实验5：EDTA溶液的配制和标定与水的硬度分析

杨兰森20096842            应化三班

摘要：练习了配制EDTA，以CaCO₃为基准物质标定EDTA，并以该EDTA溶液，通过络合滴定测定实验室自来水的硬度的实验操作，学习水的硬度测定的实验方法。了解该实验的实际意义，学习运用所学原理建立实验方法，并应用于生产实践。

关键词：EDTA配制和标定  水的硬度测定

前言：水的硬度最初是指钙、镁离子沉淀肥皂的能力。水的总硬度指水中钙、镁离子的总浓度，其中包括碳酸盐硬度（即通过加热能以碳酸盐形式沉淀下来的钙、镁离子，故又叫暂时硬度）和非碳酸盐硬度（即加热后不能沉淀下来的那部分钙、镁离子，又称永久硬度）。

   硬度的表示方法尚未统一，我国使用较多的表示方法有两种：一种是将所测得的钙、镁折算成 CaO 的质量，即每升水中含有 CaO 的毫克数表示，单位为 mg·L-1 ；另一种以度计：1硬度单位表示10万份水中含1份CaO（ 即每升水中含 10mgCaO），1° ＝10ppmCaO 。这种硬度的表示方法称作德国度。

  根据水的用途不同对水的硬度要求也不同，各国也有各国的标准，饮用水：水的硬度的高低与人体的关系极大。高硬度的水中的钙、镁离子能与硫酸根结合，使水产生苦涩味，还会使人的胃肠功能紊乱，出现暂时的腹胀、排气多、腹泻等现象。 

  生活用水：水的硬度反应了水中钙、镁等离子的多少，这些离子能够影响洗涤剂等的效果

  工业用水：水中钙、镁等离子能够腐蚀管道，影响溶液的作用，如石油工业的堵水剂，降凝剂，调剖剂等都受硬度的影响。

  所以测定水的硬度是非常重要的，以便于做好对应的处理工作。

综述：络合滴定是实验室常见操作，常用络合剂EDTA的配制和标定是实验室基本准备实验，本实验练习EDTA的配制，以CaCO₃为基准物质标定EDTA，并以标定后的EDTA测实验室自来水硬度，实验简单易行，且有重要的实际意义。在实验中总结经验由此熟练并掌握络合滴定的方法，培养实验技能及建立实验方案的能力。

实验部分：

（一）实验目的：学习EDTA标准溶液的配制和标定方法；掌握配位滴定的原理，了解配位滴定的特点；熟悉钙指示剂的使用；了解水的硬度测定意义和常用的硬度表示方法；掌握EDTA法测定水的硬度的原理和方法；掌握铬黑T和钙指示剂的应用，了解金属指示剂的特点。

（二）实验原理：（1）标定EDTA：标定EDTA常用的基准物质有Zn、ZnO、CaCO₃、Bi、Cu、MgSO₄·SO₄、Hg等。EDTA若用于测CaO、MgO含量则宜选用CaCO₃为基准物，首先加HCl溶液：CaCO₃+2HCl CaCl₂+CO₂+H₂0然后把溶液转移到容量瓶中稀释，制成钙标准溶液。吸取该钙标准溶液滴定至溶液由酒红色变纯蓝色，在pH≥12溶液中HInd^2-离子与Ca²⁺离子形成比较稳定的配离子，HInd^2-（纯蓝色）+Ca²⁺CaInd^－（酒红色）＋H⁺，EDTA能与Ca^2＋离子形成更稳定的配离子：CaInd^2－＋H₂Y^2－＋OH^－CaY^2－＋HInd^2－＋H₂O终点由酒红色到纯蓝色。

（2）水硬度测定：由镁离子形成的硬度称为“镁硬”，由钙离子形成的硬度称为“钙硬”，用EDTA配位滴定法测定，用铬黑T测定为总硬，用钙指示剂测为钙硬，总硬减去钙硬即为镁硬，硬度采用（°）表示，1硬度单位表示十万份水中含1份CaO即1°=10mg·L^-1CaO.硬度计算式为：硬度（°）=

(三)仪器与试剂：酸式（或碱式）滴定管；CaCO₃（固体AR）；乙二胺四乙酸二钠（固体AR）；钙指示剂；镉黑T指示剂；100NaOH；镁溶液；1+1HCl。

(四)实验方法：

（1）EDTA标定：1.配制0.015EDTA溶液：称取2.7923g左右乙二胺四乙酸二钠溶解于适量温水中，稀释至500mL转移至500mL细口瓶中。

2.以CaCO₃为基准物质标定EDTA：1标准钙溶液的配制：称取0.25～0.3g CaCO₃于小烧杯中，加水润湿，在慢慢滴入1+1HCl至完全溶解，加热近沸，冷却后转移入250mL容量瓶中，稀释至刻度，摇匀。2标定：用移液管移取25mL标准钙溶液,置于锥形瓶中加入约25mL水、2mL镁溶液、5mL100NaOH溶液及约10mg钙指示剂，摇匀后，有EDTA滴定至由红色变为蓝色，即为终点。

