實(shí)驗(yàn)四自來(lái)水總硬度測(cè)定

1、 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?.練習(xí)移液管、滴定管的使用練習(xí)移液管、滴定管的使用2.了解了解EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制和標(biāo)定原理標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制和標(biāo)定原理3.掌握常用的標(biāo)定掌握常用的標(biāo)定EDTA的方法的方法4.掌握鉻黑掌握鉻黑T指示劑的應(yīng)用及指示劑終點(diǎn)變色指示劑的應(yīng)用及指示劑終點(diǎn)變色的原理的原理5.掌握配位滴定法中的直接滴定法掌握配位滴定法中的直接滴定法二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理 水的硬度主要是由于水中存在鈣和鎂鹽所引起的。水的硬度主要是由于水中存在鈣和鎂鹽所引起的。其測(cè)定可以分為水的總硬度測(cè)定和鈣鎂硬度測(cè)定其測(cè)定可以分為水的總硬度測(cè)定和鈣鎂硬度測(cè)定兩種?？傆捕鹊臏y(cè)定是測(cè)定兩種?？傆捕鹊臏y(cè)定是測(cè)定Ca、

2、Mg總量，以鈣化總量，以鈣化物含量表示，后者是分別測(cè)定物含量表示，后者是分別測(cè)定Ca和和Mg的含量。的含量。 我國(guó)采用我國(guó)采用mmol L-1 或或mg L-1 (CaCO3)為單位表示為單位表示水的硬度。我國(guó)生活飲用水規(guī)定，總硬度以水的硬度。我國(guó)生活飲用水規(guī)定，總硬度以 CaCO3計(jì)，不得超過(guò)計(jì)，不得超過(guò)450 mg L-1。 暫時(shí)硬度暫時(shí)硬度水中含有鈣、鎂的酸式碳水中含有鈣、鎂的酸式碳酸鹽，酸鹽，遇熱遇熱即成碳酸鹽沉淀而失去其硬度。即成碳酸鹽沉淀而失去其硬度。其反應(yīng)如下：其反應(yīng)如下： Ca(HCO3)2CaCO3(完全沉淀) + H2O + CO2Mg(HCO3)2MgCO3(不完全沉淀)

3、 + H2O + CO2+ H2O Mg(OH)2 + CO2 永久硬度永久硬度水中含有鈣、鎂的硫酸水中含有鈣、鎂的硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽，鹽、氯化物、硝酸鹽，在加熱時(shí)亦不沉淀在加熱時(shí)亦不沉淀（但在鍋爐運(yùn)用溫度下，溶解度低的可析（但在鍋爐運(yùn)用溫度下，溶解度低的可析出而成為出而成為鍋垢鍋垢）。）。 暫硬和永硬的總和稱(chēng)為暫硬和永硬的總和稱(chēng)為“總硬總硬”。由。由鈣離子形成的硬度稱(chēng)為鈣離子形成的硬度稱(chēng)為“鈣硬鈣硬”，由鎂離，由鎂離子形成的硬度稱(chēng)為子形成的硬度稱(chēng)為“鎂硬鎂硬”。 硬度對(duì)工業(yè)用水關(guān)系很大，各種工業(yè)對(duì)水的硬度對(duì)工業(yè)用水關(guān)系很大，各種工業(yè)對(duì)水的硬度都有一定的要求，尤其是鍋爐用水對(duì)這硬度都有一定

4、的要求，尤其是鍋爐用水對(duì)這一指標(biāo)要求十分嚴(yán)格。一指標(biāo)要求十分嚴(yán)格。 飲用水申硬度過(guò)高也會(huì)影響腸胃的消化功能。飲用水申硬度過(guò)高也會(huì)影響腸胃的消化功能。因此硬度是水質(zhì)分析的重要指標(biāo)之一。因此硬度是水質(zhì)分析的重要指標(biāo)之一。 用用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液直接滴定鈣鎂總量是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)溶液直接滴定鈣鎂總量是國(guó)際國(guó)內(nèi)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)分析方法，適用于飲用水、國(guó)內(nèi)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)分析方法，適用于飲用水、鍋爐水、冷卻水、地下水及沒(méi)有嚴(yán)重污染的鍋爐水、冷卻水、地下水及沒(méi)有嚴(yán)重污染的地表水。地表水。指示劑變色點(diǎn)盡量與指示劑變色點(diǎn)盡量與pM 計(jì)計(jì)相接近；符合指相接近；符合指示劑的應(yīng)具備的條件；避免封閉僵化氧化變示劑的應(yīng)具備的條件；避免封閉僵

