EDTA标准溶液的标定和水的硬度测定(实验报告)

EDTA标准溶液的标定和水的硬度测定

（四川农业大学生命科学与理学院（625014）应用化学09-2 王雨20096824 ）

【摘 要】本实验利用络合滴定法分别标定了EDTA标准溶液、测定了自来水的硬度。 首先，以CaCO3为基准物质、钙指示剂指示滴定终点标定了EDTA标准溶液的浓度， 得到其平均浓度为0.01592 mol?L-1。再以铬黑T为指示剂、用标定后的EDTA测定了 水的总硬为12.61±0.01（°），以钙指示剂为指示剂测得水的钙硬为9.46±0.01（°）， 则有镁硬为3.15±0.01（°）。

【关键词 】EDTA ；标定 ；水 ；硬度

1 引言

EDTA是乙二胺四乙酸或其二钠盐的简称（缩写为H4Y或Na2H2Y?2H2O），由于前者的溶解度小，通常用其二钠盐配制标准溶液。尽管EDTA可制得纯品，但EDTA具有与金属离子配位反应普遍性的特点，即使是水和试剂中的微量金属离子或器壁上溶出的金属离子也会与EDTA反应，故通常仍用间接法配制标准溶液。一般先配成浓度约为0.01mol?L-1的溶液，再用基准物质来标定，常用的基准物质是Zn、ZnO、CaCO3、Bi、Cu、MgSO4?7H2O、Hg、Ni、Pb等。本实验控制pH在12~13的酸度下，以钙指示剂指示终点滴定，用CaCO3作为基准物质进行滴定。

首先，所加钙指示剂与少量Ca2+反应，形成具有“足够”稳定性的酒红色配合物，滴定过程中滴加的EDTA与游离的Ca2+配位形成更稳定的（与指示剂配合物比较）配合物，最后EDTA再夺取指示剂配合物中的Ca2+而指示剂游离出来，溶液呈现出指示剂自身（在一定pH范围）的纯蓝色而显示终点。其相关反应：

HIn2- （纯蓝色）+ Ca2+?

CaIn-（酒红色）+H2Y2-+OH-?CaIn-（酒红色） +H+ CaY2+（无色）+ HIn2-（纯蓝色）+H2O

水中的钙、镁离子总量，可用EDTA配位滴定法测定。钙硬测定原理与以CaCO3为基 准物质标定EDTA标准溶液浓度相同。总硬则以铬黑T为指示剂，控制溶液的酸度为pH≈10，以EDTA标准溶液滴定之。由EDTA溶液的浓度和用量，可算出水的总硬，由总硬减去钙硬即镁硬。根据《中华人民共和国国家标准GB5750—50. 生活饮用水标准检验法》，生活饮用水的总硬不超过450 mg/L，即 。

水的硬表示方法：以度（°）计，1硬度单位表示十万份水含1份CaO，即1°=10-5 mg?L-1

CaO。硬度????cEDTA?VEDTA?

VH2OMCaO1000?105。

2 实验部分

2.1 试剂与仪器

乙二胺四乙酸二钠（固体，AR）；CaCO3（固体，GR或AR）；1+1NH3?H2O；镁溶液（溶解1 g MgSO4?7H2O于水中，稀释至200 mL）；100 g?L-1NaOH溶液；钙指示剂（固体指示剂）；NH3—NH4Cl缓冲溶液（pH≈10）；铬黑T指示剂

酸式滴定管；烧杯；称量瓶；锥形瓶；移液管；量筒

2.2 实验方法

2.2.1

2.2.1.1 EDTA标准溶液的配制与标定 0.015 mol?L-1EDTA标准溶液的配制：在台秤上称取乙二胺四乙酸二钠2.8 g，溶 解于300~400 mL温水中，稀释至500 mL，如浑浊，应过滤。转移至500 mL细口瓶中，摇匀。

2.2.1.2 0.01 mol?L-1标准钙溶液的配制：准确称取CaCO3基准物质0.25~0.3 g（称准至小 数点后第4位）于小烧杯中，盖以表面皿，加水润湿，再从烧杯嘴边逐滴加入数毫升1+1HCl至完全溶解，用水把可能见到表面皿上的溶液淋入烧杯中，加热近沸，待冷却后移入250 mL容量瓶中，稀释至刻度，摇匀。

