分析化学实验水硬度的测定(配位滴定法)
实验二 水总硬度的测定 （配位滴定法 ）
实验日期： 实验目的：
1、 学习EDTA 标准溶液的配制方法及滴定终点的判断；
2、 掌握钙、镁测定的原理、方法和计算。
一、水硬度的表示法： 一般所说的水硬度就是指水中钙、镁离子的含量。最常用的表示水硬度的单位有：
1、 以度表示，1 10 ppm CaO ,相当10万份水中含1份 CaQ
2、 以水中CaCO 的浓度（ppm ）计相当于每升水中含有 CaCO 多少毫克。
M a 。一氧化钙的摩尔质量（56.08 g/mol ）, M am —碳酸钙的摩尔质量（100.09 g/mol ）。
、测定原理：
测定水的总硬度，一般采用配位滴定法即在 pH = 10的氨性溶液中，以铬黑T 作为指示剂， 用EDTA 标准溶液直接滴定水中的 Ca 2+、M$,直至溶液由紫红色经紫蓝色转变为蓝色， 即为终
点。反应如下：
蓝色）
pH=10 （紫红色）
滴定开始至化学计量点前：
H 2Y 2- + Ca 2+
1、0.02mol/LEDTA
2、NH-NTCI 缓冲溶液
3、铬黑T :0.5 %
4、三乙醇胺（1:2 ）
5、NaS 溶液2 % 6 、HC 溶液1:1
7、CaCO 固体A . R .
四、测定过程
1、EDTA 溶液的标定
准确称取在120度烘干的碳酸钙0.5?0. 55g 一份， 置于250ml 的烧杯中，用少量蒸 馏水润湿，盖上表面皿，缓慢加1:1 HCI 10ml,加热溶解定量地转入 250ml 容量瓶中，定容 后摇匀。吸取25ml ，注入锥形瓶中，加20ml
NH 3-NH 4CI 缓冲溶液， 铬黑T 指示剂2?3滴，
用欲标定的EDTA 溶液滴定到由紫红色变为纯蓝色即为终点，计算
EDTA 溶液的准确浓度。
2、水样测定
取水样100ml ，注入锥形瓶中，加1:1的 HCI 1?2滴酸化水样。煮沸数分钟，除去 CO,
滴定前：EBT + M e （eV *、M （g +）
M e — EBT
2-
CaY 2- + 2H 2+
+ Mg
MgY 2- + 2H
2-
计量点时： H 2Y 2- + Mg-EBT
2- +
=MgY + EBT +2H
（紫蓝色）
滴定时 ，Fe 3+、 Al 3+等干扰离子用三乙醇胺掩蔽 或巯基乙酸掩蔽。 三、主要试剂
（蓝色）
,Cu 2+、Pb 2+、Zn 2+等重金属离子可用 KCN NaS
(CV ) EDTA M CaCO 3
水总硬度-1000 (单位：ppm )
水样(ml )
冷却后，加入5 ml三乙醇胺溶液，5 ml NH-NHCI缓冲溶液，1 mlN@S,少量铬黑T ,用EDTA 标准溶液滴定至溶液由紫红色变为纯蓝色即为终点。
再重复测定二次，以含CaCO的浓度(ppm)表示硬度。
五、实验报告
1、EDTA溶液的标定
序号-1
碳酸钙质量/g V (EDTA /ml C (EDTA / (mol ? L ) 平均值RSD
1
2
3
注释
铬黑T与Mg+显色灵敏度高，与Ca2+显色灵敏度低，当水样中Ca+含量高而Mg+很低时，
得到不敏锐的终点，可采用KB混合指示剂。
水样中含铁量超过10mg- mL1时用三乙醇胺掩蔽有困难，需用蒸馏水将水样稀释到Fe3+不超过10mg - mL1
思考题
1. 配制CaCO溶液和EDTA溶液时，各采用何种天平称量？为什么？
2. 铬黑T指示剂是怎样指示滴定终点的？
3. 以HCI溶液溶解CaCO基准物质时，操作中应注意些什么？
4. 配位滴定中为什么要加入缓冲溶液？
5. 用EDTA法测定水的硬度时，哪些离子的存在有干扰？如何消除？
6. 配位滴定与酸碱滴定法相比，有哪些不同点？操作中应注意哪些问题？
1.络合滴定中为什么加入缓冲溶液？
答：各种金属离子与滴定剂生成络合物时都应有允许最低pH值，否则就不能被准确滴。
而且还可能影响指示剂的变色点和自身的颜色，导致终点误差变大，甚至不能准确滴定。因
此酸度对络合滴定的影响是多方面的，需要加入缓冲溶液予以控制。
2. 用CaCQ为基准物。以钙指示剂为指示剂标定
EDTA浓度时，应控制溶液的酸度为
多大？为什么？如何控制？
答：用CaCO3为基准物质，以钙指示剂为指示剂标定EDTA浓度时，因为钙指示剂与
。玄2+在pH=12?13之间能形成酒红色络合物，而自身呈纯蓝色，当滴定到终点时溶液的颜
色由红色变纯蓝色，所以用NaOH控制溶液的pH为12?13。
3. 以二甲酚橙为指示剂，用Z n2+标定EDTA浓度的实验中，溶液的
解：六次甲基四胺与盐酸反应为：
+ + -
(CH2)6N4+HCI==(CH 2)6N H Cl
反应中盐酸的物质的量：
5 10 0 0
六次甲基四胺的物质的量:
10
200
=1.43 10 'mol
140
故六次甲基四胺过量。
缓冲体系中剩余六次甲基四胺的浓度为：
1000
六次甲基四胺盐的浓度为：
1 2
12
=5 1000 =0.15mol L」
32
1000
根据一般缓冲溶液计算公式:
0.3 0 =14「8.85 lg -
0.1 5
=5.45
(六次甲基四胺pK b=8.85)pH为多少?
1 2 —1 2 ——
_3
=4.8 1 0一m o
I
10
200
1000
140
1 2
12
5 1000
32
-0.30 mol L
pH =PK a Tg C b
得:
pH
C a = (14 一pK B) Tg
100 .0 24 .70
4. 络合滴定法与酸碱滴定法相比，有那些不同点？操作中应注意那些问题?
答：络合滴定法与酸碱滴定法相比有下面两个不同点： ① 络合滴定中要求形成的配合物（或配离子）要相当稳定，否则不易得到明显的 滴定终点。 ②
在一定条件下，配位数必须固定（即只形成一种配位数的配合物）
。
5. 什么叫水的总硬度？怎样计算水的总硬度？
答：水中Ca 2+、Mg 2+的总量称为水的总硬度。 计算水的总硬度的公式为：
(CV )
EDTA
M
CaO
O
X 100
()
V 水
6.为什么滴定 Ca 2+、Mg 2+总量时要控制pH-10,而滴定Ca 2+分量时要控制pH 为12?13？
若pH>13时测Ca 2+对结果有何影响?
答：因为滴定Ca 2+、Mg 2+总量时要用铬黑 T 作指示剂，铬黑 T 在pH 为8?11之间为 蓝色，与金属离子形成的配合物为紫红色，终点时溶液为蓝色。所以溶液的
pH 值要控制为
2+
2+
10。测定Ca 时，要将溶液的 pH 控制至12?13,主要是让 Mg 完全生成 Mg （OH ） 2沉淀。 以保证准确测定 Ca 2+的含量。在pH 为12?13间钙指示剂与 Ca 2+形成酒红色配合物，指示
剂本身呈纯蓝色，当滴至终点时溶液为纯蓝色。但 pH>13时，指示剂本身为酒红色，而无
法确定终点。
2+
7. 如果只有铬黑T 指示剂，能否测定 Ca 的含量？如何测定？
答：如果只有铬黑 T 指示剂，首先用NaOH 调pH>12，使Mg 2+生成沉淀与Ca 2+分离， 分离Mg 2+后的溶液用HCI 调pH=10 ,在加入氨性缓冲溶液。以铬黑T 为指示剂，用Mg — EDTA 标准溶液滴定Ca 2+的含量。
0.01013 6.76 56.08
= --------------------------------- X 100 =3.84
3 ) EDTA
1000
(mg ?L -1)
d
1
0.01000 X25.00
C 2
0.01012
2 2 2
(3.84「3.83) (3.83 _3 .83) (3.83「3.83)
------------------------------------------------------------------------------- 0.007
二
(s/ °d )
100% = 0.007 /8.33 二 0.08%
0.01000 25.00
24.67
-0.01013
0.01013 亠0.01012
3
亠
0.01013
-0.01013
o d
3'
84
施3
施3
=3.83
°d
2 0 .0101
3 6.7
4 56 .08
100 100 .0
-3.83
°
d
二 _56.08 100 (单位:
°
)
cV