标定盐酸标准滴定溶液不确定度论文

标定盐酸标准滴定溶液的不确定度分析摘要：任何一种化学分析，测量结果均有不确定性，一般来说，其不确定度的大小与分析方法、使用的监测设备、测试环境及操作人员本身的技术水平等有着密切的关系。本文阐述了标定盐酸标准溶液不确定度的来源，并对盐酸标准溶液（1mol/l）标定结果的不确定度进行分析和计算。

关键词：不确定度、标准不确定度、扩展不确定度

【中图分类号】o655.2

0 概述

在化学分析过程中，测量结果的不确定度是不可避免地。盐酸标准溶液是一种常用的化学定量参比物质，其标定值的准确性直接影响分析质量。本文以gb/t601《滴定分析（容量分析）用标准液的制备》为依据配制并标定1mol/l盐酸标准溶液，根据

jjf1059-1999《测定不确定度评定与表示》可分析其测量不确定度。

1 实验部分

1.1 标定方法

准确称量270℃～300℃干燥至恒重的基准碳酸钠约2g（精确至0.1mg），置于三角瓶中，加入50ml水使之溶解，加指示剂，用盐酸标准液滴定至终点同时作试剂空白实验。

1.2 主要仪器、试剂及实验环境

分析天平：al204，最大允许误差±0.2mg；

滴定管：标称容量为50ml，分度值为0.1ml，a级，容量允许误

差为±0.05ml；碳酸钠：工作基准试剂，纯度99.95%～100.05%，天津天力化学试剂有限公司；

实验室用水：去离子水；

实验室环境温度：26℃

1.3 建立数学模型

盐酸标准溶液浓度按下式计算

式中 c——盐酸标准滴定溶液的浓度，单位mol/l；

m——基准无水碳酸钠的质量，单位g；

v1——盐酸标准滴定溶液用量，单位ml；

v2——试剂空白实验中盐酸标准滴定溶液用量，单位ml；

m——无水碳酸钠的摩尔质量数值，g/mol，

[m1/2na2co3=52.994]。

1.4 盐酸标准滴定溶液的标定结果

为获得标准溶液重复测量的不确定度分量，对同一标准溶液进行8次独立的标定。测定数据见表1。

表1 盐酸标准8次独立标定结果（单位：mol/l）

检验员m（g）v1 （ml）v2 （ml）c（mol/l）a

1.9187

1.9055

1.9139

1.9058 36.48

36.40

36.24 0.00

0.00

0.00

0.00 0.99358 0.99274

0.99327

0.99344

b

1.9039

1.9083

1.9101

1.9048 36.20 36.30

36.32

36.21 0.00

0.00

0.00

0.00 0.99355 0.99310

0.99349

平均值 1.9089 36.26 0.00 0.9934

注：标定温度为26℃，温度校正值为-0.05 ml，滴定管校正值为-0.02 ml，空白试验v2 =0.00 ml

2 测量不确定度来源

从检测过程和数学模型分析，标定盐酸标准溶液的不确定度主要来源，由四个方面所引起。（1）测量的重复性（a类不确定度）；（2）基准无水碳酸钠的纯度；（3）测量使用的电子分析天平及量具；（4）其他相关常数。

3 测量不确定度分析

3.1 a类不确定度的分析

利用表1中的测量结果，按照a类评定测量重复性的标准不确定度。具体计算过程：

重复测量的平均值计算式： =0.9934mol/l

单次测量的标准差按贝塞尔公式计算：

=0.000321

不确定度μa， rel（）

由测量重复性引起的相对标准不确定度为：0.0114%

3.2 b类不确定度分析

3.2.1 基准碳酸钠的纯度

基准碳酸钠的纯度为99.95%～100.05%，视为矩形分布，

则标准不确定度为 2。

由基准碳酸钠的纯度引入的相对不确定度ub1（p）为：0.0292%。

3.2.2 天平称量所引入的标准不确定度

干燥器与天平称量仓内均放置同质硅胶，视为相同湿度，称量时无吸潮。电子天平检定证书标出线性为±0.2mg；可视为矩形分布，则标准不确定度为：

mg，

则由称量引入的相对标准不确定度为：

0.12mg/1.9089g=0.00629%。

3.2.3 标定体积的不确定度

（1）滴定管的校准：滴定使用50ml酸式滴定管（a级），按照检定规程，其最大允许误差为±0.05ml，相对允许误差为±0.1%，按照矩形分布，则滴定体积的相对标准不确定度ur（v）为：。

（2）环境温度：标定时温度基本无变化，为室温26℃，则温度变化引入的标准不确定度分量很小，可忽略不计。

（3）滴定终点的判断：终点时的误差±0.05ml，两点分布，现由终点分布判断引入的标准不确定度为0.05ml：相对标准不确定度为0.05ml/36.26ml=0.138%.

标定体积的影响引入相对标准不确定度uc（v）为：

3.2.4 其他常数

基准无水碳酸钠摩尔质量引起的标准不确定度很小，可以忽略。

4 合成标准不确定度

测量重复性、基准无水碳酸钠的纯度、天平称量、标定体积等的不确定度相互独立，故将上述数据合成得盐酸的相对合成标准不确定度u（c）为

=0.00153。

5 扩展不确定度

实验测得盐酸标准溶液浓度为0.9934mol/l，则测量结果的合成标准不确定度u（c）=0.9934mol/l×0.00153=0.00152mol/l。若取包含因子k=2，得测量结果的扩展不确定度u=2u（c）=0.00304mol/l。

6 测量结果的表示

盐酸标准滴定溶液的浓度可表示为：（0.9934±0.00304mol/l，k=2）。

7 结论

以上给出了标定盐酸标准溶液不确定度的评价过程及结果，本例中均按通用经验公式进行计算，且区间半宽度的取值是按照检定规程给出的允许误差极限代入，因此数值较大。实际中应根据各标准装置的实际影响计算各分量，其计算结果应小于该例计算结果。

参考文献

1、jjf1059-1999《测量不确定度评价与表示》

2、gb/t 601-2002《化学试剂标准溶液的制备》

3、陈奕钦.测量不确定度应用实例.【m】北京：中国计量出版社，1998