水的硬度是水质的重要指标之一，对工业及生活影响很大，因此测定水的硬度有很重要的实际意义。自来水常形成锅垢，这是由于水中钙、镁的碳酸盐、酸式碳酸盐、硫酸盐、氯化物等所致。水中钙、镁盐等的含量用“硬度”表示，其中Ca2+、Mg2+含量是计算硬度的主要指标。钙盐和镁盐含量多的水称为硬水，含量较少的则称为软水。常用水（自来水、河水、井水等）都是硬水。水的总硬度包括暂时硬度和永久硬度。在水中以碳酸盐及酸式碳酸盐形式存在的钙盐、镁盐，加热能被分解、析出沉淀而除去，这类盐所形成的硬度称为暂时硬度，而钙、镁的硫酸盐或氯化物等所形成的硬度称为永久硬度。总硬度是指水中Ca2+、Mg2+的总含量，其单位用每升水中含有CaO或CaCO3的质量（mg）来表示，可写成CaOmg/L或CaCO3mg/。水中钙硬度是指Ca2+的含量，镁硬度则是指Mg2+含量。卢卡纤维
（1）总硬度的测定 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+、Mg2+与EDTA生成无配合物，铬黑T则与Ca2+、Mg2+生成红配合物。由于，当溶液中加入铬黑T先与Mg2+配位生成MgIn-，溶液呈红，反应如下：
Mg2+ +HIn2- = MgIn- + H+
用EDTA滴定时，由于，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，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，从而指示终点，反应如下：
MgIn- + H2Y2- = MgY2- + HIn2- +2H+
红 蓝
根据所消耗的EDTA标准滴定溶液的体积，计算水的总硬度。
用CaCO3mg/L来表示
用度表示（1°=10mg/LCaO）
上两式中，V1激光投影键盘为测定水中总硬度时消耗的EDTA的体积，V表示水试样的体积。
（2）钙硬度的测定 用NaOH调节水试样pH=12，使Mg2+形成Mg(OH)2刮腻子的机器沉淀，以钙指示剂确定终点，用EDTA标准滴定溶液滴定，终点时溶液由红变为蓝。
Ca2+ +HIn2- = CaIn- + H桥梁同步顶升+
Ca2+ + H2Y2- = CaY2- + 2H+
CaIn- + H2Y2- = CaY2- + HIn2- +2H+
红 蓝
上两式中，V2为测定水中钙硬度时消耗的EDTA的体积，V表示水试样的体积。
（3）镁硬度的测定 将总硬度和钙硬度换算成MgCO3（mg/L）后，用总碱度减去钙硬度后即为镁硬度。镁硬度=总硬度-钙硬度
[2] 水中钙镁离子含量测定方法
用50mL移液管移取水试样50.00mL，置于250mL锥型瓶中，加1～2滴HCl酸化(用刚果红试纸检验变蓝紫)，煮沸数分钟赶除CO2。冷却后，加入3mL三乙醇胺溶液、 5mL NH3-NH4Cl缓冲溶液、1mLNa2S溶液、3滴铬黑T指示剂溶液，立即用c(EDTA)=0.02mol/L的EDTA标准溶液滴定至溶液由红变为何纯蓝即为终点，记下EDTA标准溶液的体积V1。平行测定三次，取平均值计算水样的总硬度。
附实验内容：参考《定量化学分析实验》胡伟光 张文英编，化工出版社
实验 自来水总硬度的测定
幼猪一、实验目的
1．掌握用配位滴定法直接测定水中硬度的原理和方法。
2．掌握水中硬度的表示方法。
3．掌握钙指示剂的应用条件和终点颜判断。
二、实验原理
水硬度的测定分为水的总硬度和钙-镁硬度两种，前者是测定钙镁总量，后者是分别测定钙和镁的含量。
水的总硬度测定，用NH3-NH4Cl缓冲溶液控制水样pH=10，以铬黑T为指示剂，用三乙醇胺掩蔽Fe2+、Al3+ 等共存离子，用Na2S消除Cu2+、Pb2+等离子的影响，用EDTA标准溶
液直接滴定Ca2＋和Mg2＋，终点时溶液由红变为纯蓝。
钙硬度测定，用NaOH调节水试样pH=12，Mg2＋形成 Mg(OH)2沉淀，用EDTA标准溶液直接滴定Ca2＋，采用钙指示剂，终点时溶液由红变为蓝。
镁硬度则可由总硬度与钙硬度之差求得。
