水总硬度的测定
一、实验原理
总硬度、钙硬度、镁硬度的概念及表示方法;
水的硬度主要是指水中含可溶性的钙盐和镁盐。总硬度通常以每L 水中含的碳酸钙的mg 数,即mg/L.
钙硬度即每1L 水中含的钙离子的mg 数,mg/L.
镁硬度即每1L 水中含的镁离子的mg 数,mg/L
测定条件:以NH 3-NH 4Cl 缓冲溶液控制溶液pH =10,以铬黑T 为指示剂,用EDTA
滴定水样。
原理:滴定前水样中的钙离子和镁离子与加入的铬黑T 指示剂络合,溶液呈现酒红色,随着EDTA 的滴入,配合物中的金属离子逐渐被EDTA 夺出,释放出指示剂,使溶液颜色逐渐变蓝,至纯蓝色为终点,由滴定所用的EDTA 的体积即可换算出水样的总硬度。
总硬度=(CV1) EDTA M CaCO3/0.1
实验步骤
总硬度的测定
用100mL 吸管移取2份水样,分别加5mL NH3-NH 4Cl 缓冲溶液(PH=10),2~3
滴铬黑T 指示剂,用EDTA 标准溶液滴定,溶液由酒红色变为纯蓝色即为终点。
NH 3-NH 4Cl 缓冲溶液(PH=10):取氯化铵5.4g ,加水20ml 溶解后,加浓氨溶液35ml ,再加水稀释至100ml ,即得。
液态铬黑T 的配制方法:称取0.50g 铬黑T 和2.0g 盐酸羟胺溶于乙醇,用三乙醇胺稀释至100ml 冰箱冷藏3个月。
选择工作基准试剂的原则是与测定对象尽量一致,因此在水硬度的测定中,标定EDTA 溶液的工作基准试剂也可选用CaCO 3。
CaCO3基准试剂的干燥
将CaCO 3放烘箱中于393K 下干燥2h ,稍冷后置于干燥器中冷至室温。
CaCO3标准溶液配制
准确称取0.17~0.20gCaCO 3,先用少量水湿润,盖上表面皿,缓慢加 1:1 HCl 10mL,加热溶解。溶解后将溶液转入250mL 容量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀。
0.01mol·L -1 EDTA标准溶液的标定
a. 用吸管吸取25.00mLCa 2+试液,加入10mLpH=10的氨缓冲溶液,2~3滴K-B 指示剂
(0.2g酸性铬蓝K 和0.4g 萘酚B ,配制为1000mL 水溶液) ,用EDTA 溶液滴定至溶液由紫红色变为蓝绿色,即为终点。
我国通常以1×10-3g·L-1 CaCO3表示水的总硬度,德国以10×10-3g·L-1 CaO表
示水的硬度,因此,如以我国1×10-3g·L-1 CaCO 3表示的总硬度换算成德国度时,
o -3需乘以系数0.056。德国度DH(10×10g·L-1 CaO) = 总硬度(g·L-1
CaCO 3)×56.08/(100.09×10) = 总硬度(g·L-1 CaCO3)×0.056
为什么测定钙、镁总量时,要控制pH=10?。
⑴因稳定常数 CaY2-> MgY2-,滴定Ca 2+的最低pH=8,滴定Mg 2+的最低pH=10,指示剂铬黑T 使用的最适宜pH 范围为9~10.5, 因此测定时pH=10。
测定总硬度时,溶液中发生了哪些反应,它们如何竞争
在pH=10的缓冲溶液中,加入铬黑T 指示剂后,指示剂先与Mg 2+配位(为什么?)
-2+2+为MgIn ,当滴加EDTA 后,EDTA 先与游离的Ca 、Mg 配位,最后夺取MgIn -中的Mg 2+ :
MgIn - + H2Y 2- = MgY2- + HIn2- + H+
溶液的颜色由酒红色变为纯蓝色。
如果待测液中只含有Ca 2+,能否用铬黑T 为指示剂进行测定?
若按本实验条件用直接滴定法测定总硬度,则不能。经计算可知,在pH=10的氨性溶液中,以铬黑T 为指示剂,用0.02mol·L-1EDTA 滴定0.02mol·L-1Ca 2+溶液,终点误差为-1.5%;若滴定的是0.02mol·L-1 Mg 2+溶液,终点误差为0.11%。此结果表明,采用铬黑T 为指示剂时,尽管CaY 比MgY 稳定,但测定钙的终点误差较大,这是由于铬黑T 与Ca 2+显色不灵敏所致。
若按照置换滴定法进行实验,则可以。只要在溶液中加入少量MgY ,在pH=10的条件下,用铬黑T 为指示剂就能进行测定
如水样中含有Al3+、Fe3+、Cu2+,能否用铬黑T 为指示剂进行测定,如可以,实验应该如何做?
由于Al 3+、Fe 3+、Cu 2+等对指示剂有封闭作用,如用铬黑T 为指示剂测定此水样,应加掩蔽剂将它们掩蔽:Al 3+、Fe 3+用三乙醇胺,Cu 2+用乙二胺或硫化钠掩蔽。 例:取适量体积的水样,加入3mL 三乙醇胺(200g·L-1水溶液),5mL 氨性缓冲溶液,1mL 20g·L-1Na 2S 溶液,2~3滴铬黑T 指示剂,用EDTA 标准溶液滴定至
溶液由紫红色变为纯蓝色即为终点。
选择工作基准试剂的原则是与测定对象尽量一致,因此在水硬度的测定中,标定EDTA 溶液的工作基准试剂也可选用CaCO 3。
⑴当水样中Mg 2+的含量较低时(一般要求相对于Ca 2+来说须有5% Mg2+存在),因用铬黑T 指示剂往往得不到敏锐的终点,可在EDTA 标准溶液中加入适量Mg 2+(标定前加入Mg 2+,对终点没有影响)或者在缓冲溶液中加入一定量的Mg-EDTA 盐,利用置换滴定法的原理来提高终点变色的灵敏性,后者配法如下:
Mg-EDTA盐溶液的配制,称取0.25gMgCl 2·6H 2O 于100mL 烧杯中,加入少量水溶解后转入100mL 容量瓶中,用水稀释至刻度,用干燥的吸管移取50.00mL 溶液,加5mLpH=10的氨缓冲溶液,4~5滴铬黑T 指示剂,用0.1mol·L -1 EDTA溶液滴定至溶液由紫红变为蓝色,即为终点。取此同量的EDTA 溶液加入容量瓶剩余的镁溶液中,即成Mg 2+-EDTA 盐,将此溶液全部倾入上述缓冲溶液中。