项目三水硬度的测定.中职课件电子教案

1、项目三项目三 水中钙镁含量测定水中钙镁含量测定任务一任务一 EDTA标准滴定溶液制备标准滴定溶液制备任务二任务二 测定水中钙镁含量测定水中钙镁含量想一想：想一想：日常生活中，日常生活中，衣服等织物多次洗涤后衣服等织物多次洗涤后会泛灰、泛黄、发暗，会泛灰、泛黄、发暗，手感不柔软，粗糙，为手感不柔软，粗糙，为什么？什么？硬水有何危害？硬水有何危害？洗衣服浪洗衣服浪费肥皂费肥皂使锅炉、换热器结垢而使锅炉、换热器结垢而影响热效应，甚至有可影响热效应，甚至有可能引起锅炉爆炸能引起锅炉爆炸 偶尔饮硬水的偶尔饮硬水的人，会引起肠人，会引起肠胃功能紊乱胃功能紊乱 用硬水煮食物用硬水煮食物会破坏或降低会破坏或降

2、低营养价值营养价值 水质标准中关于硬度的指标水质标准中关于硬度的指标1、城市供水水质标准、城市供水水质标准(CJT 2062005 ) 总硬总硬度度(以以CaCO3计计)不超过不超过450(mgL)2、中国建设部生活饮用水水源水质标准、中国建设部生活饮用水水源水质标准 类类 350 类优质水类优质水 450 3、北方北方：3801000左右，南方左右，南方：200500左右左右；井水比自来水的硬度大，井越深硬度越大井水比自来水的硬度大，井越深硬度越大水质标准中关于硬度的指标水质标准中关于硬度的指标4、中国地下水质量国家标准中国地下水质量国家标准 类类 150 低背景含量低背景含量,各种用途各种

3、用途. 类类 300 背景含量背景含量,各种用途各种用途. 类类 450 人体健康基准值人体健康基准值,集中式生活饮用水水源及集中式生活饮用水水源及工、农业用水工、农业用水. 类类 550农业和工业用水农业和工业用水,处理后可作生活饮用水处理后可作生活饮用水 类类 550 不宜饮用，其他用水可根据使用目的选用不宜饮用，其他用水可根据使用目的选用M + L以配位反应为基础的滴定分析法叫做配位滴定法以配位反应为基础的滴定分析法叫做配位滴定法配位滴定法配位滴定法金属金属离子离子配位剂配位剂配合物配合物无机配位剂无机配位剂有机配位剂有机配位剂ML任务一任务一 EDTA标准滴定溶液的制备标准滴定溶液的制

4、备 常用的有机配位剂常用的有机配位剂- - EDTAEDTA什么是什么是EDTA？配位？配位滴定为什么常用滴定为什么常用EDTA配位？配位？简称简称: EDTA简写：简写：H4Y H4Y在水溶液中在水溶液中溶解度较小，常用其二钠盐溶解度较小，常用其二钠盐(Na2H2Y2H2O)配制标准滴定溶液配制标准滴定溶液 ，也称，也称EDTA一、一、EDTA的配位特性的配位特性乙二胺乙二胺四乙酸四乙酸HOOCH2CNHCH2COO-CH2COOHNHCH2CH2-OOCH2C+a. 配位能力强，配位能力强，稳定性大稳定性大 EDTA能与金属离子形成稳定的螯合能与金属离子形成稳定的螯合物（物（环状配合物）。

5、环状配合物）。右图为右图为 NiY 结构结构 1.EDTA与金属离子配合物的特点与金属离子配合物的特点b.配位比简单配位比简单 EDTA与与14价的金价的金属离子形成属离子形成1：1的配合物的配合物 c.配位反应速度快配位反应速度快 d. EDTA与金属离子形成的配合物易与金属离子形成的配合物易溶于水溶于水 EDTA与金属离子的配合物及其稳定性与金属离子的配合物及其稳定性 M + Y = MY稳定常数：稳定常数： KMY=MY MY常见配合物稳定常数见附录三常见配合物稳定常数见附录三 KMY值越大，配合物越稳定值越大，配合物越稳定2 2EDTA在溶液中的存在形式在溶液中的存在形式 不同不同pH

