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锰(Ⅱ)与锰(Ⅳ)的化合物


实验室k / 2019-03-21

锰(Ⅱ)的化合物

       Mn2+在酸性介质中比较稳定,要将它氧化成MnO4-是很困难的,只有在高酸度的热溶液中,与强氧化剂反应,例如,过硫酸铵(E°S2O82-/SO42-=2.01V)或二氧化铅(E°PbO2/Pb2+=1.46V)等才能使Mn2+氧化成MnO4-离子。

2Mn2++5S2O82-+8H2O=(△  Ag+催化16H++10SO42-+2MnO4-

2Mn2++5PbO2+4H+2MnO4-+5Pb2++2H2O

在碱性介质中,Mn2+却易被氧化。

MnO2+2H2O+2e-  Mn(OH)2 +2OH-           E°B=-0.05V

O2+2H2O+4e-  4OH-            E°B=0.401V

       例如,向锰(Ⅱ)盐溶液中加入强碱,可得到白色的Mn(OH)2沉淀,它在碱性介质中很不稳定,与空气接触即被氧化生成棕色的MnO(OH)2或MnO2·H2O。

MnSO4+2NaOH=Mn(OH)2↓+Na2SO4

2Mn(OH)2+O2=2MnO(OH)2

       多数锰(Ⅱ)盐如卤化锰、硝酸锰硫酸锰等强酸盐都易溶于水。在水溶液中,Mn2+离子常以淡红色的[Mn(H2O6)]2+水合离子存在。从溶液中结晶出的锰(Ⅱ)盐是带结晶水的粉红色晶体。例如,MnCl2·4H2O、Mn(NO3)2·6H2O和Mn(ClO4)2·6H2O等。

       二氧化锰与浓H2SO4反应而得到硫酸锰MnSO4·xH2O(x=1、4、5、7)。

2MnO2+2H2SO42MnSO4+2H2O+O2↑

       室温下,MnSO4·5H2O是较稳定的,加热脱水为白色无水硫酸锰,在红热时也不分解,所以硫酸锰是最稳定的锰(Ⅱ)盐。不溶性的锰盐有碳酸锰、磷酸锰、硫化锰等。

锰(Ⅳ)的化合物

       唯一重要的锰(Ⅳ)化合物是二氧化锰MnO2,它是一种很稳定的黑色粉末状物质,不溶于水。

       二氧化锰在酸性介质中是一种强氧化剂,而本身转化成M2+。例如,它与浓盐酸反应可得到氯气。

MnO2+4HCl=(△)MnCl2+Cl2↑+2H2O

实验室中常用此反应制备氯气。

       二氧化锰在碱性介质中,有氧化剂存在时,还能被氧化而转变成锰(Ⅵ)的化合物。例如,MnO2和KOH的混合物于空气中,或者与KClO3、KNO3等氧化剂一起加热熔融,可以得到绿色的锰酸钾K2MnO4

2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O

3MnO2+6KOH+KClO3=3K2MnO4+KCl+3H2O

       基于MnO2的氧化还原性,特别是氧化性,使它在工业上有很重要的用途。例如,它是一种广泛应用的氧化剂,玻璃工业中,将它加入熔态玻璃中,以除去带色杂质(硫化物和亚铁盐)。在油漆工业中,将它加入熬制的半干性油中,可以促进这些油在空气中的氧化作用。MnO2还大量用于干电池中以氧化在电极上产生的氢。它也是一种催化剂(如在KClO3制氧反应中)和制造锰盐的原料。


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