水硬度测定(教学参考)
水的硬度测定（配位滴定法）
分析化学2009-10-30 20:32:44 阅读1629 评论2 字号：大中小订阅
一、实验目的
1．简单了解配位滴定法中以EDTA为滴定剂测定水的硬度的原理，并了解测定水的硬度的操作方法。
2．测定水的硬度。
3．进一步练习移液管、滴定管的使用及滴定操作。
二、实验原理
1．水硬度的定义
水的硬度决定于钙、镁等盐类的含量，由于钙镁等的酸式盐的存在而引起的硬度叫做
碳酸盐硬度。当煮沸时，这些盐类分解，大部分生成碳酸盐沉淀而除去。习惯上把它叫做暂时硬度。例如：
Ca(HCO3)2 CaCO3+CO2 +H2O
由钙、镁的氯化物、硫酸盐、硝酸盐等引起的硬度叫做非碳酸盐硬度。由于这些盐类不可能借煮沸生成沉淀而除去，因此习惯上把它叫做永久硬度。碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度之和就是水的总硬度。
硬水不适宜于工业上使用，如锅炉里用了硬水，经长期烧煮后，能生成锅垢，既浪费燃料，又易阻塞管道，造成重大事故。
有几种常用的硬度单位：一种是以每dm3水中所含Ca2＋（或相当量Mg2+）的毫摩尔数表示的，以1 dm3水中含有0.5毫摩尔Ca2＋为l度；一种是以1 dm3水中含10毫克CaO为1度，称为德国硬度，以DH表示。8DH以下为软水，8～10DH为中等硬水，16～30DH为硬水，硬度大于30DH的属于很硬的水；另外也有以每升水中所含的钙、镁化合物换算成CaCO3的毫克数表示的。本实验采用德国硬度表示水的硬度。
2．配位滴定法测定水的硬度。
配位滴定法是以配位反应为基础的滴定分析方法，螯合物又是目前该方法中应用最广的一类配位化合物。因为它的稳定性强，适当控制就能得到所需的配位化合物，有的螫合剂对金属离子有选择性。乙二胺四乙酸是具有羧基和氨基的螯合剂，能与许多阳离子形成稳定的螯合物，因此被广泛用作配位滴定法中的滴定剂。
乙二胺四乙酸简称EDTA或EDTA酸，用H4Y表示。通常把它的溶解度较大的二钠盐也称EDTA，实际使用中常用H2Y2-表示。EDTA与金属离子等摩尔发生反应，生成具有多个五元环的稳定的螯合物。
铬黑T是偶氮类染料，能与金属离子生成稳定的有色配位化合物。它既是一种配位剂，又是一种显色剂，因而可以指示滴定终点，当pH＝6.3～11.55时，铬黑T显蓝色。
EDTA在pH为8.5～11.5的缓冲溶液中能与Ca2＋、Mg2＋形成无色的鳌合物，指示剂铬黑T在同样条件下也能与Ca2＋、Mg2＋形成酒红色的配位化合物。在开始滴定前，溶液中Ca2+、Mg2＋离子先与指示剂配位而显酒红色；当用EDTA滴定时，EDTA首先与溶液中游离的Ca2＋、Mg2＋离子进行配位，生成更稳定的无色螯合物；继续加入EDTA滴定剂，当游离的Ca2＋、Mg2＋离子全部与EDTA配位后，由于Ca2＋、Mg2＋离子与指示剂形成的配位化合物不如与EDTA生成的螯合物稳定，原来Ca2＋、Mg2＋离子与铬黑T生成的配位化合物会转化成与EDTA配位的螯合物，因此络黑T又游离了出来，溶液就由酒红色变成为游离络黑T的蓝色，此时即为滴定终点。其反应简式如下：
按下式公式可计算水的总硬度(度)：
测定水的总硬度时，用NH3·H2O-NH4Cl缓冲液调节pH值。以铬黑T为指示剂，用EDAT标准溶液滴定至溶液显蓝色为止。
三、实验仪器与试剂
仪器：250cm3锥形瓶，50 cm3、25 cm3移液管，50 cm3酸式滴定管，200 cm3烧杯，100 cm3
量筒，洗耳球，蝴蝶夹，铁架台，洗瓶
试剂：水样1，水样2，水样3，铬黑T指示剂，NH3·H2O-NH4Cl缓冲溶液100 cm3，无水乙醇90 cm3，0.01 mol·dm－3钙镁标准溶液，0.01 mol·dm－3 EDTA溶液
四、实验步骤
1．EDTA溶液的标定
用25.00cm3移液管精确吸取0.01 mol·dm－3钙镁标准溶液，放入250cm3锥形瓶中，再加入NH3·H2O-NH4Cl缓冲溶液5 cm3及络黑T 3滴，用EDTA溶液滴定至溶液由酒红色转变为蓝色，记录滴定时消耗EDTA溶液的体积，平行滴定三次，滴定误差不得超过0.25cm3。取平均值，按下式计算EDTA 溶液的物质的量浓度：
2．水的硬度测定
用25.00cm3移液管吸取水样1三份，分别放入250cm3锥形瓶中，加5cm3NH3·H2O-NH4Cl 缓冲溶液及3滴铬黑T指示剂。用EDTA标准溶液滴定至溶液由酒红色转变为蓝色，即为终点，记录EDTA溶液的用量。再按同样方法，各取水样2和水样3进行滴定（如实验中采用自来水为水样，由于其硬度较小，应准确移取100.00 cm3测定，方法同上）。
为使实验结果更加精确，每种水样做三次滴定，滴定误差不得超过0.25cm3，取平均值计算水的硬度。
五、实验记录及计算
1．EDTA标准溶液的标定
1. 1．水的硬度测定
六、思考题
1．什么叫硬水，为什么硬水不适宜做工业用水?
2．用EDTA配位滴定法测定水硬度的基本原理如何？为什么能用铬黑T做指示剂？发生了哪些反