實驗十二-水硬度的測定

1、百度文庫實驗十二水硬度的測定一 實驗?zāi)康?、了解硬度的常用表示方法；2、學(xué)會用配位滴定法測定水中鈣鎂含量，鈣含量的原理和方法3、掌握鉻黑 T，鈣指示劑的使用條件和終點變化。二、實驗原理1、總硬度、鈣硬度、鎂硬度的概念及表示方法；水的硬度主要是指水中含可溶性的鈣鹽和鎂鹽。 總硬度通常以每 L 水中含的碳酸鈣的 mg數(shù)，即 mg/L.鈣硬度即每 1L 水中含的鈣離子的mg數(shù)， mg/L.鎂硬度即每 1L 水中含的鎂離子的mg數(shù)， mg/L2總硬度的測定條件與原理測定條件：以 NH3-NH4Cl 緩沖溶液控制溶液 pH 10，以鉻黑 T 為指示劑，用 EDTA 滴定水樣。原理：滴定前水樣中的鈣離子和

2、鎂離子與加入的鉻黑 T 指示劑絡(luò)合，溶液呈現(xiàn)酒紅色，隨著 EDTA的滴入，配合物中的金屬離子逐漸被 EDTA奪出，釋放出指示劑，使溶液顏色逐漸變藍，至純藍色為終點，由滴定所用的 EDTA的體積即可換算出水樣的總硬度。3鈣硬度的測定條件與原理；測定條件：用 NaOH溶液調(diào)節(jié)待測水樣的 pH為 13，并加入鈣指示劑， 然后用 EDTA 滴定。原理：調(diào)節(jié)溶液呈強堿性以掩蔽鎂離子， 使鎂離子生成氫氧化物沉淀， 然后加入指示劑用 EDTA滴定其中的鈣離子，至酒紅色變?yōu)榧兯{色即為終點，由滴定所用的 EDTA的體積即可算出水樣中鈣離子的含量，從而求出鈣硬度。4、相關(guān)的計算公式總硬度 (CV1) EDTAMC

3、aCO3/0.1 鈣硬度 (CV2) EDTAMCa/0.1 鎂硬度 C(V1-V2)MMg/0.11百度文庫三 實驗步驟實驗步驟思考題總硬度的測定1、水硬度的測定包括哪些內(nèi)容？如何用 100mL吸管移取三份水測定？樣，分別加 5mL NH3-NH4Cl 緩沖2、我國如何表示水的總硬度，怎樣換溶液， 23 滴鉻黑 T 指示劑，用 算成德國硬度？EDTA標準溶液滴定，溶液由酒紅3、用 Zn2+標準溶液標定 EDTA標準溶液色變?yōu)榧兯{色即為終點。有二種方法，水硬度的測定實驗中所用 EDTA應(yīng)用哪種方法標定？4、怎樣移取 100mL水樣？5、為什么測定鈣、鎂總量時，要控制pH=10？敘述它的測定條件

4、。6、測定總硬度時，溶液中發(fā)生了哪些反應(yīng)，它們?nèi)绾胃偁?、如果待測液中只含有 Ca2+，能否用鉻黑 T為指示劑進行測定 ?鈣硬度測定8、測定鈣硬度時，為什么加 2mL6mol·L-1NaOH溶液使溶液的 pH=1213？敘述它的測定條件。用 100mL 吸管移取三份水-1樣，分別加 2mL 6mol·L NaOH 9、為什么鈣指示劑能在 pH=1213 的條件下指溶液，56 滴鈣指示劑， 用 EDTA示終點？標準溶液滴定，溶液由酒紅色變?yōu)榧兯{色即為終點。10、怎樣減少測定鈣硬度時的返紅現(xiàn)象？11、怎樣做空白實驗，為什么要做空白實驗，實驗中為什么不做？12、怎樣表示實驗結(jié)果？

5、13、如水樣中含有Al3+ 、Fe3+、Cu2+，能否用鉻黑 T 為指示劑進行測定，如可以，實驗應(yīng)該如何做？四 實驗數(shù)據(jù)記錄與處理總硬度的測定2百度文庫序號123自來水體積 V 水 /mLV 初/mLV 終/mL V 總/mL平均體積 V1/mL總硬度 /mg/L平均值 /mg/L( 舍前 )ST平均值 /mg/L( 舍后 )鈣硬度的測定序號123自來水體積 V 水/mLV 初/mL V 終/mL V 總/mL平均體積 V2/mL鈣硬度 /mg/L平均鈣硬度 /mg/L( 舍前 )ST平均鈣硬度 /mg/L( 舍后 )鎂硬度 C(V1-V2 )MMg/0.1五、思考題1、水硬度的測定包括哪些內(nèi)

