1、水质分析技术水质分析技术立德立德 乐学乐学 慎思慎思 敬业敬业 水质分析技术水质分析技术立德立德 乐学乐学 慎思慎思 敬业敬业一一.基础知识基础知识配位滴定法配位滴定法：又称络合滴定法又称络合滴定法 以生成配位化合物为基础的滴定分析方法以生成配位化合物为基础的滴定分析方法滴定条件：滴定条件：定量、完全、迅速、且有指示终点的方法定量、完全、迅速、且有指示终点的方法 配位剂种类：配位剂种类：无机配位剂：形成分级络合物，简单、不稳定无机配位剂：形成分级络合物，简单、不稳定 有机配位剂：形成低络合比的螯合物，复杂而稳定有机配位剂：形成低络合比的螯合物，复杂而稳定 常用有机氨羧配位剂常用有机氨羧配位剂
2、乙二胺四乙酸乙二胺四乙酸水质分析技术水质分析技术立德立德 乐学乐学 慎思慎思 敬业敬业 EDTA的物理性质的物理性质 水中溶解度小，难溶于酸和有机溶剂；水中溶解度小，难溶于酸和有机溶剂；易溶于易溶于NaOH或或NH3溶液溶液 Na2H2Y2H2ONCH2CH2NCH2COOHCH2COO-H+H+HOOCH2C-OOCH2CHHEDTA（乙二胺四乙酸）结构H4YH6Y2+2 H+四元酸六元酸两个氨氮四个羧氧双极离子水质分析技术水质分析技术立德立德 乐学乐学 慎思慎思 敬业敬业 EDTA配合物特点：配合物特点：1.广泛配位性广泛配位性五元环螯合物五元环螯合物稳定、完全、迅速稳定、完全、迅速2.具
3、具6个配位原子，与金属离子多形成个配位原子，与金属离子多形成1：1配合物配合物3.与无色金属离子形成的配合物无色，利于指示终与无色金属离子形成的配合物无色，利于指示终点点 与有色金属离子形成的配合物颜色更深与有色金属离子形成的配合物颜色更深水质分析技术水质分析技术立德立德 乐学乐学 慎思慎思 敬业敬业二二.实验目的实验目的1.了解了解EDTA标液的配制和标定原理；标液的配制和标定原理；2.掌握常用的标定掌握常用的标定EDTA的方法。的方法。3.了解水的硬度的概念，测定水硬度的意义，以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及水的硬度的表示方法 水质分析技术水质分析技术立德立
4、德 乐学乐学 慎思慎思 敬业敬业三、实验原理三、实验原理v EDTA是一种很好的氨羧络合剂，它能和许多是一种很好的氨羧络合剂，它能和许多种金属离子生成很稳定的络合物，所以广泛用来滴种金属离子生成很稳定的络合物，所以广泛用来滴定金属离子。实验用的是它的二钠盐：乙二胺四乙定金属离子。实验用的是它的二钠盐：乙二胺四乙酸二钠（酸二钠（Na2H2YH2O），也简称为），也简称为EDTA。v标定标定EDTA标准溶液的基准物质：标准溶液的基准物质：金属金属Zn、Cu、Pb、Bi等等 金属氧化物金属氧化物ZnO、Bi2O3 盐类盐类CaCO3、MgSO47H2O等等 因为标定与滴定条件一致，可减少系统误差。本
5、因为标定与滴定条件一致，可减少系统误差。本实验配制的实验配制的EDTA标准溶液，用来测定水硬度，所以标准溶液，用来测定水硬度，所以选用选用CaCO3作为基准物。作为基准物。标定标定EDTA溶液用溶液用“钙指示剂钙指示剂”（鉻黑（鉻黑T）作为指）作为指示剂。示剂。水质分析技术水质分析技术立德立德 乐学乐学 慎思慎思 敬业敬业v 变色原理：钙指示剂在溶液变色原理：钙指示剂在溶液pH值为值为1214的条的条件下显蓝色，能和件下显蓝色，能和Ca2+生成稳定的生成稳定的红色络合物红色络合物。当用当用EDTA标准溶液滴定时，标准溶液滴定时，Ca2+与与EDTA生成无生成无色的络合物，当接近化学计量点时，已
