十二钨磷酸制备
一、 实验目的
学习十二钨磷酸的制备方法，进一步练习萃取分离操作。
二、 实验原理
钼和钨在化学性质上的显著特点之一是在一定条件下易自聚或与其它元素聚合，形成多酸或多酸盐。由同种含氧酸根离子缩合而成的叫同多阴离子，其酸称同多酸。由不同种类的含氧酸根阴离子缩合而成的叫杂多酸阴离子，其酸称杂多酸。到目前为止，人们已经发现元素周期表中近70种元素可以参与到多酸化合物组成中来。多酸在催化化学、功能材料等诸多方面的研究均取得了一些突破性的研究成果，我国是国际上五个多酸研究中心（美国、中国、俄罗斯、法国和日本）之一。
1862年BereriusJ 合成了第一个杂多酸盐 12-木磷酸铵（NH 4）3PMo 12O 14·nH 2O 。1934年英国化学家Keggin J F 采用X 射线粉末技术衍射方法，成功测定了十二钨磷酸的分子结构（见下图）。[PW12O40]3-是一种具有Keggin 结构的杂多化合物的典型代表之一。
钨、磷、硅等元素的简单化合物在溶液中经过酸化缩合便可以生成相应的十二五磷酸根栗子、十二钨硅酸根离子：
12WO 42-+ HPO42-+ 23H+[PWO
12WO 42-+SiO32-+ 22H+[SiW12
十二钨磷酸分子结构
在反应过程中，H +与WO 42-中的氧结合形成H 2O 分子，从而使钨原子之间通过共享原子的配位形成多核簇状结构的杂多阴离子，该阴离子与反荷离子H+离子结合，则得到相应的杂多酸。
采取乙醚萃取制备十二钨磷酸和十二钨硅酸，是一种经典的方法，向反应体系中加入乙醚并酸化，经乙醚萃取后液体分三层，上层是溶有少量杂多酸的醚，中间是氯化钠、盐酸和其它物质的水溶液，下层是油状的杂多酸醚合物，收集下层，将醚进行蒸发，即析出杂多酸晶体。
三、 试剂与仪器
1. 仪器:烧杯（100ml,250ml ）、磁力加热搅拌器、滴液漏斗（100ml ）、分液漏斗（250ml ）、蒸发皿、表皿、水浴锅
2. 固体药品：二水合钨酸钠、磷酸氢二钠
3. 液体药品：HCl （浓）、乙醚、H 2O 2（3%）
四、 基本操作
萃取操作：1. 漏斗。
2. 磨口处涂凡士林。
3. 加液量不超过分液漏斗的三分之二。
4. 注意震荡手法，口向上放气。
五、 实验内容
一．十二钨磷酸制备
1. 十二钨磷酸溶液的制备
取25g 二水合钨酸钠和4g 磷酸氢二钠溶于150ml 水中，溶液稍显浑浊。边加
热边搅拌下，以细流向溶液中加入25ml 浓HCl 溶液，溶液澄清，继续加热半分钟，若溶液呈现蓝色，是由于钨（Ⅵ）被还原的结果，需要向溶液中滴加3%过氧化氢澳水至蓝色褪去，冷却至室温。
2. 酸化乙醚萃取制备十二钨磷酸。
将烧杯中的溶液分批转移至分液漏斗中（每次不超过容积的1/3）。向分液漏斗中加入20ml 乙醚，再加入8-10ml 浓盐酸、震荡，分离下层油状的醚合物，再重复直至完全分离。将收集醚合物放入蒸发皿中加入1-2ml 去离子水，水域蒸醚，直至蒸干。若在蒸发过程中液体变蓝，则需滴加少许3%的过氧化氢或澳水至蓝色褪去，放至室温，得产物，烘干。对产品称重并计算产率。
二．测定十二钨磷酸的红外光谱
红外光谱（IR ）测定是鉴别多酸阴离子存在的常用方法，特征峰出现在IR 指纹区700-1100cm -1。
提示：一般文献认为各链的反对称伸缩振动频率为：P-Oa （W 系），1079cm -1(或1080cm -1);M-Od(W系) ，983cm -1;M-Ob-M,890-850cm -1;M-Oc-M,800-760cm -1。
六、 思考题
