利用EDTA测定自来水中钙离子和镁离子浓度,pH值最低应控制在多少,如何计算？

自来水中总硬度的测定（则水中钙离子和镁离子的浓度）：

实验方法

1.标定
标定的基准物有：金属Zn、ZnO、CaCO3等。
Ca2++HIn2－=CaIn－+H＋
Ca2++H2Y2－=CaY2－+2H+
CaIn－+H2Y2－=CaY2－+HIn2－+2H+
红色 蓝色
2.测定
水的硬度是指水中除碱金属外的全部金属离子的浓度。由于Ca2+、Mg2+含量远比其它金属离子为高，所以通常以水中Ca2+、Mg2+ 总量表示水的硬度。用度表示（1○=10mgCaO）。
用EDTA配位滴定法测定水的硬度是一个准确而快速的方法，它是在pH=10的氨性缓冲溶液中，以铬黑T为指示剂，用EDTA标准溶液直接测定水中的Ca2+ 和Mg2+。
pH=10时，Ca2+ 和Mg2+与EDTA生成无色配合物,铬黑T则与 Ca2+ 、Mg2+生成红色配和物。由于lgKCaInlgKMgY′EDTA首先和溶液中Ca2+ 配位，然后再与Mg2+配位，反应如下：
Ca2++H2Y2－=CaY2－+2H+
Mg2++H2Y2－ =MgY2－+2H+
到达化学计量点时，由于 lgKMgY> lgKMgIn′稍过量的EDTA夺取MgIn－ 中的Mg2+,使指示剂释放出来，显示指示剂的纯蓝色，从而指示滴定终点，反应如下：
MgIn－+ H2Y2－= MgY2－+ HIn 2－+ H+
红色 蓝色
在测定水中 Ca2+、Mg2+含量时，因当Mg2+与EDTA定量配合时，Ca2+ 已先与EDTA定量配位完全，因此，可选用对Mg2+较灵敏的指示剂来指示终点。
如果水样中存在 Fe3+、Al3+、Cu2+时，对铬黑T有封闭作用，可加入Na2S使Cu2+成为CuS沉淀，在碱性溶液中加入三乙醇胺掩蔽 Fe3+、Al3+。
Mn2+存在时，在碱性条件下可被空气氧化成Mn4+，它能将铬黑T氧化褪色，可在水样中加入盐酸羟胺防止其氧化。
用NaOH调节水试样pH=12.5使 Mg2+形成Mg（OH）2沉淀，以钙指示剂确定终点，用EDTA标准滴定溶液滴定，终点时溶液由红色变为蓝色。

试剂
（1）EDTA；（2）EBT指示剂；（3）钙指示剂；（4）CaCO3；（5）1:1HCl；
（6）1mo1·L-1NaOH；（7）NH3-NH4Cl缓冲溶液

实验内容
1．0.01 mo1·L-1 EDTA溶液的配制
称取1.2gEDTA，溶解后稀释到300mL。
2．0.01 mo1·L-1 Ca2+标准溶液的配制
称取110℃干燥过的CaCO3,0.2～0.3g，润湿，表面皿，滴加HCl，5mL,稀释转移250mL容量瓶中。
3．0.01 mo1·L-1 EDTA溶液的标定
移取25.00mL Ca2+标准溶液，加1mo1·L-1NaOH；少许钙指示剂，用EDTA滴定。平行测定三份。
4．水中Ca2+的测定
移取50.00mL水样，加1mo1·L-1NaOH；少许钙指示剂，用EDTA滴定。V1mL，平行测定三份。
5．水Ca2+、Mg2+的测定
移取50.00mL水样，加5mL NH3-NH4Cl缓冲溶液；少许EBT指示剂，用EDTA滴定。V2mL，平行测定三份。

