氢氧化钠标准滴定溶液标定及不确定度评定

刘杰

摘要：氢氧化钠标准滴定溶液作为校准仪器与装置的国家环境标准物质，其标定结果的准确性与校准仪器、装置的精准度有着直接关联，因此，在配置滴定溶液时，需要判定出影响标定准确性的因素，并通过构建数学模型的方法对不确定度进行评定。本文将围绕氢氧化钠标准滴定溶液标定及不确定度评定方法展开论述。

关键词：氢氧化钠;标准滴定溶液;标定;不确定度

中图分类号：O655.2   文献标识码：A   文章编号：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

氫氧化钠标准滴定溶液的标定准确性与测量仪器精度、测定方法的选择、测定环境等因素息息相关，因此，为了减少溶液标定误差，确保标定结果与GBT601-2016 《化学试剂标准滴定溶液的制备》标准相符，在溶液标定过程中，需要对溶液浓度的不确定度进行评定。

1 配制0.1mol/L氢氧化钠标准滴定溶液的方法与标定

1.1 0.1mol/L氢氧化钠标准滴定溶液的配制要求。对于氢氧化钠标准滴定溶液的制备用水要求，根据所需的实验用水应当符合GB-T 6682-2016《分析实验室用水规格和试验方法》规定，应当达到三级水标准，而配备实验中所需的各种试剂应当达到分析纯（AR）标准，即纯度值为99.7%的二级试剂。由于溶液配备属于高精度操作工序，在选择天平测量仪器时，必须保证仪器精度满足标准要求，其中，最大允许误差值上限应当在0.2mg以下，滴定管的标准称量容量以50ml为宜，滴定管上面的分度值刻度为0.1ml，最大允许误差值上限应在0.05ml以下。选择的实验用水应当是去除二氧化碳后的蒸馏水，同时，配制标准溶液时的温度应始终保持在室温20℃。

1.2标定方法与分析步骤。实验过程中，应当严格执行滴定溶液的制备标准要求，采取甲乙两人共做八平行的标定法，每一个人四平行标定结果的相对极差值应当小于[CR0.95（4）r=0.15%]的重复性临界极差值，而两人共做八平行的极差值应当小于[CR0.95（8）r=0.18%]的重复性临界极差值[1]。在实验开始时，首先称取0.75g的邻苯二甲酸氢钾试剂，温度介于105℃—110℃之间，为了加快邻苯二甲酸氢钾的溶解速度，应当以蒸馏水作为溶解剂，并保证蒸馏水当中不含有二氧化碳成分，需要的剂量为50ml，然后，再滴入2滴酚酞指示剂，当氢氧化钠溶液滴定至粉红色时，保持30秒的时间，与此同时，做同步空白实验。当实验结束以后，可以根据浓度计算式，计算出最后的标准溶液浓度，即：C（NaOH）=0.1031mol/L。

需要注意的是：在处理邻苯二甲酸氢钾时通常有两种方法，第一种是：在分析天平上准确称量和计算出溶液的质量，并将其中25ml的邻苯二甲酸氢钾标准溶液注入事先准备好的锥形瓶容器当中。第二种是：在锥形瓶里利用分析天平，直接称量邻苯二甲酸氢钾（准确到千分位）0.5g 左右，并加40—50ml蒸馏水进行溶解，而得到邻苯二甲酸氢钾标准溶液。

2 氢氧化钠标准滴定溶液浓度的不确定度评定方法

2.1数学模型的构建思路。结合数学公式计算出氢氧化钠标准滴定溶液的浓度，公式如下：

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

在上面的公式中，首先确定每一个参数所代表的含义，C（NaOH）代表配备实验中氢氧化钠标准滴定溶液的浓度，浓度单位是mol/L，邻苯二甲酸氢钾的质量用mkhp表示，质量单位是g，在滴定实验中，单位时间内消耗的氢氧化钠的体积用V1表示，体积单位是Ml，在进行空白实验时，氢氧化钠的消耗量用 V2表示。邻苯二甲酸氢钾的质量分数用Wkhp表示。配备溶液的体积补正值用a 表示，而邻苯二甲酸氢钾的摩尔质量用Mkhp表示，摩尔质量单位是g/mol[2]。

2.2不确度各个分量的定量标准。[uArel（C-）]表示A类相对标准的不确定度，在评定溶液浓度不确定度时，一般采用贝塞尔法，如果运用两人八平行的标定法计算不确定度的平均值，相对标准的不确定度数值为0.10309mol/L。而S（c）用来表示实验标准差，数值为6.1×10-5mol/L。由以上两个数据可以得出A类标准的不确定度与相对不确定度，计算数值分别为2.2×10-5mol/L和2.2×10-4。[uCBrel（ C-）]则表示B类相对合成标准的不确定度。在实验开始之前，结合分析天平说明书的内容，标示出线性的最大允许误差的上限值应当在0.15mg以下，而线性分量的转换过程则根据矩形分布来进行，在计算标准溶液的不确定度数值时，首先确定邻苯二甲酸氢钾的质量取值，在此次实验中，质量取值为0.7508g，由此可知不确定度的分量值为1.8×10-4，摩尔质量为204.2212g/mol，由上述已知条件就可以准备计算出不确定度的数值1.9×10-5。

[urel（Wkhp）]用来表示邻苯二甲酸氢钾溶液相对标准不确定度的分量，其中质量分数Wkhp介于99.95%—100.05%之间，则可认定为该不确定度为矩形分布，k的取值为3，将k值代入到公式当中，可以计算出分量值为0.00029。而[urel（V1-V2）]用来表示氢氧化钠标准滴定溶液体积数值相对标准不确定度的分量，[u（V1）]用来表示体积标准不确定度。其主要来源包括四个要点，第一是滴定管校正的不确定度，第二是滴定管的使用温度与校正时的温度出现较大差异而引起不确定度，第三是由温度补正值的误差引起的不确定度，第四是终点指示剂在滴定过程中产生的误差。

如果采取两人八平行的实验方法，需要引入相对标准不确定度的分量，这一分量通常用[urel（r）]来表示，而a的取值为0.000005mol/L，按矩形分布，则k的取值为3，urel（r）的最终计算数值为2.8×10-5，而合成标准的不确定度为0.00019mol/L。通过以上对溶液浓度不确定度的评定过程，可以得到评定结果为（0.103±0.0004）mol。

3 结论

通过实验认证及不确定度评定，可以得出结论，对氢氧化钠标准滴定溶液的不确定度造成影响的各个因素当中，对最终数值的准确性影响最大的是滴定溶液不确定度的分量，而试剂纯度以及质量不确定度分量则次之，而影响程度最小的因素则是溶液的摩尔质量，对不确定度标准数值的影响完全可以忽略。

参考文献：

[1]司玉华.氢氧化钠标准滴定溶液标定及不确定度评定[J].化学工程与装备，2018（2）：257-259.

[2]陆子健，李成梁，李帅，等.氢氧化钠标准溶液浓度标定方法的比较研究[J].哈尔滨师范大学自然科学学报，2019，35（1）：78-83.