6、容？如何測定？3百度文庫 1水硬度的測定包括總硬度與鈣硬度的測定，鎂硬度則根據(jù)實驗結(jié)果計算得到；2可在一份溶液中進行，也可平行取兩份溶液進行；在一份溶液中進行； 先在 pH=12 時滴定 Ca2+ ，再將溶液調(diào)至 pH=10（先調(diào)至 pH=3，再調(diào)至 pH=10，以防止 Mg(OH)2 或 MgCO3等形式存在而溶解不完全），2+滴定 Mg 。平行取兩份溶液進行： 一份試液在 pH=10時測定 Ca，Mg總量，另一份在 pH=12 時測定 Ca，由兩者所用 EDTA體積之差求出 Mg的含量。本實驗采用第二種方法。2、我國如何表示水的總硬度，怎樣換算成德國硬度？-3-1-3-1我國通常以 1&#

7、215;10g·L CaCO表示水的總硬度，德國以10×10g·L CaO 表3示水的硬度， 因此，如以我國1×10-3-1g·L CaCO3表示的總硬度換算成德國度時，o-3-1-1需乘以系數(shù) 0.056 。德國度 DH(10 ×10g·L CaO) = 總硬度 (g ·L3×10)-13×0.056CaCO) ×56.08/(100.09= 總硬度 (g ·L CaCO)3、怎樣移取 100mL水樣？由于移取的水樣體積大，因此移取時盛水樣的燒杯為400mL ；吸取水樣用水

8、泵、真空泵，而不是洗耳球；將真空泵上的橡皮管微接（不是全部套住） 100mL吸管的管口，使水以適中的速度進入吸管。 若全部套住，進水速度快， 會帶入大量小氣泡 （水呈渾濁樣） ，使移取的體積不準。注意右手食指的操作， 因 100mL吸管的上口管徑大， 溶液下流快， 故調(diào)節(jié)液面至刻度線時， 應(yīng)微松食指使液面緩緩下降， 以控制液面的最低點恰與刻度線相切，同時緊按食指，使液面不再下降，使移取水樣的體積準確。每個實驗室公用三支100mL無分度吸管，以及相配套的 400mL燒杯及表面皿。5、為什么測定鈣、鎂總量時，要控制pH=10？敘述它的測定條件。2-2-2+2+因穩(wěn)定常數(shù) CaY > MgY

9、，滴定 Ca 的最低 pH=8,滴定 Mg 的最低 pH=10，指示劑鉻黑 T 使用的最適宜 pH范圍為 9 10.5, 因此測定時 pH=10。測定總量的條件為，在pH=10的氨性緩沖溶液中，以鉻黑T 為指示劑。6、測定總硬度時，溶液中發(fā)生了哪些反應(yīng)，它們?nèi)绾胃偁?百度文庫2+在 pH=10的緩沖溶液中，加入鉻黑 T 指示劑后，指示劑先與 Mg 配位（為什么？）-，當?shù)渭?EDTA后，EDTA先與游離的2+2+-中的為 MgInCa 、Mg 配位，最后奪取 MgIn2+Mg ：MgIn- + H 2Y2- MgY2-+ HIn 2-+ H +溶液的顏色由酒紅色變?yōu)榧兯{色。7、如果待測液中只含

10、有Ca2+，能否用鉻黑T 為指示劑進行測定 ?若按本實驗條件用直接滴定法測定總硬度，則不能。經(jīng)計算可知， 在 pH=10的氨-1-12+性溶液中，以鉻黑T 為指示劑，用 0.02mol ·L EDTA滴定 0.02mol ·L Ca 溶液，-12+終點誤差為 -1.5%；若滴定的是 0.02mol ·L Mg 溶液，終點誤差為 0.11%。此結(jié)果表明，采用鉻黑 T 為指示劑時， 盡管 CaY比 MgY穩(wěn)定，但測定鈣的終點誤差較大，這是由于鉻黑 T 與 Ca2+顯色不靈敏所致。若按照置換滴定法進行實驗，則可以。只要在溶液中加入少量MgY，在 pH=10的條件下，用鉻

11、黑T 為指示劑就能進行測定8 測定鈣硬度時，為什么加 2mL 6mol·L-1NaOH溶液使溶液的 pH=1213？敘述它的測定條件。2+<1>在 pH=1213 的條件， Mg 形成 Mg(OH)2 沉淀，不干擾鈣的測定。<2>鈣硬度的測定條件： pH=1213，以鈣指示劑為指示劑。9 為什么鈣指示劑能在pH=1213 的條件下指示終點？在溶液中，鈣指示劑存在下列平衡：pKa2=7.4pKa3=13.5H2In -HIn2-In 3-酒紅色藍色酒紅色由于 MIn 為酒紅色，要使終點的變色敏銳，從平衡式看7.4 < pH < 13.5 就能滿足。為

12、了排除2+的條Mg 的干擾，因此在 pH=1213件下，滴定鈣，終點呈藍色。10、怎樣減少測定鈣硬度時的返紅現(xiàn)象？2+測定鈣硬度時，采用沉淀掩蔽法排除Mg 對測定的干擾，由于沉淀會吸附被測離子 Ca2+和鈣指示劑，從而影響測定的準確度和終點的觀察（變色不敏銳），因此測定時注意：在水樣中加入 NaOH溶液后放置或稍加熱（ 298K），待看到 Mg(OH)2 沉淀后再加指示劑。放置或稍加熱使 Mg(OH)2 沉淀形成，而且顆粒稍大，以減少吸附；5百度文庫近終點時慢滴多攪，即滴一滴多攪動，待顏色穩(wěn)定后再滴加。11、怎樣表示實驗結(jié)果？-1總硬度：計算三份水樣的總硬度 （g·L CaCO3），

13、求平均值（包括 S，T 等處理），將總硬度轉(zhuǎn)化為德國度，說明水樣是否符合飲用水標準；鈣硬度：取三次測定鈣硬度時所得的EDTA標準液體積 V2 的平均值；計算鈣硬-12+度（ g·LCa ）；鎂硬度：取三次測定總硬度時所得的EDTA標準液體積 V1 的平均值；由-12+體積 V1 的平均值和體積V2 的平均值計算鎂硬度（ g·LMg ）。13、 如水樣中含有 Al3+ 、Fe3+、Cu2+，能否用鉻黑 T 為指示劑進行測定，如可以，實驗應(yīng)該如何做？由于 Al 3+、 Fe3+、 Cu2+等對指示劑有封閉作用，如用鉻黑 T 為指示劑測定此水樣，應(yīng)加掩蔽劑將它們掩蔽： Al 3+

14、、Fe3+用三乙醇胺， Cu2+用乙二胺或硫化鈉掩蔽。-1例：取適量體積的水樣，加入3mL三乙醇胺（ 200g·L 水溶液）， 5mL-1氨性緩沖溶液， 1mL 20g·L Na2S 溶液， 23 滴鉻黑 T 指示劑，用 EDTA標準溶液滴定至溶液由紫紅色變?yōu)榧兯{色即為終點。怎樣選擇標定EDTA 標準液的工作基準試劑？選擇工作基準試劑的原則是與測定對象盡量一致，因此在水硬度的測定中，標定EDTA溶液的工作基準試劑也可選用CaCO3。<1> CaCO 3 基準試劑的干燥將 CaCO3 放烘箱中于393K 下干燥 2h，稍冷后置于干燥器中冷至室溫。<2>

15、 CaCO 3 標準溶液配制準確稱取0.17 0.20gCaCO3，先用少量水濕潤，蓋上表面皿，緩慢加1:1 HCl 10mL ，加熱溶解。溶解后將溶液轉(zhuǎn)入250mL 容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。<3> 0.01mol L -1 EDTA· 標準溶液的標定a. 用吸管吸取 25.00mLCa 2+試液，加入 10mLpH=10 的氨緩沖溶液， 2 3 滴 K-B 指示劑 (0.2g 酸性鉻藍 K 和 0.4g 萘酚 B ，配制為 1000mL 水溶液 )，用 EDTA 溶液滴定至溶液由紫紅色變?yōu)樗{綠色，即為終點。b. 用含 Mg-EDTA的緩沖溶液（見下面的討論2），

16、以鉻黑T 為指示劑標定。6百度文庫若水樣中Mg 2+的含量較低時，應(yīng)如何測定水硬度？當水樣中Mg 2+的含量較低時（一般要求相對于Ca2+來說須有5% Mg 2+存在），因用鉻黑 T 指示劑往往得不到敏銳的終點，可在EDTA 標準溶液中加入適量Mg 2+ （標定前加入Mg 2+ ，對終點沒有影響）或者在緩沖溶液中加入一定量的Mg-EDTA鹽，利用置換滴定法的原理來提高終點變色的靈敏性，后者配法如下：氨性緩沖溶液pH=10 ；稱取 20gNH 4Cl ，加 100mL 濃氨水，加Mg 2+ EDTA 鹽全部溶液，用水稀釋至1L；Mg-EDTA鹽溶液的配制，稱取0.25gMgCl 2·6

17、H 2O 于 100mL 燒杯中，加入少量水溶解后轉(zhuǎn)入 100mL 容量瓶中，用水稀釋至刻度，用干燥的吸管移取50.00mL 溶液，加5mLpH=10的氨緩沖溶液，45 滴鉻黑 T 指示劑，用0.1mol ·L-1 EDTA 溶液滴定至溶液由紫紅變?yōu)樗{色，即為終點。取此同量的EDTA 溶液加入容量瓶剩余的鎂溶液中，即成Mg 2+-EDTA 鹽，將此溶液全部傾入上述緩沖溶液中。采用 K-B 混合指示劑，終點顏色由紫紅色變?yōu)樗{綠色。吸取水樣的體積不準。原因<1>操作不準確或不熟練；<2>答案中 3、4 未做好。解決辦法多練習(xí)吸管的操作。終點過。原因<1>

