锅炉水样中的离子检测实验.doc

1、实验一、水的硬度和钙镁总量的测定 一、 实验目的 了解水的硬度的测定意义及常用的硬度表示方法。 掌握 EDTA 法测定水的硬度的原理及方法。 掌握铬黑 T 的钙指示剂的应用。 二、 实验原理 一般含有钙镁盐类的水叫硬水。硬水和软水尚无明确的界限，硬度小于 5 度的一般称 为软水。硬度有暂时硬度和永久硬度之分。 暂时硬度：水中含有钙镁的酸式碳酸盐，遇热即成碳酸盐沉淀而失去其硬度。反应式 如下： Ca(HCO3)2 CaCO3(完全沉淀)+H 2O+CO2 Mg(HCO3)2 MgCO3(不完全沉淀)+H 2O+ CO2 (+H2O)Mg(OH) 2+CO2 永久硬度：水中含有钙镁的硝酸盐、硫酸盐

2、、氯化物等，加热时不沉淀，但在烧锅炉 的温度下，溶解度低的可析出成为锅垢。 暂时硬度和永久硬度的总和称为水的总硬度（简称总硬） 。由镁离子形成的硬度称为镁 硬度（简称镁硬） ，由钙离子形成的硬度称为钙硬度（简称钙硬） 。 水的硬度的测定分为水的总硬度以及钙硬度、钙硬度两种，前者是测定水中钙、镁总 量，后者则是分别测定钙和镁的含量。 世界各国表示水硬度的方法不尽相同，随各国的习惯有所不同。我国有将水中的钙镁 盐类都折算成 CaCO3 的量来表示的，采用 mmol/L(CaCO3)或 mg/L(CaCO3)为单位表示水的 硬度。本文采用我国目前常用的将水中的钙镁盐类都折算成 CaO 的表示方法，用

3、符号()表 示度，1 硬度单位表示十万份水中含 1 份 CaO，110mg/L。 c(CaO)=c(EDTA)*V(EDTA)/V 水样 硬度/() c(CaO)*M(CaO)10 5 式中 c(CaO)水样中相当于 CaO 的物质的量浓度，mol/L； c(EDTA)EDTA 标准溶液的物质的量浓度，mol/L； V(EDTA)滴定时用去的 EDTA 标准溶液的体积，mL； V 水样 水样的体积，mL； M(CaO)CaO 的摩尔质量，kg/mol。 若 V(EDTA)为滴定总硬度时所耗用的，则所得硬度为总硬；若 V(EDTA)为滴定钙硬 度时所耗用的，则所得硬度为钙硬；由总硬减去钙硬即为镁

4、硬。 本实验用 EDTA 络合滴定法测定水的总硬度。在 pH 值为 10.0 的缓冲溶液中，以铬黑 T 为指示剂，用三乙醇胺掩蔽 Fe3+、Al 3+、Cu 2+、Pb 2+、Zn 2+等共存离子。如果 Mg2+的浓度 小于 Ca2+浓度的 1/20，则需加入 5mLMg2+-EDTA 溶液。 铬黑 T 为有机染料，在不同的 pH 值有不同的颜色；pH12 为黄橙色。在 pH=7 11，铬黑 T 能与多种金属离子作用生成红色络合物，以 EDTA 滴定，在化学计量点时溶液由红色变为蓝色。如 MgIn-+H2Y2- MgY2-+HIn2-+H+ 酒红色 纯蓝色 三、 仪器与试剂 锥形瓶(250mL

5、) ，酸式滴定管(50mL) ，移液管(25mL) 0.025mol/LEDTA 标准溶液，NH 3H2O-NH4Cl 缓冲液(pH=10.0)，0.1%铬黑 T(0.1g 铬黑 T 溶于 100mL 三乙醇胺) ，6mol/L 稀盐酸(1+1HCl)，Na 2S 溶液(掩蔽 Fe3+、Al 3+、Hg 2+、Pb 2+、Bi 3+等) ，20% 三乙醇胺溶液(掩蔽 Fe3+、Al 3+、Cu 2+、Pb 2+、Zn 2+等)。 四、 实验步骤 水的总硬度的测定步骤如下所述。 用移液管移取 25.00mL(取样量根据不同样品中的钙镁含量而定)模拟水样于 250mL 锥 形瓶中，加入 12 滴

6、HCl 使试液酸化，然后加入 3mL 三乙醇胺和 10mL 氨性缓冲溶液 (pH=10)，再加入 1mLNa2S 溶液以掩蔽重金属离子，然后加铬黑 T 指示剂少许，用 EDTA 标准溶液滴定溶液由红色变为蓝色即为终点。平行测定 3 份，根据消耗的 EDTA 标准溶液 的体积，计算水样的总硬度，以硬度()表示结果。 思考题 1、 测定水的硬度时，为什么要加氨性缓冲溶液？ 2、 试说明硬度计算公式的来源。 3、 如何得到镁的硬度？ 4、 用 EDTA 测定水的硬度时，哪些离子对测定有干扰？如何消除？ 5、 当水样中 Mg2+的含量低时，以铬黑 T 作指示剂测定离子总量时终点不明确，因此常在 水样中

