实验水的硬度的测定

合集下载

水的硬度的测定实验报告

水的硬度的测定实验报告实验目的：测定水的硬度并分析其含义。

实验原理：水的硬度是指水中含有可溶解的钙离子和镁离子的数量。

一般用两种单位来表示水的硬度：ppm（mg/L）和°dH（德国硬度）。

硬水含有较高浓度的钙离子和镁离子，而软水含有较低浓度的钙离子和镁离子。

实验步骤：1. 准备工作：准备好标准稀释液和一组长颈瓶、硬度试剂盒、比色皿、移液管、滴定管等实验器材。

2. 样品采集：在实验前，采集水样品，并尽量去除悬浮物和杂质。

3. 标定标准稀释液：按照试剂盒说明书的要求，将标准稀释液按比例稀释，标定其浓度，作为参照物质。

4. 滴定实验：将水样放入长颈瓶中，加入适量的硬度试剂，并摇匀溶解。

5. 滴定至终点：使用标定好的标准稀释液，一滴一滴加入水样中，并注意观察颜色的变化。

当颜色发生明显变化时，记录所需的滴定体积。

6. 重复实验：重复以上实验步骤2-5，至少进行3次实验。

7. 计算平均值：根据实验结果，计算出水样的硬度值，并取其平均值。

实验结果：根据实验数据统计，我们得到水样的硬度值为350ppm和5°dH。

根据水的硬度标准，此水样属于中等硬度水。

实验讨论：此实验通过滴定法测定了水样的硬度。

滴定实验中，我们通过硬度试剂和标准稀释液的反应，观察颜色的变化来确定滴定终点。

然后根据滴定体积计算出水样的硬度值。

实验中可能的误差来自操作上的不精确、试剂的性质和质量等。

为了减小误差，我们进行了多次实验并取其平均值。

同时，对实验过程中所使用的试剂和设备进行了质量检查，确保结果的准确性。

结论：根据实验结果分析，我们得出结论：所测得的水样硬度为中等硬度水。

这意味着水中含有一定浓度的钙离子和镁离子。

硬度较高的水可能对水管、热水器等设备产生垢垢，我们可以采取相应的措施来减少水垢的形成。

实验报告结束。

水硬度的测定实验报告

水硬度的测定实验报告一、实验目的1、掌握 EDTA 滴定法测定水硬度的原理和方法。

2、学会使用络合滴定指示剂和判断滴定终点。

3、熟悉用硬度的表示方法及计算。

二、实验原理水的硬度主要是由于水中含有钙、镁离子。

测定水的硬度就是测定水中钙、镁离子的总含量。

在一定条件下，以铬黑 T 为指示剂，用EDTA 标准溶液滴定水样中的钙、镁离子。

EDTA（乙二胺四乙酸）能与钙、镁离子形成稳定的络合物。

在滴定过程中，指示剂铬黑 T 先与钙、镁离子结合形成紫红色络合物。

当滴入 EDTA 标准溶液时，EDTA 与钙、镁离子形成更稳定的络合物，从而将铬黑 T 游离出来，溶液由紫红色变为蓝色，即为滴定终点。

三、实验仪器与试剂1、仪器酸式滴定管（50mL）移液管（25mL、50mL）锥形瓶（250mL）容量瓶（250mL）玻璃棒烧杯（500mL、250mL）电子天平2、试剂乙二胺四乙酸二钠（EDTA）：分析纯氯化铵（NH₄Cl）：分析纯氨水（NH₃·H₂O）：分析纯镁溶液：称取 025g 硫酸镁（MgSO₄·7H₂O）溶于水中，稀释至100mL。

钙溶液：称取 025g 碳酸钙（CaCO₃）置于 100mL 烧杯中，用少量水润湿，盖上表面皿，从杯嘴边逐滴加入 1:1 盐酸至碳酸钙完全溶解，加热煮沸除去二氧化碳，冷却后移入 250mL 容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。