6、与指示剂色的络合物，当接近化学计量点时，已与指示剂络合的金属离子被络合的金属离子被EDTA夺出，释放出指示剂，夺出，释放出指示剂，溶液即显示出游离指示剂的颜色，当溶液从红色溶液即显示出游离指示剂的颜色，当溶液从红色变为蓝色，即为滴定终点。反应式如下：变为蓝色，即为滴定终点。反应式如下：CaIn +Y =CaY +In（红色）（红色）（无色）（无色）（无色）（无色）（蓝色）（蓝色）水质分析技术水质分析技术立德立德 乐学乐学 慎思慎思 敬业敬业v 测定水的总硬度原理 测定水的总硬度就是测定水中钙、镁的总量，采用EDTA络合滴定法。用pH=10氨性缓冲液，以EDTA作为络合滴定剂剂，与水中的钙、镁反
7、应，生成EDTA-钙和EDTA-镁络合物，根据滴定消耗的EDTA体积和EDTA浓度可求得水中钙和镁的含量。水质分析技术水质分析技术立德立德 乐学乐学 慎思慎思 敬业敬业四实验仪器及药品四实验仪器及药品 电子天平，称量瓶，容量瓶玻璃棒移液管吸耳球电子天平，称量瓶，容量瓶玻璃棒移液管吸耳球烧杯锥形瓶，酸式滴定管洗瓶，碳酸钙粉末，烧杯锥形瓶，酸式滴定管洗瓶，碳酸钙粉末，NH4+-NH4Cl缓冲溶液，铬黑缓冲溶液，铬黑T，Mg2+-EDTA溶液，溶液，HCl溶液，蒸馏水溶液，蒸馏水水质分析技术水质分析技术立德立德 乐学乐学 慎思慎思 敬业敬业五五.实验步骤实验步骤（1）、）、Ca2+标准溶液标准溶液差
8、减法称取计算量的差减法称取计算量的CaCO3于于150ml小烧杯中小烧杯中溶解（少量溶解（少量水润湿，盖上表面皿，用滴管从烧杯嘴处滴加水润湿，盖上表面皿，用滴管从烧杯嘴处滴加HCl至至CaCO3完全溶解完全溶解冷却冷却定量转移至定量转移至250ml容量瓶中容量瓶中定容定容计算计算Ca2+的浓度。的浓度。（2）、）、EDTA溶液的配制溶液的配制天平称取计算量的天平称取计算量的EDTA二钠盐于二钠盐于200ml烧杯中烧杯中温热溶解温热溶解冷却。冷却。（3）、）、EDTA的标定的标定用用CaCO3为基准物质，铬黑为基准物质，铬黑T为指示剂标定为指示剂标定EDTA移液管准确平行移取移液管准确平行移取2
9、5.00ml Ca2+标准溶液三份于锥形瓶中标准溶液三份于锥形瓶中加一滴甲基红，用氨水中和至红变黄加一滴甲基红，用氨水中和至红变黄加加10mlNH3NH4Cl缓冲溶液调节缓冲溶液调节pH值值加入铬黑加入铬黑T指示剂指示剂用用EDTA滴定至蓝色滴定至蓝色计算计算EDTA浓度。浓度。水质分析技术水质分析技术立德立德 乐学乐学 慎思慎思 敬业敬业 (4)、水样总硬度测定水样总硬度测定 1.水样的准备水样的准备 用移液管准确吸取待测水样用移液管准确吸取待测水样25.00mL，注入，注入250mL锥形瓶中，稀释至约锥形瓶中，稀释至约50mL，加入，加入pH=10缓冲溶液（氨缓冲溶液（氨-氯化铵）氯化铵）
10、1-2mL，加铬黑，加铬黑T指示剂指示剂少许，摇匀，此时溶液呈酒红色。少许，摇匀，此时溶液呈酒红色。2.滴定滴定 用用0.01molL-1 EDTA标准溶液对试样进行滴定，标准溶液对试样进行滴定，并用力摇动溶液，滴定速度约并用力摇动溶液，滴定速度约3-4滴滴/秒，直至溶秒，直至溶液由酒红色变为纯蓝色，液由酒红色变为纯蓝色，15秒不褪色，既为终点。秒不褪色，既为终点。水质分析技术水质分析技术立德立德 乐学乐学 慎思慎思 敬业敬业六六.注意事项注意事项 1 在配制在配制EDTA溶液时要保证固体要全部溶解。溶液时要保证固体要全部溶解。2 碳酸钙基准试剂加碳酸钙基准试剂加HCl溶解时要缓慢，以防溶解时
