（中职）化工分析项目三水硬度的测定教学课件

（中职）化工分析项目三水硬度的测定教学课件项目三水中钙镁含量测定任务一EDTA标准滴定溶液制备任务二测定水中钙镁含量想一想：日常生活中，衣服等织物多次洗涤后会泛灰、泛黄、发暗，手感不柔软，粗糙，为什么？硬水有何危害？洗衣服浪费肥皂使锅炉、换热器结垢而影响热效应，甚至有可能引起锅炉爆炸偶尔饮硬水的人，会引起肠胃功能紊乱用硬水煮食物会破坏或降低营养价值水质标准中关于硬度的指标1、城市供水水质标准(CJ／T206—2005)总硬度(以CaCO3计)不超过450(mg／L)2、中国建设部生活饮用水水源水质标准Ⅰ类≤350Ⅱ类优质水≤4503、北方：380—1000左右，南方：200—500左右；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4、中国地下水质量国家标准Ⅰ类≤150低背景含量,各种用途.Ⅱ类≤300背景含量,各种用途.Ⅲ类≤450人体健康基准值,集中式生活饮用水水源及工、农业用水.Ⅳ类≤550农业和工业用水,处理后可作生活饮用水Ⅴ类>550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配位滴定法金属离子配位剂配合物无机配位剂有机配位剂ML任务一

EDTA标准滴定溶液的制备

常用的有机配位剂------EDTA什么是EDTA？配位滴定为什么常用EDTA配位？简称:EDTA简写：H4Y

H4Y在水溶液中溶解度较小，常用其二钠盐(Na2H2Y·2H2O)配制标准滴定溶液，也称EDTA一、EDTA的配位特性乙二胺四乙酸a.配位能力强，稳定性大

EDTA能与金属离子形成稳定的螯合物（环状配合物）。右图为NiY结构1.EDTA与金属离子配合物的特点b.配位比简单EDTA与1～4价的金属离子形成1：1的配合物

c.配位反应速度快

d.EDTA与金属离子形成的配合物易溶于水

EDTA与金属离子的配合物及其稳定性

M+Y=MY稳定常数：KMY=[MY]÷[M][Y]常见配合物稳定常数见附录三KMY值越大，配合物越稳定2．EDTA在溶液中的存在形式

不同pH溶液中，EDTA各种存在形式的分布曲线如下在高酸度条件下，EDTA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PH增大H2Y2-HY3-Y4-H4YH3Y-H5Y+H6Y2+EDTA各种型体分布图分布分数1)在pH>12时,2)Y4-形式是配位以Y4-形式存在；的有效形式；EDTA的配位能力与溶液酸度（pH值）有关

3．EDTA的酸效应和酸效应系数定义：

αY（H）=c(Y)÷[Y]EDTA的各种存在形式的总浓度c(Y)与能参加配位反应的有效存在形式Y4-的平衡浓度的比值

酸效应系数αY（H）

——用来衡量酸效应大小的值由于H+的存在，使EDTA配位能力降低的现象称为EDTA的酸效应

附录四

不同pH值时的lgαY（H）讨论：由上式和表中数据可见ａ．酸效应系数随溶液酸度增加而增大，随溶液pH增大而减小；ｂ．αY（H）的数值越大，表示酸效应引起的副反应越严重；（1）提高溶液pH，酸效应系数减小,KMY'增大，有利于滴定（2）提高溶液pH，金属离子易发生水解反应,使KM‘Y减小，不有利于滴定

两种因素相互制约，具有：最佳点溶液pH对滴定的影响即：最高允许酸度（最低pH值）4.酸效应曲线（林邦曲线）及其用途选择滴定金属离子酸度条件判断干扰情况控制酸度进行连续测定兼作pH－lgαY(H)表用lgY(H)pH8101214161820222426283032lgKMY

MgCaFe3+Fe2+Al3+酸效应曲线的用途：由于配位反应本身会释放出H+，导致滴定过程中酸度增高，Mg2++HY3-===MgY2-+2H+为使配位滴定顺利进行，一般用酸碱缓冲溶液控制溶液酸度。

二、酸碱缓冲溶液1.定义能对溶液的酸度起稳定作用的溶液

2.作用在缓冲溶液中加入少量的强酸、强碱或适当稀释时，溶液酸度基本保持不变3.组成弱酸-弱酸盐、弱碱-弱碱盐等组成HAc－NaAc、NH3－NH4Cl酸性缓冲溶液碱性缓冲溶液（1）控制溶液pH；（2）测量溶液pH时用作标准溶液，即标准缓冲溶液（如用于校正pH计）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三.配制0.02mol.L-1EDTA标准滴定溶液想一想：欲配制0.020mol.L-1EDTA溶液500mL，如何配制？EDTA应贮存在聚乙烯塑料瓶中或硬质玻璃瓶中摇匀，贴上标签待标定称取3.8gNa2H2Y·2H2O加水，加热溶解冷却稀释至500mLEDTA标准滴定溶液可用ZnO、纯Zn或CaCO3等基准物质（国标法规定用ZnO）标定

四、配制ZnO标准溶液基准物质必须具备以下条件组成恒定并与化学式相符纯度足够高；大于99.9%性质稳定有较大的摩尔质量

用于直接法配制标准滴定溶液或标定溶液浓度的物质常见的基准物质：Na2CO3、K2Cr2O7、邻苯二甲酸氢钾（KHC8H4O4）、CaCO3、Na2C2O4、NaCl、硼砂（Na2B4O7.10H2O）、ZnO、H2C2O4.2H2O等

1.配制ZnO步骤与方法

2.容量瓶的使用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20º时液体充满标度刻线时的准确容积

它主要用于配制准确浓度的溶液或定量稀释溶液

容量瓶容量瓶使用前准备：a．试漏

试漏b．洗涤自来水三遍，蒸馏水三遍倒立2min加水至近标线用滤纸擦干瓶口旋紧瓶塞用滤纸检查瓶口再倒立2min不漏水即可使用转动瓶塞180º五、标定EDTA标准滴定溶液

标定用的基准物质——ZnO，Zn，CaCO3酸度条件——pH=10的NH3-NH4Cl缓冲溶液中指示剂——以铬黑T作指示剂终点颜色变化——用溶液由酒红色变为纯蓝色标定反应式为：Zn2++HY3-

→ZnY2-+H+Zn2++HY3-ZnY2-+H+c(EDTA)＝

计算公式为：用EDTA溶液滴定至溶液由酒红变为纯蓝平行测定四次，做空白试验记录消耗EDTA溶液的体积V加5滴铬黑T指示剂再加入10mLNH3-NH4Cl缓冲溶液滴加（1+1）氨水至溶液刚出现浑浊移取25.00mL锌标准溶液，再加50mL水标定步骤金属指示剂变色过程

以EDTA滴定Mg2+为例：滴定前：Mg2+溶液（pH8～10）中加入铬黑T后，溶液呈酒红色，发生如下反应：铬黑T(■)+Mg2+=Mg2+-铬黑T(■)

终点时：

Mg2+-铬黑T(■)+EDTA=铬黑T(■)+Mg2+-EDTA六、金属离子指示剂1、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后具有不同颜色终点滴定开始至终点前MY无色或浅色MIn形成背景颜色配合物颜色MY无色或浅色游离态颜色滴定前加入指示剂配合物颜色游离态颜色使用时应注意金属指示剂的适用pH范围，如铬黑T不同pH时的颜色变化：H2In-HIn-2In-3pH<68-11>12

（紫红色）

（蓝色）

（橙色）2、金属指示剂应具备的条件

a.在滴定的pH范围内，游离指示剂与其金属配合物之间应有明显的颜色差别

终点时：将近终点恰好终点滴定前2、金属指示剂应具备的条件b.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指示剂的封闭现象可加掩蔽剂掩蔽lgKMIn

≤4,MIn未到终点时游离出来，终点提前lgKMY-lgKMIn≤2,终点推迟2、金属指示剂应具备的条件c.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加有机溶剂、加热的方法增大溶解度3、指示剂的封闭现象和僵化现象

指示剂封闭现象——指示剂与金属离子生成了稳定的配合物而不能被滴定剂置换；消除方法——可加掩蔽剂掩蔽

指示剂僵化现象——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EDTA的置换作用进行的缓慢而使终点延迟消除方法——可通过加有机溶剂、加热的方法增大溶解度4、利用掩蔽法对共存离子进行分别测定

a.配位掩蔽法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干扰b.氧化还原掩蔽法

例如:Fe3+干扰Zr++的测定，加入盐酸羟胺等还原剂使Fe3+还原生成Fe2+，达到消除干扰的目的。c.沉淀掩蔽法

例如:为消除Mg2+对Ca2+测定的干扰，利用pH≥12时，Mg2+与OH－生成Mg(OH)２沉淀，可消除Mg2+对Ca2+测定的干扰。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?水硬度大的影响3心血管疾病方面死亡率高。硬度大：影响身体1锅炉中水垢每增加1毫米，浪费8%的煤炭。硬度大：浪费能源2肠胃功能紊乱

，“水土不服”。硬度大：影响健康水硬度：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饮用卫生标准规定水硬度不超过25度，如何测定水的硬度？硬度的表示方法德国度：1升水中含有钙盐及镁盐的总量相当于10毫克氧化钙时，称为1德国度。1德国度

=1L水中含有10mgCaO我国生活饮用水卫生标准规定总硬度以1L水中含有CaCO3的mg数表示。测定水的硬度是指测定水中Ca2+和Mg2+的含量在pH=10的NH3-NH4Cl缓冲溶液中，以铬黑T作指示剂，用EDTA标准滴定溶液直接滴定至溶液由酒红色变为纯蓝色即为终点一、测定原理M2++Y4-

MY2-

（M为Ca2+或Mg2+）

ρ(CaO)(mg/L)=

二、测定步骤用EDTA溶液滴定至溶液由酒红色变为纯蓝色平行测定三次，同时做空白试验记录消耗EDTA溶液的体积V滴加5滴铬黑T指示剂移取50.00mL水样加入5mL

NH3-NH4Cl缓冲溶液水硬度的测定取样NH3-NH4ClEBTEDTA取水样VmlNH3-NH4Cl5mlEBT指示剂EDTA滴定滴定前将近终点恰好终点三、测定结果计算计算公式为：

ρ(CaO)=式中: