第七節　硬度的測定

一、原理

測定水的總硬度一般采用配位滴定法。用EDTA標液滴定水中Ca2+、Mg2+總量。反應如下

Ca2++Y4- CaY2-

Mg2++Y4- MgY2-

鈣和鎂與EDTA配位的絕對穩定常數lgK分別為10.69和8.69。如果控制pH=10。則酸效應系數lgαY（H）=0.45，各條件穩定常數為

lgK'CaY=10.69-0.45=10.24

lgK'MgY=8.69-0.45=8.24

即條件穩定常數lgK'均大于8。所以，控制體系pH=10，可得到準確結果。

選鉻黑T（EBT）作指示劑。在計量點前，Ca2+、Mg2+與鉻黑T形成酒紅色絡合物，當EDTA滴定到計量點附近時，奪走酒紅色配合物中的金屬離子Ca2+、Mg2+，鉻黑T游離出來，溶液突變為純藍色，指示終點到達。

計量點前　　　　    　M+EBTM-EBT（酒紅色）

終點時　　　　　　 M-EBT+Y MY+EBT（純藍色）

鉻黑T是三元酸，它第一級電離容易，第二級和第三級電離較難，p=6.3，p=11.6，在溶液中存在下列平衡：

H2In- Hln2- In3-

紅色　　 純藍色　　橙色

pH<6　 pH8～11　pH>12

鉻黑T與金屬離子配合物的顏色為酒紅色。控制溶液的pH在10左右，終點時由金屬離子配合物的酒紅色突變為游離指示劑的純藍色，變色明顯，有利于準確滴定。

二、試劑

（1）0.02mol/L EDTA溶液的配制　臺秤上稱取乙二胺四乙酸二鈉7.5～8g于300mL燒杯中，加蒸餾水150mL，加熱溶解。冷卻后稀釋為1L，待標定。

（2）鋅標準溶液的配制　用作基準物的純鋅粒，先用1∶1的HCl洗滌，然后用蒸餾水洗去HCl，再用丙酮或無水乙醇沖洗，置烘箱中在110℃下烘數分鐘。準確稱取0.6538g純鋅粒于250mL燒杯中，加1∶1HCl 5mL，低溫加熱使其溶解。冷卻后用蒸餾水定容為500mL。鋅標液濃度為0.02000 mol/L。

（3）氨性緩沖溶液（pH=10）的配制　臺秤上稱取NH4Cl 54g，加蒸餾水溶解后，加入濃氨水350mL，用水稀釋至1L。

（4）0.5%鉻黑T指示劑　臺秤上稱取鉻黑T 0.5g，加入20mL三乙醇胺溶解，加蒸餾水稀釋至100mL。

（5）1∶1氨水。

（6）1∶1鹽酸。

三、操作步驟

（1）EDTA標液的標定　用移液管吸取鋅標液25.00mL于250mL錐形瓶中，滴加1∶1氨水至開始出現Zn（OH）2白色沉淀，加10mL pH為10的氨性緩沖溶液，加蒸餾水20mL。滴加2～3滴鉻黑T，用EDTA標液滴定至酒紅色變為純藍色為終點，記下EDTA的體積V（mL），由下式計算EDTA濃度c

c= （mol/L）

（2）水硬度測定　量取水樣50～100mL（記為V0）于250mL錐形瓶中，加入5～10mL氨性緩沖溶液，搖勻。加入3～4滴鉻黑T指示劑，用上述EDTA標準溶液滴定至由酒紅色變為純藍色為終點，記下所消耗的EDTA體積V，由下式計算水硬度H

H=×1000mmol（1/2CaO）/L

式中，c、V為EDTA的濃度和體積；V0為水樣體積，mL。