水中有些金属阳离子，同一些阴离子结合在一起，在水被加热的过程中，由于蒸发浓缩，容易形成水垢，附着在受热面上而影响热传导，我们把水中这些金属离子的总浓度称为水的硬度。如在天然水中最常见的金属离子是钙离子(Ca2+)和镁离子(Mg2+)，它与水中的阴离子如碳酸根离子(CO32-)、碳酸氢根离子(HCO3-)、硫酸根离子(SO42-)、氯离子(CI-)、以及硝酸根离子(NO3-)等结合在一起，形成钙镁的碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐、氯化物、以及硝酸盐等硬度。水中的铁、锰、锌等金属离子也会形成硬度，但由于它们在天然水中的含量很少，可以略去不计。因此，通常就把Ca2+、Mg2+、的总浓度看作水的硬度。
水的硬度对锅炉用水的影响很大，因此，应根据各种不同参数的锅炉对水质的要求对水进行软化或除盐处理。
水的硬度分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度两种。
主要是由钙、镁的碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度两种。
（1） 碳酸盐硬度
主要是由钙、镁的碳酸氢盐[Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2]所形成的硬度，还有少量的碳酸盐硬度。碳酸氢盐硬度经加恐之后分解成沉淀物从水中除去，故亦称为暂时硬度，其反应式如下：
Ca(HCO3)2 CaCO3↓+ CO2↑+ H2O
Mg(HCO3)2 Mg(OH)2↓+2CO2↑
（2） 非碳酸盐硬度
主要是由钙镁的硫酸盐、氯化物和硝酸盐等盐类所形成的硬度。这类硬度不能用加热分解的方法除去，故也称为永久硬度，如CaSO4、MgSO4、CaCI2、MgCI2、Ca(NO3)2 、Mg(NO3)2、等。
碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度之和称为总硬度。
水中Ca2+的含量称为钙硬度。
水中Mg2+的含量称为镁硬度。
当水中的总硬度小于总碱度时，它们之差，称为负硬度。
硬度的单位是如何表示的？
硬度的常用单位是mmol/L或mg/L。过去常用的mg•N/L现用[H+]mmol/L代替，即1mg•N/L＝1[H+]mmol/L＝0.5 mmol/L。
由于硬度并非是由单一的金属离子或盐类形成的，因此，为了有一个统一的比较标准，有必要换算为另一种盐类。通常用CaO或者是CaCO3的质量浓度来表示。当硬度为0.5 mmol/L时，等于28mg/L的CaO，或等于50mg/L的CaCO3。此外，各国也有的用德国度、法国度来表示硬度。1德国度等于10mg/L 的CaO，1法国度等于10mg/L的CaCO3，1德国度等于1.79法国度。0.5 mmol/L相当于2.8德国度、5.0法国度。常用硬度单位之间关系如下表所示：
硬度单位
Mg/L CaO
Mg/L CaCO3
德国度
法国度
1[H+]mmo总硬度l/L
(0.5 mmol/L)
28
50
2.8
5.0
镁的检测可以用EDTA滴定法分析。由于镁比铝轻，因此可以作为合金在航空、航天上使用。另外利用镁易于氧化的性质，可用于制造许多纯金属的还原剂。也可用于闪光灯、吸气器等。
测定水的总硬度就是测定水中钙、镁离子的总含量，可用EDTA配位滴定法测定：
滴定前： M + EBT M-EBT
(红色)
主反应： M + Y MY
终点时： M-EBT + Y MY + EBT
(红色) （蓝色）
滴定至溶液由红色变为蓝色时，即为终点。
滴定时，Fe3+、Al3+等干扰离子可用三乙醇胺予以掩蔽；Cu2+、Pb2+、Zn2+等重属离子，可用KCN、Na2S或巯基乙酸予以掩蔽。
水的硬度有多种表示方法，本实验要求以每升水中所含Ca2+、Mg2+总量（折算成CaO的质量）表示，单位mg&midDOt;L-1。
器材和药品
1.器材 天平（0.1g、0.1mg），容量瓶（100mL），移液管（20mL），酸式滴定管（50mL），锥形瓶（250mL）等。
2.药品 HC1（1∶1），乙二胺四乙酸二钠（Na2H2Y·2H2O，A.R.），碱式碳酸镁[Mg（OH）2·4MgCO3·6H2O，基准试剂]，NH3-NH4Cl缓冲溶液（pH=10.0），三乙醇胺（1∶1），铬黑T指示剂（0.2%氨性乙醇溶液）等。
实验方法
一、Mg2+标准溶液的配制（约0.02mol·L-1）
准确称取碱式碳酸镁基准试剂0.2~0.25g，置于100mL烧杯中，用少量水润湿，盖上表面皿，慢慢滴加1∶1 HC1使其溶解（约需3~4mL）。加少量水将它稀释，定量地转移至100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。
其浓度计算： <镁硬度br />二、EDTA标准溶液的配制与标定
1.EDTA标准溶液的配制（约0.02mol·L-1）
称取2.0g乙二胺四乙酸二钠（Na2H2Y·2H2O）溶于250mL蒸馏水中，转入聚乙烯塑料瓶中保存。
2.EDTA标准溶液浓度的标定
用20mL移液管移取Mg2+标准溶液于250mL锥形瓶中，加入10mL氨性缓冲溶液和3~4滴EBT指示剂，用0.02mol·L-1EDTA标准溶液滴定，至溶液由紫红色变为蓝色即为终点。平行标定3次。
EDTA浓度计算： ，取三次测定的平均值。
三、水的总硬度测定
用20mL移液管移取水样于250mL锥形瓶中，加氨性缓冲溶液6mL，1∶1三乙醇胺溶液3mL，EBT指示剂3~4滴，用EDTA标准溶液滴定，至溶液由紫红色变为蓝色即为终点。平行测定3次。
水的总硬度计算： ，取三次测定的平均值。水中硬度的检测：取水样50ml加2ml氯化铵缓冲溶液（pH=10）然后加几滴铬黑T试剂（这时一般为酒红色），颜色不宜太深，一般两滴足够，颜色太深终点不好判断。用0.01mol/L EDTA-2Na溶液滴定至天蓝色，30s内不回头即为终点，一般硬度大的原水最好缓慢滴定，以防30s内回头。结果是CaCO3计的，用消耗的EDTA-2Na的体积乘以50.04，结果单位为mg/L水中硬度的检测：取水样50ml加2ml氯化铵缓冲溶液（pH=10）然后加几滴铬黑T试剂（这时一般为酒红色），颜色不宜太深，一般两滴足够，颜色太深终点不好判断。用0.01mol/L EDTA-2Na溶液滴定至天蓝色，30s内不回头即为终点，一般硬度大的原水最好缓慢滴定，以防30s内回头。结果是CaCO3计的，用消耗的EDTA-2Na的体积乘以50.04，结果单位为mg/L
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