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 Ca 2+、Mg 2+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Fe 3+、Al 3+等，由于Ca 2+、Mg 2+远比其他几种离子含量高，所以通常用Ca 2+、Mg 2+的总量来计算水的总硬度。
水质的分类
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 （Na 2H 2Y ）标准溶液直接滴定水中的Ca 2+、Mg 2+。滴定反应如下所述。
滴定前：
Ca 2+、Mg 2+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Ca 2+、Mg 2+配位
H 2Y 2- + Ca2+ ==== CaY2- +2H+ H 2Y 2- + Mg2+ ==== MgY2- +2H+
等当点时：
EDTA 与酸性铬兰K 的Ca 2+、Mg 2+螯合物反应，溶液由紫红色变为蓝绿色
H 2Y 2- + 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：
C E V E
⨯103 （3—17）总硬度（毫摩尔每升）== V 水样
式中C E ——EDTA 的浓度；
V E ——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）==
C E V E
⨯103
V 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==
1
R
(3-19)
电阻、电导的SI 单位分别是欧姆（Ω）、西门子（S ），显然1S=1Ω-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 ∝
L L
R =R A A
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 =κ
A L
或是κ=G （3-20） L A
κ称为电导率，是长为1m 、截面积为1m 2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1M 2，且两极相距
1m 时溶液的电导。电解质溶液的摩尔电导率（Λm ）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：
1
C
L 或
1
⨯10-3m 3，此时溶液的摩尔电导率C
Λm =κ⨯
10-3
C
（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R x 。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：
κ=
Q
（3-22） R x
由于电阻的单位西门子太大，故常用毫西门子
（mS ）、微西门子（μS ）表示。他们间的关系是1S=103mS=106μS 。
几种水样电导率数值的大致范围
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 NH 3-NH 4Cl 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NH 3-NH 4Cl 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
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Ca 2+、Mg 2+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）
C E V E 3
10总硬度== V 水样
式中C E ——EDTA 的浓度；
V E ——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
（2） 总硬度（用度表示）
总硬度（度）==
C E V E
⨯103
V 水样
10
⨯56
式中56为CaO 的摩尔质量
水样的电导率
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 Ca 2+、Mg 2+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Fe 3+、Al 3+等，由于Ca 2+、Mg 2+远比其他几种离子含量高，所以通常用Ca 2+、Mg 2+的总量来计算水的总硬度。
水质的分类
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 （Na 2H 2Y ）标准溶液直接滴定水中的Ca 2+、Mg 2+。滴定反应如下所述。
滴定前：
Ca 2+、Mg 2+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Ca 2+、Mg 2+配位
H 2Y 2- + Ca2+ ==== CaY2- +2H+ H 2Y 2- + Mg2+ ==== MgY2- +2H+
等当点时：
EDTA 与酸性铬兰K 的Ca 2+、Mg 2+螯合物反应，溶液由紫红色变为蓝绿色
H 2Y 2- + 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：
C E V E
⨯103 （3—17）总硬度（毫摩尔每升）== V 水样
式中C E ——EDTA 的浓度；
V E ——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）==
C E V E
⨯103
V 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==
1
R
(3-19)
电阻、电导的SI 单位分别是欧姆（Ω）、西门子（S ），显然1S=1Ω-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 ∝
L L
R =R A A
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 =κ
A L
或是κ=G （3-20） L A
κ称为电导率，是长为1m 、截面积为1m 2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1M 2，且两极相距
1m 时溶液的电导。电解质溶液的摩尔电导率（Λm ）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：
1
C
L 或
1
⨯10-3m 3，此时溶液的摩尔电导率C
Λm =κ⨯
10-3
C
（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R x 。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：
κ=
Q
（3-22） R x
由于电阻的单位西门子太大，故常用毫西门子
（mS ）、微西门子（μS ）表示。他们间的关系是1S=103mS=106μS 。
几种水样电导率数值的大致范围
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 NH 3-NH 4Cl 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NH 3-NH 4Cl 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
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Ca 2+、Mg 2+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）
C E V E 3
10总硬度== V 水样
式中C E ——EDTA 的浓度；
V E ——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
（2） 总硬度（用度表示）
总硬度（度）==
C E V E
⨯103
V 水样
10
⨯56
式中56为CaO 的摩尔质量
水样的电导率