实验7.水总硬度的测定

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(HCO3)2→ CaCO3(完全沉淀)+H2O+CO2↑

Mg(HCO3)2→MgCO3(不完全沉淀)+H2O+CO2↑

+H2O

Mg(OH)2↓+CO2↑

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)2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：Mg 2++HY 3-= MgY 2-+H +

Ca 2++ HY 3-= CaY 2-+H +

化学计量点：MgIn -+ HY 3-= MgY 2-+ HIn 2-

红色 蓝色

滴定时，Fe 3+、Al 3+的干扰可用三乙醇胺掩蔽，Cu 2+、Pb 2+和Zn 2+等重金属离子可用KCN 、Na 2S 予以掩蔽。

国际上水的硬度有多种表示方法，常以水中Ca 2+、Mg 2+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。

()1000

()100

EDTA CaO

EDTA CaO

CV M V CV M V V ⨯⨯•⨯⨯-1水O 水

水（mg L ）（）

式中为水样体积（mL ）。

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 NH3-NH4Cl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？