实验数据标准化处理方法
实验数据标准化
草酸标准溶液
氢氧化钠标准溶液
能力验证上报数据(n个数据)通过什么方法处理后进行的判定?这些问题都涉及数据标准化。
在数据分析之前,通常需要先将数据标准化(normalization),利用标准化后的数据进行数据分析。数据标准化也就是统计数据的指数化。
由于不同变量常常具有不同的单位和不同的变异程度。不同的单位常使系数的实践解释发生困难。
例如:第1个变量的单位是kg,第2个变量的单位是cm,那么在计算绝对距离时将出现将两个事例中第1个变量观察值之差的绝对值(单位是kg)与第2个变量观察值之差的绝对值(单位是cm)相加的情况。使用者会说5kg的差异怎么可以与3cm的差异相加?不同变量自身具有相差较大的变异时,会使在计算出的关系系数中,不同变量所占的比重大不相同。例如如果第1个变量(两水稻品种米粒中的脂肪含量)的数值在2%到4%之间,而第2个变量(两水稻品种的亩产量)的数值范围都在1000与5000之间。为了消除量纲影响和变量自身变异大小和数值大小的影响,故将数据标准化。
数据标准化处理主要包括数据同趋化处理和无量纲化处理两个方面。
数据同趋化处理主要解决不同性质数据问题,对不同性质指标直接加总不能正确反映不同作用力的综合结果,须先考虑改变逆指标数据性质,使所有指标对测评方案的作用力同趋化,再加总才能得出正确结果。数据无量纲化处理主要解决数据的可比性。数据标准化的方法有很多种,常用的有“最小—最大标准化”、“Z-score标准化”和“按小数定标标准化”等。
经过上述标准化处理,原始数据均转换为无量纲化指标测评值,即各指标值都处于同一个数量级别上,可以进行综合测评分析。
min-max标准化方法是对原始数据进行线性变换。设minA和maxA分别为属性A的最小值和最大值,将A的一个原始值x通过min-max标准化映射成在区间[0,1]中的值x',其公式为:
这种方法基于原始数据的均值(mean)和标准差(standard deviation)进行数据的标准化。将A的原始值x使用z-score标准化到x'。
z-score标准化方法适用于属性A的最大值和最小值未知的情况,或有超出取值范围的离群数据的情况。
spss默认的标准化方法就是z-score标准化。
用Excel进行z-score标准化的方法:在Excel中没有现成的函数,需要自己分步计算,其实标准化的公式很简单。
步骤如下:
1.求出各变量(指标)的算术平均值(数学期望)xi和标准差si ;
2.进行标准化处理:
zij=(xij-xi)/si
其中:zij为标准化后的变量值;xij为实际变量值。
3.将逆指标前的正负号对调。
标准化后的变量值围绕0上下波动,大于0说明高于平均水平,小于0说明低于平均水平。
这种方法通过移动数据的小数点位置来进行标准化。小数点移动多少位取决于属性A的取值中的最大绝对值。将属性A的原始值x使用decimal scaling标准化到x'的计算方法是:
例如 假定A的值由-986到917,A的最大绝对值为986,为使用小数定标标准化,我们用1000(即,j=3)除以每个值,这样,-986被规范化为-0.986。
注意,标准化会对原始数据做出改变,因此需要保存所使用的标准化方法的参数,以便对后续的数据进行统一的标准化。
0.1mol/L草酸标准溶液。称取6.3g草酸,溶于1000mL水中,混匀。
准确量取30-35mL草酸标定液,加入50mL水和20mL10mol/L硫酸。用0.1mol/L高锰酸钾标准溶液滴定,近终点时,加热至70℃,继续滴定,至溶液所呈粉红色保持30分钟。同时作空白试验校下结果。
将氢氧化钠配制成饱和溶液,注入内壁敷有石蜡的玻璃瓶中密闭放置至溶液清澈,取上清液备用。
(1)1mol/L氢氧化钠标准溶液:移取52mL氢氧化钠饱和溶液,注入1000mL不含二氧化碳的水中,混匀。
(2)0.5 mol/L氢氧化钠标准溶液:移取26mL氢氧化钠饱和溶液,注入1000mL不含二氧化碳水中,混匀。
(3)0.1 mol/L氢氧化钠标准溶液:移取5 mL氢氧化钠饱和溶液,注入1000mL不含二氧化碳的水中,混匀。
(1)1mol/L氢氧化钠标准溶液:称取105-110℃烘至恒重的基准邻苯二甲酸氢钾6g,称准至0.0002g。溶于80mL水中,加热至沸,加入1%酚酞指示剂2-3滴。用1mol/L氢氧化钠溶液滴定至溶液呈现粉红色。
(2)0.5mol/L氢氧化钠标准溶液:称取邻苯二甲酸氢钾3g,其余同上。
(3)0.1mol/L氢氧化钠标准溶液:称取邻苯二甲酸氢钾0.6g加入水50mL,其余同上。
(1)1mol/L盐酸标准溶液:量取90mL盐酸,注入1000mL水中,混匀。
