资源简介

自来水总硬度及钙镁离子含量的测定
一、教学要求
1、练习移液管、滴定管的使用；
2、学会EDTA法测定水的总硬度的原理和方法；
3、掌握铬黑T指示剂及钙指示剂的应用及指示剂终点的原理；
4、了解金属指示剂的特点
5、掌握配位滴定过程，突跃范围及指示剂的选择原理。
二、预习内容
1、EDTA滴定钙镁离子的原理；
2、金属指示剂的应用及变色的原理；
3、移液管的规格、使用；
4、滴定管的规格、洗涤、涂油、润洗等操作步骤；
三、基本操作
1、移液管的使用
（1）定义
移液管是用于准确量取一定体积溶液的量出式玻璃量器。
（2）润洗：
使用前用吸水纸将尖端内外的水除去，然后用待吸液润洗三次：左手持洗耳球，右手拇指和中指拿住标线以上部分，将移液管管尖插入约溶液1～2cm，将待吸液吸至球部1/4处，移出，荡洗，弃去（切记从尖口放出,应保持上管口和食指干燥）。
（3）移液：
左手持洗耳球，右手拇指和中指拿住标线以上部分，将移液管管尖插入约溶液1～2cm，将待吸液吸至标线以上，迅速移去洗耳球，同时用右手食指堵住管口，左手改拿盛待吸液的容器。然后，将移液管往上提起，使之离开液面，并将原深入溶液部分沿容器内部轻转两圈，以除去管壁上的溶液。使容器倾斜30度，其内壁与移液管尖紧贴，同时右手食指微微松动，使液面缓慢下降，直到管内溶液的弯月面与标线相切，这时应立即用食指按紧管口，移开待吸液容器，左手改拿接受溶液的容器，并将接受容器倾斜，使内壁紧贴移液管尖，成30度左右，然后放松右手食指，使溶液自然顺壁流下，待液面下降到管尖后，等15秒左右，移出移液管。（除特别注明，管尖残留溶液不吹入接受容器中）。
用移液管吸取溶液 从移液管放出溶液
2、滴定管的使用：
（1）定义：
滴定管是可准确测量滴定剂体积的玻璃量器。
（2）类别：
酸式滴定管：（特征—玻璃旋塞）用于盛放酸性溶液、中性溶液和氧化性溶液。
碱式滴定管：（特征—橡皮管+玻璃珠）用于盛放碱性和无氧化性溶液。
（3）滴定管的准备:
a、用前检查：检查是否漏水，旋塞转动是否灵活；酸式管涂凡士林；碱式管更换胶皮管或玻璃球。
活塞涂凡士林 碱式滴定管赶去气泡的方法
b、洗涤：要求管壁湿润洁净，不挂水珠。
（4）溶液的装入：
a、用待装液润洗2～3次，每次约10mL；
b、装液至0.00刻度以上；
c、排气泡；
d、调节初读数为0.00，或近0的任一刻度，以减小体积误差。
（4）滴定操作：
a、酸式滴定管：左手无名指和小指向手心弯曲，其余三指，拇指在前，食指、中指在后，轻扣旋塞，转动。
碱式滴定管：左手无名指及小指夹住尖嘴管，拇指与食指捏乳胶管，使玻璃球向手心移动，停止时，先松拇指和食指。
b、滴加方法：逐滴连续滴加；加一滴；使液滴悬而未落，即加半滴于锥形瓶壁（或用蒸馏水冲下或用溶液涮下）。
c、锥形瓶：右手三指拿住瓶颈，瓶底离台约2～3cm，滴定管下端深入瓶口约1cm，同一方向圆周运动，边滴边摇动。
d、注意事项：滴定时，左手不能离开旋塞任其自流；眼睛注意落点周围溶液颜色的变化；开始时可稍快，最后加半滴。
左手操作活塞 酸管滴定操作 碱管滴定操作
（5）读数：
a、装满或滴定完后，等1～2分钟再读数；若滴定速度较慢可等0.5～1分钟。
b、将滴定管从架上取下，用右手大拇指和食指捏住无刻度处，其他手指辅助，保持垂直，视线与凹液底部平行（深色溶液读两侧最高点）；读取的数值必须记录至小数点后第二位。
（6）滴定结束：
滴定管内剩余溶液应弃去，洗净滴定管，并用蒸馏水充满，夹在夹上备用。
四、实验原理
1. 水的总硬度的测定 在pH=10的NH3-NH4Cl缓冲溶液中，以铬黑T为指示剂，用EDTA标准溶液滴定溶液中的Ca2+、Mg2+。铬黑T和EDTA都能和Ca2+、Mg2+形成配合物，其配合物稳定性顺序为：[CaY]2- > [MgY]2- > [MgIn]- > [CaIn]-
加入铬黑T后，部分Mg2+与铬黑T形成配合物使溶液呈酒红色。用EDTA滴定时，EDTA先与Ca2+和游离Mg2+反应形成无色的配合物，化学计量点时，EDTA夺取指示剂配合物中的Mg2+，是指示剂游离出来，溶液有酒红色变成纯蓝色即为终点。
滴定前： Mg2+ + HIn2-←→ [MgIn]- + H+
纯蓝色 酒红色
化学计量点前 : Ca2+ + H2Y2-←→[CaY]2- + 2H+
Mg2+ + H2Y2-←→[MgY]2- + 2H+
化学计量点时 : [MgIn]- + H2Y2- ←→ [MgY]2- + HIn- + H+
酒红色 纯蓝色
根据消耗的EDTA 标准溶液的体积 V1 计算水的总硬度。