6、pH溶液中，溶液中，EDTAEDTA各种存在形式的分布曲线如下各种存在形式的分布曲线如下在高酸度条件下，在高酸度条件下，EDTAEDTA是一个六元弱酸，在溶是一个六元弱酸，在溶液中存在有六级离解平衡和七种存在形式液中存在有六级离解平衡和七种存在形式PH增大0.00.20.40.60.81.002468101214pH分布系数H2Y 2-HY 3-Y 4-H4YH3Y -H5Y +H6Y 2+分布分数1) 1) 在在pH 12pH 12时时, 2) , 2) Y Y4-4-形式是配位形式是配位 以以Y Y4-4-形式存在；形式存在； 的有效形式；的有效形式； EDTA的配位能力与溶液酸度的配位能

7、力与溶液酸度（pH值值）有关有关 3EDTA的酸效应和酸效应系数的酸效应和酸效应系数定义：定义： Y（H） =c(Y) YEDTA的各种存在形式的总浓度的各种存在形式的总浓度c(Y)与能参加配与能参加配位反应的有效存在形式位反应的有效存在形式Y4-的平衡浓度的比值的平衡浓度的比值 酸效应系数酸效应系数Y（H）用来衡量酸效应大小的值用来衡量酸效应大小的值由于由于H+的存在，使的存在，使EDTA配位能力降低的现配位能力降低的现象称为象称为EDTA的酸效应的酸效应 附录四附录四 不同不同pHpH值时的值时的lglgY Y（H H）讨论讨论：由上式和表中数据可见：由上式和表中数据可见酸效应系数随溶液酸

8、度增加而增大，随溶酸效应系数随溶液酸度增加而增大，随溶液液pH增大而减小；增大而减小；Y（H）的数值越大，表示酸效应引起的副的数值越大，表示酸效应引起的副反应越严重；反应越严重；（1）提高溶液）提高溶液pH，酸效应系数减小酸效应系数减小,KMY增大，增大，有利于滴定有利于滴定（2）提高溶液）提高溶液pH，金属离子易发生水解反应金属离子易发生水解反应,使使KMY减小，不有利于滴定减小，不有利于滴定 两种因素相互制约，具有：最佳点两种因素相互制约，具有：最佳点溶液溶液pH对滴定的影响对滴定的影响即：即： 最高允许酸度（最低最高允许酸度（最低pH值）值） 4 4. .酸效应曲线（林邦曲线）及其用途酸

9、效应曲线（林邦曲线）及其用途选择滴定金属离子酸度选择滴定金属离子酸度条件条件判断干扰情况判断干扰情况控制酸度进行连续测定控制酸度进行连续测定兼作兼作pHlgY(H)表用表用lgY(H)pH8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 lgKMY MgCaFe3+Fe2+Al3+酸效应曲线的用途：酸效应曲线的用途：由于配位反应本身会释放出由于配位反应本身会释放出H H+ +，导致滴定过程导致滴定过程中酸度增高，中酸度增高，Mg2+ + HY3-= MgY2- + 2H+为使配位滴定顺利进行，一般用为使配位滴定顺利进行，一般用酸碱缓冲溶酸碱缓冲溶液液控制溶液酸度。控制

