1、实验六 自来水总硬度的测定 -一、实验目的：1. 了解络合滴定法的原理及其应用。2. 掌握络合滴定法中的直接滴定法，学会用配位滴定法测定水的总硬度。3. 掌握 EDTA 标准溶液的配制与标定的原理。4. 了解标定 EDTA 所用指示剂的性质和使用的条件。5. 掌握用 CaCO3 标定 EDTA 的方法。二、实验原理：1、水的总硬度的测定：水的硬度主要由于水中含有钙盐和镁盐，其他金属离子如铁、铝、锰、锌等离子也形成硬度，但一般含量甚少，测定工业用水总硬度时可忽略不计。测定水的硬度常采用配位滴定法，用乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA)的标准溶液滴定水中 Ca、Mg 总量，然后换算为相应的硬度单位（我国
2、采用 mmol/L 或 mg/L（CaCO3）为单位表示水的硬度） 。按国际标准方法测定水的总硬度：在 pH=10 的 NH3NH4Cl 缓冲溶液中(为什么?)，以铬黑T(EBT)为指示剂，用 EDTA 标准溶液滴定至溶液由紫红色变为纯蓝色即为终点。滴定过程反应如下： 指示剂：铬黑 T(EBT)PH 6.3 （紫） ； PH 6.311.5 （蓝） ； PH 11.5 （橙） 滴定过程颜色变化：滴定前： EBT + Mg= Mg-EBT(蓝色) (紫红色)滴定时： EDTA + Ca2+= Ca-EDTA(无色)EDTA + Mg2+= Mg-EDTA(无色)终点时:EDTA + Mg-EBT
3、 = Mg-EDTA + EBT(紫红色) (蓝色)到达计量点时，呈现游离指示剂的纯蓝色。 终点颜色变化：(紫红色) (蓝色) 干扰离子的掩蔽：若水样中存在 Fe3+，Al3+等微量杂质时，可用三乙醇胺进行掩蔽，Cu+、Pb+、Zn+等重金属离子可用 Na2S 或 KCN 掩蔽。 水硬度的表示：各国对水硬度表示的方法尚未统一，我国生活饮用水卫生标准中规定硬度（以 CaCO3 计）不得超过 450mg/L。除了生活饮用水，我国目前水硬度表示方法还是用 mmol/L（CaCO3）表示。德国：CaO 10mg/L 或 0.178mmol/L英国：CaCO3 格令/英仑，或 0.143mmol/L法国
4、：CaCO3 10mg/L 或 0.1mmol/L美国：CaCO3 1mg/L 或 0.01mmol/L 分测钙、镁硬度：可控制 pH 介于 1213 之间（此时，氢氧化镁沉淀） ，选用钙指示剂进行测定。镁硬度可由总硬度减去钙硬度求出。2、EDTA 的标定：EDTA 标准溶液常采用间接法配制，由于 EDTA 与金属形成 1：1 配合物，因此标定 EDTA 溶液常用的基准物是一些金属以及它们的氧化物和盐，如：Zn、ZnO、CaCO3、Bi、Cu、MgSO47H2O、Ni、Pb、ZnSO47H2O、等。为了减小系统误差，本实验选用 CaCO3 为基准物，在 pH=10 的 NH3NH4Cl 缓冲溶
5、液中，以铬黑 T 为指示剂，进行标定（标定条件与测定条件一致） 。用待标定的 EDTA 溶液滴至溶液由紫红色变为纯蓝色即为终点。滴定前： EBT + Mg2+-EDTA= Mg-EBT+ EDTA(蓝色) (紫红色)滴定时： EDTA + Ca2+= Ca-EDTA(无色)终点时:EDTA + Mg-EBT = Mg-EDTA + EBT(紫红色) （无色） (蓝色)K 稳（Ca-EDTA）K 稳（Mg-EDTA）K 稳（Mg-EBT）K 稳（Ca-EBT）三、仪器与试剂1. 分析化学实验常用仪器、烘箱、称量瓶、电子天平、干燥器、电炉、台秤 2. EDTA(s)(A.R.)、CaCO3(s)(
6、A.R.)、HCl(11)、三乙醇胺(11)、NH3NH4Cl 缓冲溶液(pH=10)、Mg2+-EDTA 溶液、铬黑 T 指示剂(0.5%)、水样。四、实验步骤1.0.01molL-1EDTA 标准溶液的配制和标定1)配制:在台秤上称取 2gEDTA 于烧杯中，用少量水加热溶解，冷却后转入 500mL 聚乙烯塑料瓶中加去离子水稀释至 500mL。2)标定:准确称取 CaCO3 基准物 0.25g，置于 100mL 烧杯中，用少量水先润湿，盖上表面皿，慢慢滴加 11HCl 5mL，待其全部溶解后，加去离子水 50ml，微沸数分钟以除去 CO2，冷却后用少量水冲洗表面皿及烧杯内壁，定量转移入 2
