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主题：【第六届原创】一种快速测定自来水硬度的方法

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吕梁山
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发表于：2013/10/10 17:29:11 楼主 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
维权声明：本文为shih20j07原创作品，本作者与仪器信息网是该作品合法使用者，该作品暂不对外授权转载。其他任何网站、组织、单位或个人等将该作品在本站以外的任何媒体任何形式出现均属侵权违法行为，我们将追究法律责任。


一种快速测定自来水硬度的方法



我们经常在开水壶的底部看到厚厚的一层碱，我们这里的自来水硬度比较大，我们可不可以寻找到了一种快速测定自来水硬度的方法。

1、查询相关资料

通过互联网搜索引擎获得了相关信息，在搜索栏中输入“水的硬度”五个字，从资料中得知，水的硬度最初是指水中钙、镁离子沉淀肥皂水化液的能力。水的总硬度指水中镁和钙离子的总浓度，其中包括碳酸盐硬度（即通过加热能以碳酸盐形式沉淀下来的钙、镁离子，故又叫暂时硬度）和非碳酸盐硬度（即加热后不能沉淀下来的那部分钙、镁离子，又称永久硬度）。根据我们所学的化学知识，不难知道水中各组成成分的化学反应方程式为：



由该方程可知，我们所见到的碱实际上是碳酸钙和碳酸镁。根据水的硬度的概念，水的硬度越大，钙镁离子的浓度越大。最常用的表示水硬度的单位有：

1. 以度表示，１度＝10 ppm CaO，相当10万份水中含１份CaO。

2. 以水中CaCO3的浓度(ppm)计相当于每升水中含有CaCO3多少毫克。

基于此事实，我进行了大胆的猜想，可不可以通过其导电能力的强度来判断钙镁离子的含量，继而求出其硬度。随后我查找了相关的国家标准，得知通过电导率仪可以测得自来水的导电能力的强弱。而自来水硬度的测定可以通过滴定法进行测量。

2、材料准备

对此本人十分兴趣，找来了相关资料，进行了实验准备工作，找来了专业的电导率仪（DDS-307，雷磁牌，上海精科仪器公司生产）。准备了如下化学试剂：0.02mol/LEDTA 、NH3-NH4Cl缓冲溶液、铬黑Ｔ:0.5％、三乙醇胺（1:2）、Na2S溶液 2％、HCl溶液 1:1、CaCO3固体分析纯。并发动同事们从家里取来了自来水样品，为了保证样品的多样性，取样品10份，分别测定其硬度和电导率。

3、测试结果及数据处理.

通过实验我们取得了如下数据：



由上图可知，自来水的硬度越大，电导率越高，随后我们画出了其坐标图，图表如下：







其中X轴代表硬度，Y轴代表电导率，我们惊讶的发现所有数值基本上在一条直线上，我们查阅资料，发现《分析化学》教材上有相关的计算公式：

其中回归直线方程可以表示为，其中a和b需要通过以下公式进行求证：



但是，同时另外一个问题出现了，以上方程十分复杂，有没有更好的办法能够求出回归方程。我想到了用计算机Excel强大的处理功能能够求出其相关参数，抱着试一试的态度，我进行了数据处理。打开Excel，将上述数据输入计算机，利用X-Y散点图进行作图。



通过计算机我们求的了其回归方程，并求取了他们的相关系数，发现其相关系数比较好，我们建立的实验方法完全能够满足实验的需要。去的了该方程同学们仍然不满足，随后从市场上购买了几种纯净水进行了测量，并根据经验方程测出了其硬度。



  根据上图可知，纯净水的硬度极低，第一种水甚至体现为负值，该公式毕竟属于经验公式，不能够完全准确的表达真值，只能作为估计值。农夫山泉水的硬度与报道值也十分吻合。

结论部分

该方法简单、快速，具有实用性。感觉有些天马行空，确实是我从实验中得到了经验。中国的水质多为地下水，钙镁离子是自来水的主成分，所以通过上面的经验公式进行推导是有一定的合理性的。
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gzlk650
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2013/10/10 21:27:13 沙发 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
电导率是测水中导电物质的多少，硬度是钙镁，但是水中的导电物质并不是只有钙镁这两种，所以以钙镁含量和电导率之间关系的方法我个人认为还是存在缺陷的。
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翠湖园
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2013/10/10 21:58:51 板凳 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
一般来说，烧开水的壶上结垢较多都是钙镁离子作用的结果。
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吕梁山
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2013/10/10 22:27:47 马扎 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
原文由 名字长了容易引起注意(gzlk650) 发表:
电导率是测水中导电物质的多少，硬度是钙镁，但是水中的导电物质并不是只有钙镁这两种，所以以钙镁含量和电导率之间关系的方法我个人认为还是存在缺陷的。


一个经验公式而已，我觉得地下水的主体离子就是钙镁
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吱吱吱2105
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2013/10/11 9:30:12 地毯 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
很有用的一个经验，有利于我们测定自己家的自来水以及购买的纯净水
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wulin321
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2013/10/11 10:09:09 地板 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
平时我们说的‘软水’指什么
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郭景祎
guojingyi-2010
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2013/10/11 10:31:41 6楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
水的硬度  这是五个字？
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2013/10/11 10:32:54 Last edit by guojingyi-2010
辛妈
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2013/10/11 10:45:34 7楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
好像已经有商品化的产品测定TDS了，用的就是电极的方法
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吕梁山
shih20j07
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2013/10/11 16:26:10 8楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
原文由 吱吱吱2105(0311050111) 发表:
很有用的一个经验，有利于我们测定自己家的自来水以及购买的纯净水


嗯，现在都测电导了，没人测硬度了
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名字长了容易引起注意
gzlk650
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2013/10/11 20:36:20 9楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
原文由 吕梁山(shih20j07) 发表:
原文由 名字长了容易引起注意(gzlk650) 发表:
电导率是测水中导电物质的多少，硬度是钙镁，但是水中的导电物质并不是只有钙镁这两种，所以以钙镁含量和电导率之间关系的方法我个人认为还是存在缺陷的。


一个经验公式而已，我觉得地下水的主体离子就是钙镁
怎么可能，钾钠的含量肯定不会比钙镁少的。
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名字长了容易引起注意
gzlk650
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2013/10/11 20:37:06 10楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
原文由 吕梁山(shih20j07) 发表:
原文由 吱吱吱2105(0311050111) 发表:
很有用的一个经验，有利于我们测定自己家的自来水以及购买的纯净水


嗯，现在都测电导了，没人测硬度了
什么意思，现在都是用电导率的方法测硬度？
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