1、實驗十四水硬度的測定一 實驗目的1、了解硬度的常用表示方法；2、學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，即 mg/L.鈣硬度即每 1L 水中含的鈣離子的mg數， mg/L.鎂硬度即每 1L 水中含的鎂離子的mg數， 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鎂離子與

2、加入的鉻黑 T 指示劑絡合，溶液呈現酒紅色，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溶液調節待測水樣的 pH為 13，并加入鈣指示劑， 然后用 EDTA 滴定。原理：調節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，至酒紅色變為純藍色即為終點，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、相關的計算公式總硬度 (CV1) EDTAMCaCO3

3、/0.1 鈣硬度 (CV2) EDTAMCa/0.1 鎂硬度 C(V1-V2)MMg/0.1供參考三 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容？如何用 100mL吸管移取三份水測定？樣，分別加 5mL NH3-NH4Cl 緩沖2、溶液， 23 滴鉻黑 T 指示劑，用我國如何表示水的總硬度，怎樣換EDTA標準溶液滴定，溶液由酒紅算成德國硬度？色變為純藍色即為終點。3、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。6、測定總硬

4、度時，溶液中發生了哪些反應，它們如何競爭7、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用 100mL 吸管移取三份水溶液使溶液的 pH=1213？敘述它的測定條件。-1樣，分別加 2mL 6mol·L NaOH9、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標準溶液滴定，溶液由酒紅色變示終點？為純藍色即為終點。10、怎樣減少測定鈣硬度時的返紅現象？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、怎樣表示實驗結果？13、如水樣中含

5、有Al3+ 、Fe3+、Cu2+，能否用鉻黑 T 為指示劑進行測定，如可以，實驗應該如何做？四 實驗數據記錄與處理總硬度的測定供參考序號123自來水體積 V 水 /mLV 初/mLV 終/mLV 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容？如何測定？供參考

6、1水硬度的測定包括總硬度與鈣硬度的測定，鎂硬度則根據實驗結果計算得到；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+ ，再將溶液調至 pH=10（先調至 pH=3，再調至 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 1×10 g·

7、;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 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 ；吸取水樣用水泵、真空泵，而不是洗耳球

8、；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， 故調節液面至刻度線時， 應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+因穩定常數 CaY > MgY ，滴定 Ca 的最低 p

9、H=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，溶液中發生了哪些反應，它們如何競爭供參考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？）-2+2+-中的為 MgIn ，當滴加 EDTA后，EDTA先與游離的Ca 、Mg 配位，最后奪取 MgIn2+：MgMgIn- + H 2Y2- MgY2-+ HIn 2-+ H +溶液的顏色由酒紅色變為純藍色。7、如果待測液中只含有 Ca2+，能否用鉻黑 T

10、 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%。此結果表明，采用鉻黑 T 為指示劑時， 盡管 CaY比 MgY穩定，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，用鉻黑T 為指示劑就能進行測

11、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。為了排除2+的條Mg 的干

12、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；供參考近終點時慢滴多攪，即滴一滴多攪動，待顏色穩定后再滴加。11、怎樣表示實驗結果？-1總硬度：計算三份水樣的總硬度 （g·L CaCO3），求平均值（包括 S，T 等處理），將總硬度轉化為德國度，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，實驗應該如何做？由于 Al 3+、 Fe3+、