水體硬度的測(cè)定
硬度是指鈣、鎂在水中的總濃度。硬度過(guò)高的水(硬水)易在鍋爐、管道內(nèi)形成有害的水垢,不僅影響傳熱效果,還可能引起爆炸。人飲用硬水也易引起腸胃不適。
硬度單位很多,我國(guó)習(xí)慣上使用德國(guó)硬度(簡(jiǎn)稱(chēng)度)。1度相當(dāng)于10毫克氧化鈣在1升水中引起的硬度。
本實(shí)驗(yàn)在pH值等于10的條件下,用EDTA溶液滴定Ca2+、 Mg2+。滴定前,作為指示劑的鉻黑T與Ca2+、Mg2+形成紫色或紫紅色的溶液。滴定過(guò)程中,Ca2+、Mg2+首先與EDTA反應(yīng),到達(dá)終點(diǎn)時(shí),由于Ca2+、Mg2+與鉻黑T形成的絡(luò)離子遭破壞,溶液由紫色或紫紅色變?yōu)榱了{(lán)色。
工具與材料
酸式滴定管,錐形瓶,容量瓶,移液管,棕色瓶,分析天平。
碳酸鈣,濃氨水,氯化銨,氯化鈉,鹽酸,合EDTA二鈉,乙醇,50%三乙醇胺,鉻黑T。
活動(dòng)過(guò)程
1.緩沖溶液的配制。
稱(chēng)取20克氯化銨,溶于少量水中,加入100毫升濃氨水,移入1000毫升容量瓶中后,用水稀釋至標(biāo)線。
2.鉻黑T指示劑干粉的配制。
稱(chēng)取0.5克鉻黑T和100克氯化鈉,充分混勻后,研細(xì),盛放于棕色瓶中。
3.鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制。
將碳酸鈣在150攝氏度烘箱內(nèi)干燥2小時(shí),取出后在干燥器冷卻。準(zhǔn)確稱(chēng)取1.001克,置于500毫升錐形瓶中,加少量水潤(rùn)濕后,逐滴加入鹽酸至碳酸鈣完全溶解,將此溶液移入容量瓶中,加蒸餾水定容至1000毫升。此溶液中c(CaCO3)為0.01000摩/升。
4.EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)定。
準(zhǔn)確稱(chēng)取3.7克(精確至0.1毫克)二水合EDTA二鈉,溶于少量水中,然后移入1000毫升容量瓶?jī)?nèi),稀釋至標(biāo)線。
用移液管準(zhǔn)確吸取鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液10.00毫升于25毫升錐形瓶中,加緩沖溶液5毫升,再加入50毫克鉻黑T指示劑干粉,用EDTA溶液滴定到剛出現(xiàn)藍(lán)色為止,記錄消耗的EDTA溶液體積,根據(jù)下列公式計(jì)算EDTA的標(biāo)準(zhǔn)濃度。
c1:EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度(摩/升)
c2:鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度(摩/升)
V2:鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積(毫升)
V1:消耗的EDTA溶液的體積(毫升)
5.水樣硬度的測(cè)定。
移取100.00毫升水樣于錐形瓶中,加入緩沖溶液5毫升,再加50%的三乙醇胺5毫升,鉻黑T指示劑100毫克,用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,當(dāng)溶液由紫色或紫紅色變?yōu)榱了{(lán)色時(shí),即為終點(diǎn),記錄EDTA用量。
根據(jù)下列公式,計(jì)算水樣中Ca2+、Mg2+的濃度和水的硬度。
c4:水體中Ca2+、Mg2+總濃度(摩/升)
c1:EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度(摩/升)
V3:消耗的EDTA的體積(毫升)
V4:水樣的體積(毫升)
56:氧化鈣的摩爾質(zhì)量(克/摩)
說(shuō)明與延伸
1.由于整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程時(shí)間較長(zhǎng),鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制和EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)定可由實(shí)驗(yàn)室老師完成,學(xué)生僅做水樣的滴定即可。
2.滴定時(shí),加入緩沖溶液后,應(yīng)馬上進(jìn)行滴定,并在5分鐘之內(nèi)完成,以免Ca2+、Mg2+在堿性溶液中形成沉淀。
3.滴定應(yīng)在白天或日光燈下進(jìn)行,有色燈下操作會(huì)影響終點(diǎn)的觀察。
4.酸式滴定管的正確操作見(jiàn)圖。
5.本實(shí)驗(yàn)要多次將溶液轉(zhuǎn)入容量瓶中,實(shí)驗(yàn)前要學(xué)會(huì)正確的操作方法(圖)。
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