重铬酸钾标准溶液配制不确定度评定

一、引言

依据《GB 11914-89水质化学需氧量的测定重铬酸钾法》, 水和废水中化学需氧量测定是在一定条件下水样中加入已知量的重铬酸钾溶液, 并在强酸节制下以银盐作为催化剂, 经沸腾回流后, 以试亚铁灵为指示剂, 用硫酸亚铁铵滴定水样中未被还原的重铬酸钾, 由消耗的硫酸亚铁铵的量换算成消耗氧的质量浓度。因此重铬酸钾标准溶液配制质量直接影响测定的结果的质量。本文以重铬酸钾溶液为例, 分析了影响重铬酸钾标准溶液配置不确定度的因素, 给出了不确定度评定的具体过程和方法, 最后获得重铬酸钾标准溶液配置标示值的扩展不确定度。

二、实验部分

1. 主要仪器和试剂

(1) 基准重铬酸钾试剂

(2) 恒温干燥烘箱

(3) 电子天平:FA2004N型, 感量0.1mg

2. 重铬酸钾溶液的配制

重铬酸钾标准溶液的配制浓度:C (1/6K2Cr2O7) =0.250mol/L。

重铬酸钾标准溶液的配制程序:将基准重铬酸钾试剂 (2.1.1) 置于105℃的恒温干燥箱 (2.1.3) 中干燥2h。干燥器中冷却至室温。用电子天平 (2.1.4) 称取12.258g, 在纯水中溶解, 转移至1000ml容量瓶中, 纯水定容至标线。环境条件:温度25℃。

3. 建立数学模型

式中:C重铬酸钾——重铬酸钾标准溶液的浓度 (mg.m L-1) ;m——称取重铬酸钾基准物质的质量 (g) ;P——重铬酸钾基准物质的纯度 (%) ;M重铬酸钾——重铬酸钾的摩尔质量 (g.mol-1) ;V——标准溶液的定容体积 (m L) ;103——由g转化为mg的换算系数。

三、不确定度来源的识别和量化

1. 不确定度可能来源的识别

根据分析过程的描述, 配制重铬酸钾标准溶液的不确定度来与可能有以下几个方面:

(1) 重铬酸钾纯度引起的不确定度

(2) 重铬酸钾称量引起的不确定度

(3) 重铬酸钾摩尔质量引起的不确定度

(4) 重铬酸钾溶液配制体积引起的不确定度

2. 重铬酸钾标准溶液不确定度分量量化

(1) 重铬酸钾纯度P:u (p)

重铬酸钾试剂为基准试剂, 标示含量为100±0.05%, 因此p为1.0000±0.0005假设为矩形分布, 标准不确定度为:0.0005/3=0.000289

(2) 重铬酸钾质量m u (m)

电子天平扣除皮重的称量有三个不确定度来源:重复性、可读性及天平灵敏度及其线性 (灵敏度可忽略不计) 。

电子天平检定给出的天平重复性 (S) =0.2mg

电子天平检定结果在m≤50g范围内示值误差为0.1mg, 按均匀分布, 其标准不确定度为:

(3) 重铬酸钾摩尔质量引起的不确定度分析u (M)

K2Cr2O7组成元素的原子不确定度从IUPAC原子量表获得如下表1。

重铬酸钾摩尔质量MK2Cr2O7=2×39.0983+2×51.9961+7×15.9994=294.1846

1/6K2Cr2O7=49.03

重铬酸钾浓度C

C (1/6 K2Cr2O7) =12.258/49.03=0.250mol/L

重铬酸钾摩尔质量不确定度:

分析结果显示重铬酸钾摩尔质量不确定度所占分量较小可以忽略不计。

(4) 重铬酸钾标准溶液配制引起的不确定度V:u (v)

1000容量瓶允差为±0.4ml示值误差导致的不确定度假定为三角分布则标准不确定度为:

估读变动性, 资料介绍充满液体至容量瓶刻度重复测定11次, 标准不确定度为0.02ml, 按B类不确定度计算:0.02/3=0.012

容量瓶和溶液体积与校正是温度不同引起的体积不确定度, 由于容量瓶中的液体膨胀体积远大于玻璃的膨胀体积, 因此只考虑液体体积与移液管校正时温度不同引起的不确定度:

(5) 重铬酸钾浓度不确定度合成

分析、汇总重铬酸钾各分量引起的不确定度的如下表2。

相关相对不确定度合成

四、扩展不确定度

包含因子K取值2则

结论

1.重铬酸钾浓度表示

2.重铬酸钾过程各不确定度分量分布可反映:不确定度的主要来源为配制体积 (1000ml容量瓶) 和重铬酸钾纯度。重铬酸钾称量和摩尔质量引入的不确定度量较小, 基本上可以忽略不计。

摘要：以0.25mol/L重铬酸钾标准溶液配置为例, 对重铬酸钾标准溶液配置的不确定来源进行分析并逐个评定, 合成其扩展不确定度, 并进行结果表达。

关键词：不确定度,评定,重铬酸钾标准溶液

参考文献

[1] 李慎安.化学实验室测量不确定度M.北京:化学工业出版社, 2008:26.

[2] CNAS—GL06分析测量中测量不确定度的评估指南中国合格评定国家认可委2006.06.

[3] GB 11914-89水质化学需氧量的测定重铬酸钾法国家环境保护局标准处北京市化工研究院1989.