氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液標(biāo)定及不確定度評定

劉杰

摘要：氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液作為校準(zhǔn)儀器與裝置的國家環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，其標(biāo)定結(jié)果的準(zhǔn)確性與校準(zhǔn)儀器、裝置的精準(zhǔn)度有著直接關(guān)聯(lián)，因此，在配置滴定溶液時，需要判定出影響標(biāo)定準(zhǔn)確性的因素，并通過構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的方法對不確定度進(jìn)行評定。本文將圍繞氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液標(biāo)定及不確定度評定方法展開論述。

關(guān)鍵詞：氫氧化鈉;標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液;標(biāo)定;不確定度

中圖分類號：O655.2?? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A?? 文章編號：1672-9129（2020）04-0097-01

Abstract：naoh standard titration solution as the calibration instrument and device of the national environment standard substance， the accuracy of the calibration results and the accuracy of the calibration instrument and device have a direct link， therefore， in the configuration titration solution， the need to identify the factors influencing the accuracy of the calibration， and by building a mathematical model method to assess the uncertainty. In this paper， the calibration and uncertainty evaluation methods of sodium hydroxide standard titration solution are discussed.

Key words：sodium hydroxide;Standard titration solution;Calibration;The uncertainty

氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的標(biāo)定準(zhǔn)確性與測量儀器精度、測定方法的選擇、測定環(huán)境等因素息息相關(guān)，因此，為了減少溶液標(biāo)定誤差，確保標(biāo)定結(jié)果與GBT601-2016 《化學(xué)試劑標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的制備》標(biāo)準(zhǔn)相符，在溶液標(biāo)定過程中，需要對溶液濃度的不確定度進(jìn)行評定。

1 配制0.1mol/L氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的方法與標(biāo)定

1.1 0.1mol/L氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的配制要求。對于氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的制備用水要求，根據(jù)所需的實驗用水應(yīng)當(dāng)符合GB-T 6682-2016《分析實驗室用水規(guī)格和試驗方法》規(guī)定，應(yīng)當(dāng)達(dá)到三級水標(biāo)準(zhǔn)，而配備實驗中所需的各種試劑應(yīng)當(dāng)達(dá)到分析純（AR）標(biāo)準(zhǔn)，即純度值為99.7%的二級試劑。由于溶液配備屬于高精度操作工序，在選擇天平測量儀器時，必須保證儀器精度滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，其中，最大允許誤差值上限應(yīng)當(dāng)在0.2mg以下，滴定管的標(biāo)準(zhǔn)稱量容量以50ml為宜，滴定管上面的分度值刻度為0.1ml，最大允許誤差值上限應(yīng)在0.05ml以下。選擇的實驗用水應(yīng)當(dāng)是去除二氧化碳后的蒸餾水，同時，配制標(biāo)準(zhǔn)溶液時的溫度應(yīng)始終保持在室溫20℃。

1.2標(biāo)定方法與分析步驟。實驗過程中，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格執(zhí)行滴定溶液的制備標(biāo)準(zhǔn)要求，采取甲乙兩人共做八平行的標(biāo)定法，每一個人四平行標(biāo)定結(jié)果的相對極差值應(yīng)當(dāng)小于[CR0.95（4）r=0.15%]的重復(fù)性臨界極差值，而兩人共做八平行的極差值應(yīng)當(dāng)小于[CR0.95（8）r=0.18%]的重復(fù)性臨界極差值[1]。在實驗開始時，首先稱取0.75g的鄰苯二甲酸氫鉀試劑，溫度介于105℃—110℃之間，為了加快鄰苯二甲酸氫鉀的溶解速度，應(yīng)當(dāng)以蒸餾水作為溶解劑，并保證蒸餾水當(dāng)中不含有二氧化碳成分，需要的劑量為50ml，然后，再滴入2滴酚酞指示劑，當(dāng)氫氧化鈉溶液滴定至粉紅色時，保持30秒的時間，與此同時，做同步空白實驗。當(dāng)實驗結(jié)束以后，可以根據(jù)濃度計算式，計算出最后的標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度，即：C（NaOH）=0.1031mol/L。

需要注意的是：在處理鄰苯二甲酸氫鉀時通常有兩種方法，第一種是：在分析天平上準(zhǔn)確稱量和計算出溶液的質(zhì)量，并將其中25ml的鄰苯二甲酸氫鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液注入事先準(zhǔn)備好的錐形瓶容器當(dāng)中。第二種是：在錐形瓶里利用分析天平，直接稱量鄰苯二甲酸氫鉀（準(zhǔn)確到千分位）0.5g 左右，并加40—50ml蒸餾水進(jìn)行溶解，而得到鄰苯二甲酸氫鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液。

