实验六工业用水总硬度及测定

实验四工业用水总硬度的测定

重点：CaCO

3

基准物的正确称取及水样的准确量取；试样的准确加入及溶液pH值的控制；有效数字的表达。难点：络合滴定滴定速度的控制；金属指示剂用量的控制；水总硬测定时酸度的控制、金属指示剂的选择：EDTA标准溶液标定时酸度的控制、金属指示剂的选择。

一、实验目的

1．学习EDTA标准溶液的配制与标定方法

2．初步了解绽合滴定方法及其应用

3．掌握水的硬度的测度方法

二、实验原理

1．乙二胺四乙酸简称EDTA，常用H

4

Y表示，是一种氨羧络合剂，能与大多数金属离子形成稳定的1:1

型螯合物。乙二胺四乙酸二钠盐(Na

2H

2

Y·2H

2

0)也简称为EDTA，22℃在100 mL水中可溶解11.1g，约

0.3mol·L-1，其溶液pH约为4.4。

标定EDTA溶液的基准物质很多，如金属Zn、Cu、Pb、Bi等，金属氧化物ZnO、Bi

20

3

等及盐类CaC0

3

、

MgS0

4·7H

2

0、Zn(Ac)

2

·3H

2

0等。通常选用其中与被测物组分相同的物质作基准物，这样，标定条件与测定

条件尽量一致，可减小误差。如测定水的硬度及石灰石中CaO、MgO含量时宜用CaCO

3或MgS0

4

·7H

2

0作基

准物。金属Zn的纯度很高(纯度可达99.99％)，在空气中又稳定，Zn与ZnY2-均无色，既能在pH5～6以二甲酚橙为指示剂标定，又可在pH9～10的氨性溶液中以铬黑T为指示剂标定，终点均很敏锐，因此一般多采用Zn(ZnO或Zn盐)为基准物质。

用CaCO

3

标定EDTA时，通常选用钙指示剂指示终点，用NaOH控制溶液pH为12～13，其变色原理为：滴定前 Ca + In == CaIn（红色）

滴定中 Ca + Y == CaY

终点时 CaIn（红色）+ Y == CaY + In（兰色）

用Zn标定EDTA时，选用二甲酚橙(XO)作指示剂，以盐酸—六亚甲基四胺控制溶液pH为5～6。其终点反应式为：Zn-XO（紫红色）+ Y == ZnY + XO（黄色）

2．通常称含较多量Ca2+、Mg2+的水为硬水，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。

硬度又分钙硬和镁硬，钙硬是由Ca2+引起的，镁硬是由Mg2+引起的。水的总硬度测定一般采用络合滴定法，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+总量。

由于K

CaY >K

MgY

>K

Mg.EBT

>K

Ca．EBT

，铬黑T先与部分Mg络合为Mg—EBT(酒红色)。当EDTA滴入时，EDTA与Ca2+、Mg2+

络合，终点时EDTA夺取Mg—EBT中的Mg2+，将EBT置换出来，溶液由酒红色转为纯蓝色。测定水中钙硬时，另取等量水样加NaOH调节溶液pH为12～13。使Mg2+生成Mg(OH)↓，加入钙指示剂用EDTA滴定，测定水中的Ca2+含量。已知Ca2+、Mg2+的总量及Ca2+的含量，即可算出水中Mg2+的含量即镁硬。

滴定时Fe3+、A13+的干扰可用三乙醇胺掩蔽，Cu2+、Pb2+、Zn2+等重金属离子可用KCN、Na

2

S予以掩蔽。

计算水的硬度为：

水的总硬度1°表示1L水中含10mgCaO。

三、仪器和试剂

乙二胺四乙酸二钠；CaCO

3

优级纯；HC1溶液1:1,1:5；钙指示剂，1g钙指示剂与100gNaC1混合磨匀；

ZnSO

4·7H

2

O优级纯或金属锌，W>99.9％，片状；六亚甲基四胺溶液200g·L-1；二甲酚橙2g·L-1水溶液；

铬黑T指示剂5g·L-1（称取0.5g铬黑T，加20mL三乙醇胺，用水稀释至100mL-1）；氨性缓冲溶液（pH=10）（溶解20gNH

4

C1于少量水中,加入100mL浓氨水,用水稀释至1L）；三乙醇胺溶液1:2；NaOH溶液40g·L-1。

四、实验内容

1．0.010mol·L-1EDTA标准溶液的配制

称量2.0 g乙二胺四乙酸二钠于500mL烧杯中，加入200mL水，温热溶解，转入聚乙烯瓶中，用水稀释至500mL，摇匀。

2．EDTA标准溶液的标定

（1）准确称取110℃干燥过的CaCO

3

0.25～0.30 g一份于100mL烧杯中→少量水润湿→滴加1:1 HC1溶液5 mL溶解→转移于250mL容量瓶中，加入蒸馏水至刻度，摇匀→计算浓度

（2）移取25.00mL CaCO

3

溶液于锥形瓶中→加入5 mL40g∙L-1NaOH溶液→加入少量钙指示剂→用

0.020mol·L-1EDTA标准溶液滴定由酒红色变为纯蓝色为终点→记下终点读数V（平行滴定三次）→计算EDTA 溶液的浓度。

3．水样分析

准确移取100.00 mL自来水→加入5 mL氨性缓冲溶液→加入3-4滴5g·L-1铬黑T指示剂→用

0.010mol·L-1EDTA标准溶液滴定由酒红色变为纯蓝色为终点→记下终点读数V（平行滴定三次）→计算水样的总硬度。

五、数据记录及处理

六、注意事项

1、加入指示剂要控制好量，不能太多。

2、用三乙醇胺掩蔽Al3+,Fe3+，须在pH<4。

3、滴定接近终时，标准溶液缓慢滴入，并且充分摇动。

七、实验讨论

1、络合滴定为什么加入缓冲溶液？

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定。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？

3、计算以二甲酚橙为指示剂，用Zn2+标定EDTA浓度的实验中，溶液的pH为多少？