18、;急躁；<2>不了解配位反應(yīng)的特點：反應(yīng)速度比酸堿反應(yīng)慢。解決辦法近終點，滴一滴多搖動。加錯指示劑。7百度文庫原因解決辦法先看標簽再取指示劑， 若不仔細看標簽， 就會將顏色相近的兩種指示劑 （鉻黑 T、鈣指示劑）取錯。在配位滴定中， 采用不同的滴定方式， 不僅可以擴大配位滴定的應(yīng)用范圍， 而且可以提高配位滴定的選擇性。<1>直接滴定法直接滴定法是配位滴定中的基本方法。這種方法是將試樣處理成溶液后，調(diào)節(jié)至所需要的酸度，加入必要的其他試劑和指示劑，直接用 EDTA 滴定。采用直接滴定法時，必須符合下列條件。?被測離子的濃度cM 及其 EDTA 配合物的條件穩(wěn)定常數(shù)K'

19、; MY 應(yīng)滿足 lg( cM K' MY )6的要求，至少應(yīng)在5 以上。? 配位速度應(yīng)該很快。? 應(yīng)有變色敏銳的指示劑，且沒有封閉現(xiàn)象。? 在選用的滴定條件下，被測離子不發(fā)生水解和沉淀反應(yīng)。金屬離子的水解沉淀反應(yīng)是容易防止的。例如，在pH=l0 時滴定 Pb2+，可先在酸性試液中加入酒石酸鹽， 將 Pb2+配位，再調(diào)節(jié)溶液的pH 為 l0 左右， 然后進行滴定。這樣就防止了Pb2+的水解。在這里，酒石酸鹽是輔助配位劑。<2>返滴定法返滴定法是在試液中先加入已知量過量的EDTA 標準溶液，用另一種金屬鹽類的標準溶液滴定過量的EDTA ，根據(jù)兩種標準溶液的濃度和用量，即可求得

20、被測物質(zhì)的含量。返滴定劑所生成的配合物應(yīng)有足夠的穩(wěn)定性，但不宜超過被測離子配合物的穩(wěn)定性太多，否則在滴定過程中，返滴定劑會置換出被測離子，引起誤差，而且終點不敏銳。返滴定法主要用于下列情況:? 采用直接滴定法時，缺乏符合要求的指示劑，或者被測離子對指示劑有封閉作用。? 被測離子與 EDTA 的配位速度很慢。? 被測離子發(fā)生水解等副反應(yīng)，影響測定。?例如 Al 3+的滴定，由于存在下列問題，故不宜采用直接滴定法。8百度文庫? Al 3+ 對二甲酚橙等指示劑有封閉作用。? Al 3+ 與 EDTA 配位緩慢，需要加過量 EDTA 并加熱煮沸 ,配位反應(yīng)才比較完全。?在酸度不高時， Al 3+水解生

21、成一系列多核氫氧基配合物，如Al 2(H 2O)6(OH) 33+ ，?Al 3(H 2O)6(OH) 63+等，即便將酸度提高至EDTA 滴定 Al 3+的最高酸度 (pH=4.1) ，仍不能避免多核配合物的形成。鋁的多核配合物與EDTA 反應(yīng)緩慢，配位比不恒定，故對滴定不利。為了避免發(fā)生上述問題，可采用返滴定法。 為此，可先加入一定量過量的EDTA 標準溶液，在 pH=3.5 時，煮沸溶液。由于此時酸度較大(pH<4.1) ，故不致于形成多核氫氧基配合物;又因 EDTA 過量較多，故能使Al 3+與 EDTA 配位完全。配位完全后，調(diào)節(jié)溶液pH 至 5 6(此時 AlY 穩(wěn)定，也不會

22、重新水解析出多核配合物)，加入二甲酚橙，即可順利地用Zn2+標準溶液進行返滴定。<3>置換滴定法利用置換反應(yīng)，置換出等物質(zhì)的量的另一金屬離子，或置換出EDTA ，然后滴定，這就是置換滴定法。置換滴定法的方式靈活多樣。a.置換出金屬離子被測離子 M 與 EDTA 反應(yīng)不完全或所形成的配合物不穩(wěn)定， 可讓 M 置換出另一配合物 (如 NL) 中等物質(zhì)的量的 N，用 EDTA 滴定 N ，即可求得 M 的含量。M+NL ML+N例如， Ag + 與 EDTA 的配合物不穩(wěn)定， 不能用 EDTA 直接滴定， 但將 Ag +加入到 Ni(CN) 42-溶液中，則 ：2Ag + +Ni(CN)

