硫酸铵中总氮含量测定的不确定度

郑智峰

（国家煤及煤化工产品质量监督检验中心,山西 太原 030012）

1 硫酸铵总氮含量的测定［1］

1.1 实验原理

氮在无机化合物和有机化合物中的存在形式比较复杂。氮含量常以总氮、铵态氮等形式表示,GB/T535－1995《硫酸铵》规定氮含量的测试方法为蒸馏法,其适用于无机、有机产品测定,且准确度较高。本次实验即利用蒸馏法测试硫酸铵中氮含量。硫酸铵中的铵盐NH＋4酸性较弱,故无法利用NaOH滴定,需用蒸馏的方法将铵态氮吸收在过量硫酸中,利用甲基红－亚甲基蓝指示剂,用氢氧化钠标准滴定溶液回滴过量的硫酸。

1.2 实验仪器

蒸馏瓶（A）,1L；防溅球管（B）,平行地插入滴液漏斗（C）；滴液漏斗（C）,50mL；直形冷凝管（D）,有效长度约400mm,吸收瓶（E）,500mL,瓶侧连接双连球。

实验仪器见图1。

1.3 测试步骤

1.3.1 制备试样溶液

将试样溶于水后转移至500mL容量瓶中,加入蒸馏水至刻度线定容。

1.3.2 蒸馏

1）安装蒸馏仪器后用,50mL移液管移取50mL试液至蒸馏瓶,并加入一定量的氢氧化钠溶液；

2）在吸收瓶中加入50mL硫酸标准溶液；

3）加热蒸馏直至吸收瓶中收集液达到250mL～300mL时,停止加热。

图1 实验仪器

1.3.3 滴定

将吸收瓶中的蒸馏液以C（NaOH）＝0.5mol/L标准溶液滴定,直至指示剂呈灰绿色为终点。

1.4 计算公式1）

硫酸铵中总氮含量计算公式见式（1）：

2 不确定度［2］的来源及各分量计算

2.1 称量样品时天平引起的不确定度分量计算

本实验中使用天平的检定误差范围为±0.1mg,按矩形分布原理,取k＝,则：

称取2次的不确定度分量：

由天平变动性引起的不确定度：

则由天平引起的不确定度：

2.2 样品测试时移液管和容量瓶引起的不确定度分量计算［3－5］

2.2.1 移液管引起的不确定度计算

1）本实验中使用的移液管为50mL移液管,其检定误差范围为－0.01mL,按矩形分布原理取k＝,则,

2）实验中由温度变化引起的不确定分量计算见式（2）。

式中：k为水的膨胀系数,2.1×10－4；V 为移液管容量,50mL；T为温度变化值,±3℃；kp为95%置信概率下不确定参数,1.96。

3）实验中由读数引起的不确定度分量计算

操作人员读数时允许有1%的不确定性,即,0.01mL；根据三角分布原理得：

由移液管引起的不确定分量为：

2.2.2 容量瓶引起的不确定度分量计算

1）本实验中使用的容量瓶为500mL容量瓶,其检定误差范围为±0.12mL,按矩形分布原理取则,

2）实验中,由温度变化引起的不确定分量计算见式（3）。

式中：k为水的膨胀系数,2.1×10－4；V 为移液管容量,500mL；T 为温度变化值,±3℃；kp为95%置信概率下参数,1.96。

3）实验中由读数引起的不确定度分量计算

操作人员读数时允许有1%的不确定性,即：0.01mL。按三角分布,得：

故,由500mL容量瓶引起的不确定度分量为：

2.3 样品测试时由滴定管引起的不确定度分量计算（Urel3）

1）本次实验使用50mL滴定管,一共消耗13.82mL NaOH溶液,滴定管体积检定误差为±0.02mL,按三角分布,则,

2）测定重复性引起不确定为：

故滴定管引起的不确定度分量为：

2.4 样品测试时吸收瓶中加入H2SO4时使用滴定管引起的不确定度分量计算（Urel4）

测试时,加入的H2SO4体积为40mL,浓度为0.5mol/L,平行测定2次,则相对不确定度为：

2.5 空白实验引起的不确定度分量计算（Urel6）

2.6 测试结果重复性引起的不确定度分量（Urel6）

重复测定4次后,测定结果标准差为0.07%,则相对不确定度的分量为：

2.7 合成相对不确定度

2.8 计算合成不确定度

2.9 扩展测定的不确定度

取95%置信概率,k＝2,则：

3 结论

依据 GB/T535－1995/XG1－2003《硫酸铵》中氮含量的测定方法——蒸馏后滴定法（仲裁法）,测得硫酸铵中总氮含量为21.1%,不确定度为0.45%（k＝2）。

参考文献：

［1］ 钟凤园.硫酸铵：GB/T 535－1995/XG1－2003［S］.北京：中国标准出版社,1995：1－16.

［2］ 叶德培.通用计量术语及定义：JJF1001－2011［S］.北京：中国质检出版社,2011：21－28.

［3］ 叶德培,赵峰.测量不确定度评定与表示：JJF 1059.1－2012［S］.北京：中国质检出版社,2012：25.

［4］ 倪晓丽,邵明武.化学分析测量不确定度评定：JJF1135－2005［S］.北京：中国质检出版社,2005：18－24.

［5］ 杜书利,张志清.常用玻璃量器检定规程：JJG196－2006［S］.北京：中国质检出版社,2006：10－12.