在水溶液中制备杂多酸.ppt
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实验一过二硫酸钾的制备[实验目的]1、了解电解合成过二硫酸钾的基本原理;2、熟悉电解仪器、装置及使用方法;3、练习碘量法分析测定化合物的方法。[实验原理]电解硫酸氢盐溶液(也可用K2SO4或(NH4)2SO4在50%H2SO4中的溶液)。电解时在阳极(铂丝)上HSO4-离子被氧化生成过二硫酸盐,而在阴极(铂片或石墨)产生氢气。阳极:2HSO4-→S2O82-+2H++2e-阴极:2H++2e-→H2↑将电解得到的沉淀物过滤、干燥后即得K2S2O8。[实验仪器]红外光谱仪;直流电源;绝缘线;大烧杯(1000mL);锥形瓶(100mL);玻璃砂漏斗;容量瓶(200mL);铂丝电极;铂片电极;抽滤装置;大直径试管;碱式滴定管(50mL);小烧杯(100mL)。[实验药品]KHSO4;KI固体;25mL乙醇(95%);10mL乙醚;1500g碎冰;冰醋酸;Na2S2O3标准溶液(自制、标定)。(以上药品均为分析纯)。[鉴定]该物质可以用下列操作手续分析。将0.25g样品溶解于30mL水中,加4g碘化钾,塞住锥形瓶,振荡以溶解碘化物。至少将溶液放置15min以后,加入1mL冰醋酸,析出的碘用标准硫代硫酸钠溶液滴定。至少分析两个样品。试计算电流效率(η=(G实/G理)×100%)用红外光谱对产物进行表征,产物的红外光谱可以查得。红外光谱仪的使用参见光盘课件。[实验注意事项]1、注意正负极不要接反;2、所用铂丝电极细软,勿折断。3、大烧杯中冰融化后温度可能升高,要不断地将水吸出并补充冰,保持温度为5℃。4、洗涤用的乙醚、乙醇回收。[习题]1、按照上面的操作手续,一个学生制得了1.6g过二硫酸钾。已知0.2703g样品消耗0.1020mol·L-1的硫代硫酸钠18.85mL。求电流效率是多少?2、为什么过二硫酸盐和碘化物在加酸滴定前必须放置15min?3、如何制备过一硫酸?过一硫酸盐和过二硫酸盐离子的结构怎样?实验二Dawson结构杂多酸盐的制备----(NH4)6[P2W18O62]·14H2O的制备[实验目的]学习直接沉淀法制备杂多酸盐,并了解Dawson结构杂多酸的强氧化性。[实验原理]制备杂多酸盐可以先采用乙醚萃取法制备出相应的杂多酸,然后再转化为杂多酸盐,而对于有些杂多酸,如Dawson结构杂多酸氧化性很强,在合成中很容易被还原,所以一般根据其盐溶解度小的特点将其直接从水溶液中离析出来。本实验就是采用此法制备(NH4)6[P2W18O62]•14H2O。首先将一定比例的含磷、含钨元素的简单化合物在溶液中经酸化后缩合成相应的Dawson结构杂多酸,再加入饱和的NH4Cl溶液,低温下搅拌即得到(NH4)6[P2W18O62]·14H2O淡黄绿色粉末状固体。14H3PO4+18Na2WO4=H6[P2W18O62]·14H2O+12Na3PO4+4H2OH6[P2W18O62]·14H2O+6NH4Cl=(NH4)6[P2W18O62]·14H2O↓+6HCl(淡黄绿色)[实验药品]Na2WO4•2H2O;85%H3PO4;NH4Cl固体;H2O2;pH试纸;浓HNO3。(以上药品均为分析纯)。[实验内容]称取30gNa2WO4•2H2O溶于热水中,然后加入按摩尔比四倍量的磷酸(自行计算需85%H3PO4用量),再加入约100mL水,煮沸3-5h(在此期间不断搅拌,并经常补充水)。最后加入数滴浓硝酸,把反应液冷却。然后在此溶液中加入固体NH4Cl,目的是生成铵盐沉淀。沉淀过滤后,将此沉淀再用热水溶解(制成饱和溶液),加入NH4Cl浓溶液使之再沉淀。用水(少量水)反复重结晶二次,得到14水合物18-钨2-磷酸铵。14水合物(NH4)6[P2W18O62]•14H2O为黄结晶(三斜晶系)。对应的游离酸H6[P2W18O62]•14H2O可通过乙醚萃取法或离子交换法制得。将得到的固体于70℃烘干2h,称重,计算产率(以wt%表示)。测定熔点。用红外光谱进行表征。[实验注意事项]1、反应的时间不低于3h,如果反应温度较低,则相应地要延长反应时间,否则得不到产品。2、加入H3PO4的量要通过反应方程式计算,要足量。3、产品要经冷却后过滤,所得沉淀在重结晶时控制加水量,否则产品易流失。4、产品回收。5、萃取用的乙醚回收。实验三、Keggin结构杂多酸的制备达到完全。为了将杂多酸和其它氯化物或硝酸盐分离,采用乙醚萃取法,即向溶液中加入乙醚并酸化,经共摇萃取后分成三层;上层为溶有少量杂多酸的醚层;中层主要是含有简单无机酸盐的水层;下层是杂多酸和乙醚生成不稳定的醚合物的油层。收集下层将乙醚进行蒸发即析出杂多酸的晶体。[实验仪器]熔点测定仪;红外光谱仪;磁力搅拌