分析化学实验报告 分析化学实验报告酸碱滴定

      分析化学实验报告

      （编号：）

      实验名称：EDTA标准溶液的配制与标定及

      水总硬度的测定

      所在班级：

      学号：

      姓名：

      实验时间：

      实验成绩：

      实验六  EDTA 标准溶液的配制与标定及水硬度的测定

      一、【实验目的】

      1、掌握EDTA 标准溶的液配制和标定方法；

      2、熟悉金属指示剂的变色原理以及滴定终点的判断方法。

      3、了解配位滴定法测定水总硬度的原理和方法。

      4、掌握水硬度的计算。

      二、【实验原理】

      EDTA （乙二胺四乙酸）是一种有机络合剂，能与大多数金属离子形成稳定的螯合物，因此常用作配位滴定的标准溶液。由于 EDTA 在水中的溶解度较小，因此配制 EDTA 标准溶液常用乙二酸四乙酸二钠(EDTA －2Na·2H 2O)盐配制。EDTA －2Na·2H 2O 为白色结晶粉末，因不易制得纯品，标准溶液常用间接法配制。标定EDTA 标准溶液的基准试剂较多，例如Zn ，ZnO ，CaCO 3，Bi ，Cu ，MgSO 4·7H 2O ，Ni ，Pb 等。

      通常 以ZnO 为基准物质标定其浓度。滴定时溶液的pH ＝10，指示剂为铬黑T ，滴定至溶液由紫红色变为纯蓝色即为终点。滴定过程可以用方程式表示为：

      滴定前：  Zn 2+ + HIn 2-

      ZnIn - + H +

      酒红色      终点时：    ZnIn - + H 2Y 2-

      ZnY 2- + H 2In -

      纯蓝色

      1-ZnO ZnO EDTA L mol 1000

      ⋅⨯⨯=

      EDTA

      V M m c

      水的总硬度是指水中的的总量，它包括暂时硬度和永久硬度。水中Ca 2+,Mg 2+以碳酸氢盐形式存在的称为暂时硬度；若以硫酸盐、硝酸盐或氯化物形式存在称为永久硬度。

      硬度又分为钙硬和镁硬，钙硬是由Ca 2+引起的，镁硬是由Mg 2+引起的。

      水的硬度是表示水质的一个重要指标，对工业用水关系很大。水的硬度是形成锅垢和影响产品质量的主要因素。因此，水的硬度即水中钙、镁总量的测定，这为确定用水质量和进行水处理提供依据。

      水的总硬度的测定一般采用配位滴定法。 在pH=10的氨-氯化铵时，以铬黑T 为指示剂[1]，用EDTA 标准溶液直接滴定水中的Ca 2+、Mg 2+总量。由于K CaY ﹥K MgY ﹥K Mg·EBT ﹥

      K Ca·EBT ，铬黑T 先于部分Mg-EBT(酒红色)。当EDT

      A 滴入时，EDTA 与Ca 2+、Mg 2+络合，

      终点时EDTA 夺取Mg-EBT 中的Mg 2+，将EBT 置换出来，溶液由酒红色转为纯蓝色。测定水中钙硬度时，另取等量水样加NaOH 调节溶液pH=12～13.使Mg 2+生成Mg(OH)2沉淀，加入钙指示剂用EDTA 滴定，测定水中Ca 2+的含量。已知Ca 2+、Mg 2+的总量和Ca 2+的含量，即可算出水中的含量即镁硬。

      滴定时，Fe 3+、Al 3+的干扰可用三乙醇胺掩蔽，Cu 2+、Pb 2+、Zn 2+等重金属离子可用KCN ，Na 2S 予以掩蔽[2]。

      国际上水的硬度有多种表示方法，常以水中Ca 2+、Mg 2+总量换算为CaO 含量的方法表示，单位为mg·L -1和（°）。水的硬度10表示1L 水中含10mgCaO 。计算水的总硬度公式为：

