矿泉水硬度的测定

姓名：祖广权   专业：应 化 班级：101 学号：2010014032

实验日期：2013年 06 月19日            成绩：

摘要：水是人类最为宝贵的自然资源，也是人类以及所有动植物生存的基础。现阶段水污染却成了全世界的主要问题。污染水给工业、农业及生命健康带来了很大的危害。本实验介绍了以EDTA络合滴定对矿泉水总硬度，钙、镁硬度的测定方法。

关键词：水  硬度  EDTA  滴定

1引言

水硬度是水质的一个重要监测指标，通过监测可以知道其是否可以用于工业生产及日常生活，如硬度高的水可使肥皂沉淀使洗涤剂的效用大大降低，纺织工业上硬度过大的水使纺织物粗造且难以染色；烧锅炉易堵塞管道，引起锅炉爆炸事故；高硬度的水，难喝、有苦涩味，饮用后甚至影响胃肠功能等；喂牲畜可引起孕畜流产等。因此水硬度的测定方法研究是不容忽视的。目前的分析测定方法很多，主要可分为化学分析法和仪器分析法，其中化学分析法以EDTA络合滴定法为主。^[1]

EDTA络合滴定法是一种普遍使用的测定水的硬度的化学分析方法。它是在一定条件下，以铬黑T为指示剂，NH₃·H₂O—NH₄Cl为缓冲溶液，EDTA与钙、镁离子形成稳定的配合物，从而测定水中钙、镁总量。但是该方法易产生指示剂加入量、指示终点与计量点、人工操作者对终点颜色的判断等误差。

在分析样品时，如水样的总碱度很高时，滴定至终点后，蓝色很快又返回至紫红色，此现象是由钙、镁盐类的悬浮性颗粒所致，影响测定结果。可将水样用盐酸酸化、煮沸，除去碱度。冷却后用氢氧化钠溶液中和，再加入缓冲溶液和指标剂滴定，终点会更加敏锐。^[2]由于指示剂铬黑T易被氧化，加铬黑T后应尽快完成滴定，但临终点时最好每隔2～3 s滴一滴并充分振摇；并且在缓冲溶液中适量加入等当量EDTA镁盐，使终点明显；滴定时，水样的温度应以20～30℃为宜。^[3]

通常采用间接法配制EDTA标准溶液。标定EDTA溶液的基准物有Zn、ZnO、CaCO₃、Bi、Cu、MgSO₄ · 7H₂O、Ni、Pb 等。选用的标定条件应尽可能与测定条件一致，以免引起系统误差。如果用被测元素的纯金属或化合物作基准物质，就更为理想。本实验采用MgSO₄ · 7H₂O作基准物标定EDTA，以铬黑T(EBT)作指示剂，用pH ≈10 的氨性缓冲溶液控制滴定时的酸度。因为在pH ≈10 的溶液中，铬黑T 与Mg²⁺ 形成比较稳定的酒红色螯合物(Mg—EBT)，而EDTA与Mg^2＋能形成更为稳定的无色螯合物。因此，滴定至终点时，EBT 便被EDTA 从Mg—EBT中置换出来，游离的EBT 在pH = 8～11 的溶液中呈蓝色。

测定水的总硬度就是测定水中钙、镁离子的总含量，滴定时，Fe³⁺、Al³⁺等干扰离子可用三乙醇胺予以掩蔽；Cu²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺等重属离子，可用KCN、Na₂S或巯基乙酸予以掩蔽。^[4-6]

水的硬度有多种表示方法，本实验要求以每升水中所含Ca²⁺、Mg²⁺总量（折算成CaO的质量）表示，单位mg·L^－1。^[7]

2实验

2.1仪器与试剂

电子天平（0.1mg）；容量瓶（100mL）；移液管（20mL）；酸式滴定管（50mL）；锥形瓶（250mL）等。

EDTA；MgSO₄?7H₂O；NH₃－NH₄Cl缓冲溶液（pH=10.0）；1mol?L^－1NaOH；铬黑T指示剂；钙指示剂等。

2.2实验步骤

2.2.1 0.01mol ?L^－1 EDTA 标准溶液的配制

称取1.8 ~ 2g固体EDTA于烧杯中，用少量水溶解，冷却后转置500ml试剂瓶，加去离子水，稀释至500ml，摇匀，备用。

2.2.2 镁标准溶液的配制

准确称取MgSO₄?7H₂O基准试剂0.25～0.3g（或称取无水MgSO₄；所配制基准试剂的浓度最好为0.01 mol ?L^－1，或在0.01~0.02 mol ?L^－1之间），置于小烧杯中，加30 mL蒸馏水溶解，定量转移到100mL 容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀。计算其准确浓度。

2.2.3 EDTA 标准溶液浓度的标定

用移液管吸取镁标准溶液25.00mL 置于250mL 锥形瓶中，加5mL pH ≈10 的NH₃－NH₄Cl缓冲溶液，加入铬黑T指示剂少许，用EDTA 标准溶液滴定至溶液由酒红色恰变为蓝色，即达终点，平行测定三次。根据消耗的EDTA标准溶液的体积，计算EDTA的浓度。

