EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制與標(biāo)定及飲用水Ca2+、Mg2+含量的測(cè)定

實(shí)驗(yàn)十五EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制與標(biāo)定及飲用水Ca2+、Mg2+含量的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康蘑倌軌蛘莆誆DTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制和標(biāo)定；②了解水硬度的測(cè)定意義和水硬度常用的表示方法。③掌握EDTA法測(cè)定水硬度的原理及方法④能夠正確使用移液管、容量瓶、酸式滴定管；⑤減量法稱取基準(zhǔn)物質(zhì)操作；⑥能夠正確進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄、處理及分析。二、實(shí)驗(yàn)原理(一)EDTA是一種很好的氨羧配合劑，它能和許多種金屬離子生成很穩(wěn)定的配合物，所以廣泛用來(lái)滴定金屬離子。實(shí)驗(yàn)用的是它的二鈉鹽：乙二胺四乙酸二鈉（Na2H2Y·H2O），也簡(jiǎn)稱為EDTA。標(biāo)定EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的基準(zhǔn)物質(zhì)：金屬Zn、Cu、Pb、Bi等、金屬氧化物ZnO、Bi2O3、鹽類CaCO3、MgSO4·7H2O等、因?yàn)闃?biāo)定與滴定條件一致，可減少系統(tǒng)誤差。本實(shí)驗(yàn)配制的EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液，用來(lái)測(cè)定水硬度，所以本實(shí)驗(yàn)以CaCO3作為基準(zhǔn)物質(zhì)，以鈣指示劑為指示劑，測(cè)定EDTA溶液的濃度。變色原理：鈣指示劑在溶液pH值為12~14的條件下顯藍(lán)色，能和Ca2+生成穩(wěn)定的紅色絡(luò)合物。當(dāng)用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定時(shí)，Ca2+與EDTA生成無(wú)色的絡(luò)合物，當(dāng)接近化學(xué)計(jì)量點(diǎn)時(shí)，已與指示劑絡(luò)合的金屬離子被EDTA奪出，釋放出指示劑，溶液即顯示出游離指示劑的顏色，當(dāng)溶液從紅色變?yōu)樗{(lán)色，即為滴定終點(diǎn)。反應(yīng)式如下：

