第二误差及分析数据的统计处理演示文稿

第二误差及分析数据的统计处理演示文稿目前一页\总数七十七页\编于十七点（优选）第二误差及分析数据的统计处理目前二页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17一、准确度和精密度（一）.准确度和精密度——分析结果的衡量指标。

1.准确度──测量值与真实值的接近程度

准确度的高低用误差的大小来衡量；误差一般用绝对误差和相对误差来表示。目前三页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17（1）绝对误差：测定值与真实值之差。目前四页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17例某一物体质量称量为1.6380g,其真实质量为1.6381g，则:绝对误差=1.6380-1.6381=-0.0001（2）相对误差：误差在真实结果中所占百分比

Er=E/×100%=-0.0001/1.6381=-0.006%目前五页\总数七十七页\编于十七点2023/5/172.精密度──几次平衡测定结果相互接近程度精密度的大小用偏差来衡量，还常用重复性和再现性表示。偏差是指个别测定值与平均值之间的差值。（1）绝对偏差：d=xi–x（2）平均偏差：d=(|d1|+|d2|+…|di|)/n（3）相对偏差：d/x×100%目前六页\总数七十七页\编于十七点2023/5/171）平均偏差

平均偏差又称算术平均偏差，用来表示一组数据的精密度。

平均偏差：

特点：简单缺点：大偏差得不到应有反映。目前七页\总数七十七页\编于十七点2023/5/172）标准偏差标准偏差又称均方根偏差标准偏差的计算分两种情况目前八页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17（1）当测定次数趋于无穷大时

标准偏差：μ

为无限多次测定的平均值（总体平均值）；即：

当消除系统误差时，μ即为真值。目前九页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17（2）有限测定次数变异系数:目前十页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17例题用标准偏差比用平均偏差更科学更准确。例:两组数据

(1)X-X：0.11,-0.73,0.24,0.51,-0.14,0.00,0.30,-0.21,

n=8d1=0.28s1=0.38(2)X-X：0.18，0.26，-0.25，-0.37，0.32，-0.28，0.31，-0.27

n=8d2=0.28s2=0.29

d1=d2,

s1>s2目前十一页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17标准偏差的计算：目前十二页\总数七十七页\编于十七点2023/5/173.两者的关系：

(1)准确度是测量结果接近真值的程度，精密度表示测量的再现性；

(2)精密度是保证准确度的先决条件；精密度高不一定准确度高；

(3)两者的差别主要是由于系统误差的存在。目前十三页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17目前十四页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17练习题：1、下面论述中正确的是：A.精密度高，准确度一定高B.准确度高，一定要求精密度高C.精密度高，系统误差一定小D.分析中，首先要求准确度，其次才是精密度答案：B目前十五页\总数七十七页\编于十七点2023/5/172、某人对试样测定五次，求得各次平均值的偏差d分别为+0.04,-0.02,+0.01,-0.01,+0.06。则此计算结果应是A.正确的B.不正确的C.全部结果是正值D.全部结果是负值答案：B设一组测量数据为x1,x2,x3,…算术平均值目前十六页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17二、误差的分类、性质、产生的原因及减免1.误差的分类系统误差（可测误差）偶然误差（随机误差）过失误差目前十七页\总数七十七页\编于十七点2023/5/171.系统误差

(1)特点

a.对分析结果的影响比较恒定(单向性，即使测定结果系统的偏大或偏小）；

b.在同一条件下，重复测定，重复出现；

c.影响准确度，不影响精密度；

d.可以消除。

目前十八页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17(2)产生的原因

a.方法误差——选择的方法不够完善例：重量分析中沉淀的溶解损失；滴定分析中指示剂选择不当。

b.仪器误差——仪器本身的缺陷例：天平两臂不等，砝码未校正；滴定管，容量瓶未校正。

c.试剂误差——所用试剂有杂质例：去离子水不合格；试剂纯度不够（含待测组份或干扰离子）。

d.主观误差——操作人员主观因素造成例：对指示剂颜色辨别偏深或偏浅；滴定管读数不准。目前十九页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17

（3）系统误差的减免(1)方法误差——采用标准方法，对照实验(2)仪器误差——校正仪器(3)试剂误差——作空白实验是否存在系统误差，常常通过回收试验加以检查。目前二十页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17