十二钨磷酸制备
一、 实验目的
学习十二钨磷酸的制备方法，进一步练习萃取分离操作。
二、 实验原理
钼和钨在化学性质上的显著特点之一是在一定条件下易自聚或与其它元素聚合，形成多酸或多酸盐。由同种含氧酸根离子缩合而成的叫同多阴离子，其酸称同多酸。由不同种类的含氧酸根阴离子缩合而成的叫杂多酸阴离子，其酸称杂多酸。到目前为止，人们已经发现元素周期表中近70种元素可以参与到多酸化合物组成中来。多酸在催化化学、功能材料等诸多方面的研究均取得了一些突破性的研究成果，我国是国际上五个多酸研究中心（美国、中国、俄罗斯、法国和日本）之一。
1862年BereriusJ 合成了第一个杂多酸盐 12-木磷酸铵（NH 4）3PMo 12O 14·nH 2O 。1934年英国化学家Keggin J F 采用X 射线粉末技术衍射方法，成功测定了十二钨磷酸的分子结构（见下图）。[PW12O40]3-是一种具有Keggin 结构的杂多化合物的典型代表之一。
钨、磷、硅等元素的简单化合物在溶液中经过酸化缩合便可以生成相应的十二五磷酸根栗子、十二钨硅酸根离子：
12WO 42-+ HPO42-+ 23H+[PWO
12WO 42-+SiO32-+ 22H+[SiW12
十二钨磷酸分子结构
在反应过程中，H +与WO 42-中的氧结合形成H 2O 分子，从而使钨原子之间通过共享原子的配位形成多核簇状结构的杂多阴离子，该阴离子与反荷离子H+离子结合，则得到相应的杂多酸。
采取乙醚萃取制备十二钨磷酸和十二钨硅酸，是一种经典的方法，向反应体系中加入乙醚并酸化，经乙醚萃取后液体分三层，上层是溶有少量杂多酸的醚，中间是氯化钠、盐酸和其它物质的水溶液，下层是油状的杂多酸醚合物，收集下层，将醚进行蒸发，即析出杂多酸晶体。
三、 试剂与仪器
1. 仪器:烧杯（100ml,250ml ）、磁力加热搅拌器、滴液漏斗（100ml ）、分液漏斗（250ml ）、蒸发皿、表皿、水浴锅
2. 固体药品：二水合钨酸钠、磷酸氢二钠
3. 液体药品：HCl （浓）、乙醚、H 2O 2（3%）
四、 基本操作
萃取操作：1. 漏斗。
2. 磨口处涂凡士林。
3. 加液量不超过分液漏斗的三分之二。
4. 注意震荡手法，口向上放气。
五、 实验内容
一．十二钨磷酸制备
1. 十二钨磷酸溶液的制备
取25g 二水合钨酸钠和4g 磷酸氢二钠溶于150ml 水中，溶液稍显浑浊。边加
热边搅拌下，以细流向溶液中加入25ml 浓HCl 溶液，溶液澄清，继续加热半分钟，若溶液呈现蓝色，是由于钨（Ⅵ）被还原的结果，需要向溶液中滴加3%过氧化氢澳水至蓝色褪去，冷却至室温。
2. 酸化乙醚萃取制备十二钨磷酸。
将烧杯中的溶液分批转移至分液漏斗中（每次不超过容积的1/3）。向分液漏斗中加入20ml 乙醚，再加入8-10ml 浓盐酸、震荡，分离下层油状的醚合物，再重复直至完全分离。将收集醚合物放入蒸发皿中加入1-2ml 去离子水，水域蒸醚，直至蒸干。若在蒸发过程中液体变蓝，则需滴加少许3%的过氧化氢或澳水至蓝色褪去，放至室温，得产物，烘干。对产品称重并计算产率。
二．测定十二钨磷酸的红外光谱
红外光谱（IR ）测定是鉴别多酸阴离子存在的常用方法，特征峰出现在IR 指纹区700-1100cm -1。
提示：一般文献认为各链的反对称伸缩振动频率为：P-Oa （W 系），1079cm -1(或1080cm -1);M-Od(W系) ，983cm -1;M-Ob-M,890-850cm -1;M-Oc-M,800-760cm -1。
六、 思考题