铬黑 T 指示剂：称取 05g 铬黑 T 与 100g 氯化钠（NaCl）混合，研磨均匀，储存于棕色瓶中。

缓冲溶液（pH=10）：称取 54g 氯化铵（NH₄Cl）溶于 200mL 水中，加入 350mL 氨水（NH₃·H₂O），用水稀释至 1000mL。

四、实验步骤1、 EDTA 标准溶液的配制与标定配制：称取约 95g EDTA 二钠盐于 500mL 烧杯中，加入约 200mL 水，温热溶解，冷却后转入聚乙烯瓶中，用水稀释至 1000mL，摇匀。

实验水的总硬度测定

实验水的总硬度测定水的总硬度是指水中包括钙和镁的盐类含量的总和。

硬度是水质的一个关键指标，因为高硬度的水可能导致很多问题，例如水垢、管道结垢和洗涤剂余留，影响生活和工业使用。

因此，测定水的总硬度对于监测和保护水资源至关重要。

本实验将介绍几种不同的测定水总硬度的方法，以及如何评估样品中的硬度级别。

材料：- 试剂：分别是0.01M EDTA（乙二胺四乙酸）试剂、Eriochrome Black T指示剂，硝酸钡、氯化铯标准溶液。

- 仪器：烧杯、容量瓶、移液管、分析天平。

实验步骤：第一种：滴定法（管理员/Expert建议使用）1. 取50毫升的水样，并进行过滤和清洁，以去除悬浮物和颗粒物。

2. 将50毫升的样品倒入250毫升锥形瓶中。

加入2毫升的Eriochrome Black T指示剂，并用0.01 N HCl调整pH为6.0±0.1。

3. 在滴定中添加0.01M EDTA试剂，反应至溶液颜色变红蓝色，表示钙离子和镁离子都与EDTA配位了，达到终点。

记录所需的体积，这是水样中总硬度的指标。

4. 重复上述步骤，进行三次滴定，确保获得可靠的结果。

5. 计算总硬度的浓度，单位通常为毫克/L（mg/L）。

将各个滴定体积的均值（以mL 为单位）乘以摩尔浓度（mol/L）的EDTA（10^(-3) mol/L）乘以50/1000，以计算出总硬度(mg/L)。

第二种：沉淀法2. 在样品中加入若干氯化铯试剂。

这会沉淀掉样品中的硫酸盐、碳酸盐和硬度离子。

3. 沉淀物稍加加热，分离清液和沉淀物。

4. 沉淀物用硝酸钡溶液滴定，测量其中硫酸盐的含量。

5. 通过查阅基准表格，将SO4^2-的浓度转换为硬度值，以获得样品的总硬度。

第三种：离子选择性电极法2. 将样品注入离子选择性电极测量室，并将电极移入其中。

该电极会测量水中钙和镁的离子浓度。

3. 根据测定结果，得出样品中钙和镁离子的总量，以计算样品硬度。

结果分析：1. 根据测定结果，确定水样中的硬度水平。

水硬度的检测(也就是一般理化性质的检测)

水硬度的检测（也就是一般理化性质的检测）水的硬度主要是指水中含可溶性的钙盐和镁盐。

总硬度通常以每L水中含的碳酸钙的mg数表示，即mg/L。

一般将水的硬度分为4个等级：①.软水:0-60ppm②稍硬水：60-120ppm③硬水：120-180ppm④极硬水：181ppm以上实验原理(1)测定条件：以NH3-NH4Cl 缓冲溶液控制溶液pH＝10，以铬黑T为指示剂，用EDTA 滴定水样。

(2)原理：滴定前水样中的钙离子和镁离子与加入的铬黑T指示剂络合，溶液呈现酒红色，随着EDTA的滴入，配合物中的金属离子逐渐被EDTA夺出，释放出指示剂，使溶液颜色逐渐变蓝，至纯蓝色为终点，由滴定所用的EDTA的体积即可换算出水样的总硬度。

讨论一：滴定终点显示是哪个药品的颜色？实验步骤用50mL吸管移取三份水样，每份100mL，分别加5mL NH3-NH4Cl 缓冲溶液，2～3滴铬黑T指示剂，用EDTA标准溶液滴定，溶液由酒红色变为纯蓝色即为终点。

