分析化学实验--水硬度的测定(配位滴定法).doc

实验二 水总硬度的测定(配位滴定法)实验日期：实验目的：、学习EDTA标准溶液的配制方法及滴定终点的判断；、掌握钙、镁测定的原理、方法和计算。一、水硬度的表示法： 一般所说的水硬度就是指水中钙、镁离子的含量。最常用的表示水硬度的单位有：、以度表示，o10 ppm CaO，相当10万份水中含份CaO。、以水中CaCO3的浓度(ppm)计相当于每升水中含有CaCO3多少毫克。MCaO氧化钙的摩尔质量(56.08 g/mol)，MCaCO3碳酸钙的摩尔质量(100.09 g/mol)。二、测定原理： 测定水的总硬度，一般采用配位滴定法即在pH10的氨性溶液中，以铬黑作为指示剂,用EDTA标准溶液直接滴定水中的Ca2+、Mg2+，直至溶液由紫红色经紫蓝色转变为蓝色，即为终点。反应如下： 滴定前：EBT e（Ca2+、Mg2+） eEBT （蓝色） pH=10 （紫红色） 滴定开始至化学计量点前：H2Y2- + Ca2+ CaY2- + 2H+ H2Y2- + Mg2+ MgY2- + 2H+ 计量点时：H2Y2- + Mg-EBT MgY2- + EBT +2H+ （紫蓝色） （蓝色）滴定时,Fe3+、Al3+等干扰离子用三乙醇胺掩蔽,Cu2+、Pb2+、Zn2+等重金属离子可用KCN、Na2S或巯基乙酸掩蔽。三、主要试剂1、0.02mol/LEDTA 2、NH3-NH4Cl缓冲溶液 3、铬黑:0.54、三乙醇胺（1:2） 5、Na2S溶液 2 6、HCl溶液 1:17、CaCO3固体.四、测定过程、EDTA溶液的标定 准确称取在120度烘干的碳酸钙0.5 0. 55g 一份， 置于250ml 的烧杯中，用少量蒸馏水润湿，盖上表面皿，缓慢加：HCl 10ml,加热溶解定量地转入250ml容量瓶中，定容后摇匀。吸取25ml，注入锥形瓶中，加20ml NH3-NH4Cl缓冲溶液， 铬黑指示剂滴，用欲标定的EDTA溶液滴定到由紫红色变为纯蓝色即为终点，计算EDTA溶液的准确浓度。、水样测定 取水样100ml，注入锥形瓶中，加：的HCl 12滴酸化水样。煮沸数分钟，除去CO2，冷却后，加入ml 三乙醇胺溶液， ml NH3-NH4Cl缓冲溶液，1 mlNa2S,少量铬黑,用EDTA标准溶液滴定至溶液由紫红色变为纯蓝色即为终点。 再重复测定二次，以含CaCO3的浓度(ppm)表示硬度。五、实验报告、EDTA溶液的标定序号 碳酸钙质量/g V（EDTA）/ml C（EDTA）/（mol·L-1） 平均值 RSD 1 2 3、水样测定序号 V（水样）/ml V（EDTA）/ml 水的硬度/ppm 平均值 RSD 1 2 3注释铬黑T与Mg2+显色灵敏度高，与Ca2+显色灵敏度低，当水样中Ca2+含量高而Mg2+很低时，得到不敏锐的终点，可采用KB混合指示剂。水样中含铁量超过10mg·mL-1时用三乙醇胺掩蔽有困难，需用蒸馏水将水样稀释到Fe3+不超过10mg·mL-1即可。思考题1.配制CaCO3溶液和EDTA溶液时，各采用何种天平称量?为什么?2.铬黑T指示剂是怎样指示滴定终点的?3.以HCl溶液溶解CaCO3基准物质时，操作中应注意些什么?4.配位滴定中为什么要加入缓冲溶液?5.用EDTA法测定水的硬度时，哪些离子的存在有干扰?如何消除?6.配位滴定与酸碱滴定法相比，有哪些不同点?操作中应注意哪些问题?1.络合滴定中为什么加入缓冲溶液？答：各种金属离子与滴定剂生成络合物时都应有允许最低pH值，否则就不能被准确滴。而且还可能影响指示剂的变色点和自身的颜色，导致终点误差变大，甚至不能准确滴定。因此酸度对络合滴定的影响是多方面的，需要加入缓冲溶液予以控制。2. 用CaCO3为基准物。以钙指示剂为指示剂标定EDTA浓度时，应控制溶液的酸度为多大？为什么？如何控制？答：用CaCO3为基准物质，以钙指示剂为指示剂标定EDTA浓度时，因为钙指示剂与Ca2+在pH=1213之间能形成酒红色络合物，而自身呈纯蓝色，当滴定到终点时溶液的颜色由红色变纯蓝色，所以用NaOH控制溶液的pH为1213。3.以二甲酚橙为指示剂，用Zn2+标定EDTA浓度的实验中，溶液的pH为多少？解： 六次甲基四胺与盐酸反应为：(CH2)6N4+HCl=(CH2)6N+H+·Cl- 反应中盐酸的物质的量： 六次甲基四胺的物质的量： 故六次甲基四胺过量。缓冲体系中剩余六次甲基四胺的浓度为： 六次甲基四胺盐的浓度为： 根据一般缓冲溶液计算公式： 得： （六次甲基四胺pKb=8.85）4.络合滴定法与酸碱滴定法相比，有那些不同点？操作中应注意那些问题？ 答：络合滴定法与酸碱滴定法相比有下面两个不同点： 络合滴定中要求形成的配合物（或配离子）要相当稳定，否则不易得到明显的滴定终点。 在一定条件下，配位数必须固定（即只形成一种配位数的配合物）。5.什么叫水的总硬度？怎样计算水的总硬度？答：水中Ca2+、Mg2+的总量称为水的总硬度。计算水的总硬度的公式为： （mg·L-1） ( o )6.为什么滴定Ca2+、Mg2+总量时要控制pH10，而滴定Ca2+分量时要控制pH为1213？若pH>13时测Ca2+对结果有何影响？答：因为滴定Ca2+、Mg2+总量时要用铬黑T作指示剂，铬黑T在pH为811之间为蓝色，与金属离子形成的配合物为紫红色，终点时溶液为蓝色。所以溶液的pH值要控制为10。测定Ca2+时，要将溶液的pH控制至1213，主要是让Mg2+完全生成Mg(OH)2沉淀。以保证准确测定Ca2+的含量。在pH为1213间钙指示剂与Ca2+形成酒红色配合物，指示剂本身呈纯蓝色，当滴至终点时溶液为纯蓝色。但pH>13时，指示剂本身为酒红色，而无法确定终点。7.如果只有铬黑T指示剂，能否测定Ca2+的含量？如何测定？答：如果只有铬黑T指示剂，首先用NaOH调pH>12，使Mg2+生成沉淀与Ca2+分离，分离Mg2+后的溶液用HCl调pH=10，在加入氨性缓冲溶液。以铬黑T为指示剂，用MgEDTA标准溶液滴定Ca2+的含量。