一、实验目的

1.学会用配位滴定法测定水的总硬度，掌握配位滴定的原理，了解配位滴定的特点。

2.学会乙二胺四乙酸(60-00-4)标准溶液的配制、标定及稀释。

3.学会KB指示剂、铬黑T指示剂的使用及终点颜色变化的观察，掌握配位滴定操作。

二、实验原理

水的硬度主要由于水中含有钙盐和镁盐，其他金属离子如铁、铝、锰、锌等离子也形成硬度，但一般含量甚少，测定工业用水总硬度时可忽略不计。测定水的硬度常采用配位滴定法，用乙二胺四乙酸(60-00-4) (EDTA)溶液滴定水中Ca、Mg总量，然后换算为相应的硬度单位。在要求不严格的分析中，EDTA溶液可用直接法配制，但通常采用间接法配制。标定EDTA溶液。

常用的基准物有Zn、ZnO、CaCO₃、Bi、Cu、MnSO₄·7H₂O、Ni、Pb等。为了减小系统误差，本实验中选用CaCO₃为基准物，以KB为指示剂，进行标定。用EDTA溶液滴定至溶液由紫红色变为蓝绿色即为终点。

按国际标准方法测定水的总硬度：在pH=10的NH₃—NH₄Cl缓冲溶液中(为什么?)，以铬黑T(EBT)为指示剂，用EDTA标准溶液滴定至溶液由酒红色变为纯蓝色即为终点。滴定过程反应如下：

滴定前： EBT + Mg^２＋= Mg-EBT

               (蓝色)         (紫红色)

滴定时： EDTA + Ca²⁺= Ca-EDTA

                                (无色)

EDTA + Mg²⁺= Mg-EDTA

 (无色)

终点时:EDTA + Mg-EBT = Mg-EDTA + EBT

                       (紫红色)          (蓝色)

到达计量点时，呈现指示剂的纯蓝色。

若水样中存在Fe³⁺，Al³⁺等微量杂质时，可用三乙醇胺进行掩蔽，Cu^２+、Pb^２+、Zn^２+等重金属离子可用Na2S或KCN掩蔽。

水的硬度常以氧化钙的量来表示。各国对水的硬度表示不同，我国沿用的硬度表示方法有两种：一种以度(°)计，1硬度单位表示十万份水中含1份CaO(即每升水中含10mgCaO)，即1°=10mg·L^－１CaO;另一种以CaOmmol·L^-1表示。经过计算，每升水中含有1mmolCaO时，其硬度为5.6°，硬度(°)计算公式为：硬度(°)= C_EDTA·V_EDTA·M_CaOV_水×100。

若要测定钙硬度，可控制pH介于12～13之间，选用钙指示剂进行测定。镁硬度可由总硬度减去钙硬度求出。

三、仪器与试剂

台秤、分析天平、酸式滴定管、锥形瓶、移液管(25mL)、容量瓶(250mL)、烧杯、试剂瓶、量筒(100mL)、表面皿。

EDTA(s)(A.R.)、KB指示剂、CaCO₃(s)(A.R.)、HCl(1∶1)、三乙醇胺(1∶1)、NH₃—NH₄Cl缓冲溶液(pH=10)、铬黑T指示剂(0.05%)、钙指示剂(s,与NaCl粉末1∶100混均)水样。

四、实验步骤

1.0.02mol·L^-1EDTA标准溶液的配制和标定

1)配制在台秤上称取4.0gEDTA于烧杯中，用少量水加热溶解，冷却后转入500mL试剂瓶中加去离子水稀释至500mL。长期放置时应贮于聚乙烯瓶中。

2)标定准确称取CaCO₃基准物0.50～0.55g，置于100mL烧杯中，用少量水先润湿，盖上表面皿，慢慢滴加1∶1HCl10mL，待其溶解后，用少量水洗表面皿及烧杯内壁，洗涤液一同转入250mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。

移取25.00mLCa^２+溶液于250mL锥形瓶中，加入20mL氨性缓冲溶液，2～3滴KB指示剂。用0.02mol·L^-1EDTA溶液滴定至溶液由紫红变为蓝绿色，即为终点。平行标定三次，计算EDTA溶液的准确浓度。

2.工业用水总硬度的测定

取水样100mL于250mL锥形瓶中，加入5mL1∶1三乙醇胺(若水样中含有重金属离子，则加入1mL2%Na₂S溶液掩蔽)，5mL氨性缓冲溶液，2～3滴铬黑T(EBT)指示剂，0.005mol·L^-1EDTA标准溶液(用0.02mol·L^-1EDTA标准溶液稀释)滴定至溶液由紫红色变为纯蓝色，即为终点。注意接近终点时应慢滴多摇。平行测定三次，计算水的总硬度，以度(°)和mmol·L^-1两种方法表示分析结果。

附：钙硬度和镁硬度的测定

取水样100mL于250mL锥形瓶中，加入2mL 6mol·L-1NaOH溶液，摇匀，再加入0.01g钙指示剂，摇匀后用0.005mol·L-1EDTA标准溶液滴定至溶液由酒红色变为纯蓝色即为终点。计算钙硬度。由总硬度和钙硬度求出镁硬度。

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。