實驗四自來水總硬度的測定教學目標及基本要求學習EDTA標準溶液的配制與標定；2.掌握絡合滴定法測定水硬度的基本原理，條件和方法。教學內容及學時分配1.分析強調上次實驗報告中出現的問題和注意事項，提問檢查預習實驗情況，0.2學時。2.講解實驗內容（0.8學時）：簡介水硬度的相關知識，自來水總硬度測定的基本原理，EDTA標準溶液配制與標定的方法，自來水樣的測定。3.開始實驗操作，指導學生實驗，發現和糾正錯誤，3學時一、預習內容1、EDTA的標定方法2、自來水總硬度的測定二、實驗目的1、學習EDTA標準溶液的配制與標定。2、了解配合滴定法測定水硬度的原理、條件和方法。三、實驗原理Ca2+、Mg2+是自來水中主要存在的金屬離子（此外，還含有微量的Fe3+、Al3+、Cu2+等）。通常以鈣鎂的含量表示水的硬度。水的硬度可以分為總硬度和鈣鎂硬度，前者測定鈣鎂的含量，后者分別測定二者的含量。我國將Ca2+、Mg2+的含量折合成CaO的量表示水的硬度。1升水中含有10mgCaO時水的硬度為1°，即1°=10mgdm-3CaO。測定水的總硬度是采用配位滴定法，以EBT為指示劑，在pH～10的NH3-NH4Cl緩沖溶液中以EDTA標準溶液滴定。若水中含有Fe3+、Al3+、Cu2+、Zn2+、Pb2+時，分別以三乙醇胺及Na2S作掩蔽劑掩蔽。四、實驗步驟1、EDTA標準溶液的配制(1)配制500cm3濃度為0.02moldm-3EDTA溶液計算需稱取EDTA二鈉鹽的質量：m=0.02×500×10-3×372.24=3.72（g）用臺秤粗稱EDTA二鈉鹽4g置于燒杯中，加100cm3水，微微加熱并攪拌至完全溶解，冷卻后轉入試劑瓶，加水稀釋至500cm3，加2滴MgCl2,搖勻，待標定。(2)標定計算需要稱取CaCO3固體的質量：若標定時消耗EDTA的體積為20.00cm3，m=0.02×20.00×10-3×100.09×250÷25=0.4（g）。若標定時消耗EDTA的體積為30.00cm3m=0.02×30.00×10-3×100.09×250÷25=0.6（g）。用差減法準確稱取CaCO3固體0.3～0.4g置于小燒杯中，先用少量水潤濕，蓋上表面皿，緩慢滴加6moldm-3HCl溶液（約5cm3）完全溶解后，定量轉移至250cm3容量瓶中，定容，搖勻。準確移取Ca2+標準溶液25.00cm3于錐形瓶中，加10cm3NH3-NH4Cl緩沖溶液、2滴EBT指示劑，用EDTA溶液滴定至溶液由紫紅色變為蘭色即為終點。平行測定三份，求出EDTA溶液的平均濃度。2、自來水總硬度的測定取一大燒杯自來水（多于300cm3），用量筒量取100.0cm3置于錐形瓶中，加3cm3三乙醇胺、10cm3NH3-NH4Cl緩沖溶液、1cm3Na2S、4滴EBT指示劑，用EDTA溶液滴定至溶液由紫紅色變為蘭色即為終點。平行測定三份，求出自來水的平均總硬度。五、數據處理1、EDTA溶液的標定m(CaCO3)/g平行實驗123V(CaCl2)/cm325.0025.0025.00V(EDTA)/cm3C(EDTA)/moldm-3相對偏差C(EDTA)/moldm-3C(EDTA)=m(CaCO3)×100/M(CaCO3)V(EDTA)(moldm-3)2、自來水總硬度的測定C(EDTA)/moldm-3平行實驗123V(水樣)/cm3100.0100.0100.0V(EDTA)/cm3總硬度/mgdm-3相對偏差平均總硬度/mgdm-3總硬度=C(EDTA)V(EDTA)M(CaO)×1000/V(水樣)(mgdm-3)六、實驗中易出現的問題1、配位反應比酸堿反應速度要慢，滴定過程中應慢滴快搖。2、配制EDTA溶液時加入MgCl2的原因：當水樣中Mg2+含量太少時，用EDTA測定水的硬度，終點變色不敏銳。在配制EDTA溶液時加入適量MgCl2，在滴定過程中Ca2+把Mg2+從Mg-EDTA中置換出來，Mg2+與EBT形成紫紅色化合物，終點時，顏色由紫紅色變為純蘭色，較為敏銳。3、掩蔽劑、緩沖溶液、指示劑的加入順序：先加三乙醇胺掩蔽Fe3+、Al3+，再加Na2S掩蔽Cu2+、Zn2+、再加NH3-NH4Cl緩沖溶液，最后加EBT，并且馬上開始滴定。4、EBT分子內有硝基與偶氮基，可以發生分子內的氧化還原反應，在空氣中放置不穩定，應現用先加。5、滴定終點時溶液為純藍色，若藍中帶紫，則EDTA不足；若藍中帶綠，則EDTA過量。6、EBT為一種有機弱酸，不同型體顯示不同顏色，當pH﹤6.3時，顯紫紅色；pH﹥11.6時，顯橙紅色；6.3﹤pH﹤11.6時，顯蘭色。而EBT與金屬離子形成的絡合物為紫紅色，因此EBT用做金屬指示劑使用的pH范圍為6.3～11.6，但實驗證明最佳酸度范圍為9～10。七、實驗報告中的問題如要分別測鈣鎂含量，應如何進行？取兩份試液，第一份試液按照上述步驟測出鈣鎂的總含量。第二份試液則先加三乙醇胺掩蔽Fe3+、Al3+，再加Na2S掩蔽Cu2+、Zn2+、最后加NaOH調pH至12左右，使Mg2+生成Mg(OH)2沉淀，再加入鈣指示劑，用EDTA溶液滴定至溶液由紫紅色變為蘭色即為終點，則求出Ca2+的含量。注意：使Mg2+完全生成Mg(OH)2沉淀，須在pH=12的強堿性環境中，此時單獨滴定Ca2+，使用鈣指示劑為指示劑。八、思考題1、EDTA溶液的標定可采用兩種方法：(1)用純金屬鋅為基準物質，在pH=5時，以XO為指示劑，進行標定(2)用CaCO3為基準物質，在pH=10時，以EBT為指示劑，進行標定在測定水的硬度時，哪種方法更合理？為什么？2、若用CaCO3的含量（ppm）表示水的硬度，該數值表明的是CaCO3的真實含量，這種說法對嗎？3、結合本實驗說明配位滴定為什么要使用緩沖溶液？4、當水中Mg2+含量低時，以EBT為指示劑，用EDTA滴定水中Ca2+、Mg2+總量時，鐘點變色不敏銳。因此，在配制EDTA溶液時常加入少量的MgCl2，然后再標定其濃度。這樣對測定結果有無影響？說明原理。重點和難點自來水及工業用水硬度測定的基本原理，滴定條件及操作方法。深化和拓展在基礎實驗中鍛煉基礎科學研究技能。教學方式及注意問題以提問的方式了解預習內容落實情況，以