用重铬酸钾法测得(FeSO)_4cdot7(H)_2(O)中铁的百分含量为 20.48%、20.55%、20.58%、20.60%、20.53%、20.50%。求平均值()、平均偏差()、相对平均偏差()、标准偏差()和相对标准偏差()。结果保留两位小数。
用重铬酸钾法测得$\text{FeSO}_4\cdot7\text{H}_2\text{O}$中铁的百分含量为 $20.48\%$、$20.55\%$、$20.58\%$、$20.60\%$、$20.53\%$、$20.50\%$。求平均值()、平均偏差()、相对平均偏差()、标准偏差()和相对标准偏差()。结果保留两位小数。
题目解答
答案
解析
本题主要考查分析化学中数据处理的相关知识,包括平均值、平均偏差、相对平均偏差、标准偏差和相对标准偏差的计算。解题思路是按照相应的计算公式,逐步对给定的数据进行计算。
1. 计算平均值 $\bar{x}$
平均值的计算公式为 $\bar{x}=\frac{\sum_{i = 1}^{n}x_{i}}{n}$,其中 $x_{i}$ 是各次测量值,$n$ 是测量次数。
已知测量值分别为 $x_1 = 20.48\%$、$x_2 = 20.55\%$、$x_3 = 20.58\%$、$x_4 = 20.60\%$、$x_5 = 20.53\%$、$x_6 = 20.50\%$,测量次数 $n = 6$。
先计算各测量值之和:
$\sum_{i = 1}^{6}x_{i}=20.48\% + 20.55\% + 20.58\% + 20.60\% + 20.53\% + 20.50\%=123.24\%$
再计算平均值:
$\bar{x}=\frac{123.24\%}{6}=20.54\%$
2. 计算平均偏差 $d$
平均偏差的计算公式为 $d=\frac{\sum_{i = 1}^{n}|x_{i}-\bar{x}|}{n}$。
分别计算各测量值与平均值的偏差绝对值:
$|x_1 - \bar{x}|=|20.48\% - 20.54\%| = 0.06\%$
$|x_2 - \bar{x}|=|20.55\% - 20.54\%| = 0.01\%$
$|x_3 - \bar{x}|=|20.58\% - 20.54\%| = 0.04\%$
$|x_4 - \bar{x}|=|20.60\% - 20.54\%| = 0.06\%$
$|x_5 - \bar{x}|=|20.53\% - 20.54\%| = 0.01\%$
$|x_6 - \bar{x}|=|20.50\% - 20.54\%| = 0.04\%$
偏差绝对值之和为:
$\sum_{i = 1}^{6}|x_{i}-\bar{x}|=0.06\% + 0.01\% + 0.04\% + 0.06\% + 0.01\% + 0.04\% = 0.22\%$
则平均偏差为:
$d=\frac{0.22\%}{6}\approx0.04\%$
3. 计算相对平均偏差 $Rd$
相对平均偏差的计算公式为 $Rd=\frac{d}{\bar{x}}\times100\%$。
将 $d = 0.04\%$,$\bar{x}=20.54\%$ 代入公式可得:
$Rd=\frac{0.04\%}{20.54\%}\times100\%\approx0.19\%$
4. 计算标准偏差 $s$
标准偏差的计算公式为 $s = \sqrt{\frac{\sum_{i = 1}^{n}(x_{i}-\bar{x})^2}{n - 1}}$。
分别计算各测量值与平均值的偏差平方:
$(x_1 - \bar{x})^2=(20.48\% - 20.54\%)^2 = (-0.06\%)^2 = 0.0036\%^2$
$(x_2 - \bar{x})^2=(20.55\% - 20.54\%)^2 = (0.01\%)^2 = 0.0001\%^2$
$(x_3 - \bar{x})^2=(20.58\% - 20.54\%)^2 = (0.04\%)^2 = 0.0016\%^2$
$(x_4 - \bar{x})^2=(20.60\% - 20.54\%)^2 = (0.06\%)^2 = 0.0036\%^2$
$(x_5 - \bar{x})^2=(20.53\% - 20.54\%)^2 = (-0.01\%)^2 = 0.0001\%^2$
$(x_6 - \bar{x})^2=(20.50\% - 20.54\%)^2 = (-0.04\%)^2 = 0.0016\%^2$
偏差平方和为:
$\sum_{i = 1}^{6}(x_{i}-\bar{x})^2=0.0036\%^2 + 0.0001\%^2 + 0.0016\%^2 + 0.0036\%^2 + 0.0001\%^2 + 0.0016\%^2 = 0.0106\%^2$
则标准偏差为:
$s = \sqrt{\frac{0.0106\%^2}{6 - 1}}=\sqrt{\frac{0.0106\%^2}{5}}\approx0.05\%$
5. 计算相对标准偏差 $RSD$
相对标准偏差的计算公式为 $RSD=\frac{s}{\bar{x}}\times100\%$。
将 $s = 0.05\%$,$\bar{x}=20.54\%$ 代入公式可得:
$RSD=\frac{0.05\%}{20.54\%}\times100\%\approx0.24\%$