讨论二：实验所需仪器有哪些？讨论三：推导计算公式ρCaCO3 =(CV)EDTAMCaCO3/0.1 mg/L硬水是指含有较多可以溶解的钙盐、镁盐的水，其中含碳酸氢钙，碳酸氢镁较多的水叫暂时硬水，这种水被煮沸后，可溶性钙、镁盐就变成碳酸盐（石头的主要成分之一），大部分析出，井水就是暂时硬水；而含硫酸钙（石膏的主要成分）、硫酸镁较多的水叫永久硬水，这种水煮沸时，所含盐不能析出，海水就是永久硬水。

和硬水不同，软水是只含少量或不含可溶性钙盐、镁盐的水，煮沸时不发生明显的变化。

人们把水的软、硬程度分为许多“度”，统称为硬度，可以分类为0～30度（德国分类法），0～4度叫很软的水，26～30度叫很硬的水。

软水中放入肥皂易产生大量泡沫，而硬水中的钙盐、镁盐能与肥皂起作用产生沉淀，使肥皂失去去污能力，不易产生泡沫。

如果将硬水用作锅炉用水，会有较多水垢产生而附着在锅炉壁上，妨碍传热而多烧燃料，甚至会使锅炉产生裂缝而引起爆炸。

如何测定水硬度高低的原理

如何测定水硬度高低的原理水的硬度是指水中钙、镁离子浓度的含量，主要以钙、镁离子的浓度表示。

测定水硬度的方法有很多，其中最常用的方法是滴定法、比色法、原子吸收光谱法等。

下面将分别介绍这些方法的原理。

1. 滴定法：滴定法是一种测定水硬度的常用方法，主要基于络合滴定反应原理。

滴定法有EDTA（乙二胺四乙酸）滴定法和硬度指示剂滴定法两种。

- EDTA滴定法：EDTA是一种能与钙、镁离子发生络合反应的螯合剂。

这种滴定法的原理是，在碱性条件下，EDTA与水中的钙、镁离子形成稳定的络合物，形成棕色螯合物，然后用含有酸性指示剂的溶液进行滴定，当水中的钙、镁离子被EDTA完全络合后，溶液颜色由棕色变为蓝色，蓝色消失时滴定结束，根据所加入EDTA溶液的体积来计算钙、镁离子的含量，从而测定水的硬度。

- 硬度指示剂滴定法：硬度指示剂滴定法是基于一种叫做“硬度指示剂”的溶液的颜色变化原理。

硬度指示剂通常是一种有机染料，具有特定的酸碱性变色特性。

当硬度指示剂与溶液中的钙、镁离子发生络合反应时，颜色会发生明显变化，通过观察颜色的消失或出现来判断水中钙、镁离子的含量，进而测定水的硬度。

2. 比色法：比色法也是一种常用的测定水硬度的方法，它基于钙、镁离子与某种试剂形成有色沉淀的原理。

比色法的原理是，在一定的酸碱条件下，将试剂加入水样中，试剂与水中的钙、镁离子发生反应后形成特定颜色的沉淀，采用特定的光源照射水样，通过比较沉淀颜色与标准色板或光度计的读数来确定水中钙、镁离子的含量，从而测定水的硬度。

3. 原子吸收光谱法：原子吸收光谱法是一种精密的测定水硬度的方法，它基于钙、镁离子对特定波长的光的吸收能力的原理。

原子吸收光谱法的原理是，将水样中的钙、镁离子通过某种特定的装置（如火焰、石墨炉等）进行原子化，然后通过特定波长的光源照射原子化后的溶液，测量溶液中的钙、镁离子对波长的吸收程度，根据吸收光的强度与钙、镁离子的浓度之间的关系，计算出水中钙、镁离子的含量，进而测定水的硬度。

水硬度的检测(EDTA滴定法)

.
；. 水硬度检测（EDTA滴定法）
(一)所需试剂
1、0.02mol/L(1/2EDTA)标准溶液）标准溶液：称取4克乙二胺
四乙酸二钠于1000ml高纯水中，摇匀。

2、氨-氯化铵缓冲溶液：称取20克氯化铵于500ml除盐水中，
加入150ml浓氨水（密度0.09g/L）
3、0.5%铬黑T：4.5g盐酸羟胺，100ml乙醇定容。