      1000)(O

      H CaO

      EDTA 2⨯⨯V M cV    （mg·

      L -1） 100)(O

      H CaO

      EDTA 2⨯⨯V M cV      （°）

      式中O H V 2为水样体积（mL ）。

      三、【实验试剂和仪器】

      仪器：分析天平，台秤，酸式滴定管，烧杯，锥形瓶，量筒，聚乙烯瓶，酒精灯，pH 试纸，洗瓶，碱式滴定管，吸移管，吸耳球，试剂瓶，称量瓶。

      试剂与材料：EDTA －2Na·2H 2O （），ZnO （基准试剂），盐酸，铬黑T 指示剂：铬黑T

      g与NaCl 10 g研细混匀；

      氨－氯化铵缓冲溶液(pH＝10)：取20 g NH4Cl溶于少量水中，加入100 mL浓氨水，加水稀释至1000 mL；

      氨试液：取浓氨水400 mL，加水稀释至1000 mL；

      %甲基红的乙醇液：取甲基红g，加无水乙醇100 mL。

      mol·L-1EDTA标准溶液；

      铬黑T指示剂5 g·L-1，称取g铬黑T，加20 mL三乙醇胺，用水稀释至100 mL

      氨－氯化铵缓冲溶液（pH=10），溶解20 gNH4Cl于少量水中，加入100 mL浓氨水，用水稀释至1 L；

      四、【实验步骤】

      1、mol·L-1EDTA溶液的配制取EDTA－2Na·2H2O g，

      加100 mL蒸馏水，温热使固体快速溶解，用蒸馏水稀释至300 mL，摇匀，贮存于聚乙烯瓶中，备用。

      2、mol·L-1EDTA溶液的标定

      、精密称取已在800℃灼烧至恒重的基准ZnO ~ g，加稀HC（1:1）20 mL使之溶解，转入的容量瓶中，稀释至刻度，摇匀备用。

      、取上述溶液与锥形瓶中，加蒸馏水25 mL，甲基红指示剂的乙醇溶液1滴，滴加氨试液至溶液呈微黄色。再加蒸馏水25 mL，氨－氯化铵缓冲溶液10 mL，铬黑T指示剂适量，用EDTA溶液滴定至溶液由紫红色变为纯蓝色即为终点。平行滴定三次。实验数据记录在下表中。

      3、水总硬度的测定

      、·L-1 EDTA标准溶液的配制：准确移取上述已标定好

      的EDTA溶液于250ml容量瓶中，稀释至刻度，摇匀备用。

      、准确取自来水样100 mL（V）于250 mL锥形瓶中，加入5 mL氨－氯化铵缓冲溶液，适量铬黑T，用mol·L-1 EDTA标准溶液滴定至溶液由酒红色变为纯蓝色，即为终点。记录EDTA耗用的体积为V1 (mL)。平行测定三次。计算水的总硬度。

      五、【实验数据及处理】

      根据滴定消耗EDTA 的体积，按下式计算EDTA 标准溶液的准确浓度：

      1-ZnO ZnO EDTA L mol 1000

      ⋅⨯⨯=

      EDTA

      V M m c    1ZnO mol g 38.81-⋅=M

      表1

      1

      2

      3

      ZnO 的质量（g ）    滴定管的初始读数（mL ）    滴定终点读数（mL ）    消耗EDTA 体积（mL ）    EDTA 溶液的浓度(mol·L -1)

      EDTA 溶液的平均浓度(mol·L -1)  相对偏差（%）

      根据下式计算水的总硬度：

      水的总硬度EDTA CaO ()cV M =⨯

      1mol g 077.56-⋅=KBr M

      表2

      序  号

      1

      2

      3

      标准溶液浓度（mol·L -1）  自来水体积(mL)    滴定初始读数(mL)    第一终点读数(mL)    第二终点读数(mL)

      V1（mL）

      V2（mL）

      V1平均值（mL）

      V2平均值（mL）

      水的总硬度

      六、【实验思考题】

      1、滴定中为什么要加氨试液？加氨－氯化铵缓冲溶液的目的是什么？

      答：加氨试液是为了中和氢离子；用EDTA测定时，每一种金属离子的测定，都必须控制在一定的PH值范围内。氨-氧化铵缓冲溶液，可以调节并溶液的PH值，并可以控制溶液的PH不发生显著的变化。

