3. 酸碱滴定法的应用——碱度的测定

(1)碱度组成。水的碱度是指水中所含能与强酸定量反应的物质总量。水中碱度的来源较多，天然水体中碱度基本上是碳酸盐、重碳酸盐及氢氧化物含量的函数，所以碱度可分为氢氧化物(OH^-)碱度、碳酸盐(CO₂^3-)碱度和重碳酸盐(HCO₃^-)碱度。假设水中不能同时存在OH^-和HCO₃^-，可构成5种组合形式：(OH^-)、(OH^-、CO₃^2-)、(CO₃^2-)、(CO₃^2-、HCO₃^-)、(HCO₃^-)。

如天然水体中繁生大量藻类，剧烈吸收水中CO₂，使水有较高pH值，主要有碳酸盐碱度，一般pH值<8.3的天然水中主要含有重碳酸盐碱度，略高于8.3的弱酸性天然水可同时含有重碳酸盐和碳酸盐碱度，pH值>10时主要是氢氧化物破度。总碱度被当作这些成分浓度的总和。当水中含有硼酸盐、磷酸盐或硅酸盐等时，则总碱度的测定值也包含它们所起的作用。

(2)碱度测定。碱度的测定采用酸碱滴定法。用HCl和H₂SO₄作为标准溶液，酚酞和甲基橙作为指示剂，根据不同指示剂变色所消耗的酸的体积，可分别测出水样中所含的各种碱度。

碱度的测定可用连续滴定法：取一定容积的水样，加入酚酞指示剂以强酸标准溶液进行滴定，到溶液由红色变为无色为止，标准酸溶液用量用P表示。再向水样中加入甲基橙指示剂，继续滴定溶液由黄色变为橙色为止，滴定用去标准溶液体积用M表示。根据P和M的相对大小，可以判断水中碱度组成并计算其含量。在滴定中各种碱度的反应如下。

酚酞变色：

甲基橙变色：

水中的总碱度：T=OH^-+CO₃^2-+HCO₃^-=P+M

各类碱度及酸碱滴定结果的关系见表2.2.4。

表2.2.4 水中碱度组成与计算

(3) 碱度计算。

1)首先由P和M的数值判断碱度的组成(见表2.2.4)。

例如，滴定结果为P=11.05ml，M=8.90ml，查表2.2.4，由于P>M，故水中碱度成分是OH^-、CO₃^2-。
OH-含量为P-M=2.15ml，意义是水中OH^-可消耗酸标准溶液2.15ml，CO₃^2-含量为2M=19.80ml，意义上水中CO₃^2-可消耗酸标准溶液19.80ml。

总碱度为P+M=19.95ml，意义是水中总碱度能消耗酸标准溶液19.95ml。

2)碱度的表示方法。以mg/L计，以mol/L或mmol/L计，以mgCaO/L或mgCaCO₃/L计。

3)碱度计算常用的摩尔质量。

4)碱度计算的表达式。

【例2.2.1】连续滴定的滴定结果为P=11.05ml，M=8.90ml；已知V水样=100ml，CHCl=0.1mol/L。
经分析，水中碱度成分是OH^-、CO₃^2-，OH-含量为P-M=2.15ml，CO₃^2-含量为2M=17.80ml，总碱度为P+M=19.95ml。

碱度计算的结果可表达为

相关链接：滴定分析法——酸碱滴定法（二）

文章来源：《化学工业标准汇编有机化工方法》