（中職）化工分析項(xiàng)目三水硬度的測定教學(xué)課件

（中職）化工分析項(xiàng)目三水硬度的測定教學(xué)課件項(xiàng)目三水中鈣鎂含量測定任務(wù)一EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液制備任務(wù)二測定水中鈣鎂含量想一想：日常生活中，衣服等織物多次洗滌后會泛灰、泛黃、發(fā)暗，手感不柔軟，粗糙，為什么？硬水有何危害？洗衣服浪費(fèi)肥皂使鍋爐、換熱器結(jié)垢而影響熱效應(yīng)，甚至有可能引起鍋爐爆炸偶爾飲硬水的人，會引起腸胃功能紊亂用硬水煮食物會破壞或降低營養(yǎng)價值水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于硬度的指標(biāo)1、城市供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(CJ／T206—2005)總硬度(以CaCO3計(jì))不超過450(mg／L)2、中國建設(shè)部生活飲用水水源水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ類≤350Ⅱ類優(yōu)質(zhì)水≤4503、北方：380—1000左右，南方：200—500左右；井水比自來水的硬度大，井越深硬度越大水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于硬度的指標(biāo)4、中國地下水質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ類≤150低背景含量,各種用途.Ⅱ類≤300背景含量,各種用途.Ⅲ類≤450人體健康基準(zhǔn)值,集中式生活飲用水水源及工、農(nóng)業(yè)用水.Ⅳ類≤550農(nóng)業(yè)和工業(yè)用水,處理后可作生活飲用水Ⅴ類>550不宜飲用，其他用水可根據(jù)使用目的選用M+L以配位反應(yīng)為基礎(chǔ)的滴定分析法叫做配位滴定法配位滴定法金屬離子配位劑配合物無機(jī)配位劑有機(jī)配位劑ML任務(wù)一

EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的制備

常用的有機(jī)配位劑------EDTA什么是EDTA？配位滴定為什么常用EDTA配位？簡稱:EDTA簡寫：H4Y

H4Y在水溶液中溶解度較小，常用其二鈉鹽(Na2H2Y·2H2O)配制標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液，也稱EDTA一、EDTA的配位特性乙二胺四乙酸a.配位能力強(qiáng)，穩(wěn)定性大

EDTA能與金屬離子形成穩(wěn)定的螯合物（環(huán)狀配合物）。右圖為NiY結(jié)構(gòu)1.EDTA與金屬離子配合物的特點(diǎn)b.配位比簡單EDTA與1～4價的金屬離子形成1：1的配合物

c.配位反應(yīng)速度快

d.EDTA與金屬離子形成的配合物易溶于水

EDTA與金屬離子的配合物及其穩(wěn)定性

M+Y=MY穩(wěn)定常數(shù)：KMY=[MY]÷[M][Y]常見配合物穩(wěn)定常數(shù)見附錄三KMY值越大，配合物越穩(wěn)定2．EDTA在溶液中的存在形式

不同pH溶液中，EDTA各種存在形式的分布曲線如下在高酸度條件下，EDTA是一個六元弱酸，在溶液中存在有六級離解平衡和七種存在形式PH增大H2Y2-HY3-Y4-H4YH3Y-H5Y+H6Y2+EDTA各種型體分布圖分布分?jǐn)?shù)1)在pH>12時,2)Y4-形式是配位以Y4-形式存在；的有效形式；EDTA的配位能力與溶液酸度（pH值）有關(guān)

3．EDTA的酸效應(yīng)和酸效應(yīng)系數(shù)定義：

αY（H）=c(Y)÷[Y]EDTA的各種存在形式的總濃度c(Y)與能參加配位反應(yīng)的有效存在形式Y(jié)4-的平衡濃度的比值

酸效應(yīng)系數(shù)αY（H）

——用來衡量酸效應(yīng)大小的值由于H+的存在，使EDTA配位能力降低的現(xiàn)象稱為EDTA的酸效應(yīng)

附錄四

不同pH值時的lgαY（H）討論：由上式和表中數(shù)據(jù)可見ａ．酸效應(yīng)系數(shù)隨溶液酸度增加而增大，隨溶液pH增大而減小；ｂ．αY（H）的數(shù)值越大，表示酸效應(yīng)引起的副反應(yīng)越嚴(yán)重；（1）提高溶液pH，酸效應(yīng)系數(shù)減小,KMY'增大，有利于滴定（2）提高溶液pH，金屬離子易發(fā)生水解反應(yīng),使KM‘Y減小，不有利于滴定