7、加入少量的 Mg2+-EDTA 溶液，再用 EDTA 滴定，终点就会变化敏锐。所加入的 Mg2+-EDTA 量对测定结果有无影响？说明原理。 实验二、水样中氯化物的测定（硝酸银滴 定法） 一、 实验目的 学习硝酸银沉淀法。 学习实际水样的预处理方法。 掌握摩尔法。 进一步掌握滴定终点法。 二、 实验原理 在中性至弱碱性范围(pH6.5 10.5) 内以铬酸钾为指示剂用硝酸银滴定氯化物时，由 于氯化物的溶解度小于铬酸钾的溶解度，氯离子首先被完全沉淀出来后，然后铬酸根以铬 酸银的形式被沉淀，产生砖红色指示终点到达。该沉淀滴定的反应如下： Ag+Cl-=AgCl Ksp=1.810-10 白色 2A

8、g+CrO42-=Ag2CrO4 Ksp=2.010-12 砖红色 在酸性介质中， 2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O K=4.31014 在碱性介质中， Ag+OH-=AgOH Ksp=2.010-8 三、 仪器与试剂 锥形瓶(250mL) ，棕色滴定管(50mL 、25mL)，移液管(50mL 、25mL) ，容量瓶(100mL)， 棕色试剂瓶，分析天平，干燥器。 NaCl，AgNO 3，K 2CrO4。 四、 实验步骤 1、氯化钠标准溶液0.0141mol/L，相当于 500mg/L 氯化物(以 Cl 计)的配制 将氯化钠(NaCl)置于瓷坩埚内，在 500600下灼烧 40

9、 50min，在干燥器中冷却后 称取 8.2400g，溶于蒸馏水中，在容量瓶中稀释至 1000mL。用移液管吸取 10.00mL，在容 量瓶中准确稀释至 100mL。在 1.00mL 此标准溶液含 0.50mg 氯化物( 以 Cl 计) 。 2、硝酸银标准溶液(0.0141mol/L)的配制和标定 称取于 105烘 30min 的硝酸银 (AgNO3)2.3950g，溶于蒸馏水中，在容量瓶中稀释至 1000mL，贮于棕色试剂瓶中。用氯化钠标准溶液标定其浓度：用移液管准确吸取 25.00mL 氯化钠标准溶液于 250mL 的锥形瓶中，加蒸馏水 25mL，另取一锥形瓶量取蒸馏水 50mL 作空白，

10、各加入 1mL 铬酸钾溶液，在不断的摇动下用硝酸银标准溶液滴定至砖红色沉淀刚 刚出现为终点。计算每毫升硝酸银溶液所相当的氯化物的量，然后校正其浓度再作最后标 定，1.00mL 此标准溶液相当于 0.50mg 氯化物(以 Cl 计)。 3、铬酸钾溶液(50g/L) 的配制 称取 5g 铬酸钾(K 2CrO4)溶于少量蒸馏水中，滴加硝酸银溶液至有红色沉淀生成，摇匀 静置 12h，然后过滤并用蒸馏水将滤液稀释至 100mL。 4、测定 (1)用移液管吸取 50.00mL 水样或经过预处理的水样(若氯化物含量，可取适量水样用蒸馏 水稀释至 50mL)置于锥形瓶中，平行取 3 份。另取一锥形瓶加入 50

11、mL 蒸馏水做空白试验。 (2)如水样的 pH 值在 6.510.5 范围，可直接滴定。超出此范围的水样应以酚酞作指示剂， 用稀硫酸或氢氧化钠的溶液调节至红色刚刚褪去。 (3)加入 1mL 铬酸钾溶液，用硝酸银标准溶液滴定至砖红色沉淀刚刚出现即为滴定终点， 同法做空白滴定。 5、结果计算 氯化物含量(以 Cl 计，mg/L)按下式计算： 213()()5.410)VcAgNOcCl 式中 V1蒸馏水消耗硝酸银标准溶液的体积， mL； V2水样消耗硝酸银标准溶液的体积， mL； c(AgNO3)硝酸银标准溶液的浓度， mol/L； V水样的体积，mL。 实验的标准偏差0.30%。 思考题： 1.

12、 若不用棕色试剂瓶和棕色滴定管盛装 AgNO3，会出现什么问题？ 2. 盛装 AgNO3 的滴定管用后未洗涤干净，会出现什么效果？ 3. 本试验做空白试验的目的是什么？ 演示实验：（检测水样中有无 Ca2+、Mg 2+、Cl -、SO 42-等离子） 1、 Mg2+的检测：取水样 5 滴，加入 1 滴 2mol/LNH3H2O，再加入少量铬黑 T，观察是 否变红。 2、 Ca2+的检验：取水样 5 滴，加入 2 滴 2mol/LNH3H2O，再加入少量钙指示剂，观察 溶液是否变红。 3、 Cl-的检验：取水样适量，加入适量 1mol/LHNO3 使之酸化，然后加入适量 0.1mol/LAgNO3，观察是否出现白色浑浊。 4、 SO42-的检验：取水样 10 滴，加入 4 滴 1mol/LBaCl2，观察是否出现白色浑浊。