2. 钙镁含量的测定
取与测定总硬度时相同体积的水样, 加入NaOH调节pH=12，Mg2+ 即形成 Mg(OH)2 沉淀。然后加人钙指示剂, Ca2+与钙指示剂形成红色配合物。用EDTA 滴定时，EDTA 先与游离Ca2+形成配合物, 再夺取已与指示剂配位的Ca2+ ,使指示剂游离出来, 溶液由红色变为纯蓝色。由消耗EDTA标准溶液的体积V2计算钙的含量。再由测总硬度时消耗的EDTA体积V1和V2的差值计算出镁的含量。
水中若含有Fe3+、A13+, 可加三乙醇胺掩蔽；若有Cu2+、Pb2+、Zn2+等 , 可用Na2S或KCN掩蔽。
五、实验步骤
1、进入实验室，将实验要用到的有关仪器从仪器橱中取出，把玻璃器皿按洗涤要求洗涤干净备用。（思考题1 思考题2）
2. 水的总硬度测定
用移液管移取水样 50.Ooml（思考题3）, 置于 250ml锥形瓶中, 加 5ml三乙醇胺 ( 无Fe3+、 A13+时可不加)（思考题4）, 摇匀。加 5ml pH=10的NH3·H20-NH4Cl缓冲溶液（思考题5 思考题6）, 加铅黑T 指示剂约 0.1g ( 或溶液 5 滴 ), 用 EDTA 标准溶液滴定至溶液由酒红色变为纯蓝色, 记下EDTA 用量V1。平行测定3 次。计算水的总硬度。
3. 钙和镁含量的测定
用移液管移取水样 50.OOml, 置于锥形瓶 , 加5ml 三乙醇胺 (无Fe3+、 A13+ 时可不加), 摇匀。再加 2ml 10% NaOH（思考题7）, 摇匀后加钙指示剂少许( 约 0.1g), 用 EDTA 标准溶液滴定至溶液由红色变为纯蓝色, 记录 EDTA 用量 V2。平行测定 3 次。计算水中钙和镁的质量浓度。
思考题1：用到哪些仪器？
思考题2：滴定管、移液管洗涤干净的标准是什么？
思考题3：用移液管转移溶液前为什么要用移取液漂洗
思考题4：加入三乙醇胺的作用是什么？
思考题5：为什么要加入缓冲溶液？
思考题6：调解pH=10的意义有哪些？
思考题7：为什么要加入2ml 10% NaOH？
思考题答案：
1、锥形瓶、滴定管、移液管等。
2、要求管壁湿润洁净，不挂水珠。
3、保证被吸取溶液的浓度不发生变化。
4、如果溶液中含有Fe3+、Al3+时，加入三乙醇胺可将这些干扰离子掩蔽起来，使其不干扰滴定，便于终点的观察。
5、在配位滴定中，随着滴定剂EDTA的加入，溶液的pH会发生改变，也就改变了酸效应系数从而影响配合物的稳定常数，为了保持pH不变，所以要加入缓冲溶液。
7、为了调节pH=12，使其中的镁离子沉淀，测定钙的离子含量。
六、数据处理
1. 水的总硬度的测定数据
移取水样体积 /mL
EDTA初读数 EDTA终读数 用去EDTAH体积V1 /mL
Od
平均值
相对平均偏差
2. 钙和镁含量的测定
移取水样体积 /mL
EDTA初读数 EDTA终读数 用去EDTAH体积V2 /mL
ρ(Ca)
ρ(Mg)
平均值
相对平均偏差
七、存在的问题和注意事项
1. 铬黑T配成溶液以方便使用，准备室为每组准备一只干净的5L塑料桶作采水样用，并适当
增加公用移液管和烧杯，避免吸液排长队。
2. 本实验终点不够敏锐，特别是滴定钙。强调近终点要慢滴，每滴1抵后都要充分摇匀，直至纯蓝色为止，可作示范。
3. 用EDTA测定测定水的总硬度及钙镁含量时，要控制好pH，并注意好终点颜色变化，以防
止滴过。
八、测试题
测试题1： 移液管可以直接使用，没有必要漂洗。A. 正确； B. 错误；
测试题2： 刚洗涤过的移液管使用时，如若不漂洗，则导致测量结果。
A. 偏高； B. 偏低；C. 无影响
测试题3： 滴定终点的蓝色是（ ）的颜色。A. [MgIn]-； B. [CaIn]-；C. HIn2-
测试题4： 在测定钙镁含量时，可以用氨水代替NaOH。A. 正确； B. 错误；
测试题5：用EDTA测定水的总硬度时，指示剂铬黑T本身的颜色与铬黑T和金属离子生成的螯合物的颜色相近。A. 正确； B. 错误；
测试题6：水的总硬度是指水中的Mg2+、Ca2+总量，可以用每升水中含CaO的数量表示。
A. 正确； B. 错误；
测试题7：用EDTA测定水的总硬度时，用铬黑T做指示剂，用HAc-NaAc缓冲溶液调节溶液酸度。 A. 正确； B. 错误；
测试题答案：1、（ B ）；2、（ B ）；3、（ C ）；4、（ B ）；5、（ B ）；6、（ A ）；7、（ B ）；

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