EDTA 测定水的硬度
摘要：本文介绍了通过EDTA 测定水的硬度的方法。
首先选用碳酸钙作为基准物，制成钙标准溶液，选用钙指示剂，以配置好的EDTA 标定至溶液由酒红色变为纯蓝色，通过计算得到其准确浓度为10.01044mol L -⋅ ，本文分别介绍了测定水的总硬与钙硬的方法，镁硬由总硬减去钙硬即可得到。
首先以铬黒T 为指示剂，控制溶液的酸度为PH=10，以EDTA 滴定水样，实验测得该试样总硬度为11.43。
然后选用钙指示剂，以EDTA 滴定水样，测得该试样钙硬为9.001，由此，得到镁硬为 2.43
关键字：水样 硬度 EDTA 钙硬 镁硬
前言：
乙二胺四乙酸（简称EDTA ，常用H 4Y 表示）难溶于水，常温下其溶解度为L -1
(约L),在分析中通常使用其二钠盐配置标准溶液。
乙二胺四乙酸的溶解度为120g ·L -1
，可配成 mol/L 以上的溶液，其水溶液的pH ≈ ，通常采用间接法配制标准溶液。
标定EDTA 溶液常用的基准物有：Zn 、ZnO 、CaCO 3、Bi 、Cu 、Ni 等。
通常选用其中与被测组分相同的物质作基准物，这样，滴定条件较一致，可减小误差。
本实验EDTA 用于测定水样中的钙含量，则宜用CaCO 3为基准物。
一般含有钙、镁盐类的水叫硬水，硬度有暂时硬度和永久硬度之分。
暂时硬度指水中含有钙、镁的酸式碳酸盐，遇热即成碳酸盐沉淀而失去其硬度。
永久硬度指水中含有钙、镁的硫酸盐、氯化物、硝酸盐，在加热时亦不沉淀。
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称为“钙硬”。
本文采用我国目前最常用的硬度表示方法：以度（°）计，1硬度单位表示十万份水中含一份CaO ，
5100010CaO
EDTA EDTA M c V V ⨯⨯
︒=
⨯水
硬度（）
1.实验部分
仪器及试剂
仪器：50ml酸式滴定管一支、容量瓶（250ml）一只、分析天平、锥形瓶、移液管（25ml）一支、玻塞细口瓶、量筒一支
试剂：乙二胺四乙酸二钠（固体，AR）、CaCO3（固体，AR或GR）、1+1 NH3·H2O、1+1 HCl、钙指示剂、镁溶液、100g·L-1NaOH 溶液、NH3-NH4Cl 缓冲溶液、铬黒T指示剂
实验方法
L EDTA溶液的配制
1）计算求得配置500ml L EDTA溶液所需乙二胺四乙酸二钠的质量，本实验约取；
2）将量取的乙二胺四乙酸二钠溶解于温水中，倒入玻塞细口瓶中，加入500ml水，充分摇匀，备用。
EDTA溶液的标定
mol/L标准钙溶液的配制：
1）准确称取已烘干的碳酸钙于小烧杯中（约 g），盖以表面皿，加水润湿从杯嘴边逐滴加入数毫升1+1 HCl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；
2）待溶液冷却后移入250mL容量瓶内，定容；
标定：
3）移取25mL标准钙溶液，置于锥形瓶中，加入约25mL水、2mL镁溶液、5mL100g·L-1NaOH 溶液及约10mg 钙指示剂，摇匀。
4）用正规操作，用EDTA溶液滴定，直至溶液由红色转变为蓝色，且30s内不褪色。
记下EDTA溶液耗用量；
5）平行滴定6次，计算EDTA浓度。
样水中硬度的测定
总硬的测定：
1）取澄清的水样100mL，倒入锥形瓶，加入5mL NH3-NH4Cl 缓冲溶液、铬黒T固体指示剂；
2）用正规操作，以EDTA标准溶液滴定，直至溶液由酒红转变为纯蓝，记下EDTA
溶液耗用量；
3） 平行滴定至少6次，计算总硬度。
钙硬的测定：
4） 取澄清的水样100mL ，倒入锥形瓶，加入4mL 100g ·L -1
NaOH 溶液、钙指示剂； 5） 用正规操作，以EDTA 标准溶液滴定，直至溶液由淡红转变为纯蓝，记下EDTA 溶液耗用量；
6） 平行滴定至少6次，计算钙硬度。
