高中化学第二单元化学与资源开发利用课题1获取洁净的水水的硬度精品素材新人教版选修

水的硬度

水的硬度最初是指水中钙、镁离子沉淀肥皂水化液的能力。水的硬度的表示方法有多种，我国采用的表示方法与德国相同。

基本概念

水的总硬度指水中钙、镁离子的总浓度，其中包括碳酸盐硬度（即通过加热能以碳酸盐形式沉淀下来的钙、镁离子，故又叫暂时硬度）和非碳酸盐硬度（即加热后不能沉淀下来的那部分钙、镁离子，又称永久硬度）。

表示方法

硬度的表示方法尚未统一，我国使用较多的表示方法有两种：一种是将所测得的钙、镁折算成 CaO 的质量，即每升水中含有 CaO 的毫克数表示，单位为 mg·L-1 ；另一种以度计：1硬度单位表示10万份水中含1份CaO（即每升水中含 10mgCaO），1° =10ppmCaO 。这种硬度的表示方法称作德国度。

以下为不同国家的表示方法。

德国度(odH): 1L水中含有相当于10mg的CaO，其硬度即为1个德国度(1odH)。这是我国目前最普遍使用的一种水的硬度表示方法。

美国度(mg/L): 1L水中含有相当于1mg的CaCO3，其硬度即为1个美国度。

mmol/L: 1L水中含有相当于100mg的CaCO3，称其为l mmol/L的硬度。

法国度(ofH): 1L水中含有相当于10mg的CaCO3，其硬度即为1个法国度(1ofH)。

英国度(oeH): 1L水中含有相当于14.28mg的CaCO3，其硬度即为1个英国度(1oeH)。

水的硬度通用单位为mmol/L，也可用德国度（odH）表示。其换算关系为:1mmol/L=2.804德国度（odH）

国家《生活饮用水卫生标准》规定，总硬度（以CaCO3计）限值为450mg/L。硬度分类

碳酸盐硬度

碳酸盐硬度：主要是由钙、镁的碳酸氢盐[Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2]所形成的硬度，还有少量的碳酸盐硬度。碳酸氢盐硬度经加热之后分解成沉淀物从水中除去，故亦称为暂时硬度。

非碳酸盐硬度

非碳酸盐硬度：主要是由钙镁的硫酸盐、氯化物和硝酸盐等盐类所形成的硬度。这类硬度不能用加热分解的方法除去，故也称为永久硬度，如CaSO4、MgSO4、CaCl2、MgCl2、Ca(NO3)2、Mg(NO3)2等。

碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度之和称为总硬度；水中Ca2+的含量称为钙硬度；水中Mg2+的含量称为镁硬度；当水的总硬度小于总碱度时，它们之差，称为负硬度。

以碳酸钙浓度表示的硬度大致分为：

0~75mg/L 极软水

75~150mg/L 软水

150~300mg/L 中硬水

300~450mg/L 硬水

450~700mg/L 高硬水

700~1000mg/L 超高硬水

>1000mg/L 特硬水

测试方法

测试步骤

在一份水样中加入 pH=10.0 的氨性缓冲溶液和少许铬黑T指示剂（蓝色），,铬黑T指示剂优先与Mg2+配位，生成红色配合物使溶液呈红色；然后用EDTA标准溶液滴定时， EDTA 先与游离的Ca2+ 配位，再与Mg2+ 配位；在计量点时， EDTA 从MgIn-(配合物)中夺取Mg2+ ，从而使铬黑T指示剂游离出来，溶液的颜色由红变为纯蓝，即为终点。

当水样中Mg2+ 极少时，由于CaIn- 比 MgIn- 的显色灵敏度要差很多，往往得不到敏锐的终点。为了提高终点变色的敏锐性，可在 EDTA标准溶液中加入适量的 Mg2+（在EDTA 标定前加入，这样就不影响EDTA与被测离子之间的滴定定量关系），或在缓冲溶液中加入一定量的Mg—EDTA 盐。

水的总硬度可由EDTA 标准溶液的浓度cEDTA 和消耗体积 V1（ml）来计算。以CaO 计，单位为 mg/L。

注意事项

测定总硬度时用氨性缓冲溶液调节pH值。

注意加入掩蔽剂掩蔽干扰离子，掩蔽剂要在指示剂之前加入。

测定总硬度的时候在临近终点时应慢滴多摇。

测定时要是水温过低应将水样加热到30～40ºC再进行测定。

减小方法

在生活中，通常用煮沸的方法。在实验室中，用蒸馏的方法。不过，蒸馏效果更好。

现代技术的发展，反渗透已经基本渗透到民用、工业领域。反渗透的核心组件是一种称作反渗透膜的人工合成材料，能够实现降低水中各种离子，实现硬度的降低。不过反渗透不仅仅降低的是硬度，而是去除离子，生产“去离子水”也就是所谓纯净水。饮用纯净水已经普通用该方法生产，生产速度比蒸馏快，成本低。