      2、配位滴定中选择金属指示剂的原则是什么？

      答：a.指示剂与金属离子形成的配合物与指示剂本身的颜色应有显著差别。

      b.显色反应灵敏、迅速，有良好的变色可逆性。

      c.指示剂与金属离子配合物的稳定性要适当，既要有足够的稳定性，但又要比该金属离子与EDTA配合物的稳定性小。

      d.指示剂与金属离子形成的配合物要易溶于水。

      e.指示剂与金属离子的显色应具有一定的选择性。

      f.金属离子指示剂应比较稳定，便于贮存和使用。

      3、水总硬度测定实验中移液管是否要用去离子水润洗？锥形瓶是否要用去离子水润洗？

      答：如果之前移液管和锥形瓶都已清洗的话，不需要再实验前再用去离子水润洗了。

      应该用自来水样润洗后，再移液。

      七、【实验注意事项】

      1、甲基红指示剂只需加1滴，如多加了几滴，在滴加氨试液后溶液呈现较深的黄色，致使终点颜色发绿。

      2、滴加氨试液至溶液呈微黄色，应边加边振摇，如果出现Zn(OH)2沉淀，可用稀HCl 调回，使沉淀溶解。

      3、配位反应为分子反应，反应速度不如离子反应速度快，因此近终点时，滴定速度不宜太快。

      4、铬黑T与Mg2+显色的灵敏度高，与Ca2+显色的灵敏度低，当水样中钙含量很高而镁含量很低时，往往得不到敏锐的终点。可在水样中加入少许Mg-EDTA，利用置换滴定法的原理来提高终点变色的敏锐性，或者改用K-B指示剂。

      5、若水样中含锰离子的量超过1 mg·L -1，在碱性溶液

      中以氧化成高价，使指示剂变为灰白或者浑浊的玫瑰色。可在水样中加入～2 mL 10 g·L -1的盐酸羟胺，还原高价锰，以消除干扰。

      6、使用三乙醇胺掩蔽Fe3+,Al3+，须在pH﹤4下加入，摇动后再调节pH至滴定酸度。本实验只提供三乙醇胺溶液，所测水样是否需要加入三乙醇胺，应由实验决定。若水样含铁量超过10 mg·L-1时，掩蔽有困难，需要用纯水稀释到含Fe3+不超过7 mg·L -1。

      7、滴定时，因反应速度较慢，在接近终点时，标准溶液慢慢加入，并充分摇动；因氨性溶液中，当Ca(HCO3)2含量高时，可慢慢析出CaCO3沉淀使终点拖长，变色不敏锐。这时可于滴定前将溶液酸化，即加入1～2滴1:1HCl，煮沸溶液以除去CO2。但不宜多加，否则影响滴定时溶液的pH。

      8、EDTA 若贮存于玻璃器皿中，根据玻璃质料的不同，

      EDTA将不同程度地溶解玻璃中的Ca2+而生成CaY2，使EDTA 溶液浓度缓慢降低。因此，在每使用一段时间后，做一次检查性标定。最好贮存于聚乙烯之类的容器中，其浓度基本不改变。

      9、铬黑T的配制方法：（1）取铬黑T 与磨细干燥的NaCl 研匀，配成固体合剂，保存于干燥器中。用时挑出少许即可。（2）取铬黑T 溶于15mL三乙醇胺，待完全溶解后，加入5mL无水乙醇即得。滴定时，Fe3+、Al3+等干扰离子用三乙醇胺掩蔽；Cu2+、Pb2+、Al3+、Zn2+等金属离子则可用KCN、Na2S或巯基乙酸等掩蔽。

      注意仪器与试剂质量常有变化，故应根据具体情况确定最适宜的指示剂比例。

      10、当水的硬度较大时，在pH≈10 会析出CaCO3沉淀，使溶液浑浊：

      HCO3—+ Ca2+ + OH—== CaCO3↓+ H2O

      这种情况下，滴定至“终点”时出现返回现象，使终点难以确定，测定结果重现性差。为了防止Ca2+、Mg2+的沉淀，可量取水样，放入一小块刚果红试纸，用1:1 盐酸酸化至试纸变蓝色，振摇两分钟后，再如前述进行测定。