兩種因素相互制約，具有：最佳點(diǎn)溶液pH對滴定的影響即：最高允許酸度（最低pH值）4.酸效應(yīng)曲線（林邦曲線）及其用途選擇滴定金屬離子酸度條件判斷干擾情況控制酸度進(jìn)行連續(xù)測定兼作pH－lgαY(H)表用lgY(H)pH8101214161820222426283032lgKMY

MgCaFe3+Fe2+Al3+酸效應(yīng)曲線的用途：由于配位反應(yīng)本身會釋放出H+，導(dǎo)致滴定過程中酸度增高，Mg2++HY3-===MgY2-+2H+為使配位滴定順利進(jìn)行，一般用酸堿緩沖溶液控制溶液酸度。

二、酸堿緩沖溶液1.定義能對溶液的酸度起穩(wěn)定作用的溶液

2.作用在緩沖溶液中加入少量的強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或適當(dāng)稀釋時，溶液酸度基本保持不變3.組成弱酸-弱酸鹽、弱堿-弱堿鹽等組成HAc－NaAc、NH3－NH4Cl酸性緩沖溶液堿性緩沖溶液（1）控制溶液pH；（2）測量溶液pH時用作標(biāo)準(zhǔn)溶液，即標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液（如用于校正pH計(jì)）常用緩沖溶液的配制方法見附錄七4.緩沖溶液在分析化學(xué)中用途三.配制0.02mol.L-1EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液想一想：欲配制0.020mol.L-1EDTA溶液500mL，如何配制？EDTA應(yīng)貯存在聚乙烯塑料瓶中或硬質(zhì)玻璃瓶中搖勻，貼上標(biāo)簽待標(biāo)定稱取3.8gNa2H2Y·2H2O加水，加熱溶解冷卻稀釋至500mLEDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液可用ZnO、純Zn或CaCO3等基準(zhǔn)物質(zhì)（國標(biāo)法規(guī)定用ZnO）標(biāo)定

四、配制ZnO標(biāo)準(zhǔn)溶液基準(zhǔn)物質(zhì)必須具備以下條件組成恒定并與化學(xué)式相符純度足夠高；大于99.9%性質(zhì)穩(wěn)定有較大的摩爾質(zhì)量

用于直接法配制標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液或標(biāo)定溶液濃度的物質(zhì)常見的基準(zhǔn)物質(zhì)：Na2CO3、K2Cr2O7、鄰苯二甲酸氫鉀（KHC8H4O4）、CaCO3、Na2C2O4、NaCl、硼砂（Na2B4O7.10H2O）、ZnO、H2C2O4.2H2O等

1.配制ZnO步驟與方法

2.容量瓶的使用容量瓶帶有玻璃磨口或塑料塞，頸上有標(biāo)度刻線，一般表示在20o時液體充滿標(biāo)度刻線時的準(zhǔn)確容積

它主要用于配制準(zhǔn)確濃度的溶液或定量稀釋溶液

容量瓶容量瓶使用前準(zhǔn)備：a．試漏

試漏b．洗滌自來水三遍，蒸餾水三遍倒立2min加水至近標(biāo)線用濾紙擦干瓶口旋緊瓶塞用濾紙檢查瓶口再倒立2min不漏水即可使用轉(zhuǎn)動瓶塞180o五、標(biāo)定EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液

標(biāo)定用的基準(zhǔn)物質(zhì)——ZnO，Zn，CaCO3酸度條件——pH=10的NH3-NH4Cl緩沖溶液中指示劑——以鉻黑T作指示劑終點(diǎn)顏色變化——用溶液由酒紅色變?yōu)榧兯{(lán)色標(biāo)定反應(yīng)式為：Zn2++HY3-

→ZnY2-+H+Zn2++HY3-ZnY2-+H+c(EDTA)＝

計(jì)算公式為：用EDTA溶液滴定至溶液由酒紅變?yōu)榧兯{(lán)平行測定四次，做空白試驗(yàn)記錄消耗EDTA溶液的體積V加5滴鉻黑T指示劑再加入10mLNH3-NH4Cl緩沖溶液滴加（1+1）氨水至溶液剛出現(xiàn)渾濁移取25.00mL鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液，再加50mL水標(biāo)定步驟金屬指示劑變色過程

以EDTA滴定Mg2+為例：滴定前：Mg2+溶液（pH8～10）中加入鉻黑T后，溶液呈酒紅色，發(fā)生如下反應(yīng)：鉻黑T(■)+Mg2+=Mg2+-鉻黑T(■)