(二)测定方法
1、称取100ml水样于250ml锥形瓶中
2、加5ml氨-氯化铵缓冲溶液和2-3滴0.5%铬黑T指示剂；
3、用0.02mol/L(1/2EDTA)标准溶液）标准溶液滴定，由酒红
色变为蓝色即为终点，记录0.02mol/L(1/2EDTA)标准溶液）标准溶液所消耗的体积V
(三)计算公式：
硬度的含量YD=(cv/v s)×1000（mmol/L）
C---- EDTA 标准溶液浓度，mol/L, 1/2EDTA)标准溶液
V--------滴定时所消耗EDTA 标准溶液的体积，ml
v s-----水样的体积，ml
备注：滴定空白，做平行样，取平均值
备注2：红色字体为药品或器具另加100ml的量筒，25ml的碱式滴定管，50ml的试剂瓶。

实验十二-水硬度的测定

实验⼗⼆-⽔硬度的测定实验⼗⼆⽔硬度的测定⼀实验⽬的1、了解硬度的常⽤表⽰⽅法；2、学会⽤配位滴定法测定⽔中钙镁含量，钙含量的原理和⽅法3、掌握铬⿊T，钙指⽰剂的使⽤条件和终点变化。

⼆、实验原理1、总硬度、钙硬度、镁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钙盐和镁盐。

总硬度通常以每L⽔中含的碳酸钙的mg数，即mg/L.钙硬度即每1L⽔中含的钙离⼦的mg数，mg/L.镁硬度即每1L⽔中含的镁离⼦的mg数，mg/L2 总硬度的测定条件与原理测定条件：以NH3-NH4Cl 缓冲溶液控制溶液pH＝10，以铬⿊T为指⽰剂，⽤EDTA滴定⽔样。

原理：滴定前⽔样中的钙离⼦和镁离⼦与加⼊的铬⿊T指⽰剂络合，溶液呈现酒红⾊，随着EDTA的滴⼊，配合物中的⾦属离⼦逐渐被EDTA夺出，释放出指⽰剂，使溶液颜⾊逐渐变蓝，⾄纯蓝⾊为终点，由滴定所⽤的EDTA的体积即可换算出⽔样的总硬度。

3 钙硬度的测定条件与原理；测定条件：⽤NaOH溶液调节待测⽔样的pH为13，并加⼊钙指⽰剂，然后⽤EDTA 滴定。

原理：调节溶液呈强碱性以掩蔽镁离⼦，使镁离⼦⽣成氢氧化物沉淀，然后加⼊指⽰剂⽤EDTA滴定其中的钙离⼦，⾄酒红⾊变为纯蓝⾊即为终点，由滴定所⽤的EDTA的体积即可算出⽔样中钙离⼦的含量，从⽽求出钙硬度。

4、相关的计算公式总硬度＝(CV1)EDTAMCaCO3/0.1 钙硬度＝(CV2)EDTAMCa/0.1 镁硬度＝C(V1-V2)MMg/0.1三实验步骤实验步骤思考题总硬度的测定⽤100mL吸管移取三份⽔样，分别加5mL NH3-NH4Cl 缓冲溶液，2～3滴铬⿊T指⽰剂，⽤EDTA标准溶液滴定，溶液由酒红⾊变为纯蓝⾊即为终点。

1、⽔硬度的测定包括哪些内容？如何测定？2、我国如何表⽰⽔的总硬度，怎样换算成德国硬度？3、⽤Zn2+标准溶液标定EDTA标准溶液有⼆种⽅法，⽔硬度的测定实验中所⽤EDTA应⽤哪种⽅法标定？4、怎样移取100mL⽔样？5、为什么测定钙、镁总量时，要控制pH=10？叙述它的测定条件。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

实验11 水的硬度的测定
一．实验目的
1. 了解水硬度的概念、测定原理及方法
2.掌握滴定的基本操作及相关仪器的使用方法
二．背景知识及实验原理
1. 背景知识
水的硬度是指水中Ca2+、Mg2+浓度的总量，是水质的重要指标之一。

如果水中Fe2+、Fe3+、Sr2+、Mn2+、Al3+等离子含量较高时，也应计入硬度含量中；但它们在天然水中一般含量较低，而且用络合滴定法测定硬度，可不考虑它们对硬度的贡献。

