自來水硬度的測定

一、實(shí)驗?zāi)康膶W(xué)習(xí)配制和標(biāo)定EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的方法;掌握銘黑T（EBT）指示劑和鈣指示劑的使用條件和在終點(diǎn)時顏色的變化，了解絡(luò)合滴定法的特點(diǎn)。學(xué)習(xí)測定水的總硬度、鈣硬度和鎂硬度的原理和方法。學(xué)習(xí)酸溶法的溶樣方法，掌握定量轉(zhuǎn)移溶液的操作和容量瓶、移液管的正確使用方法。二、實(shí)驗原理市售的EDTA二鈉鹽中含有EDTA酸和水分，不易精制，加之實(shí)驗用水和其他試劑中也常含有金屬離子，因此其標(biāo)準(zhǔn)溶液通常采用間接法配制。此時應(yīng)根據(jù)測定的對象不同,采用不同的基準(zhǔn)試劑來標(biāo)定EDTA溶液的濃度。常用的基準(zhǔn)試劑標(biāo)定EDTA時，應(yīng)盡量選擇與被測組分相同的基準(zhǔn)物質(zhì)，使標(biāo)定和測定時的條件-致，可以減小測定誤差。小t測定水的硬度時，常用CaCO3基準(zhǔn)試劑標(biāo)定EDTA溶液的濃度,選用鈣指示劑指示終點(diǎn)，用NaOH控制溶液pH為12-13,其變色原理為滴定前Ca+In（藍(lán)色）=CaIn（紅色）滴定中Ca+Y==CaY終點(diǎn)時Caln（紅色）+Y=CaY+In（藍(lán)色）3.由于鈣、鎂離子是天然水中的主要離子，因此-般以水中這兩種離子的含量來計算水的硬度。所謂水的總硬度即水中所含鈣鎂離子的總量，其中包括碳酸鹽硬度（暫時硬度，即通過加熱后能以碳酸鹽形式沉淀下來的鈣、鎂離子）和非碳酸鹽硬度（永久硬度，即加熱后不能沉淀下來的那部分鈣、鎂離子）。硬度是衡量水質(zhì)的一項重要指標(biāo)，按照陽離子的不同還可區(qū)分為鈣硬度和鎂硬度。很多行業(yè)對所用水的硬度都有一定的要求，因此測定水的硬度是這些部門的常規(guī)分析項目之一,以便確定用水的質(zhì)量并為水的軟化處理提供依據(jù)。在國際、國家和國內(nèi)有關(guān)部門測定水的總硬度的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，指定方法是以銘黑T為指示劑的絡(luò)合滴定法，并將水中鈣、鎂的總量折算成CaCO的含量來表示總硬度,單位是mg/L。這一方法適用于生活飲用水、工業(yè)鍋爐用水、冷卻水、地下水和未被嚴(yán)重污染的地表水。例如，我國《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749--2006）中規(guī)定水硬度不得超過450mg/L。本方法原理如下。在pH^10的NH,-NH4CI纓沖溶液中，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液直接滴定水中Ca2+、Mg2+的總量，至溶液由紫紅色（經(jīng)紫藍(lán)色）轉(zhuǎn)變成藍(lán)色為終點(diǎn)。其反應(yīng)為.滴定前Mg2++EBT（藍(lán)色）=Mg+EBT（紫紅色）滴定開始至計量點(diǎn)之前Ca2+（Mg2+）+H2Y22-=CaY2-（MgY2-）+2H+gie計量點(diǎn)時tMg-EBT（紫紅色）+H2Y_=MgYT+EBT（藍(lán)色）+2H+由于銘黑T與Mg2+形成的絡(luò)合物較其與Ca2+的絡(luò)合物更為穩(wěn)定，因此當(dāng)水祥中鎂的含量甚微時指示劑在終點(diǎn)的變色就不很敏銳。為了解決這一問題，可在水祥中加人少量MgY2-榕液予以改善，或者采用K-B混合指示劑指示終點(diǎn)（紫紅至藍(lán)綠）。如需分別測定水的鈣硬度和鎂硬度，可加NtOH調(diào)節(jié)水樣的因為12-13使Mg2+形成Mg（OH）,沉淀，以鈣指示劑指示終（紫紅?純藍(lán)），用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定水樣中的鈣分量。鎂分量即可由鈣鎂總量量與鈣分量之差求得。三、試劑乙二胺四乙酸二鈉（NaHY.2H0,AR）CaCO（GR.110度干燥至恒重，干燥器中?！?… .22 2 3 、 、 _. .存），0.5%銘黑T指示劑（0.5g銘黑T，加20mL三乙醇胺，用水稀釋至100mL）,1%鈣指示劑（1B鈣指示劑劑和100gNaCl研細(xì)混勻，儲存于干燥容器中），氨性緩沖溶液（pHR10,,20gNH4CI和100mL濃氨水，用水稀釋至1L,混勻）.0.02mol/LMgY2-溶液（配4制方法見注釋5）,6mol/LHCl溶液，1mol/LNa0H溶液。四、實(shí)驗步驟配制500mL0.02mol/LEDTA溶液在臺秤上稱取4.0g的NaHY.2H0于500mL燒杯中，加水200mL左右微熱使其完全溶解后，冷卻，轉(zhuǎn)入試劑瓶（如需保存，則用聚乙烯瓶）中,稀釋至500mL,搖勻，貼上標(biāo)簽。