23、 42- 2Ag(CN) 2 - + Ni 2+在 pH=10 的氨性溶液中，以紫脲酸銨作指示劑，用EDTA 滴定置換出來的Ni 2+ ，即可求得 Ag + 的含量。b.置換出 EDTA9百度文庫將被測離子 M 與干擾離子全部用 EDTA 配位，加入選擇性高的配位劑 L 以奪取 M，并釋放出 EDTA ：MY+L ML+Y反應(yīng)后，放出與M 等物質(zhì)的量的EDTA ，用金屬鹽類標準溶液滴定釋放出來的EDTA ，即可測得 M 的含量。例如，測定錫合金中的Sn 時，可于試液中加入過量的EDTA ，將可能存在的Pb2+，Zn2+，Cd2+， Bi 3+等與 Sn(IV) 一起配位。用Zn2+標準溶液滴定

24、，配位過量的EDTA 。加入 NH 4F，選擇性地將SnY 中的 EDTA 釋放出來，再用Zn2+ 標準溶液滴定釋放出來的EDTA ，即可求得 Sn(IV) 的含量。置換滴定法是提高配位滴定選擇性的途徑之一。此外，利用置換滴定法的原理，可以改善指示劑指示滴定終點的敏銳性。例如，鉻黑T與 Mg 2+顯色很靈敏，但與 Ca2+ 顯色的靈敏度較差，為此，在pH=l0 的溶液中用 EDTA 滴定Ca2+時，常于溶液中先加入少量MgY ，此時發(fā)生下列置換反應(yīng):MgY + Ca 2+ CaY + Mg 2+置換出來的 Mg 2+與鉻黑 T 顯很深的紅色。滴定時， EDTA先與 Ca2+配位，當達到滴定終點

25、時， EDTA 奪取 Mg- 鉻黑 T 配合物中的Mg 2+，形成 MgY ，游離出指示劑，顯藍色，顏色變化很明顯。在這里，滴定前加入的 MgY 和最后生成的 MgY 的物質(zhì)的量是相等的，故加入的 MgY 不影響滴定結(jié)果。用 CuY-PAN 作指示劑時，也是利用置換滴定法的原理。<4>間接滴定法有些金屬離子和非金屬離子不與EDTA 配位或生成的配位物不穩(wěn)定，這時可以采用間接滴定法。例如鈉的測定，將Na+沉淀為醋酸鈾酰鋅鈉 NaAc·Zn(Ac) 2·3UO222(Ac) ·9H O，分出沉淀，洗凈并將它溶解，然后用EDTA 滴定 Zn2+，從而求得試樣

26、中Na+的含量。間接滴定法手續(xù)較繁，引人誤差的機會也較多，故不是一種理想的方法。水的硬度以及表示方法水的硬度主要是指水中含可溶性的鈣鹽和鎂鹽。 含這兩種鹽量多的為硬水， 含量少的為軟水。可測定鈣鹽和鎂鹽的合量， 或分別測定鈣、 鎂的含量， 前者稱總硬度的測定， 后者是鈣、鎂硬度的測定。10百度文庫硬度的表示單位德國硬度1德國硬度（ 1oDH ）相當于氧化鈣含量為10mg·L-1 ,或是氧化鈣濃度為-1所引起的硬度。0.178mmol ·L英國硬度1英國硬度（ 1oclark ）相當于碳酸鈣含量為14.3mg ·L-1 ，或是碳酸鈣濃度為-1所引起的硬度。0.143

27、mmol ·L法國硬度1法國硬度（ 1odegreef）相當于碳酸鈣含量為10mg·L-1 ，或是碳酸鈣濃度為0.1mmol ·L-1 所引起的硬度。美國硬度1美國硬度（ 1ppm）相當于碳酸鈣含量為1mg·L -1，或是碳酸鈣濃度為0.01mmol ·L-1 所引起的硬度。我國生活飲用水衛(wèi)生標準(GB-5749-85) 中規(guī)定：我國總硬度以碳酸鈣計不得超過0.450g L·-1。硬度，由于在不同的國家有不同的定義，因此，ISO 國際標準早已不再使用“硬度 ”這一舊的術(shù)語，而采用“鈣鎂總量 ”代替之，并用B 的濃度表示結(jié)果。考慮到水中

28、陰離子的組成，鈣鎂總量又分為兩類。(1) 碳酸鹽鈣鎂含量一般指 Ca2+、Mg 2+的酸式碳酸鹽，這類鈣鎂在將水加熱煮沸時，易形成沉淀而被除去。過去把這種鈣鎂含量稱為暫時硬度或堿性硬度(temporary or alkalinehardness)，現(xiàn)記作c(Ca2+Mg 2+)t，也可記為c(Ca Mg) t ， t 表示暫時的。(2) 非碳酸鹽鈣鎂含量指不能用煮沸方法除去的鈣鎂含量，主要由鈣鎂的硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽所致。 過去把這種鈣鎂含量稱為永久硬度或非堿性硬度(permanent or no-alkalinehardness)，現(xiàn)記作c(Ca2+ Mg2+ )s ，也可記為c(CaMg