（2）水的硬度测定：1.总硬测定：量取澄清自来水100mL放入250mL锥形瓶中，加入约0.01g铬黑T指示剂，再摇匀，以配制的EDTA标准溶液滴定至纯蓝色即为终点。

2.钙硬测定：量取澄清的自来水样100mL，放入250mL锥形瓶中加4mL100NaOH溶液，摇匀再加入0.01g钙指示剂，摇匀，此时溶液呈淡红色，用配制好的EDTA滴定至呈纯蓝色为终点。

3.镁硬的测定：用总硬减去钙硬即得镁硬。

（五）结果与讨论：

（1）EDTA浓度的标定：

_EDTA=0.01541     =8.0×10^-5    ==0.519%     S=1.17×10^-4

=0.01541±1.86×10^-4（置信度为95%）

(2)水的总硬：

=14.23       =3.04×10^-2     ==0.214%   S=4.21×10^-2

=14.23±0.0524（置信度为95%）

(3)水的钙硬：

=10.07      =2.80×10^-2     ==2.78×10^-3   S=3.81×10^-2

=10.07±0.0473（置信度为95%）

(4)水的镁硬：

=4.16       =5.84×10^-2       ==1.40×10^-2   S=6.87×10^-2

=4.16±0.0855（置信度为95%）

(5)EDTA配制和标定的准确度：

由于实验室蒸馏水的纯度不够，其中含Ca²⁺超标，致使EDTA配制和标定不能有足够准确度，实验时所配EDTA浓度比原方案稍大（0.015 mol/L），以减少实验误差。

结论

结合实验数据及结果，精密度及误差在允许范围内，满足分析实验要求，说明该实验方法可行度大，有一定重现性，是一次较成功的实验。

致谢

 此次实验是在吴明君老师的精心指导下完成的，在此衷心感谢吴老师！

参考文献：

 [1]：《分析化学实验》第三版（高等教育出版社）

 [2]：《分析化学》.武汉大学.（高等教育出版社）

 [3]:宋天佑，程鹏，王杏乔.《无机化学》.（高等教育出版社）

第二篇：EDTA标准溶液的配制和标定水的总硬度的测定

EDTA标准溶液的配制和标定水的总硬度的测定

仪器与试剂

1、仪器

电子天平（0.1mg）容量瓶（100mL）

移液管（20mL）酸式滴定管（50mL）

锥形瓶（250mL）

2、试剂

0.2mol ·L1EDTA （Na2H2Y·2H2O）MgSO4 · 7H2O基准试剂 －

NH3－NH4Cl缓冲溶液（pH=10.0）1mol·L1NaOH －

铬黑T指示剂钙指示剂

五、实验原理

乙二胺四乙酸二钠盐(习惯上称EDTA)是有机配位剂，能与大多数金属离子形成稳定的1:1 型的螯合物，计量关系简单，故常用作配位滴定的标准溶液。

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Mg2＋

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。

滴定前：M + EBTM—EBT

(酒红色)

主反应：M + EDTA M—EDTA

终点时：M—EBT + EDTA

酒红色蓝色 M—EDTA + EBT 含有钙、镁离子的水叫硬水。测定水的总硬度就是测定水中

钙、镁离子的总含量，可用EDTA配位滴定法测定。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。

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。

六、实验步骤

1、0.01mol ·L1 EDTA 标准溶液的配制： －

取30mL 0.1mol ·L1的EDTA于试剂瓶中，加水稀释至300 mL，摇匀，备用。 －

2、0.01 mol ·L-1镁标准溶液的配制：

准确称取MgSO4 · 7H2O基准试剂0.25～0.3g，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。

3、EDTA 标准溶液浓度的标定：

用移液管吸取镁标准溶液20.00mL 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，计算其浓度。

4、水的总硬度测定：

用100mL移液管或量筒取100mL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。

5、钙的测定：

取与步骤4等量的水量于250mL锥形瓶中,加5mL 1mol·L1NaOH， 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。

七、数据记录与处理

1、EDTA的标定

等离子。

九、思考题

1、用铬黑T 指示剂时，为什么要控制pH ≈10？

2、配位滴定法与酸碱滴定法相比，有哪些不同？操作中应注意哪些问题？

3、用EDTA滴定Ca2+、Mg2+时，为什么要加氨性缓冲溶液？