2.2.1.3 标定：用移液管移取25 mL标准钙溶液，置于锥形瓶中，加入约25 mL水、2 mL 镁溶液、5 mL 100 g?L-1NaOH溶液及约10 mg（绿豆大小）钙指示剂，摇匀，用EDTA溶液滴定至由酒红色变至纯蓝色，即为终点。

2.2.2

2.2.2.1 水的硬度测定 总硬的测定：用移液管量取澄清的水样100 mL放入250 mL锥形瓶中，加入5 mL NH3—NH4Cl缓冲溶液，摇匀。再加入约0.01 g铬黑T固体指示剂，再摇匀，此时溶液呈酒红色，以0.015 mol?L-1EDTA标准溶液滴定至纯蓝色，即为终点。

2.2.2.2 钙硬的测定：量取澄清水样100 mL，放入250 mL锥形瓶中，加4 mL100 g?L-1

-1NaOH溶液，摇匀，再加入约0.01 g钙指示剂，再摇匀。此时溶液呈淡红色。用0.015mol?L

EDTA标准溶液滴定至呈纯蓝色，即为终点。

2.2.2.3 镁硬的测定：由总硬减去钙硬即得镁硬。

3 结果与讨论

3.1 在标定EDTA标准溶液的浓度的实验中，用分析天平称取了EDTA固体2.8316 g、

CaCO3固体0.3059 g。用1+1HCl将CaCO3完全溶解，配制得到钙标准溶液的浓度为0.01222mol?L。标定EDTA过程中消耗EDTA的量如表1。从实验结果可以看出，18.91严重偏离平均值，

表1 标定EDTA的实验数据

平行测定

VEDTA/mL cEDTA/(mol?L) cEDTA/(mol?L)

?1?1

-1

Ⅰ

19.20 0.01591

Ⅱ

19.13 0.01597

Ⅲ

19.25 0.01587

Ⅳ

19.10 0.01599

Ⅴ

19.21 0.01590

Ⅵ

19.20 0.01591

Ⅶ

19.20 0.01591

0.01592 4.2×10-5 0.26%

s

sr

3.2 以铬黑T为指示剂、标定好的EDTA为滴定剂，测定自来水的总硬度。如表一。

表一：测定水的的总硬度

平行测定

VEDTA/mL

14.13

14.15

14.12

14.10

14.14

14.10

14.11

Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ

水的硬度（°） 水的平均硬度（°）

s

sr

12.62 12.63 12.61 12.59 12.61 0.016 0.13%

12.62 12.59 12.60

由络合滴定的原理和EDTA与Ca2+、Mg2+的络合滴定的条件稳定常数（lgKCaY=10.24，

'

lgKMgY=8.25）可知，滴定前，应该用NH3—NH4Cl缓冲溶液把试液的pH控制在10左右。

'

3.3 以钙指示剂为指示剂、标定好的EDTA为滴定剂，测定自来水的钙硬及镁硬，结果如

表二。

表二：测定钙的硬度 平行测定

VEDTA/mL

Ⅰ

10.60 9.46

Ⅱ

10.61 9.47

Ⅲ

10.59 9.45

Ⅳ

10.62 9.48 9.46 0.012 0.12% 3.15±0.01

Ⅴ

10.59 9.45

Ⅵ

10.60 9.46

Ⅶ

10.61 9.47

钙硬（°） 平均钙硬（°）

s

sr

镁硬（°）

用EDTA法测定自来水的硬度时，可能有铜、锌等离子干扰结果。铜离子存在使滴定 终点不明显；锌离子参加反应，使结果偏高。遇此情况，可用20 g?L-1 Na2S溶液将铜离子沉淀。 3.4 实验结果

自来水的总硬度为12.61±0.01（°）；钙硬为9.46±0.01（°）；镁硬为3.15±0.01（°）。 此自来水为中硬水。

[参考文献]

[1]、《分析化学实验》第三版 四川大学化工系、浙江大学化学系 [2]、《无机及分析化学实验》 王仁国

[3]、《中华人民共和国国家标准GB5750—50. 生活饮用水标准检验法》

 

第二篇：实验五：EDTA标准溶液的配置和滴定及水总硬度的测定


 

EDTA的配制、标定及水的硬度分析

指导老师 吴明君

化学生物学一班 刘淑岚 20123003

摘要 本实验先用CaCO3为基准物质，加入钙指示剂，标定EDTA标准溶液，得到其浓度为0.01526±0.00004。然后以铬黑T为指示剂，并用已标定过的EDTA标准溶液测定水的总硬度，得到水的总硬度为12.38±0.16。再以Ca指示剂为指示剂测定水的钙硬为12.13±0.17，最后由总硬减去钙硬得镁硬为0.26。数据分析时运用Q检验法对数据经行了分析处理。