2.2.4 水的总硬度测定

2.2.4.1 EDTA的稀释

用移液管取40mlEDTA溶液于250ml容量瓶中，定容，备用。

2.2.4.2 水总硬度测定

用100mL移液管或量筒取50mL水样于250mL锥形瓶中，加氨性缓冲溶液5mL， EBT指示剂少许，用EDTA标准溶液滴定，至溶液由酒红色变为蓝色即为终点，记录所消耗EDTA的体积V₁。平行测定3次（现测现配）。

2.2.5 钙的测定

取与步骤4等量的水（50ml）量于250mL锥形瓶中,加5mL 1mol?L^－1NaOH，^[8-9] 钙指示剂少许，用EDTA标准溶液滴定至溶液由酒红色变为蓝色即为终点，记录所消耗EDTA的体积V₂。平行测定3次。

3 实验流程

（见附表1）

4 数据记录与处理

4.1 数据记录

（原始数据见附表图2）

m_EDTA = 1.86g

1、EDTA的标定（V(MgSO₄)=25ml）

2、水的硬度的测定

4.2 数据处理

                          

5 结果与讨论

5.1 结果

 = 0.0103（mol/L）      稀释后： = 0.001648（mol/L）

总硬度：74.457（CaCO₃）；41.696（CaO）

Ca²⁺含量：13.408（Ca²⁺）；18.771（CaO）；33.520（CaCO₃）

Mg²⁺含量：9.852(Mg²⁺)；22.924（CaO）；40.936（CaCO₃）

5.2 讨论

（1）镁标准溶液最好是0.01mol/L，与EDTA等浓度，会较准确。

（2）本实验样品水中Ca²⁺、Mg²⁺含量较少，0.01mol/L EDTA溶液相对来说浓度较大，所以需要稀释，一般稀释后滴定时所消耗的V_(EDTA)在20-30ml之间最佳。

（2）滴定终点时要慢，因为络合比较慢，过快会使结果偏高。

（3）指示剂要适量，一般3-4滴。

（4）加入NaOH是为了屏蔽Mg²⁺，使其只测Ca²⁺。

（5）平行实验时，样品混液需现测现配。因为在NH₄⁺存在下，Mg²⁺与CO₃^2-生成沉淀影响测定，所以现测现配。

6 注意事项

（1）络合滴定速度不能太快，特别是近终点时要逐滴加入，并充分摇动。因为络合反应速度较中和反应要慢一些；

（2）在络合滴定中加入金属指示剂的量是否合适对终点观察十分重要，应在实践中细心体会；

（3）络合滴定法对去离子水质量的要求较高，不能含有Fe³⁺、Al³⁺、Cu²⁺、Mg²⁺等离子。

（3）平行实验时，样品混液需现测现配。

7 参考文献

【1】沈永玲，吴泓毅，水硬度的测定方法，广州化工，2011：39（20），20-21，45

【2】宋永乐，徐衍忠，王均乐等，测定水中总硬度应该注意的几个问题[J].环境检测管理与技术，1998，10(1)：47-48.

【3】金中华等.[J].内蒙古环境保护，2000，12（1）：20-21.

【4】侯吾爱，滴定速度对水硬度测定结果准确度影响的探讨，河北化工，2011：18，52-55

【5】宋建华，李黄达，水硬度测定时铁（III）离子干扰现象的探讨，上海轻工业高等专科学校学报，1996：17（1），50-51

【6】韦寿莲，叶泽龙，林泽卯，影响水硬度测定的若干因素，肇庆学院学报，2009：30（5），58-62

【7】陈西伟，酿造工艺水硬度的测定，安徽教育学院学报，2003：21（3），48-49

【8】范福南,马有臣,王治科等,EDTA容量法连续测定钙和镁的改进[J].2002.14(4):254-255.

【9】金中华，刘海洋，内蒙古环境保护，2000：12（1），20-21

附表1：

 

第二篇：水的总硬度及钙、镁含量的测定

实验名称：水的总硬度及钙、镁含量的测定

实验试剂：

（1）以CaCO3为标准物质所用的试剂。

乙二胺四乙酸钠(固体，A.R.) （分析纯/500ml的一瓶）； CaCO3(固体，A.R.或G.R.) （分析纯/500g的一瓶） HCl溶液(1:1) （分析纯/500ml的一瓶）； 氨水(1:1) （分析纯/500ml的一瓶）； 镁溶液(溶解1gMgSO4·7H2O于水中，稀释至 200ml) （分析纯/500ml的一瓶）；

钙指示剂(固体指示剂，1g钙紫红与100g NaCl 混合均匀)

-1 NaOH溶液(100g·L) （分析纯/500ml的一瓶）；

(2 )以ZnO为基准物质时所用的试剂

ZnO(A.R.或G.R.) （分析纯/500g的一瓶） HCl溶液(1:1) （分析纯/500ml的一瓶）； 氨水(1:1) （分析纯/500ml的一瓶）； 二甲酚橙指示剂 （分析纯/500ml的一瓶）；

-1 六亚甲基四胺溶液(200g·L) （分析纯/500ml的一瓶）；

实验仪器： 托盘天平 细口瓶 表面皿

容量瓶 锥形瓶 酸式滴定管

特能：实验共分16个小组，因此以上玻璃仪器均为16套。 环境：实验共分20个小组，因此以上玻璃仪器均为20套。

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