实验水总硬度的测定

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实验七配位滴定法测定自来水的总硬度

一、实验目的

1、了解水的硬度的测定意义和常用硬度的表示方法；

2、学习EDTA标准溶液的配制与标定；

3、掌握配位滴定法测定自来水总硬度的原理和方法。

4、熟悉铬黑T指示剂终点颜色判断和近终点时滴定操作控制，了解金属指示剂的特点。

二、实验原理

通常将含较多量Ca2+、Mg2+的水叫硬水，水的总硬度是指水中Ca2+、Mg2+的总量，它包括暂时硬度和永久硬度，水中Ca2+、Mg2+以酸式碳酸盐形式存在的称为暂时硬度，遇热即成碳酸盐沉淀。反应如下：

Ca(HCO

3)

2

→ CaCO

3

(完全沉淀)+H

2

O+CO

2

↑

Mg(HCO

3)

2

→MgCO

3

(不完全沉淀)+H

2

O+CO

2

↑

+H

2

O

Mg(OH)

2↓+CO

2

↑

若以硫酸盐、硝酸盐和氯化物形式存在的称为永久硬度，再加热亦不产生沉淀（但在锅炉运行温度下，溶解度低的可析出成锅垢）。

水的硬度是表示水质的一个重要指标，对工业用水关系极大。水的硬度是形成锅垢和影响产品质量的重要因素。因此，水的总硬度即水中Ca2+、Mg2+总量的测定，为确定用水质量和进行水的处理提供了依据。

由Mg2+形成的硬度称为“镁硬”，由Ca2+形成的硬度称为“钙硬”。

水的总硬度测定一般采用配位滴定法，在pH≈10的氨性缓冲溶液中，以铬黑T（EBT）为指示剂，用EDTA标准溶液直接测定Ca2+、Mg2+的总量。由于K CaY>K MgY>

K Mg·EBT> K Ca·EBT，铬黑T先与部分Mg配位为Mg·EBT（红色）。当EDTA滴入时，EDTA与Ca2+、Mg2+配位，终点时EDTA夺取Mg·EBT的Mg2+，将EBT置换出来，溶液由红色变为蓝色。

测定钙硬时，另取等量水样加NaOH调节溶液pH为12~13，使Mg2+生成

Mg(OH)

沉淀，加入钙指示剂用EDTA滴定，测定水中Ca2+的含量。由EDTA溶液的

2

浓度和用量，可算出水的总硬度，由总硬度减去钙硬即为镁硬。有关化学反应如下：

滴定前：Mg2+ + HIn-+H+

蓝色红色

滴定开始至化学计量点前：Mg2++HY3-= MgY2-+H+

Ca2++ HY3-= CaY2-+H+

化学计量点：MgIn-+ HY3-= MgY2-+ HIn2-

红色蓝色

滴定时，Fe3+、Al3+的干扰可用三乙醇胺掩蔽，Cu2+、Pb2+和Zn2+等重金属离子可S予以掩蔽。

用KCN、Na

2

国际上水的硬度有多种表示方法，常以水中Ca2+、Mg2+总量换算为CaO含量的方法表示，单位为：mg·L-1和（o）。水的总硬度1o表示1L水中含10mgCaO。计算水的总硬度的公式为：

三、实验用品

1、实验仪器：分析天平

2、实验器材：锥形瓶（250 mL ），移液管（20 mL ），酸式滴定管（25 mL ），烧杯（250 mL ）。

3、实验试剂：乙二胺四乙酸二钠（A ·R ），1：1HCl ，NH 3-NH 4Cl 缓冲溶液（pH≈10），40g ·L -1NaOH 溶液，钙指示剂，铬黑T 指示剂。 四、实验步骤

1、EDTA 标准溶液的配制与标定 （1）0.020 mol/LEDTA 溶液的配制

称取4.0g 乙二胺四乙酸二钠（Na 2H 2Y ·2H 2O ）于500 mL 烧杯中，加200 mL 水，温热使其完全溶解，转入至聚乙烯瓶中，用水稀释至500mL ，摇匀备用。 （2）以CaCO 3为基准物标定EDTA ①0.020 mol/L 钙标准溶液的配制

准确称取120℃干燥过的CaCO 30.50~0.55g ，置于250 mL 烧杯中，用少量水湿润，盖上表面皿，慢慢滴加1：1HCl5 mL 使其溶解，加少量水稀释，定量转移至250 mL 容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，计算其准确浓度。 ②EDTA 溶液浓度的标定

移取20.00 mL 钙标准溶液置于250mL 锥形瓶中，加5mL40g ·L -1NaOH 溶液及少量钙指示剂，摇匀后，用EDTA 溶液滴定至溶液由红色恰变为蓝色，即为终点。平行滴定3份，计算EDTA 溶液的浓度，要求相对平均偏差不大于0.2%。 2、总硬度的测定

用移液管移取澄清的自来水样100 mL于250mL锥形瓶中，加5mL NH

3-NH

4

Cl

缓冲溶液，2~3滴铬黑T指示剂，摇匀。用0.02 mol/L EDTA标准溶液滴定至溶液呈蓝色，即为终点。平行测定3份，计算水的总硬度。

3、钙硬的测定

用移液管移取澄清的自来水样100 mL于250mL锥形瓶中，加入5 mL 40g·L-1NaOH 溶液，摇匀，再加入少许（约0.01 g，米粒大小）钙指示剂，摇匀。用

0.02 mol/L EDTA标准溶液滴定至溶液呈蓝色，即为终点。平行测定3份，计算水的钙硬。

4、镁硬的确定

由总硬减去钙硬即得镁硬。

五、实验记录及计算

表1 自来水的总硬度的测定

六、思考题

1、测定自来水的总硬度时，哪些离子有干扰，如何消除？

2、当水样中Mg2+含量较低时，以铬黑T为指示剂测定水中Ca2+、Mg2+总量的终点

不明显，可否在水样中先加入少量MgY2-配合物，再用EDTA滴定？