29、) s， s 表示永久的。(1) 、 (2)兩種類型鈣鎂含量的總和即為鈣鎂總量，過去稱為總硬度。測定水中的鈣鎂總量，一般用EDTA 滴定法：將水樣用NH 3-NH 4Cl 緩沖溶液調(diào)至pH=10.0 ±0.1，加入指示劑鉻黑T，此時溶液顯紫紅或紫色，然后用EDTA 標準溶液滴定至溶液顯純藍色，即為終點。11百度文庫這種測定方法測得的是 Ca2+、Mg 2+ 總量，既分不清是 Ca2+還是 Mg 2+，也分不出 Ca2+、Mg 2+ 各是多少，而只是 Ca2+ Mg 2+的總量。按照 ISO 及我國國家標準的規(guī)定，測定結(jié)果按下式汁算c(Ca2+ Mg 2+) c(EDTA) ·

30、;V(EDTA)/ Vs式中c(EDTA) EDTA 的濃度 ;V(EDTA) 滴定時消耗的EDTA 的體積 ;Vs 水樣體積。按照此式求得的結(jié)果，若表示為c(Ca2+ Mg 2+)，稱為 “鈣鎂離子濃度”；也可記為c(Ca Mg) ，稱為 “鈣鎂總量 ”。常用單位為 mol ·L-1 或 mmol·L -1。使用時注意 ：作為基本單元的 (Ca2+ Mg 2+)或 (CaMg) ，只是代表鈣鎂的總量，并不表示鈣鎂離子數(shù)或原子數(shù)之比為1:1 。* 注：國標是以質(zhì)量濃度或物質(zhì)的量濃度表示硬度。鈣指示劑的化學(xué)名稱是2-羥基 -1-(2- 羥基 -4- 磺酸基 -1-萘偶氮基 )

31、-3- 萘甲酸，結(jié)構(gòu)式為:在溶液中，鈣指示劑存在下列平衡：12百度文庫純的鈣指示劑是紫黑色粉未， 它的水溶液或乙醇溶液都不穩(wěn)定， 故一般取固體試劑用 NaCl 粉末稀釋后使用。鈣指示劑與 Ca2+顯紅色，靈敏度高。在 pH=12 13 滴定 Ca2+時，終點呈藍色。鈣指示劑受封閉的情況與鉻黑 T 相似，但可用 KCN 和三乙醇胺聯(lián)合掩蔽，消除指示劑的封閉現(xiàn)象。一般含有鈣、鎂鹽類的水稱為硬水 (hard water) 。水的硬度通常分為總硬度和鈣、鎂硬度。總硬度 (total hardness)指鈣鹽和鎂鹽的合量，鈣、鎂硬度則是分別指兩者的含量。水的硬度是水質(zhì)控制的一個重要指標。-1各國表示硬度

32、的單位不同。我國通常以1mg·L CaCO3 表示水的硬度。測定水的硬度時，通常在兩個等份試樣中進行。一份測定Ca2+、Mg 2+合量，另一份測定Ca2+ ，由兩者所用EDTA黑 T 為指示劑， 用 EDTA 滴定至酒紅色變?yōu)榧兯{色。測定Ca2+時，調(diào)節(jié) pH=12, 使 Mg 2+形成Mg(OH) 2 沉淀，用鈣指示劑作指示劑，用EDTA 滴定至紅色變成純藍色。掩蔽法是一種應(yīng)用廣泛、行之有效的提高選擇性的方法。為了消除N 離子的干擾，可加一種與 N 反應(yīng)的試劑，使N 離子的濃度降低，從而降低乃至消除N 的干擾，這便是掩蔽法(masking method) ，加入的消除干擾的試劑便稱

33、為掩蔽劑(masking agent)。根據(jù)掩蔽反應(yīng)的不同，可分為幾種掩蔽法。1配位掩蔽法這是一種常用的掩蔽方法。 例如 Al 3+與 F-形成穩(wěn)定的配合物， 因此在測定 Mg 2+、Al 3+混合物中的 Mg 2+時，可用 F-掩蔽 Al 3+，然后再用 EDTA 滴定 Mg 2+。配位掩蔽劑的種類很多，使用時的具體步驟常因試樣而異，下表介紹了一些EDTA 滴定中常用的配位掩蔽劑。掩蔽劑pH 范掩蔽離子說明圍KCN>8Cu2+ ，Ni 2+， Co2+， Hg 2+，Cd2+，HCN 劇毒，必須在堿性溶液中使用，廢Ag + ， Tl +及鉑族元素液應(yīng)加入過量含 Na2CO3 的 FeS

