氫氧化鈉標準溶液濃度的不確定度評估

閆建康，張桂榮，王紅寧

(1.山西省工業標準化研究院，山西 太原 030000；2.山西梁汾醋業有限公司，山西 太原 030032；3.山西農業科學院果樹研究所 ，山西 太原 030031)

在滴定分析中，標準溶液的濃度是測定結果不確定度的主要來源。以GB/T 601-2016《化學試劑標準溶液的制備》[1]、JJF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》[2]為依據，對NaOH標準溶液標定過程的不確定度進行分析。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

儀器：電子天平BP211D(精度0.01mg，德國賽多利斯)；50mL堿式滴定管(精度0.1mL，天津玻璃儀器廠)。試劑：鄰苯二甲酸氫鉀(KHP，純度為99.95%～100.05%，天津市科密歐化學試劑有限公司)；NaOH(分析純，天津化學試劑研究所)；酚酞指示劑(10g/L，天津化學試劑研究所)。

1.2 NaOH標定

稱取8份已在105～110℃干燥至恒重的KHP 3.6g于250mL錐形瓶中，加入無二氧化碳蒸餾水溶解，滴加2滴酚酞指示劑，同時做空白實驗。測定結果見表1。

表1 平行測定的NaOH標準溶液濃度(mol/L)

2 計算公式

式中：m為KHP質量，單位是g；V1為NaOH體積，單位是mL；V2為空白試驗消耗NaOH體積，單位是mL；M為KHP的摩爾質量，204.22g /mol。

NaOH溶液的不確定度來源：滴定的重復性、KHP純度、KHP質量、NaOH消耗體積、KHP的摩爾質量、溶液濃度修約。

3 NaOH溶液測量不確定度

3.1 NaOH溶液相對標準不確定度A類評定

根據文獻[2]得：

式中：S(c)為8次重復測定的標準偏差；n為重復測定的次數。

3.2 合成B類相對標準不確定度分量

式中：a為工作基準試劑質量分數范圍的半寬(%)；w為工作基準試劑純度(%)；k為包含因子。

3.2.2 KHP質量的相對不確定度分量 天平計量證書結果表明稱量時允差的最大誤差為0.1mg，假定為矩形分布，稱取0.36gKHP引入的urel(m)[2]為：

式中：a為天平的最大允許誤差，單位是g；m為基準試劑質量，單位是g；k為為包含因子

3.2.3 滴定消耗NaOH體積的相對標準不確定度分量

式中：a為溫度補正值修約的半寬，單位是ml/L；V為氫氧化鈉體積，單位是mL；k為包含因子。

3.2.3 NaOH溶液體積產生的相對標準不確定度 對照實驗消耗的NaOH體積較小，可以忽略不計。NaOH 溶液體積產生的相對標準不確定度[2]為：

式中：ucrel(V1)為滴定管產生的不確定度分量；ucrel(V2)為溫度補正值修約誤差產生的標準不確定度分量；V1為滴定消耗NaOH體積；V2為空白試驗消耗NaOH體積。

3.2.5 KHP摩爾質量的不確定度

《QUAM》[4-5]可知，KHP中各元素的相對原子質量及不確定度為：ucrel(M)=0.0018%。

3.3 B類標準不確定度合成

式中：urel(m)為KHP質量的相對不確定度分量；ucrel(w)為 KHP摩爾質量的不確定度；ucrel(V1-V2)為NaOH溶液體積產生的相對標準不確定度；ucrel(M)為KHP摩爾質量的不確定度；urel(r)為溶液濃度修約誤差的相對標準不確定度。

3.4 NaOH的合成標準不確定度

3.4.1 相對合成不確定度[4-5]

3.4.2 標準不確定度的合成[4-5]

3.5 NaOH溶液的擴展不確定度[4-5]

在置信概率取 95%的情況下，k=2，合成標準不確定度乘以2得到擴展不確定度：

4 結論

NaOH標準滴定溶液的濃度為：

c=0.5076±0.0009mol/L(k=2)

通過對氫氧化鈉標準溶液標定不確定度評定，結果表明消耗氫氧化鈉標準溶液體積是產生不確定度的主要來源，KHP稱量和純度引入的不確定度可以忽略。