水中钙镁离子的测定

自来水总硬度及钙镁离子含量的测定

一、教学要求

1、练习移液管、滴定管的使用；

2、学会EDTA法测定水的总硬度的原理和方法；

3、掌握铬黑T指示剂及钙指示剂的应用及指示剂终点的原理；

4、了解金属指示剂的特点

5、掌握配位滴定过程，突跃范围及指示剂的选择原理。

二、预习内容

1、EDTA滴定钙镁离子的原理；

2、金属指示剂的应用及变色的原理；

3、移液管的规格、使用；

4、滴定管的规格、洗涤、涂油、润洗等操作步骤；

三、基本操作

1、移液管的使用

（1）定义

移液管是用于准确量取一定体积溶液的量出式玻璃量器。

（2）润洗：

使用前用吸水纸将尖端内外的水除去，然后用待吸液润洗三次：左手持洗耳球，右手拇指和中指拿住标线以上部分，将移液管管尖插入约溶液1～2cm，将待吸液吸至球部1/4处，移出，荡洗，弃去（切记从尖口放出,应保持上管口和食指干燥）。

（3）移液：

左手持洗耳球，右手拇指和中指拿住标线以上部分，将移液管管尖插入约溶液1～2cm，将待吸液吸至标线以上，迅速移去洗耳球，同时用右手食指堵住管口，左手改拿盛待吸液的容器。然后，将移液管往上提起，使之离开液面，并将原深入溶液部分沿容器内部轻转两圈，以除去管壁上的溶液。使容器倾斜30度，其内壁与移液管尖紧贴，同时右手食指微微松动，使液面缓慢下降，直到管内溶液的弯月面与标线相切，这时应立即用食指按紧管口，移开待吸液容器，左手改拿接受溶液的容器，并将接受容器倾斜，使内壁紧贴移液管尖，成30度左右，然后放松右手食指，使溶液自然顺壁流下，待液面下降到管尖后，等15秒左右，移出移液管。（除特别注明，管尖残留溶液不吹入接受容器中）。

用移液管吸取溶液从移液管放出溶液

2、滴定管的使用：

（1）定义：

滴定管是可准确测量滴定剂体积的玻璃量器。

（2）类别：

酸式滴定管：（特征—玻璃旋塞）用于盛放酸性溶液、中性溶液和氧化性溶液。

碱式滴定管：（特征—橡皮管+玻璃珠）用于盛放碱性和无氧化性溶液。

（3）滴定管的准备:

a、用前检查：检查是否漏水，旋塞转动是否灵活；酸式管涂凡士林；碱式管更换胶皮管或玻璃球。

活塞涂凡士林碱式滴定管赶去气泡的方法

b、洗涤：要求管壁湿润洁净，不挂水珠。

（4）溶液的装入：

a、用待装液润洗2～3次，每次约10mL；

b、装液至0.00刻度以上；

c、排气泡；

d、调节初读数为0.00，或近0的任一刻度，以减小体积误差。

（4）滴定操作：

a、酸式滴定管：左手无名指和小指向手心弯曲，其余三指，拇指在前，食指、中指在后，轻扣旋塞，转动。

碱式滴定管：左手无名指及小指夹住尖嘴管，拇指与食指捏乳胶管，使玻璃球向手心移动，停止时，先松拇指和食指。

b、滴加方法：逐滴连续滴加；加一滴；使液滴悬而未落，即加半滴于锥形瓶壁（或用蒸馏水冲下或用溶液涮下）。

c、锥形瓶：右手三指拿住瓶颈，瓶底离台约2～3cm，滴定管下端深入瓶口约1cm，同一方向圆周运动，边滴边摇动。

d、注意事项：滴定时，左手不能离开旋塞任其自流；眼睛注意落点周围溶液颜色的变化；开始时可稍快，最后加半滴。

左手操作活塞酸管滴定操作碱管滴定操作

（5）读数：

a、装满或滴定完后，等1～2分钟再读数；若滴定速度较慢可等0.5～1分钟。

b、将滴定管从架上取下，用右手大拇指和食指捏住无刻度处，其他手指辅助，保持垂直，视线与凹

液底部平行（深色溶液读两侧最高点）；读取的数值必须记录至小数点后第二位。

（6）滴定结束：

滴定管内剩余溶液应弃去，洗净滴定管，并用蒸馏水充满，夹在夹上备用。

四、实验原理

1. 水的总硬度的测定 在pH=10的NH 3-NH 4Cl 缓冲溶液中，以铬黑T 为指示剂，用EDTA 标准溶液滴定溶液中的Ca 2+、Mg 2+。铬黑T 和EDTA 都能和Ca 2+、Mg 2+形成配合物，其配合物稳定性顺序为：[CaY]2- > [MgY]2- > [MgIn]- > [CaIn]-

加入铬黑T 后，部分Mg 2+与铬黑T 形成配合物使溶液呈酒红色。用EDTA 滴定时，EDTA 先与Ca 2+和游离Mg 2+反应形成无色的配合物，化学计量点时，EDTA 夺取指示剂配合物中的Mg 2+，是指示剂游离出来，溶液有酒红色变成纯蓝色即为终点。

滴定前： Mg 2+ + HIn 2-←→ [MgIn]- + H +

纯蓝色 酒红色

化学计量点前 : Ca 2+ + H 2Y 2-←→[CaY]2- + 2H +

Mg 2+ + H 2Y 2-←→[MgY]2- + 2H +

化学计量点时 : [MgIn]- + H2Y 2- ←→ [MgY]2- + HIn - + H +

酒红色 纯蓝色

根据消耗的EDTA 标准溶液的体积 V 1 计算水的总硬度。 2. 钙镁含量的测定

取与测定总硬度时相同体积的水样, 加入NaOH 调节pH=12，Mg 2+

即形成 Mg(OH)2 沉淀。然后加人钙

指示剂, Ca 2+与钙指示剂形成红色配合物。用EDTA 滴定时，EDTA 先与游离Ca 2+

形成配合物, 再夺取已与

指示剂配位的Ca 2+

,使指示剂游离出来, 溶液由红色变为纯蓝色。由消耗EDTA 标准溶液的体积V 2计算钙的含量。再由测总硬度时消耗的EDTA 体积V 1和V 2的差值计算出镁的含量。

水中若含有Fe 3+、A13+, 可加三乙醇胺掩蔽；若有Cu 2+、Pb 2+、Zn 2+等 , 可用Na 2

S 或KCN 掩蔽。

五、实验步骤

1、进入实验室，将实验要用到的有关仪器从仪器橱中取出，把玻璃器皿按洗涤要求洗涤干净备用。（思考题1 思考题2）

2. 水的总硬度测定

用移液管移取水样 50.Ooml （思考题3）, 置于 250ml 锥形瓶中, 加 5ml 三乙醇胺 ( 无Fe 3+、 A13+

时可不加)（思考题4）, 摇匀。加 5ml pH=10的NH 3·H 20-NH 4Cl 缓冲溶液（思考题5 思考题6）, 加铅黑T 指示剂约 0.1g ( 或溶液 5 滴 ), 用 EDTA 标准溶液滴定至溶液由酒红色变为纯蓝色, 记下EDTA 用量V 1。平行测定3 次。计算水的总硬度。

()()()10

1

100010

⨯⨯=

Vs CaO M EDTA V EDTA C d

3. 钙和镁含量的测定

用移液管移取水样 50.OOml, 置于锥形瓶 , 加5ml 三乙醇胺 (无Fe 3+、 A13+

时可不加), 摇匀。再加 2ml 10% NaOH （思考题7）, 摇匀后加钙指示剂少许( 约 0.1g), 用 EDTA 标准溶液滴定至溶液由红色变为纯蓝色, 记录 EDTA 用量 V 2。平行测定 3 次。计算水中钙和镁的质量浓度。

()()()

Vs Ca M V EDTA c Ca 2=

ρ

()()()()

Vs

Mg M V V EDTA c Mg 21-=ρ