5、化氧化變質(zhì)現(xiàn)象。質(zhì)現(xiàn)象。特別注意：特別注意：MIn與與In的顏色對(duì)比度要大。的顏色對(duì)比度要大。 結(jié)論結(jié)論 ：如何選擇一合適的指示劑？：如何選擇一合適的指示劑？鉻黑鉻黑T(EBT) 滴定前，滴定前，Mg2+溶液（溶液（pH=910）中加入鉻黑）中加入鉻黑T后，后，溶液呈酒紅色，發(fā)生如下反應(yīng)：溶液呈酒紅色，發(fā)生如下反應(yīng)：鉻黑鉻黑T（藍(lán)色藍(lán)色）+ Mg2+ Mg-鉻黑鉻黑T（酒紅色酒紅色）O-O3SO2NN NOHO-O3SO2NN NMgOMg2+HIn2-CaIn-滴定終點(diǎn)時(shí)，滴定劑滴定終點(diǎn)時(shí)，滴定劑EDTA奪取奪取Mg-鉻黑鉻黑T中的中的Mg2+，使鉻黑使鉻黑T游離出來(lái)，溶液呈藍(lán)色，反應(yīng)如下：

6、游離出來(lái)，溶液呈藍(lán)色，反應(yīng)如下：Mg-鉻黑T（酒紅色酒紅色）+ EDTA Mg-EDTA + 鉻黑T（藍(lán)色藍(lán)色）本實(shí)驗(yàn)采用：本實(shí)驗(yàn)采用： 1.用于標(biāo)定用于標(biāo)定EDTA的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，其含量不低的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，其含量不低于于99.95% 本實(shí)驗(yàn)采用本實(shí)驗(yàn)采用CaCO3作為基準(zhǔn)物質(zhì)作為基準(zhǔn)物質(zhì) CaCO3+2H+=Ca2+H2O+CO2 Ca2+H2Y2-=CaY2-+2H+ 2.EDTA滴定，滴定，Ca2+，Mg2+的方法很多，通的方法很多，通常根據(jù)被測(cè)物質(zhì)復(fù)雜程度的不同而采用不同常根據(jù)被測(cè)物質(zhì)復(fù)雜程度的不同而采用不同的分析方法。本實(shí)驗(yàn)采用直接滴定法。的分析方法。本實(shí)驗(yàn)采用直接滴定法。調(diào)節(jié)試液的調(diào)節(jié)試液

7、的pH10，用，用EDTA滴定滴定Ca2+，Mg2+總量，此時(shí)總量，此時(shí)Ca2+，Mg2+均與均與EDTA形式形式1:1配合物。配合物。 HH2 2Y Y2-2- + Ca + Ca2+2+ = CaY = CaY2-2- + 2H + 2H+ +HH2 2Y Y2-2- + Mg + Mg2+2+ = MgY = MgY2-2- + 2H + 2H+ + 滴定時(shí)以鉻黑滴定時(shí)以鉻黑T為指示劑，在為指示劑，在pH10的緩沖的緩沖溶液中，指示劑與溶液中，指示劑與Ca2+，Mg2+生成紫紅色生成紫紅色配合物，當(dāng)用配合物，當(dāng)用EDTA滴定到化學(xué)計(jì)量點(diǎn)時(shí)，滴定到化學(xué)計(jì)量點(diǎn)時(shí)，游離出指示劑溶液顯藍(lán)色。游離

8、出指示劑溶液顯藍(lán)色。 滴定時(shí)溶液中滴定時(shí)溶液中Fe3+，Al3+等干擾測(cè)定，可用等干擾測(cè)定，可用三乙醇胺掩蔽三乙醇胺掩蔽 三、主要試劑三、主要試劑 1.Ca2+標(biāo)準(zhǔn)溶液（標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.1000mol/L）:準(zhǔn)確稱(chēng)取準(zhǔn)確稱(chēng)取10.0000gCaCO3，慢慢加入鹽酸溶液（，慢慢加入鹽酸溶液（1:1）200ml，使，使CaCO3全部溶解，加水全部溶解，加水200ml，微沸，微沸幾分鐘以除去幾分鐘以除去CO2,冷卻，定容到冷卻，定容到1000ml。 2.EDTA溶液（約溶液（約0.1mol/L）(待測(cè)待測(cè)) 用粗天平稱(chēng)約用粗天平稱(chēng)約74gEDTA于于1L燒杯中，加水溫?zé)?，加水溫?zé)崛芙?，冷卻后定容至