数据处理
1． 0.01mo1·L-1 EDTA溶液的标定
2．水中Ca2+的测定
3．水Ca2+、Mg2+的测定
〖注意事项〗
水样中含有 Ca（HCO3）2，当加碱调节pH＞12时，Ca（HCO3）2形成CaCO3沉淀而使结果偏低，而且滴定终点拖长，变色不敏锐。
Ca（HCO3）2+2NaOH= CaCO3↓+Na2CO3+2H2O
故应加入HCl酸化并煮沸使 Ca（HCO3）2完全分解。
Ca（HCO3）2+2HCl =CaCl2+2H2O+2CO2↑
加入NaOH量不宜过多，否则一部分Ca2+被Mg（OH）2吸附，致使钙硬度结果偏低，加入NaOH量不足时, Mg2+沉淀不完全，钙硬度结果偏高。

水硬度的测定

实验目的：

1 ．了解水的硬度的概念，测定水硬度的意义，以及水的硬度的表示方法；

2 ．理解 EDTA 测定水中钙、镁含量的原理和方法，包括酸度控制和指示剂的选择；

3 ．测定过程中加入 Mg-EDTA 的作用及其对测定结果的影响。

实验原理：

水的硬度最初是指钙、镁离子沉淀肥皂的能力。水的总硬度指水中钙、镁离子的总浓度，其中包括碳酸盐硬度 ( 即通过加热能以碳酸盐形式沉淀下来的钙、镁离子，故又叫暂时硬度 ) 和非碳酸盐硬度 ( 即加热后不能沉淀下来的那部分钙、镁离子，又称永久硬度 ) 。

硬度的表示方法尚未统一，目前我国使用较多的表示方法有两种：一种是将所测得的钙、镁折算成 CaO 的质量，即每升水中含有 CaO 的毫克数表示，单位为 mg·L-1 ；另一种以度 ( °) 计：1硬度单位表示 10 万份水中含1份 CaO( 即每升水中含 10mgCaO) ， 1° ＝ 10ppm CaO 。这种硬度的表示方法称作德国度。
【工业用水和生活饮用水对水的硬度的要求】我国生活饮用水卫生标准规定以 CaCO3 计的硬度不得超过450mg·L-1 。

Ca2+ + EDTA = Ca-EDTA

Mg2+ + EDTA = Mg-EDTA

实验预习：

了解配制和标定EDTA标准溶液的方法；

了解测定的水的总硬度的原理和方法 。

基本操作：

EDTA标准溶液的配制和标定；

酸式滴定管的基本操作。

实验步骤：

在一份水样中加入 pH=10.0 的氨性缓冲溶液和少许铬黑 T 指示剂，溶液呈红色；用 EDTA 标准溶液滴定时， EDTA 先与游离的 Ca2+ 配位，再与 Mg2+ 配位；在计量点时， EDTA 从 MgIn- 中夺取 Mg2+ ，从而使指示剂游离出来，溶液的颜色由红变为纯蓝，即为终点。

当水样中 Mg2+ 极少时，由于 CaIn- 比 MgIn- 的显色灵敏度要差很多，往往得不到敏锐的终点。为了提高终点变色的敏锐性，可在 EDTA 标准溶液中加入适量的 Mg2+ （在 EDTA 标定前加入，这样就不影响 EDTA 与被测离子之间的滴定定量关系），或在缓冲溶液中加入一定量的 Mg—EDTA 盐。

水的总硬度可由 EDTA 标准溶液的浓度 cEDTA 和消耗体积 V1 （ ml ）来计算。以 CaO 计，单位为 mg/L.

注意事项：

测定总硬度时用氨性缓冲溶液调节pH值；

注意加入掩蔽剂掩蔽干扰离子，掩蔽剂要在指示剂之前加入；

测定总硬度的时候在临近终点时应慢滴多摇；

测定时要是水温过低应将水样加热到30～40�0�2C再进行测定。

问题分析：

1 ．本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？

2 ．络合滴定近终点时， EDTA 置换 M-In 中的指示剂的反应速度略慢，因此需多摇慢滴。

3 ．剩余的 EDTA 溶液回收（塑料回收桶在通风橱内），将用于设计实验。

常用工具：

主要试剂和仪器

0.02mol/LEDTA ， NH3-NH4Cl 缓冲溶液（ pH~10 ）， 10%NaOH 溶液，铬黑 T 指示剂

碱式滴定管，锥形瓶，洗瓶，容量瓶，吸移管，吸耳球，烧杯，试剂瓶，分析天平，称量瓶