实验十五  EDTA标准溶液的配制与标定及                饮用水Ca2+、Mg2+含量的测定

一、实验目的

①能够掌握EDTA标准溶液的配制和标定；

②了解水硬度的测定意义和水硬度常用的表示方法。

③掌握EDTA法测定水硬度的原理及方法

④能够正确使用移液管、容量瓶、酸式滴定管；

⑤减量法称取基准物质操作；

⑥能够正确进行数据记录、处理及分析。

二、实验原理

(一) EDTA是一种很好的氨羧配合剂，它能和许多种金属离子生成很稳定的配合物，所以广泛用来滴定金属离子。实验用的是它的二钠盐：乙二胺四乙酸二钠（Na2H2Y·H2O），也简称为EDTA。标定EDTA标准溶液的基准物质：金属Zn、Cu、Pb、Bi等、金属氧化物ZnO、Bi₂O₃、盐类CaCO₃、MgSO₄·7H₂O等、因为标定与滴定条件一致，可减少系统误差。本实验配制的EDTA标准溶液，用来测定水硬度，所以本实验以CaCO₃作为基准物质，以钙指示剂为指示剂，测定EDTA溶液的浓度。

变色原理：钙指示剂在溶液pH值为12~14的条件下显蓝色，能和Ca²⁺生成稳定的红色络合物。当用EDTA标准溶液滴定时，Ca²⁺与EDTA生成无色的络合物，当接近化学计量点时，已与指示剂络合的金属离子被EDTA夺出，释放出指示剂，溶液即显示出游离指示剂的颜色，当溶液从红色变为蓝色，即为滴定终点。反应式如下： 

CaIn     +      Y  =====   CaY   +     In

（红色）    （无色）          （无色）  （蓝色）

(二) 通常称含较多量Ca²⁺、Mg²⁺的水为硬水，水的硬度是指溶解于水中钙盐和镁盐的总量。

硬度是水质的重要指标，硬度又分钙硬度和镁硬度，钙硬度是由Ca²⁺引起的，镁硬度是由Mg²⁺引起的。水中钙镁的碳酸盐形成的硬度称为暂时硬度；钙镁的其他盐类（如硫酸盐、氯化物等）形成的硬度称永久硬度，两种硬度的总和称总硬度。

水的总硬度测定一般采用配位滴定法（也叫络合滴定法），在pH≈10的氨缓冲溶液中，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KCaY＞KMgY＞KMg-EBT＞KCa-EBT，铬黑T先与部分Mg配合为Mg-EBT（酒红色）。当EDTA滴入时，EDTA与Ca²⁺、Mg²⁺配合，终点时EDTA夺取Mg-EBT中的Mg²⁺，将EBT置换出来，溶液有酒红色转为纯蓝色。测定水中钙离子时，另取等量水样加NaOH调节溶液pH为12～13，使Mg²⁺生成Mg(OH)2沉淀，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Mg²⁺的含量。 

水中存在的少量Fe³⁺、Al³⁺等干扰离子用三乙醇胺掩蔽，Cu²⁺、Pb²⁺等重金属离子可用KCN、Na₂S来掩蔽。      

测定结果的钙、镁离子总量常以碳酸钙的量来计算水的硬度。各国对水的硬度表示方法不同，我国通常以含CaCO₃的质量浓度ρ表示硬度，单位取mg·L-1。也有用含CaCO₃的物质的量浓度来表示，单位取mmol·L-1。也可用硬度度数表示，规定1L水中含10mgCaO为1度。

国家标准规定饮用水硬度以CaCO₃计，不能超过450 mg·L-1。

三、仪器和试剂

约0.02mol·L-1 EDTA标准溶液（待标定）、CaCO₃ 、钙指示剂、铬黑T、10%NaOH 、

1∶1HCl 溶液、1∶1三乙醇胺溶液、NH4+-NH4Cl缓冲溶液、酸式滴定管、容量瓶、移液管、锥形瓶、电炉等。

四、实验步骤

五、数据记录及处理

（一）  EDTA标准溶液浓度的标定

（二）  饮用水Ca²⁺、Mg²⁺含量的测定

（三）计算依据

1、反应式

2、计算公式

（1）EDTA浓度的计算式：

 

式中：----碳酸钙基准物的质量，g；

———滴定消耗的EDTA标准滴定溶液的体积，（mL）；

———碳酸钙基准物的摩尔质量，g/mol；

（2）水中Mg²⁺、Ca²⁺总量的计算式：

 

式中：———EDTA标准滴定溶液的浓度，（mol·L^-1）；

———滴定Ca²⁺、Mg²⁺总量时消耗的EDTA体积，（mL）；

———水样的体积，（mL）；

———碳酸钙基准物的摩尔质量，g/mol；

（3）水中Ca²⁺含量的计算式：

 

