实验十 水的总硬度及电导率的测定 丁明帅 材料0902班 40940400 bighandsome 北京科技大学 2010/10/22 丁明帅
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无机化学实验报告
【实验名称】 实验十水的总硬度及电导率的测定 【班级】 材料0902班 【日期】
【姓名】 丁明帅 【学号】 40940400
1：实验目的
① 了解硬水，软水及去离子水的概念。
② 学会化学法（配位滴定法）和电导率法两种检验水质的方法。 ③ 学习电导率仪和微量滴定管的操作和使用。
2：实验原理
（1） 配位滴定法测定水的总硬度
①实验原理 Ca2+、Mg2+是生活用水中主要的杂质离子，他们以碳酸氢盐、氯化物、硫酸盐、硝酸盐等形式溶于水中，水中还有微量的Fe3+、Al3+等，由于Ca2+、Mg2+远比其他几种离子含量高，所以通常用Ca2+、Mg2+的总量来计算水的总硬度。
水质的分类
总硬度 水质 总硬度 水质 00 ~ 40 160 ~ 300 很软水 硬水 40 ~ 80 软水 300以上 很硬水 80 ~ 160 中等硬水 测定水的总硬度就是测定水中的Ca2+、Mg2+的总量，一般采用配位滴定法，即在pH=10的碱性缓冲溶液中，用酸性铬兰K-萘酚绿B混合指示剂（简称K-B指示剂），以EDTA（Na2H2Y）标准溶液直接滴定水中的Ca2+、Mg2+。滴定反应如下所述。
滴定前：
Ca2+、Mg2+与酸性铬蓝K形成红色螯合物，在萘酚绿B的衬托下，溶液呈紫红色
K-B + M (Ca、Mg ) ?????? M - K.B
（蓝绿） （紫红）
2+2+
pH?10滴定开始至等当点以前： EDTA与游离的Ca2+、Mg2+配位
H2Y2- + Ca2+ ==== CaY2- +2H+ H2Y2- + Mg2+ ==== MgY2- +2H+
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等当点时：
EDTA与酸性铬兰K的Ca2+、Mg2+螯合物反应，溶液由紫红色变为蓝绿色
H2Y2- + M-K-B ==== MgY2- +K-B+2H+
（紫红色） （蓝绿）
水样中存在微量的杂质离子Fe、Al，可用三乙醇胺进行掩蔽。
3+
3+
② 水总硬度的计算方法 用mmol/L(即摩尔每升)表示水的总硬度为：
CEVE?103 （3—17）总硬度（毫摩尔每升）== V水样式中CE——EDTA的浓度；
VE——消耗EDTA的体积的平均数；
V水样——采用水样的体积。
若将总硬度用度表示，则将式（3—17）改为
总硬度（度）==
CEVE?103V水样10?56 （3 - 18）
式中56为CaO的摩尔质量，10是规定10时1L水中所含CaO为10mg的量。 （2） 水的电导率测定
本实验是通过测定式样电导率的方法来确定水质的纯度。一般水中容有可溶性杂志后其电导率就增大，若水的纯度越高，则其电导率就越低。所以，电导法就是测定水质纯度的一种很好的方法。
导体导电能力的大小常以电阻（R）或电导（G）表示，电导是电阻的倒数：
G==
1R (3-19)
电阻、电导的SI单位分别是欧姆（?）、西门子（S），显然1S=1?-1。 导体的电阻与其长度（L）成正比，而与其截面积（A）成反比：
R?LL R?R AA式中，R为比例常数，称为电阻率或比电阻。根据电导与电阻的关系，容易得出：
G??AL或是??G （3-20） LA?称为电导率，是长为1m、截面积为1m2导体的电导，SI单位是西门子每米，
用符号S/m表示。对于电解质溶液来说，电导率是电极面积为1M2，且两极相距
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1m时溶液的电导。电解质溶液的摩尔电导率（?m）是指把含有1mol的电解质溶液置于相距1m的两个电极之间的电导。溶液的浓度为C，通常是用mol/L表示，则含有1mol电解质溶液体积为等于电导率和溶液体积的乘积：
1CL或1?10?3m3，此时溶液的摩尔电导率C?m???10?3C （3-21）
摩尔电导率的单位是S*m2/mol。摩尔电导率的数值通常是测定溶液的电导率，用式（3-21）计算得到。
测定电导率的方法使用两个电极插入溶液，测出两极间的电阻Rx 。对于一个电极而言，电极面积A与间距L都是固定不变的，因此L/A是常数，称电极常数，以Q表示。根据式（3--19）和式（3-20）得：
??Q （3-22） Rx由于电阻的单位西门子太大，故常用毫西门子
（mS）、微西门子（?S）表示。他们间的关系是1S=103mS=106?S。
几种水样电导率数值的大致范围
水样 自来水 蒸馏水 2.8?10-6～6.3?10-8 去离子水 4.0?10-5～8.0?10-7 最纯水 5.5?10-8 电导率5.0?10-3～5.3?10-4 /(S/cm) 3.仪器和药品
（1）仪器 微量滴定管1支；100ML锥形瓶3只；25mL移液管一支；洗耳球1支；Eutech con510型电导率仪；烧杯（5m L的3个）。 （2 药品 NH3-NH4Cl缓冲液（pH=10）；K-B指示剂，三乙醇胺（1:2）；标定好的EDTA标准液（约0.02mol/L）;来自自来水；冷开水；蒸馏水；去离子水。
4.实验内容
（1）用配位滴定法测水的硬度
①玻璃仪器的洗涤 安玻璃仪器洗涤方法洗干净25.00mL移液管，5.00mL滴定管及三个100mL锥心瓶，留作滴定时用。 ②水样总硬度的测定 a. 自来水样
用移液管吸取25.00mL，自来水于100mL的锥形瓶中，用滴定管向其中滴加6滴三乙醇胺溶液，10滴NH3-NH4Cl缓冲液和1滴K-B指示剂，然后用5mL微量滴定管用EDTA标准液来滴定，当溶液由紫红色变为蓝绿色时，达
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到滴定终点。记录消耗EDTA的体积，并将数据填写在数据表格中。 上述实验再重复两次，每次滴定时EDTA均应从零刻线开始。 b. 冷开水样
取一烧杯自来水，将其煮沸10~15分钟，待冷却近室温后，用上述同样方法测定煮沸过的水样中Ca2+、Mg2+的总含量。记录消耗EDTA的体积数，数据也填写在表格里。
（3） 用电导率仪测量水样的电导率
取自来水、蒸馏水、去离子水三种水样各4~5mL分别装入3个5mL的小烧杯中，然后用电导率仪分别测量3种水样的电导率。
5数据记录及处理
数据记录及处理如下所述
（1） 总硬度 （用mmol/L表示）
CEVE3?10总硬度== V水样式中CE——EDTA的浓度；
VE——消耗EDTA的体积的平均数；
V水样——采用水样的体积。
水样硬度的测定数据记录表
水样 序号 EDTA溶液浓度（mol/L） 水样量/mL 初始读数 EDTA溶液体积/mL 最后读数 消耗EDTA体积 水的总硬度（mmol/L） 平均水硬度（mmol/L） 水的总硬度（度） 平均水硬度（度） 1 自来水 2 3 1 冷开水 2 3 丁明帅
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（2） 总硬度（用度表示）
总硬度（度）==
CEVE?103V水样10?56
式中56为CaO的摩尔质量
水样的电导率 水样 自来水 蒸馏水 去离子水
电导率