水中钙镁离子含量测定

实验十四水硬度的测定

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/L

2 总硬度的测定条件与原理

测定条件：以NH3-NH4CI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=(CV I)E DT A M CaCO3/0.1 钙硬度=(CV2)EDT A M Ca/0.1 镁硬度=

C(V l-V2)M Mg /0.1

三实验步骤

四实验数据记录与处理总硬度的测定

钙硬度的测定

镁硬度=C（V l-V2）M Mg/0.1 五、思考题

1、水硬度的测定包括哪些内容？如何测定？

〈1〉水硬度的测定包括总硬度与钙硬度的测定，镁硬度则根据实验结果计算得到；

〈2 〉可在一份溶液中进行，也可平行取两份溶液进行；

①•在一份溶液中进行；先在pH=12时滴定Ca2+，再将溶液调至pH=10

(先调至pH=3，再调至pH=10，以防止Mg(OH) 2或MgCO 3等形式存在而溶解不完全)，滴定Mg 2+。

②.平行取两份溶液进行：一份试液在pH=10时测定Ca, Mg总量，另一份在pH=12时测定Ca,由两者所用EDTA体积之差求出Mg的含量。本实验采用第二种方法。

2、我国如何表示水的总硬度，怎样换算成德国硬度？

我国通常以1 x 1tfg •! CaCO3表示水的总硬度，德国以10 x 1(J g --L CaO表示水的硬度，因此，如以我国1 x l"g・-LCaCO3表示的总硬度换算成德国度时，需乘以系数0.056。德国度o DH(10 x l0g •-1 CaO)=总硬度(g-1

CaCO3)x 56.08/(100.09 x 总硬度(g-1・OaCO3)x 0.056

3、怎样移取100mL 水样？

⑴由于移取的水样体积大，因此移取时盛水样的烧杯为400mL ;

⑵吸取水样用水泵、真空泵，而不是洗耳球；

⑶将真空泵上的橡皮管微接（不是全部套住）100mL吸管的管口，使水以适中的速度进入吸管。若全部套住，进水速度快，会带入大量小气泡（水呈浑浊样），使移取的体积不准。

⑷注意右手食指的操作，因100mL吸管的上口管径大，溶液下流快，故调节液

面至刻度线时，应微松食指使液面缓缓下降，以控制液面的最低点恰与刻度线相切，同时紧按食指，使液面不再下降，使移取水样的体积准确。

⑸每个实验室公用三支100mL 无分度吸管，以及相配套的400mL 烧杯及表面皿。

5、为什么测定钙、镁总量时，要控制pH=10 ？叙述它的测定条件。

⑴因稳定常数CaY2- > MgY 2-，滴定Ca2+的最低pH=8,滴定Mg 2+的最低

pH=10，指示剂铬黑T使用的最适宜pH范围为9〜10.5,因此测定时pH=10。

⑵测定总量的条件为，在pH=10的氨性缓冲溶液中，以铬黑T为指示剂。

6、测定总硬度时，溶液中发生了哪些反应，它们如何竞争

在pH=10的缓冲溶液中，加入铬黑T指示剂后，指示剂先与Mg2+配位（为什么？）为MgIn -，当滴加EDTA 后，EDTA 先与游离的Ca2+、Mg 2+配位，最后夺取MgIn -中的Mg 2+：

MgIn - + H 2丫2-= MgY 2- + HIn 2- + H +

溶液的颜色由酒红色变为纯蓝色

7、 如果待测液中只含有 Ca 2+

，能否用铬黑 T 为指示剂进行测定 ?

若按本实验条件用直接滴定法测定总硬度，则不能。经计算可知，在 pH=10 的 氨性溶液中，以铬黑T 为指示剂，用0.02mol -1

EDTA 滴定0.02mol

-1

Ca 2+

溶液，终点误差为-1.5% ;若滴定的是0.02mol

-1

Mg 2+

溶液，终点误差为

0.11%。此结果表明，采用铬黑T 为指示剂时，尽管CaY 比MgY 稳定，但测定 钙的终

点误差较大，这是由于铬黑 T 与Ca 2+

显色不灵敏所致。

若按照置换滴定法进行实验，则可以。只要在溶液中加入少量 MgY ，在pH=10 的条件下，用铬黑 T 为指示剂就能进行测定

8测定钙硬度时，为什么加2mL 6mol -1LaOH 溶液使溶液的pH=12〜13 ? 叙述它的

测定条件。

<1> 在 pH=12 〜13 的条件， Mg 2+

形成 Mg(OH) 2沉淀，不干扰钙的测定。

<2> 钙硬度的测定条件： pH=12 〜13，以钙指示剂为指示剂。

9 为什么钙指示剂能在 pH=12 〜13 的条件下指示终点？

在溶液中，钙指示剂存在下列平衡 ：

pK a2=7.4 pK a3=13.5

HIn 2-

In 3-

蓝色

酒红色

由于 MIn 为酒红色，要使终点的变色敏锐，从平衡式看 7.4 < pH < 13.5

H 2In -

酒红 色