分析化学实验水硬度的测定(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：１、以度表示，１o＝10 ppm CaO，相当10万份水中含１份CaO。

２、以水中CaCO3的浓度(ppm)计相当于每升水中含有CaCO3多少毫克。

M CaO—氧化钙的摩尔质量(56.08 g/mol)，
M CaCO3—碳酸钙的摩尔质量(100.09 g/mol)。

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：H2Y2- + Ca2+＝ CaY2- + 2H+
H2Y2- + Mg2+＝ MgY2- + 2H+
计量点时：H2Y2- + 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、Na2S 或巯基乙酸掩蔽。

三、主要试剂
1、LEDTA
2、NH3-NH4Cl缓冲溶液
3、铬黑Ｔ:％
4、三乙醇胺（1:2）
5、Na2S溶液 2％
6、HCl溶液 1:1
7、CaCO3固体Ａ.Ｒ.
四、测定过程
１、EDTA溶液的标定
准确称取在120度烘干的碳酸钙～ 0. 55g 一份，置于250ml 的烧杯中，用少量蒸馏水润湿，盖上表面皿，缓慢加１：１HCl 10ml,加热溶解定量地转入250ml容量瓶中，定容后摇匀。

吸取25ml，注入锥形瓶中，加20ml NH3-NH4Cl缓冲溶液，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，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，５ ml NH 3-NH 4Cl 缓冲溶液，1 mlNa 2S,少量铬黑Ｔ,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 碳酸钙质量/g 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。

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
)
ppm (1000)()(3
单位：水样水总硬度⨯=ml M CV CaCO EDTA
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：
mol 3108.41000
21251-⨯=⨯⨯ 六次甲基四胺的物质的量：
mol 21043.1140
100010200-⨯=⨯
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： 130.01000
32
100021251140100010200-⋅≈⨯⨯-⨯
=L mol C b 六次甲基四胺盐的浓度为：
115.01000
32
100021251-⋅=⨯⨯=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 =） 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 01013.03
01013.001012.001013.0=++=C
007.02
)83.383.3()83.383.3()83.384.3(2
22=-+-+-=s
%08.033.8/007.0%100)/(==⨯=d s cV o 83.33
83.383.384.3=++=d o 83.31000.10008.5674.601013.02=⨯⨯⨯=
d o
)(10008.56)(o 单位：水
⨯⨯⨯=V V c d EDTA o。