式中：———EDTA标准滴定溶液的浓度，（mol·L^-1）；

———滴定Ca²⁺含量时消耗的EDTA体积，（mL）；

———水样的体积，（mL）；

———碳酸钙基准物的摩尔质量，g/mol；

注意事项：

1、CaCO₃基准试剂加HCL溶解时，速度要慢，以防激 烈反应产生CO₂气泡，而使CaCO₃溶液飞溅损失。

2、因EDTA络合物滴定较酸碱滴定反应慢得多，故滴定时速度不可过快。接近终点时，每加一滴EDTA溶液都应充分振荡，否则会使终点过早出现，测定结果偏低。

3、水样中加入缓冲溶液后，为防止Ca²⁺、Mg²⁺产生沉淀，必须立即进行滴定，并在五分钟内完成滴定过程；

4、如滴定至终点时，稍放置一会儿又重新出现紫红色，这可能是由于微小颗粒状钙、镁盐的存在而引起的。遇此情况，应另取水样，滴加盐酸使其呈酸性，加热至沸腾，然后加氨水至呈中性，再按测定步骤进行。

5、使用滴定管时要注意排气泡；

6、接近滴定终点时可用“半滴操作”；

7、若水样中含金属干扰离子，使滴定终点延迟或颜色发暗，可另取水样，加入0.5mL盐酸羟胺及1mL硫化钠溶液或0.5mL氰化钾溶液再行滴定。

第二篇：EDTA标准溶液的配制和标定

EDTA标准溶液的配制和标定

一. 实验目的

1. 掌握用金属锌标定EDTA的配位滴定基本原理与方法。

2. 掌握铬黑T和二甲酚橙指示剂的使用和确定终点的方法。

3. 掌握容量瓶、移液管的正确使用。

二. 实验原理

乙二胺四乙酸二钠盐(习惯上称EDTA)是有机配合剂，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 x 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。通常采用纯金属锌作基准物标定EDTA，以铬黑T(EBT)作指示剂，用pH ≈10的氨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Zn2+ 形成比较稳定的酒红色螯合物(Zn—EBT)，而EDTA与Zn2+ 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Zn—EBT中置换出来，游离的EBT在pH = 8～11的溶液中呈纯蓝色。

Zn—EBT + EDTA = Zn—EDTA + EBT

酒红色 纯蓝色

此外，也可用二甲酚橙(XO)为指示剂，用六次甲基四胺控制溶液的酸度，在pH = 5～6条件下，以EDTA溶液滴定至溶液由红紫色(Zn－XO)变为亮黄色(游离XO)。

三. 仪器与试剂

仪器：电子天平（0.1mg），移液管(25mL)。

试剂：乙二胺四乙酸二钠盐(s)，金属Zn（A.R），氨水(1:1)，NH3 xH2O—NH4Cl缓冲溶

?1液 (pH ≈10)，HCl (6mol x L)，铬黑T(固体, 1%)，二甲酚橙(0.2%)，六次甲基四胺(20%)。

四. 实验步骤

1. 0.01mol x L?1 EDTA标准溶液的配制：称取分析纯的乙二胺四乙酸二钠盐(Na2H2Y x 2H2O)1.9g，溶于150～200mL温水中，稀释至500mL，摇匀，如混浊应过滤后使用。储存于聚乙烯塑料瓶中为佳。

2. 0.01mol x L锌标准溶液的配制：准确称取纯锌0.15～0.20g，置于小烧杯中，盖上表

?1 面皿，从烧杯嘴处滴加6mol x LHCl溶液3mL，必要时可加热，至锌完全溶解。然后吹洗

表面皿，定量转移到250mL容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀。

3. EDTA标准溶液浓度的标定

(1) 用铬黑T作指示剂

用移液管吸取锌标准溶液25mL置于250mL锥形瓶中，滴加1:1氨水至开始出现白色沉淀，再加10mLpH ≈10的NH3 x H2O—NH4Cl 缓冲溶液，加水20mL，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纯蓝色，即达终点。根据消耗的EDTA标准溶液的体积，计算其浓度。

(2) 用二甲酚橙作指示剂

用移液管吸取锌标准溶液25mL于250mL锥形瓶中，加水20mL，加二甲酚橙指示剂2滴，然后滴加六次甲基四胺溶液至溶液呈现稳定的红紫色后，再多加3mL。用EDTA标准溶液滴定至溶液由红紫色恰变为亮黄色，即达终点，按滴定消耗EDTA溶液的体积，算出?1

其浓度。

五. 实验结果

1. 列表表示实验条件与耗用EDTA溶液的体积。

2. 计算EDTA标准溶液的准确浓度。

六. 思考题

1. EDTA标准溶液和锌标准溶液的配制方法有何不同？

2. 配制锌标准溶液时应注意哪些问题？

3. 试解释以铬黑T为指示剂的标定实验中的几个现象：

(1) 滴加氨水至开始出现白色沉淀；

(2) 加入缓冲溶液后沉淀又消失；

(3) 用EDTA标准溶液滴定至溶液由酒红色变为纯蓝色。

4. 用锌作基准物，二甲酚橙为指示剂，标定EDTA溶液浓度，溶液的酸度应控制在什么pH范围？为什么？如何控制？如果溶液中含酸量较多，怎么办？

5. 用铬黑T指示剂时，为什么要控制pH ≈10？

6. 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？