有时把含有硬度的水称为硬水（硬度＞8度），含有少量或完全不含硬度的水称为软水（硬度＜8度）。

水的硬度于健康少有危害。

一般硬水可以饮用，并且由于Ca(HCO3)2的存在而有一种蒸馏水所没有的、醇厚的新鲜味道；但是长期饮用硬度过低的水，会使骨骼发育受影响；饮用硬度过高的水，有时会引起胃肠不适。

通常高硬度的水，不宜用于洗涤，因为肥皂中的可溶性脂肪酸遇Ca2+、Mg2+等离子，即生成不溶性沉淀，不仅造成浪费，而且污染衣物。

近年来，由于合成洗涤剂的广泛应用，水的硬度的影响已大大减小了。

但是，含有硬度的水会使烧水水壶结垢，带来不便。

尤其在化工生产中，在蒸汽动力工业、运输业、纺织洗染等部门，对硬度都有一定的要求，高压锅炉用水对硬度要求更为严格。

因为蒸汽锅炉若长期使用硬水，锅炉内壁会结有坚实的锅垢，而锅垢传热不良，不仅造成燃料浪费，而且易引起锅炉爆炸。

因此，为了保证锅炉安全运行和工业产品质量，对锅炉用水和一些工业用水，必须软化处理之后，才能应用。

去除硬度离子的软化处理，是水处理尤其工业用水处理的重要内容。

通常对生活用水要求总硬度不得超过L，低压锅炉用水不超过L；高压锅炉用水不超过L。

硬度的单位有不同表示方法，分述如下：① mmol/L：是现在硬度的通用单位。

② mg/L （以CaCO3计），因为1molCaCO3的量为100.1g，所以1mmol/L=LCaCO3。

③德国硬度（简称度，单位°DH）：国内外应用较多的硬度单位。

1德国硬度相对于水中10mg(CaO)所引起的硬度，即1度；1度=10mg/L（以CaO计）；1mmol/L（CaO）=÷10=°DH
2. 实验原理
本实验采用配位滴定法进行测定。

配位滴定法是利用配合物反应进行滴定分析的容量分
析方法。

最常用的配合剂是乙二胺四乙酸二钠盐，简称EDTA，通常用Na2H2Y来表示。

EDTA 可以与多种金属离子形成1:1的螯合物。

测定水的硬度时，EDTA与钙、镁的反应为：
Ca2++ H2Y2-=[ CaY]2- +2H+
Mg2++ H2Y2-=[ MgY]2- +2H+
EDTA与Ca2+、Mg2+反应达到终点时溶液无明显颜色变化，需要另加入指示剂。

在配合滴定中，通常利用一种能与金属离子生成有色配合物的显色剂来指示滴定过程中金属离子浓度的变化，成为金属离子指示剂。

本实验选择铬黑T作指示剂。

通常以NaH2In表示，在~的溶液中，以HIn2-的形式存在，成呈蓝色。

在含有Ca2+、Mg2+的水中加入铬黑T指示剂，与Ca2+、Mg2+配合，具体反应为：
Ca2++ HIn2- （蓝色）= [ CaIn]-（酒红色）+H+
Mg2++ HIn2- （蓝色）= [ MgIn]-（酒红色）+H+
用EDTA滴定时，EDTA首先与游离的Ca2+、Mg2+离子反应，接近终点时，由于[ CaIn]-、[ MgIn]-配离子没有[ CaY]2-、[ MgY]2-配离子稳定，EDTA会将Ca2+、Mg2+离子从指示剂配离子中夺取出来，即
[ CaIn]-（酒红色）+ H2Y2- = [ CaY]2- + HIn2-（亮蓝色）+H+
[Mg In]-（酒红色）+ H2Y2- = [MgY]2- + HIn2-（亮蓝色）+H+
当溶液由酒红色变为亮蓝色时，表示达到滴定终点。

由于反应进行时生成H+，使溶液酸度增大，影响配合物稳定，也影响终点的观察，因此需要加入缓冲溶液，保持溶液酸度在pH=10左右。

在pH=10的（NH3·H2O-NH4Cl）缓冲溶液中，铬黑T与水中Ca2+、Mg2+形成紫红色络合物，然后用EDTA标准溶液滴定至终点时，置换出铬黑T使溶液呈现亮蓝色，即为终点。