2.偶然误差

(

1)特点

a.不恒定

b.难以校正

c.服从正态分布(统计规律)

(

2)产生的原因偶然因素：如室温，气压，温度，湿度

由一些难以控制的偶然原因造成，它决定分析结果的精密度。目前二十一页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17（3）偶然误差的减免通过增加测定次数予以减小，用数理统计方法表达结果，不能通过校正而减小或消除。目前二十二页\总数七十七页\编于十七点2023/5/173.过失误差违反操作规程或粗心大意造成。如读错，记录错，计算错，溶液溅失，沉淀穿滤等。目前二十三页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17三、偶然误差的分布1、频数分布：目前二十四页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17No分组频数（ni)频率（ni/n)频率密度（ni/ns)115.8410.0050.17215.8710.0050.17315.9030.0150.51415.9380.0401.35515.96180.0913.03615.99340.1725.72716.02550.2789.26816.06400.2026.73916.09200.1013.371016.12110.0561.851116.1550.0250.841216.1820.0100.341316.2100.0000.00厦门大学的学生对海水中的卤素进行测定，得到：74.24%88.38%数据集中与分散的趋势目前二十五页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17海水中卤素测定值频率密度直方图海水中卤素测定值频率密度分布图问题：测量次数趋近于无穷大时的频率分布？测量次数少时的频率分布？某段频率分布曲线下的面积具有什么意义？目前二十六页\总数七十七页\编于十七点2023/5/172、正态分布：分析化学中测量数据一般符合正态分布，即高斯分布。x测量值，μ总体平均值，σ总体标准偏差目前二十七页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17偶然误差的规律性：1）对称性：正负误差出现的概率相等，呈对称形式；（2）单峰性：小误差出现的概率大，误差分布曲线只有一个峰值，有明显集中趋势；大误差出现的概率小。（3）抵偿性：算术平均值的极限为零，总面积概率为1。目前二十八页\总数七十七页\编于十七点2023/5/173、标准正态分布将正态分布的横坐标改为u表示68.3％%95.5%99.7%u因此曲线的形状与σ大小无关,记作N(0,1).目前二十九页\总数七十七页\编于十七点2023/5/174、随机误差的区间概率目前三十页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17目前三十一页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17例题：一样品，标准值为1.75%，测得=0.10,求结果落在（1）1.750.15%概率；（2）测量值大于2%的概率。解：（1）查表：u=1.5时，概率为：20.4332=0.866=86.6%（2）查表：u>2.5时，概率为：0.5–0.4938=0.0062=0.62%目前三十二页\总数七十七页\编于十七点2023/5/175、t分布曲线：少量数据的统计处理

实际测量数据不多，总体偏差σ不知道，用s代替σ不符合正态分布，有误差，用t分布处理。目前三十三页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17已知：用代替对于正态分布，u值一定，响应概率就一定；对于t分布，t一定，f不同，面积不同概率不同。目前三十四页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17自由度f的理解：计算一组数据分散度的独立偏差数例如，有三个测量值，求得平均值，也知道x1和x2与平均值的差值，那么，x3与平均值的差值就是确定的了，不是一个独立的变数。目前三十五页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17例题例：水垢中Fe2O3的百分含量测定数据为(测6次)：79.58%，79.45%，79.47%，79.50%，79.62%，79.38%

X=79.50%s=0.09%sＸ=0.04%则真值所处的范围为（无系统误差）：79.50%+0.04%

数据的可信程度多大？如何确定？目前三十六页\总数七十七页\编于十七点2023/5/176、置信度与平均值的置信区间随机误差的区间概率目前三十七页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17置信度：

分析结果在某一范围内出现的几率称为置信度。（亦称几率水平或置信水平）置信区间：在一定几率情况下，以测定结果为中心的包括真值在内的可靠范围，该范围就称平均值的置信区间。目前三十八页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17若以样本平均值来估计总体平均值可能存在的区间，可按下式进行计算：目前三十九页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17对于少量测量数据，必须根据t分布进行统计处理，按的定义式可得出:目前四十页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17对有限次测量：结论：(1)增加测量次数可以提高精密度。(2)增加（过多）测量次数的代价不一定能从减小误差得到补偿。目前四十一页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17平均值的标准偏差:设有一样品，m

