实验五实验五工业用水总硬度测定工业用水总硬度测定nannanzhmail.ahnu.edu.cn眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观酸碱滴定法酸碱滴定法 配位滴定法配位滴定法（络合滴定法）（络合滴定法）氧化还原滴定法氧化还原滴定法沉淀滴定法沉淀滴定法滴定分析法滴定分析法眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观背景知识背景知识1.配位滴定分析的概念及基本原理；配位滴定分析的概念及基本原理；2.EDTA；3.金属指示剂的概念及其显色原理；金属指示剂的概念及其显色原理；4.掩蔽剂的概念及其作用；掩蔽剂的概念及其作用；眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观1.配位滴定分析的概念及原理配位滴定分析的概念及原理也称也称络合滴定分析络合滴定分析，是一种以配位反应为，是一种以配位反应为基础的滴定分析方法。基础的滴定分析方法。配位滴定法广泛应用于配位滴定法广泛应用于金属离子的测定金属离子的测定。最常用最常用的是以乙二胺四乙酸二钠（的是以乙二胺四乙酸二钠（EDTA）为滴定剂，滴定金属离子的方法。为滴定剂，滴定金属离子的方法。眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观2.EDTA乙二胺四乙酸二钠盐乙二胺四乙酸二钠盐（C10H14N2Na2O82H2O ） 白色粉末，水溶性好，难溶于乙醇、乙醚等白色粉末，水溶性好，难溶于乙醇、乙醚等有机溶剂有机溶剂 标定标定EDTA的基准物有的基准物有Zn、ZnO、CaCO3、Bi、Cu、MgSO4 7H2O等等眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观EDTA配位反应具有以下配位反应具有以下特点特点： EDTA能与大多数不同价态的金属离子形成能与大多数不同价态的金属离子形成配位比为配位比为1:1的、溶于水的、溶于水（使滴定反应能够在水溶液中进行）的（使滴定反应能够在水溶液中进行）的稳定配合物稳定配合物，并且容易找到合适指示剂。，并且容易找到合适指示剂。 与大多数金属离子配位反应速率快，反应几乎是一步与大多数金属离子配位反应速率快，反应几乎是一步形成，所以形成，所以配位反应很完全配位反应很完全。 EDTA与金属离子的配位能力与溶液酸度有关，与金属离子的配位能力与溶液酸度有关，控制控制溶液酸度溶液酸度可提高滴定的选择性。可提高滴定的选择性。 酸度高配合物不稳定，酸度低易生成氢氧化物沉淀。酸度高配合物不稳定，酸度低易生成氢氧化物沉淀。眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观3.金属指示剂及其显色原理金属指示剂及其显色原理是一种是一种有机有机配位试剂，配位试剂，可与金属离子生成有颜可与金属离子生成有颜色的配合物色的配合物。EDTAIn+MMIn+MMY+InA色色B色色由于由于金属离子与指示剂形成的配合物稳定性金属离子与指示剂形成的配合物稳定性比比金属金属离子与离子与EDTA的配合物稳定性的配合物稳定性差，因此，差，因此，EDTA能从能从MIn中夺取中夺取M生成生成MY，而使，而使In游离出来。游离出来。 利用配位滴定终点前后，溶液中被测金属离子浓度利用配位滴定终点前后，溶液中被测金属离子浓度的突变造成的指示剂两种存在形式（游离和配位）的的突变造成的指示剂两种存在形式（游离和配位）的转变而引起的颜色不同，指示滴定终点。转变而引起的颜色不同，指示滴定终点。 稳定性稳定性 CaY 2-MgY 2-MgIn -CaIn -眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观金属指示剂金属指示剂应具备如下应具备如下条件条件：1. 