2.结果与讨论 EDTA 溶液的标定
表一：EDTA 滴定结果表
m(碳酸钙）/g
n(碳酸
钙）
/mol
初
读数/mL 终
读数/mL
V （EDTA ）/mL
c(EDTA
)
/mol ·L -1
1
2 3
4 5 6
EDTA 浓度平均值x 及方差s 的计算
6
1
i
i x x ==∑，
10.01044x mol L -⋅=
s =
0.00001s =
相对标准偏差的计算 计算每组实验的偏差如下：
表二：EDTA 浓度偏差表
平行测定
1 2 3 4 5 6
c(EDTA )
偏差
0.1%r s
s x
=
= 置信区间的计算
通过6组数据，可计算平均值的置信区间。
在置信度为95%时，查表得，
0.05,6 2.45
t =
由，
,f
x t αμ=±
得，
10.0000(0.011044)mol L μ-=±⋅
即测得的EDTA 浓度为1
0.0000(0.011044)mol L μ-=±⋅。
水样的硬度测定
总硬的测定
根据水的硬度计算公式,
5
100010CaO
EDTA EDTA M c V V ⨯⨯
︒=
⨯水
硬度（）
计算六组水的总硬，
表三：水样总硬度表
V(水样）
初读数/mL
终读数/mL
V （EDTA ）/mL
水样
总硬
/度（°）
1 100mL
2 3 4 5
水样总硬平均值x 及方差s 的计算
5
1
i
i x x ==∑
11.43x =
s =
0.02s =
相对标准偏差的计算 计算每组实验的偏差如下：
表四：总硬度偏差表
平行测定 1 2 3 4 5 c(EDTA) 偏差
0.2%r s
s x
=
= 置信区间的计算
通过5组数据，可计算平均值的置信区间。
在置信度为95%时，查表得，
0.05,5 2.57
t =
由，
,f
x t αμ=±
得，
(11.430.)02μ=±
即测得的水样总硬度为(11.430.)02μ=±。
钙硬的测定
根据水的硬度计算公式,
5
100010CaO
EDTA EDTA M c V V ⨯⨯
︒=
⨯水
硬度（）
计算六组水的钙硬，
表五：水样钙硬度表
V(水样）
初读数/mL
终读数/mL
V （EDTA ）/mL
水样
总硬
/度（°）
1 100mL
2 3 4 5
水样总硬平均值x 及方差的计算
5
1
i
i x x ==∑
9.001x =
s =
0.015s =
相对标准偏差的计算 计算每组实验的偏差如下：
表六：钙硬偏差表
平行测定 1 2
3 4 5
c(EDTA) 偏差
0.16%r s
s x
=
= 置信区间的计算
通过5组数据，可计算平均值的置信区间。
在置信度为95%时，查表得，
0.05,5 2.57
t =
由，
,f
x t αμ=±
得，
(9.0017)0.01μ=±
即测得的水样钙硬为(9.0017)0.01μ=±。
镁硬的计算
=镁硬总硬-钙硬
2.43=镁硬
实验方法的总结与改进
水样中干扰物质的消除
在测定水的总硬实验中，发现某些滴定达到终点时，蓝色会消失，溶液再次变为紫红色，即终点回头。
查阅相关资料，发现此现象是由钙、镁盐类的悬浮性颗粒所致，。
存在这 种情况,可将水样用盐酸酸化、煮沸,便可除去碱度。
冷却后用氢氧化钠溶液中和,再加
入缓冲溶液和指示剂滴定,终点会更加敏锐。
[1]
反应时间的影响
在测定水的总硬实验中，有些组为了方便，一次性将缓冲溶液、铬黒T指示剂加入水样中，再逐个滴定，但结果误差颇大。
通过查阅资料知,铬黑T易被氧化,在空气中放置后，会使终点不清晰。
因此，加入指示剂后反应应尽快进行。
但滴定速度也不应过快，以免造成操作失误。
[1]
参考文献
[1] 詹萍EDTA滴定法测定水中总硬度的几点体会[期刊论文]-中国实用医药2011,06(22)
[2] 四川大学化工学院，浙江大学化学系《分析化学实验》高等教育出版社。