配制250.0mL0.02mol/L鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液（野準(zhǔn)確稱取0.50-0.55g基準(zhǔn)試劑CaCO于100mL小燒杯中，加幾滴水使成糊狀。蓋上表面皿，由燒杯嘴沿杯壁向內(nèi)慢慢滴加6mol.L~'HCI溶液5mL,反應(yīng)劇烈時稍停,手指按住表面M略為轉(zhuǎn)動燒杯底，使試樣完全溶解。用洗瓶吹出少量水清洗表面皿的凸面和燒杯內(nèi)壁，洗滌液應(yīng)全部流人燒杯內(nèi)，不得損失。此后按定量轉(zhuǎn)移溶液的方法操作，將鈣溶液全部轉(zhuǎn)入250mL的容量瓶中,加水稀釋定容、搖勻，做上記號。標(biāo)定EDTA溶液的濃度準(zhǔn)確移取20.00mL鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液于錐形瓶中，加人5mLNaOH溶液（1mol/L）和適量鈣指示劑，搖勻，用待標(biāo)定的EDTA溶液進(jìn)行滴定，至溶液由紫紅色恰好變?yōu)榧兯{(lán)色為終點(diǎn)，記錄Vr。平行標(biāo)定3次,要求其I:v、的極差不大于0.05mL（以下同）。水樣總硬度的測定用移液管移取適量水樣于錐形瓶中 （自來水樣取100.0mL;人工配制水樣取20.00mL）,加入5mL氨性緩沖溶液和適量銘黑T指示劑（3-4滴），搖勻，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定。因反應(yīng)速度較慢，臨近終點(diǎn)時應(yīng)慢滴多搖，使反應(yīng)充分，直至終點(diǎn)（紫紅色?純藍(lán)色）。記錄EDTA的用量V,,平行測定3次。鈣硬度的測定移取等體積水樣于錐形瓶中，加入適量1mol、LNaOH溶液（自來水樣中加2mL;人工配制水樣中加5mL）,此時水樣的pH應(yīng)為12-13。加入適量鈣指示劑，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，并不斷振蕩。臨近終點(diǎn)時，滴定要慢，至試液由紫紅色變?yōu)榧兯{(lán)色為終點(diǎn)。記錄EDTA的用量▼,平行測定3次。由水中鈣鎂總量（總硬度）及鈣的含量（鈣硬度）即可算出鎂的含量（鎂硬度）五、數(shù)據(jù)記錄處理鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)定基準(zhǔn)物CaCO的質(zhì)量（g） 3 體積（ml）濃度(mol/L)0.2682500.01702

EDTA的標(biāo)定次數(shù)項目r、123C0.01072CUCUuV、0.000.000.00Y初V19.4519.5019.48Y終V19.4519.5019.48CY0.011010.010980.01100C?V80.01100Y1dr 0.09%C=碳酸鈣碳酸鈣EDTAVEDTA硬度測定次數(shù)項目123v水樣100.00100.00100.00Ytn0.000.000.00Yg7.307.327.28Y17.307.327.28VE0.000.000.00Y初V阪5.705.725.74V終 Y2 5.705.725.74p總160.7161.2160.7P總平160.9dr平0.15%%1.2541.2581.263P鈣平1.258dr 平 0.24%%0.35360.35260.3426P鎂平0.3496dr 平 1.3%總硬度：P,—CedtaV此DTAxM碳酸鈣x1000水 V水鈣：P=CEDTAV2EDTAX1000鎂：p—CEDTA（V1-V2）EDTAX1000, V V水水六、 思考題由4個形成常數(shù)Kcay>Kmgy>Kmgm>Kcam排列順序，說明用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定鈣、鎂總量至終點(diǎn)時，反應(yīng)過程和變色原理，寫出有關(guān)反應(yīng)式。答：滴定前加入指示劑，溶液中鈣鎂會與指示劑絡(luò)合，發(fā)生反應(yīng)為：Ca2++HIn2-（藍(lán)色）==CaIn-（紅色）+H+Mg2++HIn2-（藍(lán)色）==MgIn-（紅色）+H+（KMgIn>KCaIn）開始滴定，加入EDTA滴定劑，先與溶液中游離的鈣鎂絡(luò)合，發(fā)生反應(yīng)為：Ca+Y==CaYMg+Y==MgY （KCaY>KMgY）以銘黑T為指示劑測定水中鈣、鎂總量時，為使終點(diǎn)明晰，當(dāng)水樣中Mg2+含量很低時，可加入一定量MgY2-予以改善。這樣做對測定結(jié)果有無影響?為什么？答：這種做法不可行，會導(dǎo)致測定結(jié)果偏高，水