个分析工作者对其进行分析，每人测n

次，计算出各自的平均值，这些平均值的分布也是符合正态分布的。试样总体样本1样本2……样本m目前四十二页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17目前四十三页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17目前四十四页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17练习题：1、在重量分析中，沉淀的溶解损失引起的测定误差为：A.系统误差B.偶然误差C.过失误差D.仪器误差答案：A2、下列方法中不能用于校正系统误差的是A.对仪器进行校正B.做对照实验C.作空白实验D.增加平行测定次数答案：D目前四十五页\总数七十七页\编于十七点2023/5/173、下列最能说明偶然误差小的是A.高精密度B.标准偏差大C.仔细校正过所有法码和容量仪器D.与已知含量的试样多次分析结果平均值一致答案：A4、下列叙述中错误的是A.单次测量结果的偏差之和等于零B.标准偏差是用于衡量测定结果的分散程度C.系统误差呈正态分布D.偶然误差呈正态分布答案：C目前四十六页\总数七十七页\编于十七点2023/5/175、在分析测定中，论述偶然误差正确的是A.大小误差出现的几率相等B.正误差出现的几率大于负误差C.负误差出现的几率大于正误差D.正负误差出现的几率相等答案：D6、在置信度为95%时，测得Al2O3的平均值（%）的置信区间为35.21±0.10其意义是A.在所测定的数据中有95%的数据在此区间内B.若再进行测定系列数据，将有95%落入此区间内C.总体平均值μ落入此区间的概率为95%D.在此区间内包括总体平均值μ的概率为95%答案：DC不对，因为μ是客观存在的，没有随机性，不能说它落在某一区间的概率为多少。目前四十七页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17一、可疑数据的取舍

1．Q检验法

2．格鲁布斯(Grubbs)检验法

3.4d法：

二、分析方法准确性的检验

1.t检验法

2.Ｆ检验法第二节

定量分析数据的评价目前四十八页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17

定量分析数据的评价

解决两类问题:(1)可疑数据的取舍

过失误差的判断方法：Q检验法；格鲁布斯（Grubbs）检验法。确定某个数据是否可用。(2)分析方法的准确性系统误差的判断

显著性检验：利用统计学的方法，检验被处理的问题是否存在统计上的显著性差异。

方法：t检验法和F检验法；确定某种方法是否可用，判断实验室测定结果准确性。目前四十九页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17一、可疑数据的取舍过失误差的判断1．Q检验法步骤：

（1）数据排列X1

X2……Xn

（2）求极差Xn

－X1

（3）求可疑数据与相邻数据之差

Xn

－Xn-1或X2－X1

（4）计算：目前五十页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17

（5）根据测定次数和要求的置信度，（如90%）查表：表1--2不同置信度下，舍弃可疑数据的Q值表

测定次数Q90

Q95

Q99

30.940.980.9940.760.850.9380.470.540.63

目前五十一页\总数七十七页\编于十七点2023/5/176）将Q与QX

（如Q90）相比，若Q>QX

舍弃该数据,（过失误差造成）若Q<QX

舍弃该数据,（偶然误差所致）当数据较少时舍去一个后，应补加一个数据。（一般测定5～7个数据）目前五十二页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17目前五十三页\总数七十七页\编于十七点2023/5/172．格鲁布斯(Grubbs)检验法

（4）由测定次数和要求的置信度，查表得G表（5）比较若G计算>G

表，弃去可疑值，反之保留。由于格鲁布斯(Grubbs)检验法引入了标准偏差和平均值，故准确性比Q检验法高。

基本步骤：（1）排序：Ｘ1,Ｘ2,Ｘ3,Ｘ4……（2）求Ｘ和标准偏差S（3）计算G值：目前五十四页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17表2-3G(p,n)值表置信度（P）n31.151.151.1595%97.5%99%41.461.481.491.671.711.751.821.891.941.942.022.102.032.132.222.112.212.322.182.292.412.232.362.482.292.412.552.332.462.612.372.512.662.412.552.71202.562.712.88目前五十五页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17例试对以下七个数据进行Q检验,置信度90%：5.12、6.82、6.12、6.32、6.22、6.32、6.02解：1.5.12，6.02，6.12，6.22，6.32，6.32，6.822.xn-x1=6.82-5.12=1.703.x2–x1=6.02–5.12=0.904.Q=(x2–x1)/(xn-x1)=0.90/1.70=0.535.查表Q0.90,n=7=0.516.0.53>Q0.90,n=7，舍弃5.12

