实验十一水的总硬度及钙镁含量测定(3学时)

实验十一水的总硬度及钙镁含量测定（3学时）一、实验目的1.了解水的硬度的表示方法。2.通过钙、镁含量的测定，学习配位滴定法，掌握EDTA法测定钙、镁含量的原理和操作技术。3.掌握铬黑T和钙指示剂的应用条件和终点颜色变化。二、实验原理天然水的硬度主要由Ca2＋、Mg2＋组成。水的硬度的表示方法很多，但常用的有两种：一是用“德国度(°HG)”表示，这种方法是将水中的Ca2＋、Mg2＋折合为CaO来计算，每升水含10mg就称为1德国度。另一种方法是用“mgCaCO3／L”表示，它是将每升水中所含的Ca2＋、Mg2＋都折合成CaCO3的毫克数，这种表示方法美国使用较多。天然水按硬度的大小可以分为以下几类：0～4°HG叫极软水，4～8°HG叫软水，8～16°HG叫中等软水，16～30°HG叫硬水，30°HG以上叫极硬水。用EDTA法测定Ca2＋、Mg2＋含量的方法是，先测定Ca2＋、Mg2＋的总量，再测定Ca2＋的含量，然后由测定Ca2＋、Mg2＋总量时消耗EDTA的体积减去测定Ca2＋含量时消耗EDTA的体积而求得Mg2＋的含量。Ca2＋、Mg2＋总量的测定：在pH＝10的氨性缓冲溶液中，加入少量铬黑T指示剂，然后用EDTA标准溶液滴定。由于铬黑T和EDTA都能与Ca2＋、Mg2＋生成配合物，其稳定次序为：CaY2－＞MgY2－＞MgIn－＞CaIn－，因此加入铬黑T后，它首先与Mg2＋结合，生成酒红色配合物，当滴入EDTA时，EDTA则先与游离的Ca2＋配位，其次与游离的Mg2＋配位，最后夺取铬黑T配合物中的Mg2＋，使铬黑T游离出来，终点溶液由酒红色变为纯蓝色。Ca2＋含量的测定：另取等体积的水样，调节pH＝12，加少量钙指示剂，然后用EDTA滴定，这时Mg2＋以Mg(OH)2沉淀析出，不干扰Ca2＋的测定，终点时溶液由红色变为纯蓝色。三、仪器和试剂(一)仪器100mL烧杯、250mL容量瓶(2只)、酸式滴定管、锥形瓶(3只)、移液管(25mL、50mL)，玻棒、10mL量筒(2只)、称量瓶(2只)、分析天平。(二)试剂Na2H2Y·2H2O固体(AR)、MgSO4·7H2O固体(AR)、1︰1的HCl、10％NaOH溶液。氨缓冲溶液（含EDTA－Mg2＋）：称取EDTA二钠盐（Na2H2Y·2H2O）2.0g及MgSO4·7H2O1.5g溶于100mL纯水中，加NH4Cl33.8g及浓氨水286mL，溶解后用纯水定容至1000mL。然后用移液管取上述溶液10.00mL于锥形瓶中，加纯水90mL，铬黑T指示剂少许，用EDTA标准溶液滴定至纯蓝色，记录用量。按此比例取EDTA标准溶液，加入上述溶液中，混合均匀。铬黑T指示剂：铬黑T与固体NaCl按1︰100的比例混合，研磨均匀贮于棕色广口瓶中。钙指示剂：钙指示剂与固体NaCl按2︰100的比例混合，研磨均匀，贮于棕色广口瓶中。四、实验内容(一)0.005mol·L－1EDTA标准溶液的配制准确称取基准级EDTA二钠晶体(Na2H2Y·2H2O)0.4～0.5g于小烧杯中，加纯水溶解后，定量转入250mL容量瓶中，稀释至刻度，其准确浓度按下式计算：002501000MmO2HYHNaEDTAEDTA222.c(二)0.005mol·L－1EDTA标准溶液的标定精确配制的EDTA二钠溶液可以不标定，当EDTA二钠的纯度不够或放置过久时，可按下法标定：准确称取MgSO4·7H2O0.25～0.35g于小烧杯中，加纯水溶解后，定容为250mL。用移液管取上述Mg2＋标准溶液25.00mL于锥形瓶中，加氨缓冲溶液2mL，铬黑T指示剂少许（约绿豆大小），用EDTA滴定至溶液由酒红色经紫色变为纯蓝色即为终点。平行标定2～3次，EDTA的准确浓度按下式计算：100VMm1000VM002500025mcEDTAO7HMgSOO7HMgSOEDTAO7HMgSOO7HMgSOEDTA24242424..(三)Ca2＋、Mg2＋总量的测定用50mL移液管吸取澄清水样（若浑浊则以中速滤纸过滤）50.00mL于锥形瓶中①，加氨缓冲溶液4mL②，铬黑T指示剂少许(绿豆大小)③，在充分摇动下，用EDTA标准溶液滴定到溶液由酒红色经紫色变为纯蓝色即为终点④。记下EDTA的用量V1mL，平行测定2～3次，总硬度按下式计算：100VMVcCaO1EDTA水样总硬度（德国度）(四)Ca2＋的测定用50mL移液管吸取水样50.00mL，加10％NaOH溶液2mL②⑤，摇匀，再加钙指示剂少许（绿豆大小）③，用EDTA标准溶液滴定至溶液由红色经紫色变为纯蓝色即为终点记录EDTA的用量V2，平行测定2～3次。100VMVcCaO2EDTA水样钙硬度（德国度）镁硬度（德国度）=总硬度一钙硬度注释①若水的硬度较高(如＞16°HG)，应少取水样，以免消耗EDTA标准溶液的体积过多。若取样量少于50mL，应用纯水释至50mL后再滴定。②若水中HCO3－含量较高，加缓冲溶液(或NaOH)后，可能有CaCO3沉淀析出，使测定结果偏低，并且终点拖长，变色不敏锐，这时可以在滴定前加几滴1︰1HCl酸化(刚果红试纸变蓝)，并煮沸1～2min以除去CO2，然后再作测定。③指示剂的用量以使水样呈明显红色为好，颜色过深或过浅都会使终点难于判断。滴定时，若发现颜色太浅，可随时补加适量的指示剂。④EDTA的配位反应速度较慢，因此滴定速度也应慢一些。临近终点时更要注意，每加1滴，要摇动几秒钟，否则容易过量。温度太低时，要加热使水温在303～313K。终点前出现的紫色是Mg－铬黑T与铬黑T的混合色。⑤当Mg2＋的含量较高时，生成的Mg(OH)2沉淀将吸附Ca2＋，使Ca2＋的测定结果偏低，可在水样中加入少量蔗糖(或糊精)后，再加碱，可减少沉淀对Ca2＋的吸附。若水中Ca2＋、Mg2＋含量较多，也可少取水样稀释后再测定，从而减轻沉淀的干扰。思考题1.本实验中加入氨缓冲溶液和NaOH溶液各起什么作用？1.在配制氮缓冲溶液时，为什么要加入EDTA－Mg2＋？