试验八水中钙镁含量的测定

实验八水中钙、镁含量的测定

实验目的：

1．掌握EDTA法测定水硬度的原理和方法。

2．了解测定水的硬度的意义和我国常用的硬度表示方法。

3. 掌握铬黑T和钙指示剂的性质、应用及终点时颜色的变化。

实验原理：

通常称含较多量Ca2+、Mg2+的水叫硬水，水的总硬度是指水中Ca2+、Mg2+的总量。硬度小于5～6度的一般可称为软水。硬度有暂时硬度和永久硬度之分。凡水中含有钙、镁的酸式钙酸盐，遇热即成钙酸盐沉淀而失去其硬度则为暂时硬度；凡水中含有钙、镁的硫酸盐、氯化物、硝酸盐等所成的硬度称为永久硬度。

硬度又分为钙硬和镁硬，由Ca2+离子形成的硬度称为“钙硬”，由Mg2+离子形成的硬度称为“镁硬”，暂时硬度和永久硬度的总和称为“总硬”。

因此，水的总硬度即水中钙、镁总量的测定，为确定用水性质量和进行水的处理提供依据。

1.水的总硬度测定：一般采用络合滴定法，在pH≈10的氨性缓冲溶液中，以铬黑T（EBT）为指示剂，用EDTA标准溶液直接测定Ca2+、Mg2+的总量。由EDTA浓度和用量，可计算出水的总硬度。

滴定过程：由于K CaY>K MgY>K Mg·EBT，铬黑T先与部分Mg络合为Mg-EBT（酒红色）。当EDTA 滴入时，EDTA与Ca2+、Mg2+络合，终点时EDTA夺取Mg-EBT中的Mg2+，将EBT置换出来，溶液由酒红色转为纯蓝色。

滴定前：EBT ＋Ｍe（Ca2+、Mg2+）＝Ｍe－EBT

（蓝色） pH=10 （紫红色）

滴定开始至化学计量点前：H2Y2- + Ca2+＝ CaY2- + 2H+

H2Y2- + Mg2+＝ MgY2- + 2H+

计量点时：H2Y2- + Mg-EBT ＝ MgY2- + EBT +2H+

（紫蓝色）（蓝色）

2.测定水中钙硬：在溶液pH≥12时，以钙指示剂作为指示剂，用EDTA标准溶液滴定水中Ca2+，由EDTA浓度和用量，可算出水钙硬。由总硬度减去钙硬即为镁硬。

3水的硬度表示方法有多种，目前我国采用两种表示方法：

（1）一种是以CaO的mg∙L-1计，以水中Ca2+、Mg2+的总量换算为CaO含量。表示1L水中

所含CaO 的mg 数，其硬度表示为：

） （水

11000)(-⋅⨯⨯L mg V M cV CaO EDTA （2）是以度（°）计，1硬度单位表示十万份水中含一份CaO ，1°=10ppmCaO，其硬度表示为：

） （水

100)(⨯⨯V M cV CaO EDTA 式中 C EDTA —EDTA 标准溶液的浓度 mol ∙L -1

；

V EDTA —滴定时用去的EDTA 标准溶液的体积；

V 水样—水样的体积（mL ）；

4.滴定时，Fe 3+、Al 3+等干扰离子用三乙醇胺掩蔽；Cu 2+、Pb 2+、Zn 2+等重金属离子可用KCN 、Na 2S 或巯基乙酸掩蔽。

试剂

0.01ol/LEDTA 标准溶液（已标定）；NH 3-NH 4Cl 缓冲溶液（pH ＝10）；3．铬黑Ｔ指示剂：5g ·L -1，三乙醇胺（1:2）；HCl 溶液 1:1； CaCO 3固体Ａ.Ｒ.；.NaOH 溶液mol ·L -1 实验步骤

１．Ca 2+、Mg 2总量的测定

用称液管移取水样V （5）ml 于250mL 锥形瓶中，加5ml NH 3-NH 4Cl 缓冲溶液， 铬黑Ｔ指示剂3～4滴，用EDTA 标准溶液滴定至溶液由酒红色变为纯蓝色即为终点。记取EDTA 耗用的体积为V 1（mL ）。平行测定3份。计算水的总硬度。

２．Ca 2+的测定

取水样5ml 于250mL 锥形瓶中，加入5mL6mol ·L -1NaOH ，再加少许钙指示剂，用EDTA 标准溶液滴定至溶液由酒红色变为纯蓝色即为终点，记取EDTA 耗用的体积为V 2（mL ）。平行测定3份。计算水中Ca 2+、Mg 2+的含量（以mg ·L -1）。 （水

1000)()21⨯⨯=⋅-V M cV L mg Ca EDTA Ca ρ （水1000)()211⨯⨯-=

⋅-V M V V c L mg Mg

EDTA Mg ρ

注意事项：

1.铬黑T和钙指示剂在一定的pH条件下变色灵敏，要把握NaOH和NH3-NH4Cl。

2.在络合滴定中加入金属指示剂的量是否合适对终点观察十分重要，应在实践中细心体会

3.配位反应比酸碱反应速度要慢，滴定速度不能太快，特别是近终点时要逐滴加入，应慢滴多摇，充分摇动。

教学提示

本实验的重点：配位滴定原理；金属指示剂的性质、应用及终点时颜色的变化；水的硬度的表示法。

本实验的难点：配位滴定终点的把握。

思考题

1．络合滴定中为什么要加入缓冲溶液？

2．为什么滴定Ca2+、Mg2+总量时要控制pH≈10，而滴定Ca2+分量时要控制pH为12~13？若pH ＞13时测定Ca2+对结果有何影响？

3．测定水的总硬度时，为什么要在EDTA溶液中加入适量的Mg2+或Mg-EDTA溶液？若在标定前加入Mg2+，对测定结果有无影响？(阐述Mg-EDTA能够提高终点敏锐度的原理)(测定过程中加入 Mg-EDTA 的作用及其对测定结果的影响)