再检验6.82Q=（6.82–6.32）/（6.82-6.02）=0.6250.625>Q0.90,n=6（0.56）,舍弃6.82目前五十六页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17说明：在可疑值的判断种，首先判断离平均值或与相邻值差最大的，若该值不是可疑值，就不需要再进行下一个值的判断，否则再判断另一个。目前五十七页\总数七十七页\编于十七点2023/5/173、4d法：手头无Q表时使用首先求出除可疑值以外的其余数值的平均值x和平均偏差d，然后将可疑值与平均值比较，如绝对差值大于或等于4d

，则可疑值舍去，否则保留。方法依据：δ=0.7979σ=0.8σ，几率99.7%时，误差不大于±3σ。方法特点：简单，不必查表，但误差较大，用于处理一些要求不高的数据。目前五十八页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17二、分析方法准确性的检验----系统误差的判断1.平均值与标准值()的比较t检验法用于检验分析方法是否可靠，是否有足够的准确度，常用已知含量的标准试样进行比较，将测定的平均值与标样的已知值比较。目前五十九页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17

b.由要求的置信度和测定次数,查表,得:t表

c.比较

t计>t表,表示有显著性差异,存在系统误差,被检验方法需要改进。

t计<t表,表示无显著性差异，被检验方法可以采用。

a.计算t值方法：目前六十页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17新方法--经典方法（标准方法）两个分析人员测定的两组数据两个实验室测定的两组数。设两组分析数据为：n1s1

n2s22.两组数据的平均值比较（同一试样）（1）t检验法目前六十一页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17a．求合并的标准偏差：步骤：ｂ．计算ｔ值：ｃ．查表（自由度f＝f

1＋f

2＝n1＋n2－2）,比较：

t计>t表,表示有显著性差异，说明两组数据不属于同一总体。目前六十二页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17（２）Ｆ检验法（方差检验法）◈

F检验法是在判断比较两组数据是否有显著性差异时，首先考察它们的精密度是否有显著性差异，即数据的分散性。◈对于两组数据之间是否存在系统误差，则在先进行F检验并确定它们的精密度没有显著性差以后，再进行t检验才是合理的。如果精密度有显著性差，就没有必要再进行t检验。目前六十三页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17ａ．计算Ｆ值：ｂ．查表（Ｆ表），比较方法：目前六十四页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17第三节有效数字及其运算规则一、有效数字

二、有效数字运算规则目前六十五页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17一、有效数字1．实验过程中常遇到的两类数字（1）数目：如测定次数；倍数；系数；分数（2）有效数字:在分析工作中实际能测量到的数字。数据的位数与测定准确度有关。目前六十六页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17

记录的数字不仅表示数量的大小，而且要正确地反映测量的精确程度。

结果绝对偏差相对偏差0.51800±0.00001±0.002%0.5180±0.0001±0.02%0.518±0.001±0.2%目前六十七页\总数七十七页\编于十七点2023/5/172、有效数字位数的确定：1.0008，43.1815位0.1000，10.98%4位0.0382，1.98×10-103位54，0.00402位0.05，2×10-51位3600，100位数含糊不确定目前六十八页\总数七十七页\编于十七点2023/5/173．数据中零的作用数字零在数据中具有双重作用：（1）作普通数字用，如0.51804位有效数字5.18010－1（2）作定位用：如0.05183位有效数字5.1810－2目前六十九页\总数七十七页\编于十七点2023/5/174．改变单位，不改变有效数字的位数如：24.01mL24.0110－3

L5．注意点（1）容量器皿；滴定管；移液管；容量瓶；4位有效数字（2）分析天平（万分之一）取4位有效数字（3）标准溶液的浓度，用4位有效数字表示:0.1000mol/L（4）对pH,pM,lgc,lgK等对数值，有效数字为小数部分pH4.342位有效数字目前七十页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17（5）位数不定的，可科学计数例如：3600，可写为3.6×103，3.60×103，3.600×103，有效数字分别为2，3，4位（6）分析化学中遇到的分数倍数可视为无限多位（7）9以上的数可多算一位，如9.00，9.83，可当作4位有效数字目前七十一页\总数七十七页\编于十七点2023/5/17二、数字修