自来水总硬度及钙、镁硬度的测定

齐齐哈尔大学应用化学专业实验基本技能训练PAGEPAGE8矿泉水硬度的测定姓名：祖广权专业：应化班级：101学号：2010014032实验日期：2013年06月19日成绩：摘要：水是人类最为宝贵的自然资源，也是人类以及所有动植物生存的基础。现阶段水污染却成了全世界的主要问题。污染水给工业、农业及生命健康带来了很大的危害。本实验介绍了以EDTA络合滴定对矿泉水总硬度，钙、镁硬度的测定方法。关键词：水硬度EDTA滴定1引言水硬度是水质的一个重要监测指标，通过监测可以知道其是否可以用于工业生产及日常生活，如硬度高的水可使肥皂沉淀使洗涤剂的效用大大降低，纺织工业上硬度过大的水使纺织物粗造且难以染色；烧锅炉易堵塞管道，引起锅炉爆炸事故；高硬度的水，难喝、有苦涩味，饮用后甚至影响胃肠功能等；喂牲畜可引起孕畜流产等。因此水硬度的测定方法研究是不容忽视的。目前的分析测定方法很多，主要可分为化学分析法和仪器分析法，其中化学分析法以EDTA络合滴定法为主。[1]EDTA络合滴定法是一种普遍使用的测定水的硬度的化学分析方法。它是在一定条件下，以铬黑T为指示剂，NH3·H2O—NH4Cl为缓冲溶液，EDTA与钙、镁离子形成稳定的配合物，从而测定水中钙、镁总量。但是该方法易产生指示剂加入量、指示终点与计量点、人工操作者对终点颜色的判断等误差。在分析样品时，如水样的总碱度很高时，滴定至终点后，蓝色很快又返回至紫红色，此现象是由钙、镁盐类的悬浮性颗粒所致，影响测定结果。可将水样用盐酸酸化、煮沸，除去碱度。冷却后用氢氧化钠溶液中和，再加入缓冲溶液和指标剂滴定，终点会更加敏锐。[2]由于指示剂铬黑T易被氧化，加铬黑T后应尽快完成滴定，但临终点时最好每隔2～3s滴一滴并充分振摇；并且在缓冲溶液中适量加入等当量EDTA镁盐，使终点明显；滴定时，水样的温度应以20～30℃为宜。[3]通常采用间接法配制EDTA标准溶液。标定EDTA溶液的基准物有Zn、ZnO、CaCO3、Bi、Cu、MgSO4·7H2O、Ni、Pb等。选用的标定条件应尽可能与测定条件一致，以免引起系统误差。如果用被测元素的纯金属或化合物作基准物质，就更为理想。本实验采用MgSO4·7H2O作基准物标定EDTA，以铬黑T(EBT)作指示剂，用pH≈10的氨性缓冲溶液控制滴定时的酸度。因为在pH≈10的溶液中，铬黑T与Mg2+形成比较稳定的酒红色螯合物(Mg—EBT)，而EDTA与Mg2＋能形成更为稳定的无色螯合物。因此，滴定至终点时，EBT便被EDTA从Mg—EBT中置换出来，游离的EBT在pH=8～11的溶液中呈蓝色。测定水的总硬度就是测定水中钙、镁离子的总含量，滴定时，Fe3+、Al3+等干扰离子可用三乙醇胺予以掩蔽；Cu2+、Pb2+、Zn2+等重属离子，可用KCN、Na2S或巯基乙酸予以掩蔽。[4-6]水的硬度有多种表示方法，本实验要求以每升水中所含Ca2+、Mg2+总量（折算成CaO的质量）表示，单位mg·L－1。[7]2实验2.1仪器与试剂电子天平（0.1mg）；容量瓶（100mL）；移液管（20mL）；酸式滴定管（50mL）；锥形瓶（250mL）等。EDTA；MgSO4•7H2O；NH3－NH4Cl缓冲溶液（pH=10.0）；1mol•L－1NaOH；铬黑T指示剂；钙指示剂等。2.2实验步骤2.2.10.01mol•L－1EDTA标准溶液的配制称取1.8~2g固体EDTA于烧杯中，用少量水溶解，冷却后转置500ml试剂瓶，加去离子水，稀释至500ml，摇匀，备用。2.2.2镁标准溶液的配制准确称取MgSO4•7H2O基准试剂0.25～0.3g（或称取无水MgSO4；所配制基准试剂的浓度最好为0.01mol•L－1，或在0.01~0.02mol•L－1之间），置于小烧杯中，加30mL蒸馏水溶解，定量转移到100mL容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀。计算其准确浓度。2.2.3EDTA标准溶液浓度的标定用移液管吸取镁标准溶液25.00mL置于250mL锥形瓶中，加5mLpH≈10的NH3－NH4Cl缓冲溶液，加入铬黑T指示剂少许，用EDTA标准溶液滴定至溶液由酒红色恰变为蓝色，即达终点，平行测定三次。根据消耗的EDTA标准溶液的体积，计算EDTA的浓度。2.2.4水的总硬度测定2.2.4.1EDTA的稀释用移液管取40mlEDTA溶液于250ml容量瓶中，定容，备用。2.2.4.2水总硬度测定用100mL移液管或量筒取50mL水样于250mL锥形瓶中，加氨性缓冲溶液5mL，EBT指示剂少许，用EDTA标准溶液滴定，至溶液由酒红色变为蓝色即为终点，记录所消耗EDTA的体积V1。平行测定3次（现测现配）。2.2.5钙的测定取与步骤4等量的水（50ml）量于250mL锥形瓶中,加5mL1mol•L－1NaOH，[8-9]钙指示剂少许，用EDTA标准溶液滴定至溶液由酒红色变为蓝色即为终点，记录所消耗EDTA的体积V2。平行测定3次。3实验流程（见附表1）4数据记录与处理4.1数据记录（原始数据见附表图2）mEDTA=1.86g1、EDTA的标定（V(MgSO4)=25ml）123m(MgSO4)(g)0.5177c(MgSO4)(mol·L－1)0.0173V终(EDTA)(mL)42.1142.1342.54V始(EDTA)(mL)000V(mL)42.1142.1342.54cEDTA(mol·L－1)0.01030.01030.0102(mol·L－1)0.0103相对平均偏差0.3236%2、水的硬度的测定123（mL）50.0050.0050.00(mol·L－1)0.0103（稀释后为0.001648）V终(EDTA)(mL)22.6122.6022.55V始(EDTA)(mL)000V1(mL)22.6122.6022.55(mL)22.59V终(EDTA)(mL)10.1910.1410.17V始(EDTA)(mL)000V2(mL)10.1910.1410.17(mL)10.17Ca2+的含量（mg·L－1）13.408（Ca2+）；18.771（CaO）；33.520（CaCO3）Mg2+的含量（mg·L－1）9.852(Mg2+)；22.924（CaO）；40.936（CaCO3）总硬度（mg·L－1）41.696（CaO）；74.457（CaCO3）c(MgSO4)·c(MgSO4)·V(MgSO4)V(EDTA)=相对平均偏差E=相对平均偏差E=c1丨+c2丨+c3丨n·c×100%5结果与讨论5.1结果=0.0103（mol/L）稀释后：=0.001648（mol/L）总硬度：74.457（CaCO3）；41.696（CaO）Ca2+含量：13.408（Ca2+）；18.771（CaO）；33.520（CaCO3）Mg2+含量：9.852(Mg2+)；22.924（CaO）；40.936（CaCO3）5.2讨论（1）镁标准溶液最好是0.01mol/L，与EDTA等浓度，会较准确。（2）本实验样品水中Ca2+、Mg2+含量较少，0.01mol/LEDTA溶液相对来说浓度较大，所以需要稀释，一般稀释后滴定时所消耗的V(EDTA)在20-30ml之间最佳。（2）滴定终点时要慢，因为络合比较慢，过快会使结果偏高。（3）指示剂要适量，一般3-4滴。（4）加入NaOH是为了屏蔽Mg2+，使其只测Ca2+。（5）平行实验时，样品混液需现测现配。因为在NH4+存在下，Mg2+与CO32-生成沉淀影响测定，所以现测现配。6注意事项（1）络合滴定速度不能太快，特别是近终点时要逐滴加入，并充分摇动。因为络合反应速度较中和反应要慢一些；（2）在络合滴定中加入金属指示剂的量是否合适对终点观察十分重要，应在实践中细心体会；（3）络合滴定法对去离子水质量的要求较高，不能含有Fe3+、Al3+、Cu2+、Mg2+等离子。（3）平行实验时，样品混液需现测现配。7参考文献【1】沈永玲，吴泓毅，水硬度的测定方法，广州化工，2011：39（20），20-21，45【2】宋永乐，徐衍忠，王均乐等，测定水中总硬度应该注意的几个问题[J].环境检测管理与技术，1998，10(1)：47-48.【3】金中华等.[J].内蒙古环境保护，2000，12（1）：20-21.【4】侯吾爱，滴定速度对水硬度测定结果准确度影响的探讨，河北化工，2011：18，52-55【5】宋建华，李黄达，水硬度测定时铁（III）离子干扰现象的探讨，上海轻工业高等专科学校学报，1996：17（1），50-51【6】韦寿莲，叶泽龙，林泽卯，影响水硬度测定的若干因素，肇庆学院学报，2009：30（5），58-62【7】陈西伟，酿造工艺水硬度的测定，安徽教育学院学报，2003：21（3），48-49【8】范福南,马有臣,王治科等,EDTA容量法连续测定钙和镁的改进[J].2002.14(4):254-255.【9】金中华，刘海洋，内蒙古环境保护，2000：12（1），20-211、0.01mol/LEDTA溶液的配置2gEDTA1、0.01mol/LEDTA溶液的配置2gEDTA500ml水EDTA(aq1)2、0.01mol/LEDTA溶液的配置2、0.01mol/LEDTA溶液的配置0.25~0.5gMgSO4·7H2O准确称量30ml蒸馏水溶解100ml容量瓶定容镁标准液3、EDTA标定3、EDTA标定滴定终点记录V(EDTA)①滴定终点记录V(EDTA)①EDTA滴定②酒红色变蓝色①5mlpH=10氨缓②铬黑T指示剂25ml镁标准液平行测定三次平行测定三次，现测现配，计算EDTA浓度4