中天平称量重 复性带来的不确定度采用A类评定,它反映天平的稳定性,在 标准溶液标定过程中,称量只是其中一步,此项不确定度可以 包括在对测量结果的A类评定中。所以天平的标准不确定度 我们只计算两项,均取均匀分布,(1)读数不确定度:实验室一 般使用电子分析天平,在读数上尽管没有偏差,还是有一个区 间的,即±d /2 ,u(m1)=d/2/ 3 =0.29d:(2)校准不确定度可以通 过校准证书得到天平的扩展不确定度(最大误差)u 校,u(m2)=u 校/ 3 。
1.3 基准试剂
标准溶液的标定过程使用了基准试剂,其一为基准试剂的 纯度带来的标准不确定度u(P)=a/k,a为基准试剂纯度范围的半 宽,取置信水平P=95%,k=2。其二为基准试剂的摩尔质量带来 的标准不确定度,基准试剂摩尔质量为各单原子质量之和,因 此标准不确定度u(M)为各原子不确定度分量平方和的平方根。
2 重复性测定的不确定度
GB/T601-2002 标准要求规定:标定标准滴定溶液的浓度 时,须两人进行实验,分别各做四平行,也就是我们通常所说的 二人八平行,计算平均值。由重复性测定带来的A类不确定度 用标准偏差S计算,uA = s n = ∑i = 1 8 (Ci - Cˉ) n(n - 1) ,S为标准偏差,n为 测量次数,C为标准溶液的摩尔浓度。
3 实验过程和数学模型
本文用氢氧化钠NaOH标准溶液标定为例,其使用的基准 试剂为邻苯二甲酸氢钾C8H5KO4。
3.1主要仪器、试剂
电子分析天平 赛多利斯 CPA224S 最大允许误差±0.2mg
滴定管 标称容量为 50ml,分度值为 0.1ml,容量允许误差 为±0.05ml
基准试剂 邻苯二甲酸氢钾,纯度99.95~100.05%
氢氧化钠 分析纯
酚酞指示剂 10g/L
3.2 实验步骤
液。称取于 105`C--110℃电烘箱中干燥至恒重的工作基准 试剂邻苯二甲酸氢钾0.75g,加无50ml二氧化碳的水溶解,加2 滴酚酞指示液(10 g/L),用配制好的氢氧化钠溶液滴定至溶液呈 粉红色,并保持30 s。同时做空白试验。计算公式如下:
C = m × P (V1 - V0)× M × 1000
C:氢氧化钠标准溶液的摩尔浓度,mol/L;
m:邻苯二甲酸氢钾的质量,g;
P:邻苯二甲酸氢钾的纯度,P=1;
M:邻苯二甲酸氢钾的摩尔质量,g/mol;
V1:氢氧化钠标准溶液消耗的体积,ml
V0:空白氢氧化钠标准溶液消耗的体积,ml
3.3数学模型
A类不确定度是通过对观测列进行统计分析的方法来评定 标准不确定度,我们可以用实验标准偏差来表征。通过对标准 溶液滴定过程各环节的分析,B类不确定度共有四个不确定度 分量:a、容量体积的不确定度即为滴定管导致的标准不确定度;b、质量的不确定度则来于分析天平引入的标准不确定度; c、基准物质摩尔质量带来的标准不确定度;d、基准物质纯度带 来的标准不确定度。计算各标准不确定度分量,合成各有关的 不确定度,则合成不确定度的模型为 u = u2 A + u2 B uB Cˉ NaOH = ( u(m) m ) 2 +( u(P) P ) 2 +( u(M) M ) 2 +( u(V) V )。
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