实验方法

水的总硬度测定实验

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总硬度(Total hardness)是指水中钙、镁离子的总浓度,并换算成氧化钙计算。硬度对工业用水关系很大,尤其是锅炉用水。各种工业对水的硬度都有一定的要求。饮用水中硬度过高会影响肠胃的消化功能,我国生活饮用水卫生标准中规定总硬度(以CaCO3计)不得超450 mg/L。

EDTA 络合滴定法

实验原理

在pH10 的条件下,用EDTA 溶液络合滴定钙和镁离子,用铬黑T 作指示剂。铬黑T能与水中钙和镁离子形成紫色或紫红色络合物。滴定中游离的钙、镁离子首先与EDTA 反应,与指示剂络合的钙和镁离子随后与EDTA 反应,到达终点时,钙、镁离子全部与EDTA络合而使铬黑T 游离,溶液由紫红色变为天蓝色。

实验材料

水样

实验步骤

一、仪器
 
50 ml 酸式滴定管,100 mL 量筒,250 mL 三角瓶。
 
二、药品
 
乙二胺四乙酸二钠(简称EDTA-2Na 或Na2H2Y-2H2O),氯化铵,硫酸镁,铬黑T,硫化钠,盐酸羟胺,浓氨水,碳酸钙或锌粒,氯化钠。
 
三、试剂
 
1.  氯化铵-氨水溶液(试剂A): 称取16.9 g 氯化铵,溶于143 mL 浓氨水中。
 
2.  EDTA-Mg 溶液(试剂B): 称取0.78 g 硫酸镁(MgSO4·7H2O)及1.179 gEDTA-2Na二水合物,溶于50 mL 蒸馏水中,加入2 mL 试剂A、5 滴铬黑T 指示剂或0.2 g 铬黑T干粉,用0.01 mol/L EDTA 溶液滴定至溶液由紫红色变为天蓝色。
 
3.  氨性缓冲溶液(pH10):将试剂A 和试剂B 混合,用蒸馏水稀释至250 mL,保存于塑料瓶中,此时溶液仍为天蓝色,若溶液转为紫色,在计算结果时应减去试剂空白。
 
4.  0.01mol/L 钙标准溶液:准确称取约0.2500 g CaCO3,置于100 mL 烧杯中,加几滴水湿润,盖上表皿,缓慢滴加HCl 至CaCO3完全溶解,加20 mL 水,小火煮沸2 min,冷却后定量转移到250 mL 容量瓶中,加水稀释至刻线,摇匀。
 
5.  0.01 mol/L EDTA-2Na 标准溶液:称取3.725 g 在80℃干燥2 h 并冷却的EDTA-2Na置于烧杯中,加500 mL 水,微热并搅拌使其完全溶解,冷却后转入容量瓶定容至1L,保存于聚乙烯瓶中,定期标定其浓度。
 
EDTA-2Na 标准溶液的标定: 吸取25.00 mL 钙标准溶液于锥形瓶中,加50 mL 水及3 mL Mg-EDTA 溶液,预加15.00 mLEDTA 标准溶液,再加5mL 氨性缓冲溶液及适量铬黑T 指示剂,立即用EDTA 标准溶液滴定,溶液由紫红色变为纯蓝色为终点。平行滴
定三次,其体积极差应小于0.05 mL,以其平均体积计算EDTA 标准溶液的浓度。CEDTA (mol/l)=CCa×VCa/VEDTA

6. 铬黑T 粉末指示剂:1.0 g 铬黑T 与100 g NaCl 混合,研细,存放于棕色瓶中,密塞备用,此指示剂可较长期保存。铬黑T 指示剂溶液:0.5 g 铬黑T,溶于10 mL 缓冲溶液中,用95%的乙醇稀释至100 mL,放在冰箱中保存,可稳定一个月。
 
四、实验步骤
 
1.  吸取50 mL 水样(若硬度过大,超过3.6 mmol/L 时可少取水样,用蒸馏水稀释至50 mL),置于150 mL 三角瓶中。
 
2.  若水样中有其他金属离子干扰,滴定时终点拖长或颜色发暗,可加入1 mL 5%硫化钠溶及5 滴1%盐酸羟胺溶液。
 
3.  加入2 mL 缓冲溶液及5 滴铬黑T 指示剂(或一小勺约0.2 g 固体指示剂),立即用EDTA 标准溶液滴定,起初滴定速度宜稍快并要用力摇动,近终点时要慢滴多摇,颜色由紫红色或紫色变为天蓝色时为终点。平行滴定三份。所耗EDTA 标准溶液体积
全距应不大于0.1 mL。
 
五、结果计算
 
总硬度(CaO,mg/l)=(VEDTA×CEDTA×MCaO×1 000)/V 水样
式中:
MCaO—指氧化钙的分子量,56。
 

注意事项

1.   因EDTA 络合滴定较酸碱反应慢得多,故滴定时速度不可过快,接近终点时,每加一滴EDTA 溶液都应充分震荡,否则会使终点过早出现,结果偏低。
 
2.  水样中加缓冲溶液后,为防止Ca2+、Mg2+产生沉淀,必须立即滴定并在5 min之内完成。
 
3.  如滴定至蓝色终点时,稍放置一会儿又重新出现紫红色,这可能是由于微小颗粒状的钙、镁盐的存在而引起的。遇此情况,应另取水样,滴加盐酸使其呈酸性,加热至沸,然后加氨水至呈中性,再按测定步骤进行。
 
4.  为使Zn、Cu、Co 干扰减至最小,在临滴定前加入250 mg 氰化钠(有剧毒)或数毫升三乙醇胺掩蔽剂。加氰化钠前必须得保证溶液呈碱性。
 
5.  如果试样经过酸化保存,可用计量的氢氧化钠溶液中和,计算结果时,应把样品或是试样由于加酸或加碱的稀释考虑在内。
 

其他

一、简介

总硬度(Total hardness)是指水中钙、镁离子的总浓度,并换算成氧化钙计算。硬度对工业用水关系很大,尤其是锅炉用水。各种工业对水的硬度都有一定的要求。饮用水中硬度过高会影响肠胃的消化功能,我国生活饮用水卫生标准中规定总硬度(以CaCO3计)不得超450 mg/L。总硬度的测定方法有:① EDTA 络合滴定法,此方法使用设备简单、快速,是一般常选用的方法。②原子吸收法,该方法简单、快速、灵敏、准确,干扰易于消除。当用EDTA 法测定有干扰时,最好改用原子吸收法。③等离子发射光谱法,此方法快速、灵敏度高、干扰少,且可同时测定多种元素。

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