10、溶液酸度。 二、酸碱缓冲溶液二、酸碱缓冲溶液1.1.定义定义 能对溶液的酸度起稳定作用的溶液能对溶液的酸度起稳定作用的溶液 2.2.作用作用 在缓冲溶液中加入在缓冲溶液中加入少量少量的强酸、强碱的强酸、强碱或适当稀释时，溶液或适当稀释时，溶液酸度基本保持不变酸度基本保持不变3.组成组成弱酸弱酸- -弱酸盐、弱碱弱酸盐、弱碱- -弱碱盐等组成弱碱盐等组成HAcNaAc、 NH3NH4Cl酸性缓冲溶液酸性缓冲溶液 碱性缓冲溶液碱性缓冲溶液（1 1）控制溶液）控制溶液pH；（2 2）测量溶液测量溶液pH时用作标准溶液，即时用作标准溶液，即标准缓冲溶液标准缓冲溶液（如用于校正（如用于校正pH计）计）常

11、用缓冲溶液的配制方法见附录七常用缓冲溶液的配制方法见附录七4. 缓冲溶液在分析化学中用途缓冲溶液在分析化学中用途三三. .配制配制0.02 mol.L-1 EDTA标准滴定溶液标准滴定溶液想 一 想 ：想 一 想 ： 欲 配 制欲 配 制0 . 0 2 0 m o l . L- 1 EDTA溶液溶液500mL，如何配制？如何配制？EDTA应贮存在聚乙烯塑料瓶中或硬质玻璃瓶中应贮存在聚乙烯塑料瓶中或硬质玻璃瓶中摇 匀 ，摇 匀 ，贴 上 标贴 上 标签 待 标签 待 标定定称取称取3.8g Na2H2Y2H2O加 水加 水， 加， 加热 溶热 溶解解冷却稀冷却稀释至释至500mLEDTA标准滴定

12、溶液可用标准滴定溶液可用ZnO、纯纯Zn或或CaCO3等等基准物质基准物质（国标法规定用（国标法规定用ZnO）标定标定 四、配制四、配制ZnO标准溶液标准溶液基准物质必须具备以下条件基准物质必须具备以下条件组成恒定并与化学式相符组成恒定并与化学式相符纯度足够高；大于纯度足够高；大于99.9%99.9%性质稳定性质稳定有较大的摩尔质量有较大的摩尔质量 用于直接法配制标准滴定溶液用于直接法配制标准滴定溶液或标定溶液浓度的物质或标定溶液浓度的物质常见的基准物质常见的基准物质：Na2CO3、K2Cr2O7、邻邻苯二甲酸氢钾苯二甲酸氢钾（KHC8H4O4）、）、CaCO3、Na2C2O4、NaCl、硼砂

13、硼砂（Na2B4O7.10H2O）、）、ZnO、H2C2O4.2H2O等等 1.1.配制配制ZnOZnO步骤与方法步骤与方法 2.2.容量瓶容量瓶 的使用的使用容量瓶带有玻璃磨口或塑料塞，颈上有标度容量瓶带有玻璃磨口或塑料塞，颈上有标度刻线，一般表示在刻线，一般表示在20时液体充满标度刻线时的时液体充满标度刻线时的准确容积准确容积 它主要用于配制它主要用于配制准确浓度准确浓度的溶液或的溶液或定量稀释定量稀释溶液溶液 容量瓶容量瓶容量瓶使用前准备容量瓶使用前准备 ：a试漏试漏 试漏b洗涤洗涤 自来水三遍，蒸馏水三遍自来水三遍，蒸馏水三遍倒 立倒 立2 2minmin加水加水至近至近标线标线用 滤

14、 纸用 滤 纸擦 干 瓶擦 干 瓶口口旋紧旋紧瓶塞瓶塞用滤用滤纸检纸检查瓶查瓶口口再 倒再 倒立立2 2minmin不漏水不漏水即可使即可使用用转 动转 动瓶 塞瓶 塞180180五、五、 标定标定EDTAEDTA标准滴定溶液标准滴定溶液 标定用的基准物质标定用的基准物质ZnO，Zn，CaCO3酸度条件酸度条件pH=10的的NH3-NH4Cl缓冲溶液中缓冲溶液中指示剂指示剂以铬黑以铬黑T作指示剂作指示剂终点颜色变化终点颜色变化用溶液由酒红色变为纯蓝色用溶液由酒红色变为纯蓝色标定反应式为：标定反应式为：Zn2+ + HY3- ZnY2- + H+Zn2+ + HY3- ZnY2- + H+c(E

15、DTA) .3010)(25025ZnOMVVm计算公式为：计算公式为： 用用EDTA溶溶液滴定至溶液滴定至溶液由酒红变液由酒红变为纯蓝为纯蓝平 行 测平 行 测定 四 次定 四 次， 做 空， 做 空白试验白试验记录消耗记录消耗EDTA溶溶液的体积液的体积V V加加5 5滴滴铬黑铬黑T T指示剂指示剂再加入再加入10mL NH3-NH4Cl缓冲溶液缓冲溶液滴 加 （滴 加 （1+1）氨）氨水至溶液水至溶液刚出现浑刚出现浑浊浊移取移取25.00mL锌锌标 准 溶 液标 准 溶 液，再加，再加50mL水水标定步骤标定步骤金属指示剂金属指示剂变色过程变色过程 以以EDTA滴定滴定Mg2+为为 例例

16、： 滴定前：滴定前：Mg2+溶液（溶液（pH 810）中加入铬黑中加入铬黑T后，后，溶液呈溶液呈酒红色，发生如下反应：酒红色，发生如下反应：铬黑铬黑T() + Mg2+ = Mg2+-铬黑铬黑T( ) 终点时：终点时： Mg2+-铬黑铬黑T()+ EDTA = 铬黑铬黑T () + Mg2+- EDTA六、金属离子指示剂1 1、金属指示剂的变色原理、金属指示剂的变色原理 金属指示剂是一种配位剂，与被测金属离子配位前金属指示剂是一种配位剂，与被测金属离子配位前后具有不同颜色后具有不同颜色终点终点Y + MIn MY + In 滴定开始至终点前滴定开始至终点前Y + M MY MY无色或浅色无色或

17、浅色MIn形成背景颜色形成背景颜色配合物颜色配合物颜色MY无色或浅色无色或浅色游离态颜色游离态颜色滴定前加入指示剂滴定前加入指示剂In +MMIn 配合物颜色配合物颜色游离态颜色游离态颜色使用时应注意金属指示剂的适用使用时应注意金属指示剂的适用pH范围，范围，如铬黑如铬黑T不同不同pH时的颜色变化：时的颜色变化：H H2 2InIn- - HIn HIn-2 -2 In In-3 -3 pH 12pH 12 （紫红色）紫红色） （蓝色）（蓝色） （橙色）（橙色）2 2、金属指示剂应具备的条件、金属指示剂应具备的条件 a.a.在滴定的在滴定的pHpH范围内，游离指示剂与其金属配合范围内，游离指示

18、剂与其金属配合物之间应有明显的颜色差别物之间应有明显的颜色差别 终点时：终点时：Y + MIn MY + In 将近终点将近终点恰好终点恰好终点滴定前滴定前2 2、金属指示剂应具备的条件、金属指示剂应具备的条件b. b. 指示剂与金属离子生成的配合物应有适当的稳定性指示剂与金属离子生成的配合物应有适当的稳定性 lgKMIn 4；lgKMY - lgKMIn 2指示剂的封闭现象指示剂的封闭现象可加掩蔽剂掩蔽可加掩蔽剂掩蔽lgKMIn 4, MIn未到终点时游离未到终点时游离出来，终点提前出来，终点提前lgKMY - lgKMIn 2,终点推迟终点推迟2 2、金属指示剂应具备的条件、金属指示剂应具