CaIn

+

Y=====CaY

+

In（紅色）（無(wú)色）

（無(wú)色）（藍(lán)色）(二)通常稱含較多量Ca2+、Mg2+的水為硬水，水的硬度是指溶解于水中鈣鹽和鎂鹽的總量。硬度是水質(zhì)的重要指標(biāo)，硬度又分鈣硬度和鎂硬度，鈣硬度是由Ca2+引起的，鎂硬度是由Mg2+引起的。水中鈣鎂的碳酸鹽形成的硬度稱為暫時(shí)硬度；鈣鎂的其他鹽類（如硫酸鹽、氯化物等）形成的硬度稱永久硬度，兩種硬度的總和稱總硬度。水的總硬度測(cè)定一般采用配位滴定法（也叫絡(luò)合滴定法），在pH≈10的氨緩沖溶液中，以鉻黑T（EBT）為指示劑，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液直接測(cè)定Ca2+、Mg2+總量。由于KCaY＞KMgY＞KMg-EBT＞KCa-EBT，鉻黑T先與部分Mg配合為Mg-EBT（酒紅色）。當(dāng)EDTA滴入時(shí)，EDTA與Ca2+、Mg2+配合，終點(diǎn)時(shí)EDTA奪取Mg-EBT中的Mg2+，將EBT置換出來(lái)，溶液有酒紅色轉(zhuǎn)為純藍(lán)色。測(cè)定水中鈣離子時(shí)，另取等量水樣加NaOH調(diào)節(jié)溶液pH為12～13，使Mg2+生成Mg(OH)2沉淀，加入鈣指示劑，用EDTA滴定，測(cè)定水中的Ca2+含量。已知Ca2+、Mg2+的總量及Ca2+的含量，即可算出Mg2+的含量。水中存在的少量Fe3+、Al3+等干擾離子用三乙醇胺掩蔽，Cu2+、Pb2+等重金屬離子可用KCN、Na2S來(lái)掩蔽。測(cè)定結(jié)果的鈣、鎂離子總量常以碳酸鈣的量來(lái)計(jì)算水的硬度。各國(guó)對(duì)水的硬度表示方法不同，我國(guó)通常以含CaCO3的質(zhì)量濃度ρ表示硬度，單位取mg·L-1。也有用含CaCO3的物質(zhì)的量濃度來(lái)表示，單位取mmol·L-1。也可用硬度度數(shù)表示，規(guī)定1L水中含10mgCaO為1度。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定飲用水硬度以CaCO3計(jì)，不能超過(guò)450mg·L-1。三、儀器和試劑約0.02mol·L-1EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液（待標(biāo)定）、CaCO3、鈣指示劑、鉻黑T、10%NaOH、1∶1HCl溶液、1∶1三乙醇胺溶液、NH4+-NH4Cl緩沖溶液、酸式滴定管、容量瓶、移液管、錐形瓶、電爐等。四、實(shí)驗(yàn)步驟項(xiàng)目步驟實(shí)驗(yàn)操作操作步驟操作要領(lǐng)(學(xué)生填寫)準(zhǔn)備EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制在天平上準(zhǔn)確稱取乙二胺四乙二酸二鈉8g于燒杯中，加入400mL蒸餾水，微熱溶解，將溶解的EDTA沿玻棒小心地全部轉(zhuǎn)移到1000mL容量瓶，用少量蒸餾水洗滌燒杯2～3次，洗滌溶液也全部轉(zhuǎn)移到容量瓶中，再繼續(xù)加入蒸餾水至容量瓶刻度線附近，改用滴管慢慢滴加，直到溶液的彎月面與刻線相切為止。將容量瓶蓋好瓶塞，顛倒幾次使溶液混合均勻①②③④稱量在分析天平上用減量法準(zhǔn)確稱取無(wú)水CaCO3基準(zhǔn)物0.5～0.6g①②配置Ca2+標(biāo)準(zhǔn)溶液將CaCO3置于小燒杯中，加少量水潤(rùn)濕，蓋上表面皿，從杯嘴沿玻璃棒滴加1:1的HCl2mL，使之完全溶解，用少量水沖洗表面皿，將溶解的CaCO3溶液沿玻棒小心地全部轉(zhuǎn)移到250mL容量瓶中，用少量蒸餾水洗滌小燒杯2～3次，洗滌溶液也全部轉(zhuǎn)移到容量瓶中，再繼續(xù)加入蒸餾水至容量瓶刻度線附近，改用滴管慢慢滴加，直到溶液的彎月面與刻線相切為止。將容量瓶蓋好瓶塞，顛倒幾次使溶液混合均勻。計(jì)算所配CaCO3標(biāo)準(zhǔn)溶液的準(zhǔn)確濃度。①②③④標(biāo)定移液用移液管準(zhǔn)確吸取25.00mLCaCO3溶液放入三角錐瓶中加25mL水、2mL10%NaOH溶液和適量鈣指示劑①②滴定搖勻后，用EDTA溶液滴定，至溶液由酒紅色變?yōu)榧兯{(lán)色，既為終點(diǎn)，平行做三份，計(jì)算EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度①②應(yīng)用取樣打開水龍頭，先放數(shù)分鐘后，取水樣100mL飲用水硬度的測(cè)定移取水樣100mL于250mL三角錐瓶中，加1-2滴1∶1HCl溶液酸化，煮沸幾分鐘除去CO2；冷卻后加入3mL1∶1三乙醇胺溶液，再加入15mLNH4+-NH4Cl緩沖溶液及少量鉻黑T指標(biāo)劑，搖勻后，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液由酒紅色變?yōu)榧兯{(lán)色為終點(diǎn)，記下EDTA消耗的體積V1，根據(jù)EDTA溶液的用量計(jì)算Ca2+、Mg2+總量或總硬度，平行做三份取水樣100mL于250mL三角錐瓶中，加1-2滴1∶1HCl溶液酸化，煮沸幾分鐘除去CO2；冷卻后加入3mL1∶1三乙醇胺溶液，再加入5mL10%NaOH溶液及少量鉻黑T指標(biāo)劑，搖勻后，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液由酒紅色變?yōu)榧兯{(lán)色為終點(diǎn)，記下EDTA消耗的體積V2，根據(jù)EDTA溶液的用量計(jì)算Ca2+含量，平行做三份①②③④五、數(shù)據(jù)記錄及處理（一）EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的標(biāo)定樣品號(hào)123w1(稱量前稱量瓶＋Ca2CO3基準(zhǔn)物質(zhì)量)（g）w2(稱量后稱量瓶＋Ca2CO3基準(zhǔn)物質(zhì)量)（g）Ca2CO3的質(zhì)量m（Ca2CO3）（g）Ca2CO3標(biāo)準(zhǔn)溶液體積VCa2CO3（mL）滴定消耗的EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積VEDTA