三、试剂
1．水试样(自来水)；
2．EDTA标准溶液c(EDTA)=0.02mol/L；
3．铬黑T；
4．刚果红试纸；
5．NH3-NH4Cl缓冲溶液(pH=10)；
6．钙指示剂；
7．NaOH溶液(4mol/L) 160g固体NaOH溶于500mL水中，冷却至室温，稀释至1000mL；
8．HCl 溶液(1+1)；
9．三乙醇胺200g/L；
10．Na2S溶液20g/L。
四、实验步骤
1．总硬度的测定
用50mL移液管移取水试样50.00mL，置于250mL锥型瓶中，加1～2滴HCl酸化(用刚果红试纸检验变蓝紫)，煮沸数分钟赶除CO2。冷却后，加入3mL三乙醇胺溶液、 5mL NH3-NH4Cl缓冲溶液、1mLNa2S溶液、3滴铬黑T指示剂溶液，立即用c(EDTA)=0.02mol/L的EDTA标准溶液滴定至溶液由红变为何纯蓝即为终点，记下EDTA标准溶液的体积V1。平行测定三次，取平均值计算水样的总硬度。
2．钙硬度的测定
用50mL移液管移取水试样50.00mL，置于250mL锥型瓶中，加入刚果红试纸(pH3～5，颜由蓝变红)一小块。加入盐酸酸化，至试纸变蓝紫为止。煮沸2～3min，冷却至40～50℃，加入4mol/LNaOH溶液4mL，再加少量钙指示剂，以c(EDTA)=0.02mol/L的EDTA标准溶液滴定至溶液由红变为蓝即为终点，记下EDTA标准溶液的体积V2。平行测定三次，取平均值计算水样的钙硬度。
五、计算公式
ρ（
ρ（
式中 ρ总(CaCO3)—水样的总硬度，mg/L；
ρ钙(CaCO3)—水样的钙硬度，mg/L；
c(EDTA)—EDTA标准溶液的浓度，mol/L；
V1—测定总硬度时消耗EDTA标准溶液的体积，L；
V2—测定钙硬度时消耗EDTA标准溶液的体积，L；
V—水样的体积，L；
M(CaCO3)—CaCO3摩尔质量，g/mol；
M(CaO)—CaO摩尔质量，g/mol。蛭石板
六、注意事项
1．滴定速度不能过快，接近终点时要慢，以免滴定过量；
2．加入Na2S后，若生成的沉淀较多，将沉淀过滤。
七、思考题
1．测定钙硬度时为什么加盐酸？加盐酸应注意什么？
2．根据本实验分析结果，评价该水试样的水质。
3．以测定Ca2＋为例，写出终点前后的各反应式。说明指示剂颜变化的原因。
4．若某试液中仅有Ca2＋，能否用铬黑T作指示剂？如果可以，说明测定方法。
相关链接 世界各国表示水的硬度的方法不尽相同，中国目前采用的表示方法主要有两种，一种是以每升水中所含CaCO3 的毫克数(mg/L)或毫摩尔数(mmol/L)表示，另一种是以每升水中含10mgCaO为1度(1O) 表示。
下表是一些国家水硬度的换算关系(以CaCO3表示 )：
硬度单位 | mmol/L | 德国硬度 | 法国硬度 | 英国硬度 | 美国硬度 |
1mmol/L | 1.00000 | 2.8040 | 5.0050 | 3.5110 | 50.050 |
1德国硬度 | 0.35663 | 1.0000 | 1.7848 | 1.2521 | 17.848 |
1法国硬度 | 0.19982 | 0.5603 | 1.0000 | 0.7015 | 10.000 |
1英国硬度 | 0.28483 | 0.7987 | 1.4255 | 1.0000 | 14.255 |
1美国硬度 | 0.01998 | 0.0560 | 0.1000 | 0.0702 | 1.000 |
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日常应用中，水质分类如下：
总硬度 | 0o～4o | 4o～8o | 8o～16o | 16o～25o | 25o～40o | 40o～60o | 60o以上 |
水质 | 很软水 | 软水 | 中硬水 | 硬水 | 高硬水 | 超硬水 | 特硬水 |
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