分析化学实验--水硬度的测定(配位滴定法)

实验二实验二 水总硬度的测定水总硬度的测定 配位滴定法配位滴定法 实验日期 实验日期 实验目的 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 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 o 10 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 二 测定原理 测定水的总硬度 一般采用配位滴定法即在pH 10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 e EBT 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 主要试剂三 主要试剂 1 0 02mol LEDTA 2 NH3 NH4Cl缓冲溶液 3 铬黑 0 5 4 三乙醇胺 1 2 5 Na2S溶液 2 6 HCl溶液 1 1 7 CaCO3固体 四 测定过程四 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 1 2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 ppm 1000 3 单位 水样 水总硬度 ml MCV CaCOEDTA 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 12 13 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 12 13 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 mol 3 108 4 1000 2 12 5 1 六次甲基四胺的物质的量 mol 2 1043 1 140 1000 10 200 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 1 30 0 1000 32 1000 2 12 5 1 140 1000 10 200 LmolCb 六次甲基四胺盐的浓度为 1 15 0 1000 32 1000 2 12 5 1 LmolCa 根据一般缓冲溶液计算公式 得 a b a C C pKpHlg a b B C C pKpHlg 14 15 0 30 0 lg85 8 14 45 5 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 1000 水 V McV CaOEDTA o 100 水 V McV CaOEDTA 6 为什么滴定 Ca2 Mg2 总量时要控制 pH 10 而滴定 Ca2 分量时要控制 pH 为 12 13 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 8 11 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 12 13 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 12 13 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 Mg EDTA 标准溶液滴定 Ca2 的含量 84 3100 0 100 08 5676 6 01013 0 1 d o 01012 0 70 24 00 2501000 0 2 C 01013 0 67 24 00 2501000 0 3 C01013 0 3 01013 0 01012 0 01013 0 C 007