水中钙镁离子含量及总硬度的测定

水中钙镁离子含量及总硬度的测定

一、原理

工业中将含有较多钙、镁盐类的水称为硬水，水的硬度是将水中Ca2+、Mg2 +的总量折合成CaO或CaCO3来计算。每升水中含1mgCaO定为1度，每升水含1 0mgCaO

称为一个德国度（°）。水的硬度用德国度（°）作为标准来划分时，一般把小于4°的水称为很软水，4°～8°的水称为软水，8°～16°的水称为中硬水，16°～32°的水称为硬水，大于32°的水称为很硬水。

用EDTA进行水的总硬度及Ca2+、Mg2+含量的测定时可先测定Ca2+、Mg2+的总量，再测定Ca2+量，由总量与Ca2+量的差求得Mg2+的含量，并由Ca2+、M g2+总量求总硬度。

Ca2+、Mg2+总量的测定：用NH3-NH4Cl缓冲溶液调节溶液的PH=10，在此条件下，

Ca2+、Mg2+均可被EDTA准确滴定。加入铬黑T指示剂，用EDTA标准溶液滴定。在滴定的过程中，将有四种配合物生成即CaY、MgY、MgIn、CaIn，它们的稳定性次序为：CaY﹥MgY﹥MgIn﹥CaIn（略去电荷）

由此可见，当加入铬黑T后，它首先与Mg2+结合，生成红色的配合物MgIn，当滴入EDTA时，首先与之结合的是Ca2+，其次是游离态的Mg2+，最后，EDTA 夺取与铬黑T结合的Mg，使指示剂游离出来，溶液的颜色由红色变为蓝色，到达指示终点。设消耗EDTA的体积为V1。

Ca2+含量的测定：用氢氧化钠溶液调节待测水样的PH=12，将Mg2+转化为M g(OH)2沉淀，使其不干扰Ca2+的测定。滴加少量的钙指示剂，溶液中的部分Ca 2+立即与之反应生成红色配合物，使溶液呈红色。当滴定开始后，随着EDTA的不断加入，溶液中的Ca2+逐渐被滴定，接近计量点时，游离的Ca2+被滴定完后，EDTA则夺取与指示剂结合的Ca2+使指示剂游离出来，溶液的颜色由红色变为蓝色，到达指示终点。设滴定中消耗EDTA的体积为V2。

二、仪器及药品

仪器：50ml酸式滴定管，5ml移液管，250ml锥形瓶，10ml量桶。药品：

1. 10%NaOH溶液：称取30g氢氧化钠溶于270ml水中

2. PH=10的NH3-NH4Cl缓冲溶液：称取16.9g氯化铵，溶于143ml氨水（密

度为0.88g/ml）中 2+

3. 铬黑T指示剂：将1g铬黑T指示剂与100g分析纯NaCl混合、磨细，装瓶备用

4. EDTA标准溶液：见附件

5. 钙指示剂：1g钙指示剂与100g分析纯NaCl混合、磨细，装瓶备用

三、试验步骤

1.用移液管吸取水样50.00ml于250ml三角瓶中，加5ml PH=10的缓冲溶液，再加少许（约0.1g）铬黑T混合指示剂，用EDTA标准溶液滴定至酒红色变为纯蓝色。记录EDTA用量V1（ml）。重复1～2次。

2.另取50.00ml水样于250ml锥形瓶中，加入5ml10%NaOH溶液摇匀，加入少许（约0.1g）钙指示剂，用EDTA标准溶液滴定至酒红色变为纯蓝色。记录E DTA用量V2（ml）。重复1～2次。按下式计算：

ρCa(mg/L)= C(EDTA)×V2×M(Ca)×1000/50

ρMg(mg/L)= C(EDTA)×(V1-V)2×M(Mg)×1000/50

总硬度（°）= C(EDTA)×V1×M(CaO)×1000/50/10

式中C(EDTA)--- EDTA标准溶液的浓度（mol/L）

V1-------------- 铬黑T终点EDTA的用量（mL）

V2-------------- 钙指示剂终点EDTA的用量（mL）

M(Ca)------- Ca的摩尔质量（g/mol）

M(Mg)------- Mg的摩尔质量（g/mol）

M(CaO)------- CaO的摩尔质量（g/mol）

EDTA标准溶液的配制和标定

1．实验原理

乙二胺四乙酸（简称EDTA），难溶于水，通常用EDTA二钠盐，并采用间接法配制标准溶液。标定EDTA溶液的基准物有Zn、ZnO、CaCO3、Cu 、MgSO4·7 H2O等。

用于测定Pb2+、 Bi3+含量的EDTA溶液可用ZnO或金属Zn作为基准物进行标定。以二甲酚橙作指示剂，在pH=5~6的溶液中，二甲酚橙指示剂（XO）本身显黄色，而与Zn2+的络合物呈紫红色。EDTA与Zn2+形成更稳定的络合物，当用EDTA溶液滴至近终点时。EDTA会把与二甲酚橙络合的Zn2+置换出来而使二甲酚橙游离，因此溶液由紫红色变为黄色。其变色原理可表达如下：

XO（黄色）+ Zn2+__ZnXO（紫红色）

ZnXO（紫红色）+EDTA__ZnEDTA（无色）+XO（黄色）

EDTA溶液若用于测定石灰石或白云石中CaO、MgO的含量及测定水的硬度，最好选用CaCO3做基准物标定。这样基准物和被测组分含有相同的组分，使得测定条件一致，可以减少误差。首先将CaCO3用盐酸溶解后，制成Ca2+标准溶液，

调节酸度至pH>12.5时，以钙黄绿素-百里酚酞作混合指示剂，用EDTA标准溶液滴至由绿色荧光色消失。

2．仪器和药品

仪器：电子天平、酸式滴定管、移液管、锥形瓶、容量瓶、烧杯、试剂瓶。药品：以CaCO3为基准物

①碳酸钙：固体，一级试剂（G.R）

②盐酸（1+1）

③钙黄绿素-百里酚酞混合指示剂:1g钙黄绿素和1g百里酚酞与50g固体硝酸钾（A.R）磨细，混匀后，贮于小广口瓶中

④氢氧化钠溶液：20%（m/v）

⑤乙二胺四乙酸二钠（A.R）

3．实验步骤

①0．015mol/LEDTA标准溶液的配制

称取5.6g乙二胺四乙酸二钠（A.R）置于400ml烧杯中，加入约200mL水及2小片氢氧化钠（A.R）加热溶解（必要时过滤），冷却后，用水稀释至1L，摇匀；

②标定EDTA溶液

钙标准溶液的配制：

准确称取105~110℃干燥过的约0.6g CaCO3于150mL烧杯中，加水50mL，盖上表面皿，从烧杯嘴滴加5mL1+1盐酸，待CaCO3完全溶解后，加热近沸，冷

却后淋洗表面皿 ,再定量转入250mL容量瓶中,稀释定容,摇匀。

③EDTA标准溶液的标定

用移液管移取25.00mL钙标准溶液于400mL烧杯中,加水150mL,在搅拌下加入10mL20%NaOH溶液和适量的钙黄绿素-百里酚酞混合指示剂,此时溶液应呈现绿色荧光，摇匀后用EDTA标准溶液滴至溶液的绿色荧光消失突变为紫红色即为终点。