（mL）EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的濃度CEDTA（mol·L-1）EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的平均濃度CEDTA平均（mol·L-1）極差相對(duì)偏差相對(duì)平均偏差（%）（二）飲用水Ca2+、Mg2+含量的測(cè)定樣品號(hào)123水樣體積VS（mL）

滴定Ca2+、Mg2+總量時(shí)消耗的EDTA體積V1

（mL）

滴定Ca2+時(shí)消耗的EDTA體積V2（mL）水中Mg2+、Ca2+總量ρCaCO3（mg·L-1）水中Ca2+的含量ρ‘CaCO3（mg·L-1）

水中Ca2+的平均含量ρ‘CaCO3（mg·L-1）水中Mg2+的含量ρMgCO3（mg·L-1）水中Mg2+的平均含量ρMgCO3（mg·L-1）水中Mg2+、Ca2+總量的極差

水中Mg2+、Ca2+總量的相對(duì)偏差

水中Mg2+、Ca2+總量的相對(duì)平均偏差（%）

（三）計(jì)算依據(jù)1、反應(yīng)式2、計(jì)算公式（1）EDTA濃度的計(jì)算式：式中：----碳酸鈣基準(zhǔn)物的質(zhì)量，g；———滴定消耗的EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積，（mL）；———碳酸鈣基準(zhǔn)物的摩爾質(zhì)量，g/mol；（2）水中Mg2+、Ca2+總量的計(jì)算式：式中：———EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的濃度，（mol·L-1）；———滴定Ca2+、Mg2+總量時(shí)消耗的EDTA體積，（mL）；———水樣的體積，（mL）；———碳酸鈣基準(zhǔn)物的摩爾質(zhì)量，g/mol；（3）水中Ca2+含量的計(jì)算式：式中：———EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的濃度，（mol·L-1）；———滴定Ca2+含量時(shí)消耗的EDTA體積，（mL）；———水樣的體積，（mL）；———碳酸鈣基準(zhǔn)物的摩爾質(zhì)量，g/mol；注意事項(xiàng)：1、CaCO3基準(zhǔn)試劑加HCL溶解時(shí)，速度要慢，以防激烈反應(yīng)產(chǎn)生CO2氣泡，而使CaCO3溶液飛濺損失。2、因EDTA絡(luò)合物滴定較酸堿滴定反應(yīng)慢得多，故滴定時(shí)速度不可過(guò)快。接近終點(diǎn)時(shí)，每加一滴EDTA溶液都應(yīng)充分振蕩，否則會(huì)使終點(diǎn)過(guò)早出現(xiàn)，測(cè)定結(jié)果偏低。3、水樣中加入緩沖溶液后，為防止Ca2+、Mg2+產(chǎn)生沉淀，必須立即進(jìn)行滴定，并在五分鐘內(nèi)完成滴定過(guò)程；4、如滴定至終點(diǎn)時(shí)，稍放置