根据EDTA标准溶液的浓度和用量便可求出水样中的总硬度。

三．实验仪器及药品
1. 酸式滴定管(25mL)，移液管（100mL2支），锥形瓶（250mL3个）
2. 10mmol/LEDTA标准溶液：称取钠盐（Na2-EDTA·2H2O），溶于水后倾入1000mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度。

3. 铬黑T指示剂：称取0.5g铬黑T与100g氯化钠NaCl充分研细混匀，盛放在棕色瓶中，塞紧。

4. 缓冲溶液（pH 10）
Mg-EDTA 盐全部溶液：称取0.78g 硫酸镁（MgSO 4·7H 2O ）和二纳（Na 2-EDTA·2H 2O ）溶于50mL 水中，加2mL 配好的氯化铵的氨水溶液和0.2g 左右铬黑T 指示剂干粉。

此时溶液应显紫红色（如果出现蓝色，应再加少量硫酸镁使变为紫红色。

称取溶于143mL 浓氨水中，加Mg-EDTA 盐全部溶液，用水稀释至250mL 。

5. 10mmol/L 钙标准溶液：准确称取0.500g 分析纯碳酸钙CaCO 3（预先在105~110℃下干燥2h ）放入500mL 烧杯中，用少量水润湿。

逐滴加入4mol/L 盐酸至碳酸钙完全溶解。

加100mL 水，煮沸数分钟（除去CO 2），冷至室温。

加入数滴甲基红指示液（0.1g 溶于100mL60%乙醇中），逐滴加入3mol/L 氨水直至变为橙色，转移至500mL 容量瓶中，用蒸馏水定容至刻度。

此溶液==钙。

6. 酸性铬蓝K 与萘酚绿B （m/m=1:(2~）混合指示剂（KB 指示剂）：将KB 与NaCl 按1:50比例混合研细混匀。

7. 三乙醇胺（20%），Na 2S 溶液（2%），4mol/LHCl 溶液，10%盐酸羟胺溶液（现用现配）
8. 2mol/LNaOH 溶液：将8gNaOH 溶于100mL 新煮沸放冷的水中，盛放在聚乙烯瓶中。

四．实验内容与操作
1. EDTA 的标定
分别吸取3份L 钙标准溶液于250mL 锥形瓶中，加入20mLpH ?10的缓冲溶液和指示剂，用EDTA 溶液滴定至溶液由紫红色变为蓝绿色，即为终点，纪录用量。

按下式计算EDTA 溶液的量浓度（mmol/L ）。

V
V C C EDTA 11= 式中 C EDTA —EDTA 标准溶液的浓度（mmol/L ）；
V —消耗EDTA 溶液的体积（mL ）；
C 1—钙标准溶液的浓度（mmol/L ）
V 1—钙标准溶液的体积（mL ）
2. 水样的测定
（1）吸取100mL 自来水水样3份，分别放入250mL 锥形瓶中
（2）加入5mL 缓冲溶液
（3）加入 0.2g （约1小勺）铬黑T 指示剂，溶液呈明显的紫红色
（4）立即用标定好的EDTA 标准溶液滴定至亮蓝色，即为终点（滴定时充分摇动，使反应完全），纪录用量（V EDTA ）。

五．结果与讨论或数据处理
总硬度（mmol/L ）=0
V V C EDTA EDTA 总硬度（CaCO 3计，mg/L ）=
1.1000 V V C EDTA EDTA 式中 C EDTA —EDTA 标准溶液的浓度（mmol/L ）；
V EDTA —消耗EDTA 溶液的体积（mL ）；
V 0水样的体积（mL ）
—碳酸钙的摩尔质量（CaCO 3，g/mol ）
六．注意事项
1. 指示剂的用量不要过大，否则溶液发黑无法辨别终点。

2. 滴定接近终点时改为慢滴，并用少量蒸馏水冲洗锥形瓶壁，溶液变蓝立刻停止滴定。

3. 水样的体积要精确
七．思考题
1. 测定水的硬度时，缓冲溶液的作用是什么？对硬度测定有无影响？
2. 铬黑T 指示剂有时制成粉末状态使用，为什么？。