(2)0.5mol/L盐酸标准溶液:量取45mL盐酸,注入1000mL水中,混匀。
(3)0.1mol/L盐酸标准溶液:量取9mL盐酸,注入1000mL水中,混匀。
(1)1mol/L盐酸标准溶液:称取于270-300℃干燥至恒重的基准无水碳酸钠2g,称准至0.0002g。溶于80mL水中,加入甲基橙指示剂2-3滴,用1mol/L盐酸滴定至溶液呈橙红色,煮沸2-3min,冷却后继续滴定至橙红色。
(2)0.5mol/L盐酸标准溶液:称取无水碳酸钠1g其余标定同上。
(3)0.1mol/L盐酸标准溶液:称取干燥恒重的基准无水碳酸钠0.2g,称准至0.0002g。溶于50mL水中,加入0.2mL混合指示剂(0.25%靛蓝二磺酸钠水溶液与0.1%甲基橙水溶液等量混合),用0.1mol/L盐酸滴定至溶液由蓝绿色转变成紫色。
0.1mol/L高锰酸钾标准溶液。称取3.3g高锰酸钾,溶于1050mL水中,煮沸20min,冷却后于暗处密闭保存数日,将溶液倾出,用石棉或玻璃纸过滤。滤液保存于标色具塞瓶中。
称取于105-110℃烘至恒重的基准草酸钠0.20g,称准至0.0002g。溶于50mL水中,加入8mL硫酸,用0.1mol/L高锰酸钾液进行滴定,近终点时,加热至70℃,继续滴定至溶液所呈粉红色保持30s。同时作空白试验校正结果。
准确量取0.1mol/L高锰酸钾标准溶液30-35mL,加水100mL、碘化钾2mL和4mol/L硫酸20mL,待碘化钾溶解后于暗处放置5min。用0.1mol/L硫代硫酸钠标准溶液滴定,近终点时,加入0.5%淀粉指示剂3mL,继续滴定至溶液蓝色消失。
0.1mol/L硫代硫酸钠标准溶液。称取26g硫代硫酸钠和0.2g无水碳酸钠,溶于1000mL水中,煮沸10min,冷却。将溶液保存于棕色具塞瓶中,放置数日后过滤备用。
称取于100℃烘至恒重的基准重铬酸钾0.2g,称准于0.0002g。置于500mL具塞锥形瓶中,溶于25mL煮沸并冷却的水中,加入碘化钾2g和4mol/L硫酸20mL。待碘化钾溶解后,于暗处放置10min,加入250mL水,用0.1mol/L硫代硫酸钠溶液进行滴定,近终点时,加入0.5%淀粉指示剂3mL,继续滴定至溶液变为亮蓝绿色。同时作空白试验。
准确量取0.1mol/L碘标准溶液30-35mL,加入水100mL和0.1mol/L盐酸5mL,用0.1mol/L硫代硫酸钠溶液进行滴定,近终点时加入0.5%淀粉指示剂3mL,继续滴定至溶液蓝色消失。
(注:水100mL和0.1mol/L盐酸5mL所消耗碘量,应作校正)
(1)1mol/L硫酸标准溶液:量取30mL硫酸,缓缓注入1000mL水中,冷却,混匀。
(2)0.5mol/L硫酸标准溶液:量取15mL硫酸,缓缓注入1000mL水中,冷却,混匀。
(3)0.1mol/L硫酸标准溶液:量取3mL硫酸,缓缓注入1000mL水中,冷却,混匀。
0.1mol/L硝酸银标准溶液。称取17.5g硝酸银,溶于1000mL水中,混匀,溶液保存于棕色具塞瓶中。
称取于500-600℃灼烧至恒重的基准氯化钠0.2g,称准至0.0002g。溶于70mL水中,加入5%铬酸钾指示剂1.00mL,在摇动下用0.1mol/L硝酸溶液滴定至溶液呈砖红色且30s不褪色即可。
0.1mol/L碘标准溶液。称取13g再升华的碘片和35g碘化钾,溶于100mL水中,加入盐酸3滴和900mL水,混匀,溶液保存于棕色具塞瓶中。
方法与0.1mol/L硫代硫酸钠标准溶液的标定法二相同。
0.05mol/L碘酸钾标准溶液。称取于105-110℃ 烘至恒重的基准碘酸钾10.7g,称准至0.0002g。溶于水,移入1000mL 溶量瓶中,稀释至刻度,摇匀,溶液保存于棕色具塞瓶中。
准确移取0.05mol/L碘酸钾溶液10mL,加水9mL,碘化钾3g和4mol/L盐酸5mL,待碘化钾溶解后,于暗处放置5min。用0.1mol/L硫代硫酸钠标准溶液进行滴定,近终点时加入0.5%淀粉指示剂3mL,继续滴定至溶液蓝色消失。
(1)6mol/L盐酸溶液:取247mL浓盐酸(相对密度1.19),加入水稀释至500mL。
(2)6mol/L硫酸溶液:取85mL浓硫酸(相对密度1.84),慢慢地加入于水中,并用水稀释至500mL。
(3)6mol/L硝酸溶液:取190mL浓硝酸(相对密度1.42),加入水稀释至500mL。
(4)6mol/L醋酸溶液:取175mL冰醋酸(相对密度1.05),加入水稀释至500mL。
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