終點(diǎn)時：

Mg2+-鉻黑T(■)+EDTA=鉻黑T(■)+Mg2+-EDTA六、金屬離子指示劑1、金屬指示劑的變色原理金屬指示劑是一種配位劑，與被測金屬離子配位前后具有不同顏色終點(diǎn)滴定開始至終點(diǎn)前MY無色或淺色MIn形成背景顏色配合物顏色MY無色或淺色游離態(tài)顏色滴定前加入指示劑配合物顏色游離態(tài)顏色使用時應(yīng)注意金屬指示劑的適用pH范圍，如鉻黑T不同pH時的顏色變化：H2In-HIn-2In-3pH<68-11>12

（紫紅色）

（藍(lán)色）

（橙色）2、金屬指示劑應(yīng)具備的條件

a.在滴定的pH范圍內(nèi)，游離指示劑與其金屬配合物之間應(yīng)有明顯的顏色差別

終點(diǎn)時：將近終點(diǎn)恰好終點(diǎn)滴定前2、金屬指示劑應(yīng)具備的條件b.指示劑與金屬離子生成的配合物應(yīng)有適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性lgKMIn≥4；lgKMY-lgKMIn

≥

2指示劑的封閉現(xiàn)象可加掩蔽劑掩蔽lgKMIn

≤4,MIn未到終點(diǎn)時游離出來，終點(diǎn)提前l(fā)gKMY-lgKMIn≤2,終點(diǎn)推遲2、金屬指示劑應(yīng)具備的條件c.指示劑與金屬離子生成的配合物應(yīng)易溶于水指示劑的僵化現(xiàn)象加有機(jī)溶劑、加熱的方法增大溶解度3、指示劑的封閉現(xiàn)象和僵化現(xiàn)象

指示劑封閉現(xiàn)象——指示劑與金屬離子生成了穩(wěn)定的配合物而不能被滴定劑置換；消除方法——可加掩蔽劑掩蔽

指示劑僵化現(xiàn)象——指示劑與金屬離子生成的配合物不溶于水、生成膠體或沉淀；導(dǎo)致指示劑與EDTA的置換作用進(jìn)行的緩慢而使終點(diǎn)延遲消除方法——可通過加有機(jī)溶劑、加熱的方法增大溶解度4、利用掩蔽法對共存離子進(jìn)行分別測定

a.配位掩蔽法加入一種能與干擾離子生成更穩(wěn)定配合物的掩蔽劑來消除干擾b.氧化還原掩蔽法

例如:Fe3+干擾Zr++的測定，加入鹽酸羥胺等還原劑使Fe3+還原生成Fe2+，達(dá)到消除干擾的目的。c.沉淀掩蔽法

例如:為消除Mg2+對Ca2+測定的干擾，利用pH≥12時，Mg2+與OH－生成Mg(OH)２沉淀，可消除Mg2+對Ca2+測定的干擾。發(fā)生在身邊的現(xiàn)象家里水壺、暖瓶用久了以后會有什么現(xiàn)象呢?水硬度大的影響3心血管疾病方面死亡率高。硬度大：影響身體1鍋爐中水垢每增加1毫米，浪費(fèi)8%的煤炭。硬度大：浪費(fèi)能源2腸胃功能紊亂

，“水土不服”。硬度大：影響健康水硬度：水中鈣鎂離子的總量任務(wù)二測定水中鈣鎂含量水的硬度主要由水中所含的鈣鹽和鎂鹽引起飲用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定水硬度不超過25度，如何測定水的硬度？硬度的表示方法德國度：1升水中含有鈣鹽及鎂鹽的總量相當(dāng)于10毫克氧化鈣時，稱為1德國度。1德國度

=1L水中含有10mgCaO我國生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定總硬度以1L水中含有CaCO3的mg數(shù)表示。測定水的硬度是指測定水中Ca2+和Mg2+的含量在pH=10的NH3-NH4Cl緩沖溶液中，以鉻黑T作指示劑，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液直接滴定至溶液由酒紅色變?yōu)榧兯{(lán)色即為終點(diǎn)一、測定原理M2++Y4-

MY2-

（M為Ca2+或Mg2+）

ρ(CaO)(mg/L)=

二、測定步驟用EDTA溶液滴定至溶液由酒紅色變?yōu)榧兯{(lán)色平行測定三次，同時做空白試驗(yàn)記錄消耗EDTA溶液的體積V滴加5滴鉻黑T指示劑移取50.00mL水樣加入5mL

NH3-NH4Cl緩沖溶液水硬度的測定取樣NH3-NH4ClEBTEDTA取水樣VmlNH3-NH4Cl5mlEBT指示劑EDTA滴定滴定前將近終點(diǎn)恰好終點(diǎn)三、測定結(jié)果計(jì)算計(jì)算公式為：

ρ(CaO)=式中: