1、 水的總硬度及鈣鎂含量的測定水的總硬度及鈣鎂含量的測定一、實驗目的一、實驗目的1. 掌握掌握 EDTA 法測定水的總硬度的原理和方法法測定水的總硬度的原理和方法;2. 掌握掌握 EDTA 標準溶液的配制方法；標準溶液的配制方法；3. 熟悉水的硬度的概念及其表示方法。熟悉水的硬度的概念及其表示方法。二、實驗原理二、實驗原理水的總硬度測定水的總硬度測定 在在 pH 10 的的 NH3 - - NH4Cl 緩沖溶液中加入鉻黑緩沖溶液中加入鉻黑 T指示劑，鉻黑指示劑，鉻黑 T 和和 EDTA 都與都與 Ca2+、Mg2+ 形成形成配合物，四種配合物的穩定性順序為：配合物，四種配合物的穩定性順序為： I

2、nCaMgInMgYCaY22 InCaMgInMgYCaY22因此，加入指示劑后，先與因此，加入指示劑后，先與 Mg2+ 生成酒紅色配生成酒紅色配合物。當用合物。當用 EDTA 滴定時，滴定時，EDTA 先與游離的先與游離的Ca2+ 作用，再與游離的作用，再與游離的 Mg2+ 作用，最后奪取作用，最后奪取MgIn- 中的中的 Mg2+，使指示劑游離出來、使溶液，使指示劑游離出來、使溶液由酒紅色變為純藍色由酒紅色變為純藍色, 從而指示終點。反應如下從而指示終點。反應如下:Mg2+ + H2Y2- MgY2- + 2H+化學計量點時：化學計量點時：化學計量點前：化學計量點前： Ca2+ + H2

3、Y2- CaY2- + 2H+滴定前：滴定前： Mg2+ + HIn2- MgIn- + 2H+MgIn- + H2Y2- MgY2- + HIn2- + H+酒紅色酒紅色純藍色純藍色酒紅色酒紅色純藍色純藍色總硬度的計算總硬度的計算（1）以）以 CaCO3 的質量計，單位為的質量計，單位為 mg L-1式中式中 V1 是滴定鈣、鎂總量時消耗的是滴定鈣、鎂總量時消耗的 EDTA 標準標準溶液的體積。本實驗要求按此法計算。溶液的體積。本實驗要求按此法計算。（2）以鈣、鎂的物質的量計，單位為）以鈣、鎂的物質的量計，單位為 mmol L-11000)(CaCO(EDTA)(EDTA)s31 VMVc總

4、硬度總硬度1000(EDTA)(EDTA)s1 VVc總硬度總硬度鈣含量的測定鈣含量的測定取同體積的水樣，加取同體積的水樣，加 NaOH 調調 pH = 12，使，使 Mg2+生成生成 Mg(OH)2 沉淀，加鈣指示劑（與沉淀，加鈣指示劑（與 Ca2+ 生成生成紅色配合物）紅色配合物）, 用用 EDTA 滴定時先與游離的滴定時先與游離的 Ca2+配位配位, 化學計量點時化學計量點時 EDTA 奪取出鈣與指示劑配奪取出鈣與指示劑配合物中的合物中的 Ca2+, 使指示劑游離出來，溶液由紅色使指示劑游離出來，溶液由紅色變為藍色，從而指示終點。根據此消耗的變為藍色，從而指示終點。根據此消耗的 EDTA

5、體積（體積（V2）計算）計算 Ca 的含量：的含量：1000)(Ca(EDTA)(EDTA)Cas222 VMVc）（ 1000)(Mg)(EDTA)Mgs2212 VMVVc）（ 三、實驗步驟三、實驗步驟1. EDTA標準溶液的配制（直接法）標準溶液的配制（直接法）先備好一個小燒杯，疊好兩條稱量用的紙條，然先備好一個小燒杯，疊好兩條稱量用的紙條，然后按以下步驟開始：后按以下步驟開始：準確稱取準確稱取(天平室天平室544) EDTA 二鈉鹽二鈉鹽(Mr = 372.24)0.7 0.8 g 于于 100 mL 燒杯中，加適量水溶解后轉燒杯中，加適量水溶解后轉入入 200 mL 容量瓶中，定容。

6、搖勻（裝入酸式滴容量瓶中，定容。搖勻（裝入酸式滴定管）。定管）。分析天平和容量瓶的使用方法如下：分析天平和容量瓶的使用方法如下： 使使 用用 步步 驟驟1. 調水平調水平 天平最下面有天平最下面有 3 只墊腳，只墊腳， 旋轉可擰動的兩只，旋轉可擰動的兩只， 至水平儀氣泡位于圓環中央。至水平儀氣泡位于圓環中央。氣泡氣泡2. 開機開機 接通電源，按一下開關鍵接通電源，按一下開關鍵 等待顯示出等待顯示出 “0.0000 g”或或0.0000 g0.0000 g3. 左手用一紙條套住稱量瓶，從天平左側左手用一紙條套住稱量瓶，從天平左側 門放在秤盤上，隨手關閉左側門。門放在秤盤上，隨手關閉左側門。4.

7、待顯示屏所顯示的數值穩定不變后，按一待顯示屏所顯示的數值穩定不變后，按一下下 “O/T” 鍵鍵或或或或 “Tare”(去皮重去皮重)鍵鍵使所顯示的數值又變為使所顯示的數值又變為 0.0000 g0.0000 g0.0000 g5. 左手用紙條套住稱量瓶從左門取出，左手用紙條套住稱量瓶從左門取出，右手用短紙條套住瓶蓋柄，右手用短紙條套住瓶蓋柄，如圖連續敲擊瓶口邊如圖連續敲擊瓶口邊緣、以控制流速。緣、以控制流速。在不斷敲擊下慢慢豎在不斷敲擊下慢慢豎起稱量瓶、豎起后再起稱量瓶、豎起后再敲幾下敲幾下 ( 以免稱量瓶以免稱量瓶離開燒杯時瓶沿上離開燒杯時瓶沿上的粉末撒在外邊的粉末撒在外邊 ) 。蓋上瓶蓋，

8、將瓶放回蓋上瓶蓋，將瓶放回秤盤上試重。秤盤上試重。 6. 將瓶放回秤盤時顯示屏所顯示的數值將瓶放回秤盤時顯示屏所顯示的數值即為已敲出的試樣質量（即為已敲出的試樣質量（“- -”號表示已取號表示已取出）。出）。 若敲出的量比要求的量小，需再取出若敲出的量比要求的量小，需再取出瓶敲取（不要按任何鍵）、直至達到要求瓶敲取（不要按任何鍵）、直至達到要求量為止。量為止。7. 將稱量瓶放回原處，按住將稱量瓶放回原處，按住“O/T”鍵持續一鍵持續一段時間，待顯示屏顯示段時間，待顯示屏顯示“OFF”時松開、以關時松開、以關閉電源。閉電源。或或按按此此開開關關鍵鍵8. 關好天平兩側門，罩上天平外罩。關好天平兩側

9、門，罩上天平外罩。容量瓶用法：溶液的轉移方法容量瓶用法：溶液的轉移方法(沿玻璃棒沿玻璃棒)于小燒杯中加約于小燒杯中加約 30 mL 去離子水溶解，然后定去離子水溶解，然后定量地轉移入量地轉移入 200 mL 容量瓶中，容量瓶中， 轉移后用蒸餾水漂洗三轉移后用蒸餾水漂洗三遍，每次漂洗液同法轉移入遍，每次漂洗液同法轉移入容量瓶。容量瓶。 當瓶內液體達當瓶內液體達 2 / 3 容積容積時，量瓶呈垂直狀態下旋搖、時，量瓶呈垂直狀態下旋搖、以初步混勻，然后繼續加水以初步混勻，然后繼續加水至接近標線，再按下法定容。至接近標線，再按下法定容。定容方法定容方法 手拿液手拿液面以上處，面以上處，靠重力使瓶靠重力

10、使瓶自然垂直自然垂直; ;眼與液面同眼與液面同高高; ; 用膠頭滴管逐滴加水至彎液面最低點與標線用膠頭滴管逐滴加水至彎液面最低點與標線相切。相切。 再按下法搖勻。再按下法搖勻。搖勻方法搖勻方法 按右圖方式拿好，按右圖方式拿好，一手的指尖托住瓶底邊緣，一手的指尖托住瓶底邊緣，另一手食指按住瓶塞柄。另一手食指按住瓶塞柄。然后倒轉容量瓶然后倒轉容量瓶, 使瓶內氣泡升到頂部使瓶內氣泡升到頂部,震蕩數次再正立過來。震蕩數次再正立過來。如此反復如此反復 15 20 次，方可將溶液搖勻。次，方可將溶液搖勻。如下圖如下圖1. 拿法拿法2. 反轉、并搖動反轉、并搖動重復重復 1、2 （15 20 次）次） 。2

11、. 水的總硬度測定水的總硬度測定移取移取 50 mL 自來水樣品自來水樣品 (將自來水接于燒將自來水接于燒杯中杯中, 移取移取) 于錐形瓶中于錐形瓶中, 加入加入 2 滴滴 6 molL-1HCl，搖動，搖動 2 分鐘分鐘, 再加再加 5 mL NH3- -NH4Cl 緩沖溶液、緩沖溶液、5滴鉻黑滴鉻黑 T 指示劑，用指示劑，用 EDTA標準溶液滴定至由酒紅色變為純藍色，記標準溶液滴定至由酒紅色變為純藍色，記下下 V1(EDTA)。移液管和滴定管的操作方法如下：移液管和滴定管的操作方法如下： 移液管的使用方法：移液管的使用方法：右手拿右手拿移液管移液管拇指與移拇指與移液管垂直液管垂直 1. 用

12、待取溶液洗三遍用待取溶液洗三遍吸入吸入 1 / 3 容積待取液容積待取液水平旋轉數周，水平旋轉數周，然后棄去涮洗液。然后棄去涮洗液。重復重復 3 次。次。1. 吸入溶液的操作吸入溶液的操作重點掌握以下三項操作：重點掌握以下三項操作：空出食指空出食指等待液面等待液面高于標線高于標線時堵住上時堵住上口。口。2. 調節液面調節液面容量瓶傾斜，容量瓶傾斜，移液管垂直，移液管垂直，移液管末端貼移液管末端貼在近瓶口的內在近瓶口的內壁上，壁上，使液面緩緩下使液面緩緩下降至彎液面與降至彎液面與標線相切（眼標線相切（眼睛與標線同高睛與標線同高度）。度）。 3. 放液放液瓶傾斜，瓶傾斜，管垂直，管垂直，末端貼在內

13、壁上。末端貼在內壁上。操作規律：操作規律： 吸液、調液面、放液時，吸液、調液面、放液時，移液管均垂直；移液管均垂直； 調液面和放液時，下面容器調液面和放液時，下面容器均呈傾斜狀，尖端均貼內壁。均呈傾斜狀，尖端均貼內壁。滴定管的使用方法：讀數滴定管的使用方法：讀數手拿管上部無刻度處，使滴定管保持垂直。手拿管上部無刻度處，使滴定管保持垂直。無色或淺色溶液，無色或淺色溶液，讀彎月面下緣最讀彎月面下緣最低點的數值，低點的數值，且眼睛與此最低且眼睛與此最低點在同一水平上，點在同一水平上，如圖如圖若溶液顏色太深若溶液顏色太深(如如 KMnO4 溶液、溶液、I2 溶液等溶液等)，可讀液面兩側的最高點。可讀液

14、面兩側的最高點。常量滴定管讀數必須讀出小數點后第二位。常量滴定管讀數必須讀出小數點后第二位。 藍線襯背滴定管的讀數方法：藍線襯背滴定管的讀數方法：讀取兩尖端相交點讀取兩尖端相交點讀數位置讀數位置酸式滴定管的握法：酸式滴定管的握法：無名指和小指向手心方向半彎曲、輕輕貼在尖嘴無名指和小指向手心方向半彎曲、輕輕貼在尖嘴左側。左側。拇指在活塞柄的靠近操作者拇指在活塞柄的靠近操作者一側，一側，食指和中指在活塞柄的另一食指和中指在活塞柄的另一側，側，在轉動活塞的同時，中指和在轉動活塞的同時，中指和食指應稍微彎曲，輕輕往手食指應稍微彎曲，輕輕往手心方向用力，防止活塞松脫，心方向用力，防止活塞松脫，造成漏液。

15、造成漏液。3. 鈣、鎂含量的測定鈣、鎂含量的測定另取另取 50 mL 自來水樣品于錐形瓶中，自來水樣品于錐形瓶中，加入加入 2 滴滴6 molL-1 HCl，搖動，搖動 2 分鐘分鐘 , 再再加加 2 mL 100g L-1 NaOH 溶液，搖勻，加鈣指示劑少許（用溶液，搖勻，加鈣指示劑少許（用角匙的小頭舀一下，溶解后呈明顯紅色。若紅角匙的小頭舀一下，溶解后呈明顯紅色。若紅色太淺，應適當補充），用色太淺，應適當補充），用 EDTA 滴定至酒紅滴定至酒紅色變藍色。記錄所消耗的色變藍色。記錄所消耗的 EDTA 的體積的體積 ( V2 )。平行測定平行測定 3 次次, 取平均值計算水中鈣、鎂離子取平

16、均值計算水中鈣、鎂離子含量。含量。四、數據記錄四、數據記錄(報告報告)格式格式1. EDTA 標準溶液的配制標準溶液的配制稱取稱取 EDTA 質量質量 / g 定容體積定容體積 / mL200.00c(EDTA) / mol L-1 水的總硬度測定水的總硬度測定123EDTA 終讀數終讀數EDTA 初讀數初讀數EDTA 用量用量 V1 / mL總硬度（總硬度（CaCO3 質量質量 ）/ mg L-1平均值平均值相對平均偏差相對平均偏差Ca2+ 的測定的測定123EDTA 終讀數終讀數EDTA 初讀數初讀數EDTA 用量用量 V2 / mL平均值平均值相對平均偏差相對平均偏差12L/mg)(Ca 12Lmg/ )(Mg 算得算得用用21VV 2. 水的總硬度及鈣、鎂含量的測定水的總硬度及鈣、鎂含量的測定四、思考題四、思考題1.用用 EDTA 法測定水的總硬度時，溶液的法測定水的總硬度時，溶液的 pH 應應控制在什么范圍？怎樣控制？控制在什么范圍？怎樣控制？ 答：溶液的答：溶液的 pH 應控制在應控制在 pH = 9 10.5 范圍。范圍