一、实验目的

1．了解水的硬度的测定意义和水硬度常用表示方法。

2．掌握EDTA法测定水中Ca2+、Mg2＋含量的原理和方法。

二、实验原理

工业上将含有较多量钙、镁盐类的水称为硬水，水的硬度是将水中的Ca2+、M2+的总量折合成CaO或CaCO3来计算。每升水含10mg CaO叫一个德国度（°）。水的硬度用德国度（°）作标准来划分时，一般把小于4°的水叫特软水，4°~8°的水叫软水，8°～16°的水叫中硬水，16°~32°的水叫硬水，大于32°叫特硬水。

实验中生成配合物的稳定顺序为：CaY^2- >MgY^2- >MgIn->CaIn-，滴定前调溶液pH=10，加少量铬黑T指示剂与Mg2+生成MgIn-（酒红色），滴定时，ED-TA与溶液中游离的Ca2+、Mg2＋生成稳定的CaY2-和MgY2-，反应为：

Ca²⁺＋HY^3-↔CaY^2-＋H+

Mg2+ +HY^3- ↔MgY^2- +H+

化学计量点时反应：

MgIn-（酒红色）＋HY3-↔MgY2-（无色）+HIn2-（蓝色）

使溶液由酒红色变为蓝色，即为终点。由于滴定过程中有大量H＋放出，所以滴定在pH=10的缓冲溶液中进行。

测定Ca2＋时，调整pH=12，此时Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓，单独滴定Ca2+钙指示剂在pH=12的溶液中呈蓝色，与溶液中的Ca2＋生成Caln2-呈酒红色，当滴入EDTA时，EDTA首先与游离的Ca2十生成CaY2-，反应为：Ca2++Y4-=CaY2- 。终点时，再夺取CaIn2-中的Ca2+，使溶液由酒红色变为蓝色，即为终点。反应为：

CaIn^2- （酒红色）+ Y4-＋H+↔CaY2- （无色） + HIn3-（蓝色）

三、仪器和试剂

仪器：酸式滴定管，50mL移液管，250mL锥形瓶，10mL量筒。

试剂：10％的NaOH溶液，pH=10的缓冲溶液，铬黑T指示剂（将1g铬黑T指示剂与100g分析纯NaCl混合、磨细、装瓶备用）,EDTA标准溶液，钙指示剂(1g钙指示剂与100g分析纯NaCl混合磨细，装瓶备用）。

四、实验内容及步骤

用移液管吸取水样50.00mL于250mL锥形瓶中，加5mLpH=10的缓冲溶液，再加少许（约0.1g）铬黑T固体指示剂，用EDTA标准溶液滴定至酒红色变为纯蓝色。记录EDTA用量V1(mL)。重复1或2次。

另取水样50.00mL于250mL锥形瓶中，加5mL10%NaOH溶液摇匀，加少许（约0.1g）钙指示剂，用EDTA标准溶液滴定至酒红色变为纯蓝色。记录EDTA用量V2(mL)。重复1或2次。按下式计算：

水的总硬度（德国度)=m(CaO)/V(水样）L

=c(EDTA)/mol·L-1V1(EDTA)/L×M(CaO)/10mg·mol-1) / V(水样）L

ρ(Ca)/(mg·L-1)=m(Ca)/水样体积

=c(EDTA)/mol·L-1×V2(EDTA)/L×M(Ca)/mg·mol-1/ V(水样)/L

ρ(Mg)/(mg·L-1)=m(Mg)/水样体积

=c(EDTA)/mol·L-1×(V1-V2)(EDTA)/L×M(Mg)/mg·mol-1 / V水样）L

式中：c（EDTA）为EDTA标准溶液的浓度（mol·L-1);V1为铬黑T终点ED-TA的用量(mL);V2为钙指示剂终点EDTA的用量（mL);M(Ca)为Ca的摩尔质量；M(Mg）为Mg的摩尔质量；M(CaO）为CaO的摩尔质量。