34、O4，使生成Fe(CN) 64- ，以防污染。NH4F或4 6Al 3+， Ti(IV) ， Sn(IV) ， Zr(IV) ， 兩者均有毒，應(yīng)貯于塑料瓶中， NH 4FNaFNb(V) ， W(VI) ， Be2+優(yōu)點是使溶液 pH 變化小，溶解度大，但比較貴。三乙羥胺10Al 3+， Mg 2+， Ca2+， Ba2+ ，Sr2+Mg 2+， Ca2+， Ba2+，Sr2+形成細晶沉淀，13百度文庫(TEA ，又及稀土不妨礙終點觀察稱三乙醇10Al 3+，Sn（ IV ），Ti（ IV ），F(xiàn)e3+應(yīng)在酸性溶液中加入，后調(diào)pH 值，否胺)則金屬離子水解11Fe3+， Al 3+ 及少量 M

35、n 2+Mn 2+ 氧化成 Mn 3+，形成有色配合物，12加入 KCN 可使 Mn 3+配合物的綠色褪去乙酰丙酮5 6Fe3+，Al 3+，Be2+，Pd2+，U（ IV ）2， 3-二巰10Hg2+， Cd 2+， Zn2+， Pb2+，Bi 3+， Cu2+，Co2+，Ni 2+，F(xiàn)e3+形成有色配合物，基丙醇妨礙終點觀測(BAL)Ag + ， As（ III ）， Sb（ III ），Sn（IV ）及少量 Cu2+， Co2+，Ni 2+， Fe3+酒石酸1.2Sb3+， Sn（ IV ）， Fe3+抗壞血酸存在下，用 XO 滴定 Bi 3+2Fe2+， Sn2+， Mo （ IV ）

36、Cu-PAN ，滴定 In3+， Fe3+， Bi 3+， Cu2+，Sn(IV)5.5Fe3+， Al 3+ ，Sb3+， Ca2+338K 以上 Al 3+不掩蔽， Sn(IV) 加熱后冷卻5 6UO22+， Sb3+7Mo （ IV ）， Nb（ V），W（IV ）， UO22+6 7.5Mg 2+， Ca2+， Fe2+， Al 3+用 EBT 可以滴定 Mn 2+10Al 3+， Sn（ IV ）用 Cu-PAN 可以滴定 Cu2+，Zn2+，Cd2+，Mn 2+， Pb2+， Ca2+， Mg 2+在實際工作中，有時在滴定完第一種金屬離子M 后，加入一種試劑，破壞第二種金屬離子 N

37、 與掩蔽劑的配合物，使N 重新釋放出后繼續(xù)滴定，稱為解蔽法(demasking method)。例如，銅合金中存在 Cu2+ 、Pb2+和 Zn2+ 3 種離子時，可先在氨性酒石酸溶液中，用KCN掩蔽 Cu2+和 Zn 2+，以鉻黑 T 為指示劑，用EDTA 滴定 Pb2+。然后加入甲醛作解蔽劑，破壞Zn(CN) 42-，使 Zn2+重新釋放出來，即可用EDTA 繼續(xù)滴定。其解蔽反應(yīng)為：4HCHO + Zn(CN) 42- + 4H2OZn 2+ + 4 CNCH 2OH + 4OH -Cu(CN) 32- 不被甲醛解蔽，但甲醛也不宜過多，且應(yīng)分次加入，溫度也不宜過高，否則Cu(CN) 32-

38、也可被部分解蔽。14百度文庫能被甲醛解蔽的還有Cd(CN) 42-。2.氧化還原掩蔽法有時利用改變干擾離子的價態(tài)可達到掩蔽的目的，稱為氧化還原掩蔽法。例如EDTA 測定鋯鐵中的鋯時， Fe3+會干擾鋯的測定，因為lgK (ZrOY 2-)=29.9,lg K (FeY-)=25.1 , lg K 遠小于6。藉加入抗壞血酸或鹽酸羥胺將Fe3+ 還原成 Fe2+，lg K(FeY 2-)=14.3 ，即可消除Fe3+ 的干擾。在 Bi 3+、 Th4+、 In3+、 Hg2+離子的滴定中，F(xiàn)e3+的干擾也可用同樣的方法消除。某些離子的高價態(tài)與 EDTA 的配合物不如低價態(tài)穩(wěn)定，也可將它們氧化成高價

