Исследовательская работа "Синтез роданистоводородной кислоты и исследование ее свойств"

МОУ СОШ № 25 с УИОП г.о.Орехово-Зуево, 2017г.

Работу выполнил:

Нарыков Владислав, учащийся 10 А класса.

Научный руководитель:

Баузина О.В., учитель химии.

Исследовательская работа

Синтез роданистоводородной кислоты

и исследование ее свойств.

Цель проекта: получить роданистоводородную кислоту и изучить её свойства.

Задачи проекта:

• Изучить методику синтеза роданистоводородной кислоты.
• Выполнить количественные расчеты и получить экспериментальное доказательство выхода продукта синтеза.
• Отработать методику эксперимента по получению тиоцианата бария и роданистоводородной кислоты.
• Исследовать свойства кислоты.

Гипотеза: роданистоводородная кислота обладает типичными свойствами неорганических кислот.

Практическим результатом

решения данной учебно-исследовательской

проблемы будет являться получение и изучение

свойств роданистоводородной кислоты.

Физические свойства

Роданистоводородная кислота

(тиоциановая кислота, роданид водорода) HSCN устойчива лишь при температурах ниже —90оС; в этих условиях она представляет собой бесцветную жидкость с острым запахом, затвердевающую при —110° С в белую кристаллическую массу.

Таутомери́я Таутомери́я — явление обратимой изомерии, при которой два или более изомера легко переходят друг в друга.

Физико-химические свойства.

Роданистоводородная кислота устойчива только при низких температурах (около −90°C) или в разбавленных водных растворах ( 5%-ных ). Является сильной кислотой — её растворы почти полностью диссоциированы. Хорошо растворяется в воде и ряде органических растворителей (этанол, диэтиловый эфир, бензол).

Физико-химические свойства.

Применение.

Соли -тиоцианаты применяются в производстве тиомочевины,

являются реагентами в процессах крашения и печатании тканей,

в аналитической химии (качественный и количественный анализ),

как ядохимикаты ( инсектициды и  фунгициды),

стабилизаторы горения взрывчатых веществ,

в процессах выделения и разделения редких металлов,

для получения  органических тиоционатов.

Практическая часть.

Изучил методику получения роданистоводородной кислоты. Для получения кислоты потребуется два вещества - это Ва(SCN)2 и H2SO4 .

Я столкнулся с трудностями, так как в лаборатории не было тиоцианата бария и необходимо его получить.

Практическая часть.

Получение тиоцианата бария.

Получение Ва(SCN)2

Роданид бария получают из гидроксида бария и роданида аммония.

Для этого необходимо рассчитать количества исходных веществ для получения 15 г роданида бария.

 

Практическая часть.

Расчеты.

Практическая часть.

Расчеты.

Практическая часть.

Отвешенные количества гидроокиси бария и роданида аммония предварительно растертого в порошок.

Поместил в круглодонную колбу объемом 100 мл. Содержимое колбы сильно встряхивал под тягой, пока масса не стала жидкой.

Практическая часть.

Жидкость кипятил на маленьком огне до полного удаления аммиака.

Проверял влажной индикаторной бумагой. Пока она не перестала окрашиваться в малиновый цвет.

Практическая часть.

После длительного нагревания - избавились от аммиака в продуктах реакции, затем в процессе фильтрования и получили чистый

.

Получилось 14г . Выход продукта 93,3 %

 

Практическая часть.

Получение роданистоводородной кислоты.

После получения тиоцианата бария приступил к получению роданистоводородной кислоты. Для получения потребуется и H2SO4. Рассчитал необходимое количество исходных веществ для получения 5% раствора роданистоводородной кислоты.

 

Практическая часть.

Расчеты.

Практическая часть.

Расчеты.

Практическая часть.

Далее по методике :

В колбу с серной кислотой добавил тиоцианат бария.

 

Практическая часть.

Перемешал вещества под тягой и на дне образовался осадок белого цвета, а на поверхности роданистоводородная кислота розового цвета.

Практическая часть.

Далее необходимо получить чистую кислоту и избавиться от осадка сульфата бария .

 

Для этого несколько раз отфильровал полученный раствор.

Получил фильтрат - кислота розового цвета .

 

Практическая часть.

1. Изменение окраски индикаторов:

Проверили индикаторной бумагой, – цвет стал красным, что по шкале соответствует рН=1,5. Следовательно - кислота сильная.

Химические свойства кислоты.