在滴定的在滴定的pH范围内，它能与金属离子形成与自身范围内，它能与金属离子形成与自身颜色有明显差别颜色有明显差别的有色配合物。的有色配合物。2. 指示剂金属离子配合物的稳定性要适当。指示剂金属离子配合物的稳定性要适当。 a不能太高。否则不能太高。否则EDTA不能夺取不能夺取MIn中的中的M，即，即使过了化学计量点也不变色，失去指示剂的作用。使过了化学计量点也不变色，失去指示剂的作用。 b不能太低。否则未到终点时就游离出来，使滴不能太低。否则未到终点时就游离出来，使滴定终点提前到达。定终点提前到达。 3. 指示剂与金属离子生成的配合物应有易溶于水，配指示剂与金属离子生成的配合物应有易溶于水，配位反应必须灵敏、迅速、有良好的可逆性。位反应必须灵敏、迅速、有良好的可逆性。眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观4.掩蔽剂掩蔽剂利用络合反应、氧化还原反应或沉淀反应，消除干扰利用络合反应、氧化还原反应或沉淀反应，消除干扰离子的试剂。离子的试剂。 加入掩蔽剂来降低干扰离子的浓度，使之不能与加入掩蔽剂来降低干扰离子的浓度，使之不能与EDTA配合。配合。1.络合反应络合反应。如使用硫氰化钾检验含。如使用硫氰化钾检验含Fe3+的二价钴离子溶的二价钴离子溶液，应用液，应用NaF作掩蔽剂。就是因为作掩蔽剂。就是因为Fe3+与氟离子发生络与氟离子发生络合反应。合反应。 2.沉淀反应沉淀反应。如检验某离子时，利用硫酸盐作为。如检验某离子时，利用硫酸盐作为Ba2+的的掩蔽剂，就是利用两者结合生成沉淀以消除离子干扰。掩蔽剂，就是利用两者结合生成沉淀以消除离子干扰。 3.氧化还原反应氧化还原反应。如检验离子时，利用氨气作为次氯酸。如检验离子时，利用氨气作为次氯酸根离子的掩蔽剂，就是利用两者发生氧化还原反应而根离子的掩蔽剂，就是利用两者发生氧化还原反应而消除次氯酸根离子的干扰。消除次氯酸根离子的干扰。 眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观一、实验目的一、实验目的1.掌握水的硬度的表示方法；掌握水的硬度的表示方法；2.学习配位滴定法测定水中总硬度的原学习配位滴定法测定水中总硬度的原理和方法；理和方法；3.学会学会EDTA标准溶液的配制、标定和标准溶液的配制、标定和稀释；稀释；4.熟悉金属指示剂变色原理及滴定终点熟悉金属指示剂变色原理及滴定终点的判断；的判断；眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观学科名词学科名词v硬水硬水：含有较多可溶性钙、镁化合物的水。：含有较多可溶性钙、镁化合物的水。v硬水中含盐量一般以硬水中含盐量一般以硬度硬度表示。硬度单位是度，表示。硬度单位是度，1度相当度相当于每升水中含于每升水中含10mg的的CaO。v硬度在硬度在8以上者通常称为硬水，地下水（如井水、泉水）以上者通常称为硬水，地下水（如井水、泉水）的含盐量较多，属于硬水。在硬水中，钙盐和镁盐以碳的含盐量较多，属于硬水。在硬水中，钙盐和镁盐以碳酸氢盐、碳酸盐、硫酸盐、氯化物和硝酸盐的形式存在。酸氢盐、碳酸盐、硫酸盐、氯化物和硝酸盐的形式存在。v硬度又分为硬度又分为暂时性硬度暂时性硬度和和永久性硬度永久性硬度。由于水中含有碳。由于水中含有碳酸氢钙与碳酸氢镁而形成的硬度，经煮沸后可把硬度去酸氢钙与碳酸氢镁而形成的硬度，经煮沸后可把硬度去掉，这种硬度称为暂时性硬度。水中含硫酸钙和硫酸镁掉，这种硬度称为暂时性硬度。水中含硫酸钙和硫酸镁等盐类物质而形成的硬度，经煮沸后不能去除的硬度，等盐类物质而形成的硬度，经煮沸后不能去除的硬度，称为永久性硬度。称为永久性硬度。v总硬度测定是滴定总硬度测定是滴定Ca、Mg总量，并以总量，并以Ca计算（计算（mgL-1）。）。眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观二、实验原理二、实验原理测定水的总硬度一般采用测定水的总硬度一般采用EDTA滴定法。滴定法。 在在pH10的氨性缓冲溶液中，以的氨性缓冲溶液中，以铬黑铬黑T为指为指示剂，用示剂，用EDTA标准溶液滴定。在化学计量标准溶液滴定。在化学计量点前，点前，Ca2+、Mg2+与络黑与络黑T形成形成紫红色紫红色配合配合物，当用物，当用EDTA标准溶液滴定至化学计量点标准溶液滴定至化学计量点时，游离出指示剂，溶液呈现时，游离出指示剂，溶液呈现纯蓝色纯蓝色。v滴定时，滴定时，Fe3+、Al3+等干扰离子，可用三乙等干扰离子，可用三乙醇胺掩蔽；醇胺掩蔽；Cu2+、Pb2+、Zn2+等金属离子可等金属离子可用用KCN（氰化钾）、（氰化钾）、Na2S掩蔽。掩蔽。眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观 EDTA + Mg -EBT = EBT + Mg-EDTA蓝色 紫（酒）红色紫（酒）红色 蓝色Mg 2+ + EDTA = Mg-EDTA（无色）（无色）Ca 2+ + EDTA = Ca-EDTA（无色）（无色）Mg 2+ + EBT = Mg-EBTCa-EBT/Mg-EBTEDTACa-EDTA/Mg-EDTA+ EBT眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观钙硬度的测定钙硬度的测定钙含量的测定钙含量的测定(pH=12)无色无色蓝色蓝色酒红色酒红色Ca2+NN Ca-NNEDTACa-EDTA+ NN置换出的指置换出的指示剂指示示剂指示终点终点无色无色蓝色蓝色眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观三、仪器与试剂三、仪器与试剂仪器：仪器：酸式滴定管酸式滴定管(25ml)、烧杯（、烧杯（100ml）、吸）、吸量管（量管（5、10ml）、）、 量筒（量筒（100ml）、锥形瓶）、锥形瓶（250ml），洗耳球），洗耳球 试剂：试剂：自来水样、自来水样、 EDTA (0.02 mol/L 待标液待标液)、CaCO3标准溶液（标准溶液（0.02 mol/L ）、三乙醇胺）、三乙醇胺（1：1）、氨性缓冲溶液）、氨性缓冲溶液vK-B 指示剂、铬黑指示剂、铬黑T指示剂（指示剂（EBT ）眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观准备工作准备工作vCa标准溶液的配制标准溶液的配制v近似近似0.02mol/LEDTA溶液的配制溶液的配制眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观四、操作步骤四、操作步骤1.EDTA溶液浓度的标定溶液浓度的标定v 用移液管移取用移液管移取10.00ml钙标准溶液，置于钙标准溶液，置于250ml锥形瓶中，加锥形瓶中，加10ml氨性缓冲溶液，用氨性缓冲溶液，用蒸馏水稀释到蒸馏水稀释到100ml，滴加，滴加3滴滴K-B指示剂，指示剂，摇匀，溶液显示紫红色，待用。摇匀，溶液显示紫红色，待用。v 用用EDTA待标溶液滴定至钙标准溶液，溶液待标溶液滴定至钙标准溶液，溶液由由紫红色紫红色变为变为蓝绿色蓝绿色即为终点。记录消耗的即为终点。记录消耗的EDTA标准溶液的体积。标准溶液的体积。平行做三次。平行做三次。v计算计算EDTA标准溶液的浓度。标准溶液的浓度。vC(EDTA)= 10. 00C（CaCO3）/V (EDTA)眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观 数据数据123Vca2+（ml）VEDTA（ml）CEDTA（mol/L）平均值平均值钙标准溶液钙标准溶液滴定滴定EDTAEDTA溶液的数据记录溶液的数据记录眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观2.