实验2水总硬度的测定（配位滴定法）

实验2水总硬度的测定（配位滴定法）
实验二水总硬度的测定(配位滴定法)
实验日期：
实验目的：
１、学习EDTA标准溶液的配制方法及滴定终点的判断；
２、掌握钙、镁测定的原理、方法和计算。

一、水硬度的表示法：
一、水硬度的表示法：
一般所说的水硬度就是指水中钙、镁离子的含量。

最常用的表示水硬度的单位有，目前我国使用较多的表示方法有两种：一种是将所测得的钙、镁折算成 CaO 的质量，即每升水中含有 CaO 的毫克数表示，单位为mg·L-1；另一种以度( °) 计：1硬度单位表示 10 万份水中含1份 CaO( 即每升水中含 10mgCaO) ，1°＝ 10ppm CaO 。

这种硬度的表示方法称作德国度。

德国就是利用氧化钙（cao）的量°dh），来描述硬度。

三、硬度是如何分级的？（1）强软水(very soft water)：德国硬度0~4°dh之水，相当于碳酸盐硬度约0~89ppm之水。

（2）软水(soft water)：德国硬度5~8°dh之水，相当于碳酸盐硬度约90~159ppm之水。

（3）适度硬水(medium hard water)：德国硬度9~12°dh之水，相当于碳酸盐硬度约
160~229ppm之水。

（4）中硬水(fairly hard water)：德国硬度13~18°dh之水，相当于碳酸盐硬度约230~339ppm之水。

（5）硬水(medium hard water)：德国硬度19~30°dh之水，相当于碳酸盐硬度约340~534 ppm之水。

（6）强硬水(very hard water)：德国硬度30°dh 以上之水，相当于碳酸盐硬度535ppm以上之水。

１、以度表示，１o＝10 ppm CaO，相当10万份水中含１份CaO。

２、以水中CaCO
3的浓度(ppm)计相当于每升水中含有CaCO
3
多少毫克。

二、测定原理：
测定水的总硬度，一般采用配位滴定法即在pH＝10的氨性溶液中，以铬黑Ｔ作为指示剂,用EDTA标准溶液直接滴定水中的Ca2+、Mg2+，直至溶液由紫红色经紫蓝色转变为蓝色，即为终点。

反应如下：
滴定前：EBT ＋Ｍe（Ca2+、Mg2+）＝Ｍe－EBT
（蓝色） pH=10 （紫红色）
滴定开始至化学计量点前：H
2
Y2- + Ca2+＝ CaY2- + 2H+
H
2
Y2- + Mg2+＝ MgY2- + 2H+
计量点时：H
2
Y2- + Mg-EBT ＝ MgY2- + EBT +2H+
（紫蓝色）（蓝色）
滴定时,Fe3+、Al3+等干扰离子用三乙醇胺掩蔽,Cu2+、Pb2+、Zn2+等重金属离子可用KCN、Na
2
S 或巯基乙酸掩蔽。

三、主要试剂
1、0.02mol ·L -1的LEDTA 溶液
2、pH10NH 3-NH 4Cl 缓冲溶液
3、铬黑Ｔ:0.5％
4、三乙醇胺（1:2）
5、HCl 溶液 1:1
6、0.01000mol ·L -1的Zn 2+标准溶液
四、测定过程
１、EDTA 溶液的标定
准确移取25.00ml 的Zn 2+
标准溶液3份，置于250ml 的锥形瓶中，滴加氨水刚产生白色沉淀，加20ml NH 3-NH 4Cl 缓冲溶液，加入铬黑Ｔ指示剂２～３滴，用欲标定的EDTA 溶液滴定到
由紫红色变为纯蓝色即为终点，记录消耗的EDTA 溶液体积，根据滴定时用去的EDTA 溶液体积计算EDTA 溶液的准确浓度。

２、水样测定
取水样100ml ，注入锥形瓶中，加１：１的HCl 1～2滴酸化水样。

煮沸数分钟，除去CO 2，冷却后，加入５ml 三乙醇胺溶液，５ml NH 3-NH 4Cl 缓冲溶液，加入铬黑Ｔ指示剂２～３滴, 用EDTA 标准溶液滴定至溶液由紫红色变为纯蓝色即为终点。

再重复测定二次，以含CaCO 3的浓度(ppm)表示硬度。

五、实验报告１、EDTA 溶液的标定
序号锌标准溶液/ml V （EDTA ）/ml C （EDTA ）/（mol ·L -1）平均值 RSD 1
2
3
２、水样测定
序号 V （水样）/ml V （EDTA ）/ml 水的硬度/ppm 平均值 RSD 1
2
3
注释
铬黑T 与Mg 2+显色灵敏度高，与Ca 2+显色灵敏度低，当水样中Ca 2+含量高而Mg 2+很低时，得到不敏锐的终点，可采用KB 混合指示剂。

