实验7.水总硬度的测定.doc

.
实验七 配位滴定法测定自来水的总硬度
一、实验目的
1、了解水的硬度的测定意义和常用硬度的表示方法；
2、学习EDTA标准溶液的配制与标定；
3、掌握配位滴定法测定自来水总硬度的原理和方法。
4、熟悉铬黑T指示剂终点颜色判断和近终点时滴定操作控制，了解金属指示剂的特点。
二、实验原理
通常将含较多量Ca2+、Mg2+的水叫硬水，水的总硬度是指水中Ca2+、Mg2+的总量，它包括暂时硬度和永久硬度，水中Ca2+、Mg2+以酸式碳酸盐形式存在的称为暂时硬度，遇热即成碳酸盐沉淀。反应如下：
Ca(HCO3)2 → CaCO3(完全沉淀)+H2O+CO2↑
Mg(HCO3)2→MgCO3(不完全沉淀)+H2O+CO2↑
+H2O
Mg(OH)2↓+CO2↑
若以硫酸盐、硝酸盐和氯化物形式存在的称为永久硬度，再加热亦不产生沉淀（但在锅炉运行温度下，溶解度低的可析出成锅垢）。
水的硬度是表示水质的一个重要指标，对工业用水关系极大。水的硬度是形成锅垢和影响产品质量的重要因素。因此，水的总硬度即水中Ca2+、Mg2+总量的测定，为确定用水质量和进行水的处理提供了依据。
由Mg2+形成的硬度称为“镁硬”，由Ca2+形成的硬度称为“钙硬”。
水的总硬度测定一般采用配位滴定法，在pH≈10的氨性缓冲溶液中，以铬黑T（EBT）为指示剂，用EDTA标准溶液直接测定Ca2+、Mg2+的总量。由于KCaY>KMgY> KMg·EBT> KCa·EBT，铬黑T先与部分Mg配位为Mg·EBT（红色）。当EDTA滴入时，EDTA与Ca2+、Mg2+配位，终点时EDTA夺取Mg·EBT的Mg2+，将EBT置换出来，溶液由红色变为蓝色。
测定钙硬时，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Ca2+的含量。由EDTA溶液的浓度和用量，可算出水的总硬度，由总硬度减去钙硬即为镁硬。有关化学反应如下：
滴定前：Mg2+ + HIn2-MgIn-+H+
蓝色 红色
滴定开始至化学计量点前：Mg2++HY3-= MgY2-+H+
Ca2++ HY3-= CaY2-+H+
化学计量点：MgIn-+ HY3-= MgY2-+ HIn2-
红色 蓝色
滴定时，Fe3+、Al3+的干扰可用三乙醇胺掩蔽，Cu2+、Pb2+和Zn2+等重金属离子可用KCN、Na2S予以掩蔽。
国际上水的硬度有多种表示方法，常以水中Ca2+、Mg2+总量换算为CaO含量的方法表示，单位为：mg·L-1和（o）。水的总硬度1o表示1L水中含10mgCaO。计算水的总硬度的公式为：

三、实验用品
1、实验仪器：分析天平
2、实验器材：锥形瓶（250 mL），移液管（20 mL），酸式滴定管（25 mL），烧杯（250 mL）。
3、实验试剂：乙二胺四乙酸二钠（A·R），1：1HCl ，NH3-NH4Cl缓冲溶液（pH≈10），40g·L-1NaOH 溶液，钙指示剂，铬黑T指示剂。
四、实验步骤
1、EDTA标准溶液的配制与标定
（1）0.020 mol/LEDTA溶液的配制
称取4.0g乙二胺四乙酸二钠（Na2H2Y·2H2O）于500 mL烧杯中，加200 mL水，温热使其完全溶解，转入至聚乙烯瓶中，用水稀释至500mL，摇匀备用。
（2）以CaCO3为基准物标定EDTA
①0.020 mol/L钙标准溶液的配制
准确称取120℃干燥过的CaCO30.50~0.55g，置于250 mL烧杯中，用少量水湿润，盖上表面皿，慢慢滴加1：1HCl5 mL使其溶解，加少量水稀释，定量转移至250 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，计算其准确浓度。
②EDTA溶液浓度的标定
移取20.00 mL钙标准溶液置于250mL锥形瓶中，加5mL40g·L-1NaOH溶液及少量钙指示剂，摇匀后，用EDTA溶液滴定至溶液由红色恰变为蓝色，即为终点。平行滴定3份，计算EDTA溶液的浓度，要求相对平均偏差不大于0.2%。
2、总硬度的测定
用移液管移取澄清的自来水样100 mL于250mL锥形瓶中，加5mL NH3-NH4Cl缓冲溶液，2~3滴铬黑T指示剂，摇匀。用0.02 mol/L EDTA标准溶液滴定至溶液呈蓝色，即为终点。平行测定3份，计算水的总硬度。
3、钙硬的测定
用移液管移取澄清的自来水样100 mL于250mL锥形瓶中，加入5 mL 40g·L-1NaOH 溶液，摇匀，再加入少许（约0.01 g，米粒大小）钙指示剂，摇匀。用0.02 mol/L EDTA标准溶液滴定至溶液呈蓝色，即为终点。平行测定3份，计算水的钙硬。
4、镁硬的确定
由总硬减去钙硬即得镁硬。
五、实验记录及计算
表1 自来水的总硬度的测定
实验编号
1
2
3
滴定管初读数（mL）

滴定管终读数（mL）

EDTA溶液体积（mL）

水的总硬度（o）

水的平均总硬度（o）

六、思考题
1、测定自来水的总硬度时，哪些离子有干扰，如何消除？
2、当水样中Mg2+含量较低时，以铬黑T为指示剂测定水中Ca2+、Mg2+总量的终点不明显，可否在水样中先加入少量MgY2-配合物，再用EDTA滴定？
3 / 3