9、熱溶解，冷卻后定容至2000ml 3.氨氨氯化銨緩沖溶液：稱(chēng)取固體氯化銨氯化銨緩沖溶液：稱(chēng)取固體氯化銨20g，溶于少量水中，加濃氨水溶于少量水中，加濃氨水100mL，用水稀釋至，用水稀釋至1L。 4.鹽酸溶液：鹽酸溶液：1:15.甲基紅甲基紅 1gL-1 6.三乙醇胺三乙醇胺 200gL-1 7. 鉻黑鉻黑T指示劑：指示劑：5gL-1溶于三乙醇胺溶于三乙醇胺-無(wú)水乙醇。無(wú)水乙醇。稱(chēng)取稱(chēng)取2.5g鉻黑鉻黑T溶于含于含有溶于含于含有125ml三乙醇胺，三乙醇胺，375ml無(wú)水乙醇溶液中，低溫保存。有效期無(wú)水乙醇溶液中，低溫保存。有效期100天。天。 8. 氨水（氨水（1:2）四、操作步驟四、操作步

10、驟1.Ca2+標(biāo)準(zhǔn)溶液的稀釋?zhuān)簶?biāo)準(zhǔn)溶液的稀釋?zhuān)簻?zhǔn)確移取準(zhǔn)確移取10.00ml鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液，鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液，定容至定容至100ml2.EDTA溶液的稀釋?zhuān)喝芤旱南♂專(zhuān)簻?zhǔn)確移取準(zhǔn)確移取25.00mlEDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)準(zhǔn)溶液,定定容至容至250ml3.以以Ca2+標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定EDTA:準(zhǔn)確移取準(zhǔn)確移取25.00ml Ca2+標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)溶液的稀釋液于錐形瓶中，每瓶加入一滴甲基紅，用氨溶液的稀釋液于錐形瓶中，每瓶加入一滴甲基紅，用氨水中和水中和Ca2+標(biāo)準(zhǔn)溶液中的鹽酸，當(dāng)溶液由紅色變黃即可。標(biāo)準(zhǔn)溶液中的鹽酸，當(dāng)溶液由紅色變黃即可。然后加入然后加入10ml氨氨-氯化銨緩沖溶液氯化銨緩沖溶液,再加入再加

11、入3滴鉻黑滴鉻黑T指示劑，指示劑，立即用立即用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液由紫紅色變?yōu)榧兯{(lán)色，標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液由紫紅色變?yōu)榧兯{(lán)色，即為終點(diǎn)平行測(cè)定三份，計(jì)算即為終點(diǎn)平行測(cè)定三份，計(jì)算EDTA稀釋液的濃度稀釋液的濃度 分析操作步驟分析操作步驟移液管移取移液管移取100.00mL自來(lái)水自來(lái)水 錐形瓶錐形瓶 12滴滴HCl 試液酸化試液酸化 煮沸數(shù)分鐘煮沸數(shù)分鐘除去除去CO2 冷卻冷卻 3mL3mL三乙醇胺三乙醇胺 1mL硫化鈉硫化鈉 5mL氨性緩沖液氨性緩沖液 3滴鉻黑滴鉻黑T EDTA滴定滴定 紅色變?yōu)樗{(lán)紫色紅色變?yōu)樗{(lán)紫色 記錄記錄VEDTA水樣水的總硬度VVcEDTAEDTA 項(xiàng)項(xiàng) 目目 次次

12、 數(shù)數(shù)123 V水樣水樣 / L0.10000.10000.1000VEDTA / mL 水的硬度，水的硬度，mmol/L 水的平均硬度水的平均硬度 計(jì)算公式計(jì)算公式水的總硬度度的測(cè)定水的總硬度度的測(cè)定 ( (指示劑指示劑: : 鉻黑鉻黑T T，由紅色，由紅色藍(lán)紫色藍(lán)紫色) )CEDTA水樣體積水的總硬度VC五、思考題五、思考題 1.本實(shí)驗(yàn)中使用的本實(shí)驗(yàn)中使用的EDTA,應(yīng)該用何種指示劑標(biāo)應(yīng)該用何種指示劑標(biāo)定？最適當(dāng)?shù)幕鶞?zhǔn)物質(zhì)是什么？定？最適當(dāng)?shù)幕鶞?zhǔn)物質(zhì)是什么？ 2.在中和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中的在中和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中的HCl時(shí)，能否用酚酞取時(shí)，能否用酚酞取代甲基紅？為什么？代甲基紅？為什么？ 3.滴定為什么要在緩沖溶液中進(jìn)行？如果沒(méi)有滴定為什么要在緩沖溶液中進(jìn)行？如果沒(méi)有緩沖溶液存在，將會(huì)導(dǎo)致什么現(xiàn)象發(fā)生？緩沖溶液存在，將會(huì)導(dǎo)致什么現(xiàn)象發(fā)生？H6Y2+H5Y+H4YH3Y-H2Y2-HY3-Y4-pKa1=0.9pKa2=1.6pKa3=2.07pKa4=2.75pKa5=6.24pKa6=10.34EDTA的性質(zhì)的性質(zhì)HOOCH2CNHCH2COO-CH2COOHNHCH2CH2-OOCH2C+0.00.20.40.60.81.0024