2 氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液濃度的不確定度評定方法

2.1數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建思路。結(jié)合數(shù)學(xué)公式計算出氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的濃度，公式如下：

C（NaOH）=mkhp×Wkhp×1000/（V1-V2）×（1+a/1000）×Mkhp

在上面的公式中，首先確定每一個參數(shù)所代表的含義，C（NaOH）代表配備實驗中氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的濃度，濃度單位是mol/L，鄰苯二甲酸氫鉀的質(zhì)量用mkhp表示，質(zhì)量單位是g，在滴定實驗中，單位時間內(nèi)消耗的氫氧化鈉的體積用V1表示，體積單位是Ml，在進(jìn)行空白實驗時，氫氧化鈉的消耗量用 V2表示。鄰苯二甲酸氫鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)用Wkhp表示。配備溶液的體積補(bǔ)正值用a 表示，而鄰苯二甲酸氫鉀的摩爾質(zhì)量用Mkhp表示，摩爾質(zhì)量單位是g/mol[2]。

2.2不確度各個分量的定量標(biāo)準(zhǔn)。[uArel（C-）]表示A類相對標(biāo)準(zhǔn)的不確定度，在評定溶液濃度不確定度時，一般采用貝塞爾法，如果運用兩人八平行的標(biāo)定法計算不確定度的平均值，相對標(biāo)準(zhǔn)的不確定度數(shù)值為0.10309mol/L。而S（c）用來表示實驗標(biāo)準(zhǔn)差，數(shù)值為6.1×10-5mol/L。由以上兩個數(shù)據(jù)可以得出A類標(biāo)準(zhǔn)的不確定度與相對不確定度，計算數(shù)值分別為2.2×10-5mol/L和2.2×10-4。[uCBrel（ C-）]則表示B類相對合成標(biāo)準(zhǔn)的不確定度。在實驗開始之前，結(jié)合分析天平說明書的內(nèi)容，標(biāo)示出線性的最大允許誤差的上限值應(yīng)當(dāng)在0.15mg以下，而線性分量的轉(zhuǎn)換過程則根據(jù)矩形分布來進(jìn)行，在計算標(biāo)準(zhǔn)溶液的不確定度數(shù)值時，首先確定鄰苯二甲酸氫鉀的質(zhì)量取值，在此次實驗中，質(zhì)量取值為0.7508g，由此可知不確定度的分量值為1.8×10-4，摩爾質(zhì)量為204.2212g/mol，由上述已知條件就可以準(zhǔn)備計算出不確定度的數(shù)值1.9×10-5。

[urel（Wkhp）]用來表示鄰苯二甲酸氫鉀溶液相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度的分量，其中質(zhì)量分?jǐn)?shù)Wkhp介于99.95%—100.05%之間，則可認(rèn)定為該不確定度為矩形分布，k的取值為3，將k值代入到公式當(dāng)中，可以計算出分量值為0.00029。而[urel（V1-V2）]用來表示氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液體積數(shù)值相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度的分量，[u（V1）]用來表示體積標(biāo)準(zhǔn)不確定度。其主要來源包括四個要點，第一是滴定管校正的不確定度，第二是滴定管的使用溫度與校正時的溫度出現(xiàn)較大差異而引起不確定度，第三是由溫度補(bǔ)正值的誤差引起的不確定度，第四是終點指示劑在滴定過程中產(chǎn)生的誤差。

如果采取兩人八平行的實驗方法，需要引入相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度的分量，這一分量通常用[urel（r）]來表示，而a的取值為0.000005mol/L，按矩形分布，則k的取值為3，urel（r）的最終計算數(shù)值為2.8×10-5，而合成標(biāo)準(zhǔn)的不確定度為0.00019mol/L。通過以上對溶液濃度不確定度的評定過程，可以得到評定結(jié)果為（0.103±0.0004）mol。

3 結(jié)論

通過實驗認(rèn)證及不確定度評定，可以得出結(jié)論，對氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的不確定度造成影響的各個因素當(dāng)中，對最終數(shù)值的準(zhǔn)確性影響最大的是滴定溶液不確定度的分量，而試劑純度以及質(zhì)量不確定度分量則次之，而影響程度最小的因素則是溶液的摩爾質(zhì)量，對不確定度標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值的影響完全可以忽略。

參考文獻(xiàn)：

[1]司玉華.氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液標(biāo)定及不確定度評定[J].化學(xué)工程與裝備，2018（2）：257-259.

[2]陸子健，李成梁，李帥，等.氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度標(biāo)定方法的比較研究[J].哈爾濱師范大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報，2019，35（1）：78-83.