Для  определения реакции среды используют индикаторы лакмус, метилоранж,

фенолфталеин. 

В водном растворе диссоциирует, образуя ион водорода и кислотный остаток: HCSN= H+ + CSN-

Фенолфталеин окраску не изменил.

Лакмус и метилоранж изменили окраску на красный

Практическая часть.

2. Взаимодействие с металлами

Реакции с натрием с магнием с кальцием

прошли бурно с выделением водорода и образованием солей роданидов

Практическая часть.

2. Взаимодействие с металлами

Реакции с алюминием с цинком с железом

прошли медленно с выделением водорода, растворы обесцветились и образовались соли роданидов соответствующих металлов

С медью

Реакция не идет при комнатной температуре, при нагревании появился осадок белого цвета .

 

Практическая часть.

 

2. Взаимодействие с металлами

Практическая часть.

3.Взаимодействие с основными оксидами

Реакции с оксидом бария с оксидом алюминия с оксидом меди (II)

прошли медленно с образованием солей и воды

Реакция прошла при нагревании,

образовалась соль темно-зеленой окраски

t

4. Взаимодействие с основаниями

Практическая часть.

Реакции с щелочью натрия с гидроксидом кальция с гидроксидом железа (II)

прошли реакции нейтрализации с образованием солей роданидов и воды

Растворы обесцветились Раствор стал зеленого цвета

5. Взаимодействие с солями

Практическая часть.

Реакции с сульфатом алюминия с карбонатом натрия с хлоридом бария

прошли реакции с образованием солей роданидов и кислот

Растворы обесцветились Раствор стал белого цвета

Выделился газ

Реакция с сульфатом меди.

Реакция прошла, раствор стал в зеленого цвета, образовалось соль и кислота.

 

Практическая часть.

5. Взаимодействие с солями

Реакция с хлоридом меди.

Реакция прошла, наблюдаем изменение окраски раствора на зеленый, образовалась соль и кислота.

 

Практическая часть.

5. Взаимодействие с солями

CuCl2 + 2HCSN = Cu(CSN)2+ 2HCl

6. Взаимодействие с неметаллами

С йодом реакция прошла, раствор окрасился в оранжевый цвет, образовался родан.

Йод проявляет окислительные свойства, кислота восстановительные.

2HCSN+I2=2HI+ (SCN)2

Практическая часть.

7. Взаимодействие с органическими веществами

Реакция с изобутиловым спиртом и с глицерином не идет, вещества не смешиваются с кислотой из-за разной плотности - видим четкое разделение фаз.

Практическая часть.

= реакция не идет

При взаимодействии роданид-иона с ионом железа (III) образуется вещество красного цвета ‑ роданид железа (III). Роданид от греческого "родеос" - красный.

FeCl3 + 3 НCNS  = Fe(CNS)3  + 3НCl

Практическая часть.

7. Качественная реакция на роданид-ион

3. Выводы

полученная роданистоводородная кислота обладает

свойствами неорганических кислот:

1) диссоциацией  HCSN= H+ + CSN-

2) Лакмус и  метилоранж в кислой среде изменяют цвет –  растворы становятся

красными

3) взаимодействует с основаниями и амфотерными гидроксидами

4) взаимодействует с основными и амфотерными оксидами

5) взаимодействует с металлами:

в реакцию вступают металлы, расположенные в ряду активности до водорода при комнатной температуре: Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, H, Cu, Hg, Ag, Pd, Pt,  c медью при нагревании. 

6) взаимодействует с солями с образованием роданидов и соответствующих

кислот

7) качественная реакция -  на роданид – ион - - ион Fe 3+ железа (III) – роданид железа (III) - соль кроваво-красного цвета.

• Сделан литературный обзор по свойствам роданистоводородной кислоты.
• Новизна в работе для меня, так как пришлось самостоятельно подобрать оборудование и найти способ получения роданистоводородной кислоты из тиоцианата бария по наиболее приемлемой методике.
• Задачи и методы выбраны и сформулированы корректно - получил результат, соответствующий цели исследования.
• Выход полученного продукта составил 5% (m ( НSCN)) = 5,9 г.).
• Данная работа может представлять собой практическое пособие для получения роданистоводородной кислоты.
• Предложенный способ несет в себе потенциал для дальнейшего изучения свойств кислоты с органическими веществами.
• Полученную кислоту можно использовать в синтезе некоторых неорганических веществ, в аналитической химии.

4. Заключительная часть.

Спасибо за внимание!