水样中含铁量超过10mg ·mL -1时用三乙醇胺掩蔽有困难，需用蒸馏水将水样稀释到Fe 3+不超过10mg ·mL -1
即可。

)
ppm (1000)()(3单位：水样水总硬度
=ml M CV CaCO EDTA
思考题
1.配制CaCO 3溶液和EDTA 溶液时，各采用何种天平称量?为什么?
2.铬黑T 指示剂是怎样指示滴定终点的?
3.以HCl 溶液溶解CaCO 3基准物质时，操作中应注意些什么?
4.配位滴定中为什么要加入缓冲溶液?
5.用EDTA 法测定水的硬度时，哪些离子的存在有干扰?如何消除?
6.配位滴定与酸碱滴定法相比，有哪些不同点?操作中应注意哪些问题?
1.络合滴定中为什么加入缓冲溶液？
答：各种金属离子与滴定剂生成络合物时都应有允许最低pH 值，否则就不能被准确滴。

而且还可能影响指示剂的变色点和自身的颜色，导致终点误差变大，甚至不能准确滴定。

因此酸度对络合滴定的影响是多方面的，需要加入缓冲溶液予以控制。

2. 用CaCO 3为基准物。

以钙指示剂为指示剂标定EDTA 浓度时，应控制溶液的酸度为多大？为什么？如何控制？
答：用CaCO 3为基准物质，以钙指示剂为指示剂标定EDTA 浓度时，因为钙指示剂与Ca 2+在pH=12～13之间能形成酒红色络合物，而自身呈纯蓝色，当滴定到终点时溶液的颜色由红色变纯蓝色，所以用NaOH 控制溶液的pH 为12～13。

3.以二甲酚橙为指示剂，用Zn 2+标定EDTA 浓度的实验中，溶液的pH 为多少？解：六次甲基四胺与盐酸反应为：
(CH 2)6N 4+HCl==(CH 2)6N +H +·Cl -
反应中盐酸的物质的量：
m o l 3108.410002
1251
-?=?? 六次甲基四胺的物质的量：
m o l 21043.1140100010
200-?=? 故六次甲基四胺过量。

缓冲体系中剩余六次甲基四胺的浓度为：
130.0100032
10002
1251140100010
200-?≈??-?=
L mol C b 六次甲基四胺盐的浓度为：
115.01000
32100021251
-?=??=L mol C a
根据一般缓冲溶液计算公式：
a b a C C pK pH lg += 得：
a b B C C pK pH lg )14(+-=
15.030.0lg
85.814+-=
45.5= （六次甲基四胺pK b =8.85）
4.络合滴定法与酸碱滴定法相比，有那些不同点？操作中应注意那些问题？
答：络合滴定法与酸碱滴定法相比有下面两个不同点：
①
络合滴定中要求形成的配合物（或配离子）要相当稳定，否则不易得到明显的
滴定终点。

② 在一定条件下，配位数必须固定（即只形成一种配位数的配合物）。

5.什么叫水的总硬度？怎样计算水的总硬度？
答：水中Ca 2+、Mg 2+的总量称为水的总硬度。

计算水的总硬度的公式为： 1000)(??水V M
cV CaO EDTA （mg·L -1）
100)(??水V M
cV CaO EDTA ( o )
6.为什么滴定Ca 2+、Mg 2+总量时要控制pH≈10，而滴定Ca 2+分量时要控制pH 为12～13？若pH>13时测Ca 2+对结果有何影响？
答：因为滴定Ca 2+、Mg 2+总量时要用铬黑T 作指示剂，铬黑T 在pH 为8～11之间为蓝色，与金属离子形成的配合物为紫红色，终点时溶液为蓝色。

所以溶液的pH 值要控制为
10。

测定Ca 2+时，要将溶液的pH 控制至12～13，主要是让Mg 2+完全生成Mg(OH)2沉淀。

以保证准确测定Ca 2+的含量。

在pH 为12～13间钙指示剂与Ca 2+形成酒红色配合物，指示剂本身呈纯蓝色，当滴至终点时溶液为纯蓝色。

但pH>13时，指示剂本身为酒红色，而无法确定终点。

7.如果只有铬黑T 指示剂，能否测定Ca 2+的含量？如何测定？
答：如果只有铬黑T 指示剂，首先用NaOH 调pH>12，使Mg 2+生成沉淀与Ca 2+分离，分离Mg 2+
后的溶液用HCl 调pH=10，在加入氨性缓冲溶液。

以铬黑T 为指示剂，用Mg —EDTA 标准溶液滴定Ca 2+的含量。

84.31000.10008
.5676.601013.01==d o 01012.070.2400
.2501000.02=?=C
01013.067.2400
.2501000.03=?=C 01013.0301013
.001012.001013.0=++=C
007.02)83.383.3()83.383.3()83.384.3(2
2
2=-+-+-=s
%08.033.8/007.0%100)/(==?=d s cV o
83.3383
.383.384.3=++=d o
83.31000.10008
.5674.601013.02==d o )(10008.56)(o
单位：水
=V V c d EDTA o。