自来水总硬度的测定自来水总硬度的测定取水样取水样100ml（量筒）于（量筒）于250ml锥形瓶中，锥形瓶中，加入加入5ml三乙醇胺溶液，三乙醇胺溶液，5ml氨性缓冲溶液，氨性缓冲溶液，及及3滴铬黑滴铬黑T指示剂，用指示剂，用EDTA标准溶液滴定，标准溶液滴定，至溶液由至溶液由紫红色紫红色变为变为纯蓝纯蓝色，即为终点。色，即为终点。平行测定三次。平行测定三次。计算计算水的总硬度，以水的总硬度，以mg/L表示分析结果。表示分析结果。眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观EDTAEDTA标准溶液滴定自来水硬度数据记录标准溶液滴定自来水硬度数据记录123VH2O(ml)100.0100.0100.0VEDTA(ml)CCaCO3（mg/L）平均值平均值 （mg/L）眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观五、注意事项五、注意事项1.吸量管的规范使用；吸量管的规范使用；2.滴定临近终点时应慢滴多摇；滴定临近终点时应慢滴多摇；3.注意观察终点颜色变化；注意观察终点颜色变化；4.共存离子或干扰离子的掩蔽。共存离子或干扰离子的掩蔽。眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观六、结果和分析六、结果和分析C(EDTA)总硬度总硬度CaCO3 mg/L眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观七、讨论思考题七、讨论思考题1.与酸碱滴定法相比，络合滴定法的操作应与酸碱滴定法相比，络合滴定法的操作应注意的问题？注意的问题？由于配位反应速度由于配位反应速度慢慢于酸碱反应，因此当于酸碱反应，因此当滴落点出现蓝色，消失慢时，要滴落点出现蓝色，消失慢时，要1滴多搅，滴多搅，否则终点易过。否则终点易过。眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观2.配位滴定中，为什么要加入缓冲溶液？配位滴定中，为什么要加入缓冲溶液？因为因为EDTA本身是有机酸，在与本身是有机酸，在与Mn+的配位的配位反应中有反应中有H+放出放出 ： H2Y2- + Mn+ = MYn-4 + 2H+ 随着反应的进行，溶液的酸度会增大，酸度随着反应的进行，溶液的酸度会增大，酸度的增加会的增加会影响已生成配合物的稳定性影响已生成配合物的稳定性，也不，也不能满足指示剂变色要求的最适宜酸度范围能满足指示剂变色要求的最适宜酸度范围，导致产生很大的误差。因此导致产生很大的误差。因此，在测定中必须，在测定中必须加入适量的缓冲溶液。加入适量的缓冲溶液。眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观3.用何种缓冲溶液？原因？用何种缓冲溶液？原因？实验是以实验是以NH3-NH4Cl为缓冲溶液。为缓冲溶液。原因：实验中所用的指示剂是原因：实验中所用的指示剂是铬黑铬黑T，pH=6.3pH=11.55H2In-HIn2-In3-紫红紫红蓝蓝橙橙若若pH11.5，由于指示剂本身接，由于指示剂本身接近于红色而不能使用。根据实验结果，使近于红色而不能使用。根据实验结果，使用铬黑用铬黑T的的最适宜酸度是最适宜酸度是pH=910.5，pH=10的缓冲液符合要求。的缓冲液符合要求。眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观4.水中若水中若含含Fe3+、Al3+，如何测定其干扰？，如何测定其干扰？应如何消除？应如何消除？加掩蔽剂三乙醇胺，掩蔽加掩蔽剂三乙醇胺，掩蔽Fe2+、Al3+使其使其形成比与形成比与EDTA更加稳定的化合物。更加稳定的化合物。