氢氧化钠标准溶液浓度的不确定度评估

闫建康，张桂荣，王红宁

(1.山西省工业标准化研究院，山西 太原 030000；2.山西梁汾醋业有限公司，山西 太原 030032；3.山西农业科学院果树研究所 ，山西 太原 030031)

在滴定分析中，标准溶液的浓度是测定结果不确定度的主要来源。以GB/T 601-2016《化学试剂标准溶液的制备》[1]、JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》[2]为依据，对NaOH标准溶液标定过程的不确定度进行分析。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

仪器：电子天平BP211D(精度0.01mg，德国赛多利斯)；50mL碱式滴定管(精度0.1mL，天津玻璃仪器厂)。试剂：邻苯二甲酸氢钾(KHP，纯度为99.95%～100.05%，天津市科密欧化学试剂有限公司)；NaOH(分析纯，天津化学试剂研究所)；酚酞指示剂(10g/L，天津化学试剂研究所)。

1.2 NaOH标定

称取8份已在105～110℃干燥至恒重的KHP 3.6g于250mL锥形瓶中，加入无二氧化碳蒸馏水溶解，滴加2滴酚酞指示剂，同时做空白实验。测定结果见表1。

表1 平行测定的NaOH标准溶液浓度(mol/L)

2 计算公式

式中：m为KHP质量，单位是g；V1为NaOH体积，单位是mL；V2为空白试验消耗NaOH体积，单位是mL；M为KHP的摩尔质量，204.22g /mol。

NaOH溶液的不确定度来源：滴定的重复性、KHP纯度、KHP质量、NaOH消耗体积、KHP的摩尔质量、溶液浓度修约。

3 NaOH溶液测量不确定度

3.1 NaOH溶液相对标准不确定度A类评定

根据文献[2]得：

式中：S(c)为8次重复测定的标准偏差；n为重复测定的次数。

3.2 合成B类相对标准不确定度分量

式中：a为工作基准试剂质量分数范围的半宽(%)；w为工作基准试剂纯度(%)；k为包含因子。

3.2.2 KHP质量的相对不确定度分量 天平计量证书结果表明称量时允差的最大误差为0.1mg，假定为矩形分布，称取0.36gKHP引入的urel(m)[2]为：

式中：a为天平的最大允许误差，单位是g；m为基准试剂质量，单位是g；k为为包含因子

3.2.3 滴定消耗NaOH体积的相对标准不确定度分量

式中：a为温度补正值修约的半宽，单位是ml/L；V为氢氧化钠体积，单位是mL；k为包含因子。

3.2.3 NaOH溶液体积产生的相对标准不确定度 对照实验消耗的NaOH体积较小，可以忽略不计。NaOH 溶液体积产生的相对标准不确定度[2]为：

式中：ucrel(V1)为滴定管产生的不确定度分量；ucrel(V2)为温度补正值修约误差产生的标准不确定度分量；V1为滴定消耗NaOH体积；V2为空白试验消耗NaOH体积。

3.2.5 KHP摩尔质量的不确定度

《QUAM》[4-5]可知，KHP中各元素的相对原子质量及不确定度为：ucrel(M)=0.0018%。

3.3 B类标准不确定度合成

式中：urel(m)为KHP质量的相对不确定度分量；ucrel(w)为 KHP摩尔质量的不确定度；ucrel(V1-V2)为NaOH溶液体积产生的相对标准不确定度；ucrel(M)为KHP摩尔质量的不确定度；urel(r)为溶液浓度修约误差的相对标准不确定度。

3.4 NaOH的合成标准不确定度

3.4.1 相对合成不确定度[4-5]

3.4.2 标准不确定度的合成[4-5]

3.5 NaOH溶液的扩展不确定度[4-5]

在置信概率取 95%的情况下，k=2，合成标准不确定度乘以2得到扩展不确定度：

4 结论

NaOH标准滴定溶液的浓度为：

c=0.5076±0.0009mol/L(k=2)

通过对氢氧化钠标准溶液标定不确定度评定，结果表明消耗氢氧化钠标准溶液体积是产生不确定度的主要来源，KHP称量和纯度引入的不确定度可以忽略。