39、來消除其干擾，如將 Cr3+氧化成 Cr2O72-，將 VO 2+氧化成 VO 3-等。3.沉淀掩藪法加入能與干擾離子生成沉淀的沉淀劑，并在沉淀存在下直接滴定，稱為沉淀掩蔽法。例如鈣、鎂共存時即可在pH>l2 時測定 Ca2+ ，鎂形成Mg(OH) 2 沉淀，不干擾 Ca2+的測定。又如銅合金中 Pb2+干擾 Zn2+ 的測定，加入 BaCl2 和 K2SO4 使形成 BaPb(SO4)2 混晶，可起到掩蔽Pb2+的效果。由于許多沉淀反應(yīng)不夠完全，特別是過飽和現(xiàn)象降低了掩蔽效果;沉淀也會吸附被測離子和指示劑而影響測定的準確度;一些沉淀顏色深、體積大，往往妨礙終點的觀察，因此沉淀掩蔽法不是

40、一種十分理想的方法，在實際工作中其應(yīng)用受到一些限制。思考題：水硬度的測定包括哪些內(nèi)容？如何測定？1水硬度的測定包括總硬度與鈣硬度的測定，鎂硬度則根據(jù)實驗結(jié)果計算得到； 2可在一份溶液中進行，也可平行取兩份溶液進行；在一份溶液中進行； 先在 pH=12 時滴定 Ca2+ ，再將溶液調(diào)至 pH=10 （先調(diào)至 pH=3 ，再調(diào)至 pH=10 ，以防止 Mg(OH) 2 或 MgCO 3 等形式存在而溶解不完全） ，滴定 Mg2+ 。平行取兩份溶液進行：一份試液在pH=10 時測定Ca， Mg 總量，另一份在pH=12時測定 Ca，由兩者所用EDTA 體積之差求出Mg 的含量。本實驗采用第二種方法。

41、思考題：我國如何表示水的總硬度，怎樣換算成德國度？我國通常以1×10-3g·L-1 CaCO3 表示水的總硬度，德國以 10×10-3 g·L-1 CaO 表示水的硬度， 因此，如以我國1×10-3g·L-1 CaCO3 表示的總硬度換算成德國度時，需乘以系數(shù)0.056。15百度文庫德國度 oDH(10 ×10-3g·L-1 CaO) = 總硬度 (g ·L-1 CaCO3) ×56.08/(100.09 10)× =總硬度 (g ·L-1 CaCO3) ×0.05

42、6水的硬度按德國度可分為五種主要類型：極軟水軟水微硬水硬水極硬水0 4 oDH4 8 oDH8 16 oDH16 30 oDH>30 oDH生活用水要求硬度不超過25 oDH。目前硬度的概念已不再使用，見。思考題：用 Zn2+標準溶液標定EDTA標準溶液有二種方法，水硬度的測定實驗中所用EDTA應(yīng)用哪種方法標定？通常選用的標定條件， 應(yīng)盡可能與被測物的測定條件一致， 以減少誤差。 在水硬度的測定中，測定條件是 pH=10 ，以鉻黑 T 為指示劑，因此標定也取此條件，用方法一。思考題：怎樣移取100mL 水樣？由于移取的水樣體積大，因此移取時盛水樣的燒杯為400mL ；吸取水樣用水泵、真空

43、泵，而不是洗耳球；將真空泵上的橡皮管微接（不是全部套?。?00mL 吸管的管口，使水以適中的速度進入吸管。若全部套住，進水速度快，會帶入大量小氣泡（水呈渾濁樣），使移取的體積不準。注意右手食指的操作，因 100mL 吸管的上口管徑大，溶液下流快，故調(diào)節(jié)液面至刻度線時，應(yīng)微松食指使液面緩緩下降，以控制液面的最低點恰與刻度線相切，同時緊按食指，使液面不再下降，使移取水樣的體積準確。每個實驗室公用三支100mL 無分度吸管，以及相配套的400mL 燒杯及表面皿。思考題：為什么測定鈣、鎂總量時，要控制pH=10？敘述它的測定條件。因穩(wěn)定常數(shù)CaY 2- > MgY 2- ，滴定 Ca2+的最低

44、pH=8, 滴定 Mg 2+的最低 pH=10 ，指示劑鉻黑T 使用的最適宜pH 范圍為 9 10.5,因此測定時 pH=10 。16百度文庫測定總量的條件為，在pH=10 的氨性緩沖溶液中，以鉻黑T 為指示劑。思考題：測定總硬度時，溶液中發(fā)生了哪些反應(yīng)，它們?nèi)绾胃偁?？?pH=10 的緩沖溶液中，加入鉻黑T 指示劑后，指示劑先與2+-，Mg 配位（為什么？）為 MgIn當?shù)渭?EDTA后， EDTA先與游離的2+2+-2+Ca 、 Mg 配位，最后奪取MgIn中的 Mg ：MgIn-+ H 2Y2- MgY2- + HIn 2- + H +溶液的顏色由酒紅色變?yōu)榧兯{色。思考題 ：如果待測液中只含有Ca2+，能否用鉻黑 T 為指示劑進行測定？若按本實驗條件用直接滴定