7、50mL 容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。 移取 25.00mLCa+标准溶液于 250mL 锥形瓶中， （加 1 滴甲基红，用氨水中和至溶液由红变黄.氨性缓冲溶液若缓冲容量够，此步可省略） ，加入 20mL 水和 5ml Mg2+-EDTA 溶液，再加入 10ml 氨性缓冲溶液，3 滴铬黑 T 指示剂指示剂，立即用待标定的 EDTA 溶液滴定至溶液由紫红色（酒红色）变为纯蓝色（紫蓝色） ，即为终点。平行标定三次，计算 EDTA 溶液的准确浓度。2.自来水总硬度的测定移取水样 100.0mL 于 250mL 锥形瓶中，加入 12 滴 1：1HCL 微沸数分钟以除去 CO2，冷却后，加入 3mL
8、11 三乙醇胺(若水样中含有重金属离子，则加入 1mL2%Na2S 溶液掩蔽)，5mL 氨性缓冲溶液，23 滴铬黑 T(EBT)指示剂，EDTA 标准溶液滴定至溶液由紫红色变为纯蓝色，即为终点。注意接近终点时应慢滴多摇。平行测定三次，计算水的总硬度，以 mg/L（CaCO3）表示分析结果。附：钙硬度和镁硬度的测定取水样 100.0mL 于 250mL 锥形瓶中，加入 2mL 6molL-1NaOH 溶液，摇匀，再加入 0.01g 钙指示剂，摇匀后用 0.005molL-1EDTA 标准溶液滴定至溶液由酒红色变为纯蓝色即为终点。计算钙硬度。由总硬度和钙硬度求出镁硬度。问题及答案1. 铬黑 T 与
9、 Mg2+显色灵敏度高，与 Ca2+显色灵敏度低，当水样中 Ca2+含量高而 Mg2+很低时，得到不敏锐的终点，可采用 K-B 混合指示剂。2. 水样中含铁量超过 10mgmL-1 时用三乙醇胺掩蔽有困难，需用蒸馏水将水样稀释到Fe3+不超过 10mgmL-1 即可。思考题：1.配制 CaCO3 溶液和 EDTA 溶液时，各采用何种天平称量?为什么?答：CaCO3 用电子天平而且用差减法精确称取。EDTA 用托盘天平即可，因为还要标定它的浓度，不需要精确的称取。2.铬黑 T 指示剂是怎样指示滴定终点的?3.以 HCl 溶液溶解 CaCO3 基准物质时，操作中应注意些什么?4.配位滴定中为什么要
10、加入缓冲溶液?答.控制溶液的 PH，减小 EDTA 的酸效应缓冲溶液有时又可以作为络合掩蔽剂，降低共存离子效应缓冲溶液有时用于防止金属离子水解形成不能迅速与 EDTA 络合的羟基化合物5.阐述 Mg2+-EDTA 能够提高滴定终点敏锐度的原理答：这是因为：测定钙（镁）等离子时，常用铬黑 T（EBT）作指示剂，而 Ca2+与 EBT 的反应显色不如 Mg2+与 EBT 的反应显色敏锐（变色易观察） 。所以测定时，常加入 Mg2+-EDTA，这样，在含 Ca2+的溶液中加了 Mg2+-EDTA 后，由于 Ca2+-EDTA 的稳定性比 Mg2+-EDTA 强，所以，Mg2+-EDTA 中的微量 M
11、g2+能被 Ca2取代出来，而 Mg2+与铬黑 T 的稳定性又大于Ca2与铬黑 T 的，所以，最终是 Mg2+与铬黑 T 显色了，终点时，就变成了 Mg2+与铬黑 T 之间的变色了，更敏锐了。 6.用 EDTA 法测定水的硬度时，哪些离子的存在有干扰?如何消除?7.配位滴定与酸碱滴定法相比，有哪些不同点?操作中应注意哪些问题? 8. 本节所使用的 EDTA，应该采用何种指示剂标定?最适当的基准物质是什么?答: 铬黑 T 指示剂。选用 CaCO3 基准物质较好,标定和测定的条件一样，可抵消误差。还可采用 KB 指示剂（酸性铬蓝 K萘酚绿 B，见理论书） ；钙指示剂只能在 pH1213 滴定 Ca2+,不能在 pH10 测 Ca2+Mg2+。9.在测定水总硬度是，先于三个锥瓶中加水样，再加 NH3-NH4+缓冲溶液，加.，然后再一份一份地滴定，这样好不好？为什么？答：不好。因为，在 NH4+存在时，Mg2+与 CO32-生成沉淀影响测定，因此加完试剂后应立即进行滴定。