19、备的条件c.c.指示剂与金属离子生成的配合物应易溶于水指示剂与金属离子生成的配合物应易溶于水指示剂的僵化现象指示剂的僵化现象加有机溶剂、加热的加有机溶剂、加热的方法增大溶解度方法增大溶解度3、指示剂的封闭现象和僵化现象 指示剂封闭现象指示剂封闭现象指示剂与金属离子生成了稳指示剂与金属离子生成了稳定的配合物而不能被滴定剂置换；定的配合物而不能被滴定剂置换； 消除方法消除方法可加掩蔽剂掩蔽可加掩蔽剂掩蔽 指示剂僵化现象指示剂僵化现象 指示剂与金属离子生成的配指示剂与金属离子生成的配合物不溶于水、生成胶体或沉淀；导致指示剂与合物不溶于水、生成胶体或沉淀；导致指示剂与EDTAEDTA的置换作用进行的缓

20、慢而使终点延迟的置换作用进行的缓慢而使终点延迟消除方法消除方法可通过加有机溶剂、加热的方法增可通过加有机溶剂、加热的方法增大溶解度大溶解度4 4、利用掩蔽法对共存离子进行分别测定、利用掩蔽法对共存离子进行分别测定 a. 配位掩蔽法配位掩蔽法加入加入一种能与干扰离子生成更稳定配合物的掩蔽剂来消除一种能与干扰离子生成更稳定配合物的掩蔽剂来消除干扰干扰 b. 氧化还原掩蔽法氧化还原掩蔽法 例如例如: Fe3+干扰干扰Zr+的测定，加入盐酸羟胺等还原剂使的测定，加入盐酸羟胺等还原剂使Fe3+还原生成还原生成Fe2+，达到消除干扰的目的。达到消除干扰的目的。 c. 沉淀掩蔽法沉淀掩蔽法 例如例如:为消除

21、为消除Mg2+对对Ca2+测定的干扰，利用测定的干扰，利用pH12时，时， Mg2+与与OH生成生成Mg(OH)沉淀，可消除沉淀，可消除Mg2+对对Ca2+测定测定的干扰。的干扰。发生在身边的现象发生在身边的现象 家里水壶、暖瓶用久了以后会有什么现象呢家里水壶、暖瓶用久了以后会有什么现象呢?水硬度大的影响水硬度大的影响3心血管疾病心血管疾病方面死亡率方面死亡率高高。硬度大：硬度大：影响身体影响身体1锅炉中水垢锅炉中水垢每增加每增加1 1毫毫米，浪费米，浪费8%8%的煤炭。的煤炭。硬度大硬度大：浪费能源浪费能源2肠胃功能紊肠胃功能紊乱乱 ，“水水土不服土不服”。硬度大：硬度大：影响健康影响健康水

22、硬度：水硬度：水中钙镁离子的总量水中钙镁离子的总量任务二 测定水中钙镁含量 水的硬度主要由水中所含的钙盐和镁盐引起水的硬度主要由水中所含的钙盐和镁盐引起饮用卫生标准规定饮用卫生标准规定水硬度不超过水硬度不超过2525度，度，如何测定水的硬度？如何测定水的硬度？硬度的表示方法硬度的表示方法v德国度德国度：1 1升水中含有钙盐及镁盐的总量相当升水中含有钙盐及镁盐的总量相当于于1010毫克氧化钙时，称为毫克氧化钙时，称为1 1德国度。德国度。v1 1德国度德国度 = 1L= 1L水中含有水中含有10mg 10mg CaOCaOv我国生活饮用水卫生标准规定总硬度以我国生活饮用水卫生标准规定总硬度以1L1L水水中含有中含有CaCOCaCO3 3的的mgmg数表示。数表示。测定水的硬度是指测定水中测定水的硬度是指测定水中Ca2+和和Mg2+的含量的含量在在pH=10的的NH3-NH4Cl缓冲溶液缓冲溶液中，以中，以铬黑铬黑T作指作指示剂，用示剂，用EDTA标准滴定溶液直接滴定至溶液由标准滴定溶液直接滴定至溶液由酒酒红色变为纯蓝色红色变为纯蓝色即为终点即为终点一、测定原理一、测定原理M2+ + Y4- MY2-