實驗六工業(yè)用水總硬度及測定.doc

實驗四 工業(yè)用水總硬度的測定 重點：CaCO3基準(zhǔn)物的正確稱取及水樣的準(zhǔn)確量??；試樣的準(zhǔn)確加入及溶液pH值的控制；有效數(shù)字的表達。 難點：絡(luò)合滴定滴定速度的控制；金屬指示劑用量的控制；水總硬測定時酸度的控制、金屬指示劑的選擇：EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定時酸度的控制、金屬指示劑的選擇。 一、實驗?zāi)康? 1．學(xué)習(xí)EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制與標(biāo)定方法 2．初步了解綻合滴定方法及其應(yīng)用 3．掌握水的硬度的測度方法 二、實驗原理 1．乙二胺四乙酸簡稱EDTA，常用H4Y表示，是一種氨羧絡(luò)合劑，能與大多數(shù)金屬離子形成穩(wěn)定的1:1型螯合物。乙二胺四乙酸二鈉鹽(Na2H2Y2H20)也簡稱為EDTA，22℃在100 mL水中可溶解11.1g，約0.3molL-1，其溶液pH約為4.4。 標(biāo)定EDTA溶液的基準(zhǔn)物質(zhì)很多，如金屬Zn、Cu、Pb、Bi等，金屬氧化物ZnO、Bi203等及鹽類CaC03、MgS047H20、Zn(Ac)23H20等。通常選用其中與被測物組分相同的物質(zhì)作基準(zhǔn)物，這樣，標(biāo)定條件與測定條件盡量一致，可減小誤差。如測定水的硬度及石灰石中CaO、MgO含量時宜用CaCO3或MgS047H20作基準(zhǔn)物。金屬Zn的純度很高(純度可達99.99％)，在空氣中又穩(wěn)定，Zn與ZnY2-均無色，既能在pH5～6以二甲酚橙為指示劑標(biāo)定，又可在pH9～10的氨性溶液中以鉻黑T為指示劑標(biāo)定，終點均很敏銳，因此一般多采用Zn(ZnO或Zn鹽)為基準(zhǔn)物質(zhì)。 用CaCO3標(biāo)定EDTA時，通常選用鈣指示劑指示終點，用NaOH控制溶液pH為12～13，其變色原理為： 滴定前 Ca + In == CaIn（紅色） 滴定中 Ca + Y == CaY 終點時 CaIn（紅色）+ Y == CaY + In（蘭色） 用Zn標(biāo)定EDTA時，選用二甲酚橙(XO)作指示劑，以鹽酸—六亞甲基四胺控制溶液pH為5～6。其終點反應(yīng)式為：Zn-XO（紫紅色）+ Y == ZnY + XO（黃色） 2．通常稱含較多量Ca2+、Mg2+的水為硬水，水的總硬度是指水中Ca2+、Mg2+的總量，它包括暫時硬度和永久硬度。 硬度又分鈣硬和鎂硬，鈣硬是由Ca2+引起的，鎂硬是由Mg2+引起的。水的總硬度測定一般采用絡(luò)合滴定法，在pH≈10的氨性緩沖溶液中，以鉻黑T(EBT)為指示劑，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液直接測定Ca2+、Mg2+總量。由于KCaY>KMgY>KMg.EBT>KCa．EBT，鉻黑T先與部分Mg絡(luò)合為Mg—EBT(酒紅色)。當(dāng)EDTA滴入時，EDTA與Ca2+、Mg2+絡(luò)合，終點時EDTA奪取Mg—EBT中的Mg2+，將EBT置換出來，溶液由酒紅色轉(zhuǎn)為純藍(lán)色。測定水中鈣硬時，另取等量水樣加NaOH調(diào)節(jié)溶液pH為12～13。使Mg2+生成Mg(OH)↓，加入鈣指示劑用EDTA滴定，測定水中的Ca2+含量。已知Ca2+、Mg2+的總量及Ca2+的含量，即可算出水中Mg2+的含量即鎂硬。 滴定時Fe3+、A13+的干擾可用三乙醇胺掩蔽，Cu2+、Pb2+、Zn2+等重金屬離子可用KCN、Na2S予以掩蔽。 計算水的硬度為： 水的總硬度1表示1L水中含10mgCaO。 三、儀器和試劑 乙二胺四乙酸二鈉；CaCO3優(yōu)級純；HC1溶液1:1,1:5；鈣指示劑，1g鈣指示劑與100gNaC1混合磨勻； ZnSO47H2O優(yōu)級純或金屬鋅，W>99.9％，片狀；六亞甲基四胺溶液200gL-1；二甲酚橙2gL-1水溶液；鉻黑T指示劑5gL-1（稱取0.5g鉻黑T，加20mL三乙醇胺，用水稀釋至100mL-1）；氨性緩沖溶液（pH=10）（溶解20gNH4C1于少量水中,加入100mL濃氨水,用水稀釋至1L）；三乙醇胺溶液1:2；NaOH溶液40gL-1。 四、實驗內(nèi)容 1．0.010molL-1EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制 稱量2.0 g乙二胺四乙酸二鈉于500mL燒杯中，加入200mL水，溫?zé)崛芙猓D(zhuǎn)入聚乙烯瓶中，用水稀釋至500mL，搖勻。 2．EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)定 （1）準(zhǔn)確稱取110℃干燥過的CaCO30.25～0.30 g一份于100mL燒杯中→少量水潤濕→滴加1:1 HC1溶液5 mL溶解→轉(zhuǎn)移于250mL容量瓶中，加入蒸餾水至刻度，搖勻→計算濃度 （2）移取25.00mL CaCO3溶液于錐形瓶中→加入5 mL40g?L-1NaOH溶液→加入少量鈣指示劑→用0.020molL-1EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定由酒紅色變?yōu)榧兯{(lán)色為終點→記下終點讀數(shù)V（平行滴定三次）→計算EDTA溶液的濃度。 3．水樣分析 準(zhǔn)確移取100.00 mL自來水→加入5 mL氨性緩沖溶液→加入3-4滴5gL-1鉻黑T指示劑→用0.010molL-1EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定由酒紅色變?yōu)榧兯{(lán)色為終點→記下終點讀數(shù)V（平行滴定三次）→計算水樣的總硬度。 五、數(shù)據(jù)記錄及處理 六、注意事項 1、加入指示劑要控制好量，不能太多。 2、用三乙醇胺掩蔽Al3+,Fe3+，須在pH<4。 3、滴定接近終時，標(biāo)準(zhǔn)溶液緩慢滴入，并且充分搖動。 七、實驗討論 1、絡(luò)合滴定為什么加入緩沖溶液？ 各種金屬離子與滴定劑生成絡(luò)合物時都應(yīng)有允許最低PH值，否則就不能被準(zhǔn)確滴定。而且還可能影響指示劑的變色點和自身的顏色，導(dǎo)致終點誤差變大，甚至不能準(zhǔn)確滴定。因此酸度對絡(luò)合滴定的影響是多方面的，需要加入緩沖溶液予以控制。 2、用CaCO3為基準(zhǔn)物，以鈣指示劑為指示劑標(biāo)定EDTA濃度時，應(yīng)控制溶液的酸度為多大？為什么？如何控制？ 3、計算以二甲酚橙為指示劑，用Zn2+標(biāo)定EDTA濃度的實驗中，溶液的pH為多少？ 4、絡(luò)合滴定法與酸堿滴定法相比，有哪些不同點？操作中應(yīng)注意哪些問題？ 5、什么叫水的總硬度？怎樣計算水的總硬度？ 6、為什么滴定Ca2+、Mg2+總量時要控制pH≈10，而滴定Ca2+分量時要控制pH為12-13？若pH>13時測Ca2+對結(jié)果有何影響？ 7、如果只有鉻黑T指示劑，能否測定Ca2+的含量？如何測定？ 實驗四 水總硬度的測定 一、原理 測定水的總硬度就是測定水中鈣、鎂的總量，采用EDTA絡(luò)合滴定法。用pH=10氨性緩沖液，以EDTA作為絡(luò)合滴定劑，與水中的鈣、鎂反應(yīng)，生成EDTA-鈣和EDTA-鎂絡(luò)合物，根據(jù)滴定消耗的EDTA體積和EDTA濃度可求得水中鈣和鎂的含量。 EDTA(Y)作為滴定劑，測定水硬度 EDTA (Y)濃度的標(biāo)定 基準(zhǔn)物CaCO3 二、試劑 1、NH3H2O－NH4Cl緩沖溶液（pH＝10）：取6.75g NH4Cl溶于20 mL水中。加入57mL 15 molL-1 NH3H2O，用水稀釋到100mL。 2、鉻黑T指示劑：1g鉻黑T指示劑與100g無水Na2SO4固體混合，研磨均勻，放入干燥的磨口瓶中，保存于干燥器內(nèi)。也可以配成ω為0.005的溶液使用，配制方法：0.5g鉻黑T加10mL三乙醇胺和90mL乙醇，充分?jǐn)嚢枋蛊淙芙馔耆靹蚴褂?，其溶液不宜久放? 3、碳酸鈣（A.R）； 4、EDTA二鈉鹽（A.R.） 5、鎂溶液：（溶解1g MgSO4.7H20與水中，稀釋至200ml） 6、鈣指示劑 三、試劑的配制 1、 EDTA溶液（0.01mol/L）：臺秤上稱取1.8g EDTA，加熱溶解后配成500mL溶液，置于試劑瓶中。 2、CaCO3標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制：準(zhǔn)確稱取0.25g CaCO3于燒杯中，用少量水潤濕，緩慢加入HCl(1:1) 2～3mL（加HCl時，燒杯蓋上表面皿，用滴管從燒杯口將HCl滴入）。HCl加完后，若CaCO3已溶解完，則不用加熱。將溶液定量轉(zhuǎn)移(注意：將表面皿底部所附的溶液洗入燒杯中)入250mL容量瓶中。 四、實驗步驟 1.EDTA溶液的標(biāo)定： 用25ml移液管吸取25ml Zn2+標(biāo)準(zhǔn)溶液置于250ml錐形瓶中，加入25ml水，2ml鎂溶液，5ml100g.l-1 NaOH溶液及約10mg（綠豆大小）鈣指示劑，搖勻，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液由酒紅色變?yōu)榧兯{(lán)色即為終點。記下EDTA溶液的用量V（EDTA）。平行標(biāo)定三次，計算EDTA的濃度c（EDTA）。 2.水樣分析： 準(zhǔn)確取自來水100.00mL于錐形瓶中，加2滴HCl(不用加熱煮沸溶液)， 5mL氨性緩沖溶液，2滴鉻黑T指示劑，用EDTA標(biāo)液滴定。終點顏色：紫紅色→藍(lán)綠色(純藍(lán))。 三、測定結(jié)果：用mg / L(CaO)表示。