关键词 EDTA标准溶液，标定，水的硬度，铵态氮测定

Determination of standard solution of NaOH in the titration and ammonium salts total alkalinity of industrial soda

Adviser Mingjun Wu

chemicobiology class 1  Shulan Liu  20123003

Abstract The experiment first using CaCO3 as a reference substance , add calcium indicator , calibration standard EDTA solution to give a concentration of 0.01526±0.00004 . Then chrome black T as indicator , and the determination of total hardness of water has been calibrated with EDTA standard solution , the resulting total water hardness 12.38±0.16 . Ca indicator then measured as an indicator of water calcium hardness is 12.13±0.17 . Finally, subtract hard by the total calcium magnesium hard to get hard 0.26 . Data analysis using Q -test analysis of the data processed by the line .

Keywords EDTA standard solution , calibration, water hardness, ammonium determination

综述 在环境监测分析中，总硬度为常规分析项目。测定地下水和地表水中的总硬度，一般常用EDTA滴定法。该法虽具仪器价廉、步骤简单、操作方便、准确可靠的优点，但就其某些具体操作而言，尚有待进一步完善。乙二胺四乙酸（简称EDTA，常用H4Y表示）难溶于水，常温下其溶解度为0.2g/L（约0.0007mol/L），在分析中通常使用其二钠盐配置标准溶液。乙二胺四乙酸二钠盐的溶解度为120g/L，，可配成0.3mol/L以上的溶液，其水溶液的pH≈4.8，通常采用间接法配制标准溶液。本实验以CaCO3为基准物，Ca指示剂为指示剂标定EDTA标准溶液的浓度。

一般含有钙、镁盐类的水叫硬水（硬水和软水尚无明确的界限，硬度小于5°的，一般可称软水）。硬度有暂时硬度和永久硬度之分。

暂硬和永硬的总和称为“总硬”。由镁离子形成的硬度称为“镁硬”。由钙离子形成的硬度成为“钙硬”。

水中钙、镁离子含量，可用EDTA配位滴定法测定。钙硬测定原理与以CaCO3为基准物标定EDTA标准溶液浓度相同。总硬则以铬黑T为指示剂，控制溶液的酸度为pH≈10，以EDTA标准溶液滴定之。由EDTA溶液的浓度和用量，可算出水的总硬，由总硬减去钙硬即为镁硬。

水的硬度的表示方法有多种，随各国的习惯而有所不同。有将水中的盐类都折算成CaCO3而以CaCO3的量作为硬度标准的。也有将盐类合算成CaO而以CaO的量来表示的。本实验采用我国目前常用的表示方法：以度（°）计，1硬度单位表示十万份水中含一份CaO，即1°=10-5mg/LCaO。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

细口试剂瓶，称量瓶，烧杯，表面皿，250mL容量瓶，25mL移液管，锥形瓶

乙二胺四乙酸二钠（固体，AR），CaCO3（固体，GR或AR），1+1NH3·H2O，镁溶液（溶解1gMgSO4·7H2O）于水中，稀释至200mL），100g/LNaOH溶液，钙指示剂（固体指示剂），NH3-NH4Cl缓冲溶液（pH≈10），铬黑T指示剂

1.2 实验方法及步骤

1.2.1 EDTA标准溶液的配制 欲配制浓度为0.015mol/LEDTA溶液，在台秤上称取乙二胺四乙酸二钠2.85g，溶解于300-400mL温水中，稀释至500mL，如混浊，应过滤。转移至500mL细口瓶中，摇匀。

1.2.2标准钙溶液的配制 置碳酸钙基准物于称量瓶中，在110℃干燥2h，置干燥器中冷却后，准确称取0.5-0.6g于小烧杯中，盖以表面皿，加水润湿，再从杯嘴边缘逐滴加入数毫升1+1HCl至完全溶解，用水把可能溅到表面皿上的溶液淋洗入杯中，加热近沸，待冷却后移如250mL容量瓶中，稀释至刻度，摇匀。

1.2.3 EDTA标准溶液的标定 用移液管一区25mL标准钙溶液，置于锥形瓶中，加入约25mL水、2mL镁溶液、5mL100g/LNaOH溶液及约10mg钙指示剂，摇匀后，用EDTA溶液滴定至由红色变至蓝色即为终点。平行滴定5-6次，计算出EDTA的浓度。