11、要缓慢，以防 二氧化碳冒出时带走一部分溶液。二氧化碳冒出时带走一部分溶液。3 络合反应进行时要缓慢，保证其充分反应。络合反应进行时要缓慢，保证其充分反应。4 酸式滴定管，移液管均应用标准液润洗酸式滴定管，移液管均应用标准液润洗 水质分析技术水质分析技术立德立德 乐学乐学 慎思慎思 敬业敬业 置换出的置换出的Mg2+与铬黑与铬黑T显出很深的红色：显出很深的红色：Mg2+EBTMgEBT（红色）（红色）但但EDTA与与Ca2+的络合能力比的络合能力比Mg2+强，滴定时，强，滴定时，EDTA先与先与Ca2+络合，当达到终点时，络合，当达到终点时，EDTA夺取夺取MgEBT中的中的Mg2+，形成，形成
12、MgY，YMgEBTMgY+EBT(蓝色蓝色)游离出的指示剂显蓝色，变色很明显，在这里，游离出的指示剂显蓝色，变色很明显，在这里，滴定前的滴定前的MgY与最后生成的与最后生成的MgY物质的量相等，物质的量相等，故不影响滴定结果。故不影响滴定结果。水质分析技术水质分析技术立德立德 乐学乐学 慎思慎思 敬业敬业3.滴定为什么要在缓冲溶液中进行？如果没有缓冲滴定为什么要在缓冲溶液中进行？如果没有缓冲溶液存在，将会导致什么现象发生？溶液存在，将会导致什么现象发生？答案要点：在络合滴定过程中，随着络合物的答案要点：在络合滴定过程中，随着络合物的生成，不断有生成，不断有H释出：释出：MH2YMY2H 因此
13、，溶液的酸度不断增大，酸度增大的结果，因此，溶液的酸度不断增大，酸度增大的结果，不仅降低了络合物的条件稳定常数，使滴定突不仅降低了络合物的条件稳定常数，使滴定突跃减小，而且破坏了指示剂变色的最适宜酸度跃减小，而且破坏了指示剂变色的最适宜酸度范围，导致产生很大的误差。因此在络合滴定范围，导致产生很大的误差。因此在络合滴定中，通常需要加入溶液来控制溶液的中，通常需要加入溶液来控制溶液的pH值。值。水质分析技术水质分析技术立德立德 乐学乐学 慎思慎思 敬业敬业七七.思考题思考题1.在中和标准物质中的在中和标准物质中的HCl时，能否用酚酞取代甲基时，能否用酚酞取代甲基红，为什么？红，为什么？答案要点：
14、不能用酚酞取代甲基红，氨水中和答案要点：不能用酚酞取代甲基红，氨水中和盐酸，产物盐酸，产物NH4Cl是强酸弱碱盐，呈弱酸性，而是强酸弱碱盐，呈弱酸性，而酚酞是碱性指示剂，故不能用酚酞作指示剂，酚酞是碱性指示剂，故不能用酚酞作指示剂，而甲基红的变色范围是而甲基红的变色范围是4.4-6.2，可以用来做指，可以用来做指示剂。示剂。2.阐述阐述Mg2+-EDTA能够提高终点敏锐度的原理。能够提高终点敏锐度的原理。答案要点：铬黑答案要点：铬黑T与与Mg2+能形成稳定的络合物，能形成稳定的络合物，显色很灵敏，但与显色很灵敏，但与Ca2+形成的络合物不稳定，形成的络合物不稳定，显色灵敏度低，为此在显色灵敏度低，为此在pH=10的溶液中用的溶液中用EDRA滴定滴定Ca2+时，常于溶液中先加入少量时，常于溶液中先加入少量MgY，使之发生置换反应，置换出，使之发生置换反应，置换出Mg2+：MgY+Ca2+=CaY+Mg2+水质分析技术水质分析技术立德立德 乐学乐学 慎思慎思 敬业敬业谢谢谢谢!
