实验6 水的硬度的测定

1.       实验目的

①   用EDTA配位滴定法测定水样的总硬度和钙硬度；

②   掌握铬黑T和钙指示剂的应用特点

2.       实验试剂

含钙镁离子的水样，标定过的EDTA标准溶液，缓冲溶液，10%NaOH，钙指示剂，0.5%铬黑T溶液

3.       实验原理

①   水的硬度分为总硬度、钙硬度及镁硬度，可以用EDTA配位滴定法测定；

②   总硬度的测定：控制溶液pH约为10，以铬黑T作指示剂，用EDTA溶液同时滴钙离子和镁离子；

③   钙硬度的测定：控制溶液pH约为12.5，以钙指示剂指示终点，用EDTA溶液滴钙离子；

④   镁硬度的测定：用上述所得结果进行差减法求出镁硬度

4.       实验步骤

①   总硬度的测定：用移液管移取25mL水样于250mL锥形瓶，加75mL蒸馏水及5mL缓冲溶液，加2~3滴铬黑T指示剂，摇匀，用EDTA标准溶液滴定，终点由酒红色变为蓝色，平行实验2~3次；

②   钙硬度的测定：用移液管移取25mL水样于250mL锥形瓶，加75mL蒸馏水及4mL 10%NaOH溶液，加适量钙指示剂，摇匀，用EDTA标准溶液滴定，终点由酒红色变为蓝色，平行实验2~3次；

5.       实验数据记录与处理

计算公式：

第二篇：实验九水硬度的测定

课程教案

说明：1、授课类型：指理论课，实验课，实践课，技能课，习题课等；2、教学方法：指讲授、讨论、示教、指导等；3、首次开课的青年教师的教案应由导师审核；4、讲稿内容附后。

实验九  水硬度的测定(配位滴定法)

预习

1、水硬度常用的表示方法。本实验以CaCO₃的质量浓度（mg·L^-1）表示水的硬度，我国的生活用水规定，总硬度以CaCO₃计不得超过450 mg·L^-1。

2、总硬度、钙硬度、镁硬度的含量及其测定的条件和方法。

3、查CaY^2- 、MgY^2-的稳定常数。

一、实验目的

1、了解水的硬度的测定意义和常用表达方法。

2、掌握EDTA法测定水的总硬度的原理和方法。

3、掌握铬黑T的使用及终点颜色变化，了解金属指示剂的特点。

二、实验原理

（一）水硬度的表示法

水的硬度的测定可分为水的总硬度和钙、镁硬度的测定两种，前者是测定Ca、Mg总量，并以钙化合物（CaO）含量表示，后者是分别测定Ca和Mg的含量。

测定钙硬时，用NaOH调节溶液pH值为12~13，使溶液中的Mg²⁺形成Mg(OH)₂，白色沉淀，以钙指示剂为指示剂，指示剂与钙离子形成红色的络合物，滴入EDTA时，钙离子逐步被络合，当接近化学计量点时，已与指示剂络合的钙离子被EDTA夺出，释放出指示剂，此时溶液为蓝色。

测定钙镁总硬时，在pH=10的缓冲溶液中，以铬黑T为指示剂，指示剂与钙、镁离子形成酒红色的络合物，指示剂被EDTA从络合物中取代出来，至终点即恢复指示剂本身的天蓝色。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，1^o＝10 ppm CaO，（mg/L）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）。

一般根据水的总硬度将水分为：< 4º为很软水， 4º~8º为软水，8º~16º为中等硬水，16º~30º为硬水，>30º为很硬水。生活用水的总硬度不得超过25º。不同类型工业用水对硬度有不同的要求。硬度是水质分析、水处理工作的一项重要指标，测定水的总硬度具有实际的意义。

（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  ＋  M（Ca²⁺、Mg²⁺）  ＝  M－EBT

           （蓝色）                       pH=10 （酒红色）

     滴定开始至化学计量点前：H₂Y^2- + Ca²⁺  ＝  CaY^2-  +  2H⁺

H₂Y^2- + Mg²⁺  ＝  MgY^2-  +  2H⁺

     计量点时：H₂Y^2-  +  Mg-EBT  ＝  MgY^2-  +  EBT  +2H⁺

                        （酒红色）             （蓝色）

测定时，水中Fe ³⁺、Al³⁺、Co²⁺、Ni²⁺ 和Cu²⁺ 等离子对EBT有封闭作用，可加入少量三乙醇胺掩蔽Fe³⁺、Al³⁺ 等干扰离子，用KCN、Na₂S或巯基乙酸等掩蔽Cu²⁺、Co²⁺、Ni²⁺ 等。

三、实验内容

1、钙镁总硬的测定：

 

注意：接近终点时，要慢滴多摇，以免过终点。

2、钙硬的测定 

 

注意：接近终点时，要慢滴多摇，以免过终点。

四、数据处理

水硬度的测定

络合滴定的特点：

1、酸度的控制

严格控制溶液的酸度，是成功地进行络合滴定的关键。常用缓冲溶液控制pH值，既有一定的缓冲容量，其浓度又不会超过滴定反应所需的最佳范围。

2、络合滴定干扰大，应掩蔽干扰离子。

为了提高络合滴定的选择性，常使用掩蔽剂，其应符合下列条件：a. 能与待掩蔽的离子形成稳定的络合物。b. 该络合物应无色、易溶。c. 掩蔽剂的加入对溶液pH不应有明显影响，且其掩蔽能力也不受pH的影响。

3、络合滴定反应速度较慢，滴定速度不宜太快。

五、注意事项

1、三乙醇胺必须在pH<4时加入，然后在调节pH至滴定酸度。

2、若有CO₂或CO₃^2-存在会和Ca²⁺结合生成CaCO₃沉淀，使终点拖后，变色不敏锐。故应在滴定前将溶液酸化并煮沸一除去CO₂。但HCl不宜多加，以免影响滴定时溶液的pH。

六、思考题

1、什么叫水的总硬度？怎样计算水的总硬度？

答：水中Ca²⁺、Mg²⁺的总量称为水的总硬度。

计算水的总硬度的公式为：

   （mg·L^-1）

   ( ^o )

2、为什么滴定Ca²⁺、Mg²⁺总量时要控制pH≈10，而滴定Ca²⁺分量时要控制pH为12~13？若pH>13时测Ca²⁺对结果有何影响？

答：因为滴定Ca²⁺、Mg²⁺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Ca²⁺时，要将溶液的pH控制至12~13，主要是让Mg²⁺完全生成Mg(OH)₂沉淀。以保证准确测定Ca²⁺的含量。在pH为12~13时钙指示剂与Ca²⁺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。

3、如果只有铬黑T指示剂，能否测定Ca²⁺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Mg²⁺生成沉淀与Ca²⁺分离，分离Mg²⁺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Ca²⁺的含量。

4、加入铬黑T指示剂后，铬黑TIn^3-先与Ca²⁺ 配位，还是与 Mg²⁺ 配位？EDTA 标准溶液滴定时，EDTA先与Ca²⁺ 配位，还是与 Mg²⁺ 配位?

答：在一份水样中加入 pH=10.0 的氨性缓冲溶液和少许铬黑 T 指示剂，In^3-先与Mg²⁺ 配位，溶液呈红色；用 EDTA 标准溶液滴定时， EDTA 先与游离的 Ca²⁺ 配位，再与 Mg²⁺ 配位；在计量点时，EDTA 从 MgIn^- 中夺取 Mg²⁺ ，从而使指示剂游离出来，溶液的颜色由红变为纯蓝，即为终点。

注：当水样中 Mg²⁺ 极少时，由于 CaIn^- 比 MgIn^- 的显色灵敏度要差很多，往往得不到敏锐的终点。为了提高终点变色的敏锐性，可在 EDTA 标准溶液中加入适量的 Mg²⁺ （在 EDTA 标定前加入，这样就不影响 EDTA 与被测离子之间的滴定定量关系），或在缓冲溶液中加入一定量的 Mg-EDTA 盐。 （见实验六思考题）