1.2.4 总硬度的测定 量取澄清的水样100mL放入250mL或500mL锥形瓶中，加入5mL NH3-NH4Cl缓冲溶液，摇匀，再加入约0.01g铬黑T固体指示剂，再摇匀，此时溶液呈酒红，以0.02mol/LEDTA标准溶液滴定至纯蓝色，即为终点。

1.2.5 钙硬的测定 量取澄清水样100mL，放入250mL锥形瓶内，加4mL100g/LNaOH溶液，摇匀，再加入约0.01g钙指示剂，再摇匀。此时溶液呈淡红色。用0.02mol/LEDTA标准溶液滴定至呈纯蓝色，即为终点。

1.2.6 镁硬的测定 有总硬度减去钙硬及时镁硬。

2 实验数据记录与处理

2.1 EDTA标准溶液的标定

2.1.1数据记录

表一 EDTA标准溶液的标定

Table1-1 Calibration standard solution of EDTA

2.1.2数据取舍

将五个数据按从小到大的顺序排列为:

0.01522   0.01523    0.01529    0.01529    0.01529

可疑值为0.01522

用Q检验法进行检验：Q=（0.01523—0.01522）/（0.01529—0.01522）=0.14

由Q值表可知当置信度为96%时，Q表=0.73，Q小于Q表

所以0.01522应保留。

2.1.3数据处理

极差：R=cmax - cmin=0.00007（ml）

    

s= =3.4×10-5       =0.22%≤0.3%

取置信度为95%，tα,f=2.78，则μ=±t=0.01526±0.00004

2.2水硬度的测定

2.2.1数据记录

表二  水硬度的测定

Table1-2 Determination of water hardness

2.2.2数据取舍

Ⅰ将五个数据按从小到大的顺序排列为:

12.24 12.32 12.32 12.49 12.54

可疑值为12.54

用Q检验法进行检验：Q=（12.54—12.49）/（12.54—12.24）=0.17

由Q值表可知当置信度为96%时，Q表=0.73，Q小于Q表

所以12.54应予以保留

Ⅱ将五个数据按从小到大的顺序排列为:

11.98 12.15 12.24 12.24 12.32

可疑值为11.98

用Q检验法进行检验：Q=（12.15—11.98）/（12.32—11.98）=0.50

由Q值表可知当置信度为96%时，Q表=0.73，Q小于Q表

所以12.15应予以保留

2.2.3数据处理

Ⅰ极差：R=Xmax -Xmin=0.22

s= =0.13       =1.0%≥0.3%

取置信度为95%,则总硬度μ=±t=12.38±0.16

Ⅱ极差：R=Xmax -Xmin=0.34

s= =0.14       =1.2%≥0.4%

取置信度为95%，则钙硬μ=±t=12.13±0.17

镁硬=总硬-钙硬=0.26

4 结果与讨论

4.1副反应系数

KˊCa2+=KCaY-lgαCa-lgαY=10.69-1.12=9.57

KˊMg2+=KMgY-lgαMg-lgαY=8.7-2.04=6.66

4.2进行反应的时间 由于络合反应进行的较慢，故滴入EDTA的速度不能过快，应该缓慢滴定并充分混匀，使反应完全。

4.3加入指示剂的量及颜色的观察

4.3.1指示剂用量 实验过程中指示剂加入是溶液呈现明显可见的酒红色即可，加多或加少都会影响重点变色的观察。

4.3.2设置终点颜色对照 在做过初始试验和之前几次的实验不要立刻清洗锥形瓶，用其作为之后实验的颜色，因为滴定终点的颜色为缓慢连续变色，有了颜色的对照更易观察到终点。

4.3.3变色敏锐的关键 为使滴定终点变色敏锐，实验中会加入适量Mg(OH)2，这是滴定终点能否出现明显的亮蓝色的关键。

参考文献

[1] 四川大学化工学院，浙江大学化学系，分析化学实验，北京：高等教育出版社，2003.6

[2] 武汉大学，分析化学，北京：高等教育出版社，2006.7

[3] 王仁国，无机及分析化学实验，北京：中国农业出版社，2007.9

[4] 王仁国，无机及分析化学，北京中国农业出版社，2006.8

[5] 多兰·哈布德力 阿力亚，EDTA滴定法测定水中总硬度的几点体会

致谢

感谢学校为我提供实验的平台，感谢吴明君老师的悉心指导

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