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锰不同氧化值化合物的化学性质介绍
已有 10689 次阅读 2022-5-11 14:20 |系统分类:教学心得 锰的原子序数为25,位于周期表中第四周期、第ⅦB, 属于d分区, 价电子构型为3d54s2. 锰在自然界中主要以软锰矿(MnO2•xH2O)存在, 其储量在过渡元素中仅次于铁和钛. 在我国广西、湖南有一定锰矿储量, 大多锰矿的锰品位较低, 目前一些国家开始转向海底锰矿资源的勘探与开发. 锰为银白色金属,质硬而脆,化学性质活泼,粉末状锰能着火; 常温下可与水或烯酸反应,置换出氢气. 锰主要用于制造合金钢, 在钢铁生产中,锰可作脱氧剂和脱硫剂;锰也是人体必需的微量元素.[1] 本文拟结合锰的元素电势图,介绍锰不同氧化值化合物的化学性质. 1. 锰的元素电势图 酸性及碱性介质中锰的元素标准电极电势图分别参见图1、2. 图1 酸性介质中锰的元素标准电极电势图 图2 碱性介质中锰的元素标准电极电势图 由图1可知:酸性介质中MnO4-及MnO2具有较强氧化性,被还原产物均为Mn2+;金属锰的还原性较强,易被氧化为Mn2+;MnO42-不稳定,易歧化为MnO4-及MnO2;Mn3+亦不稳定,可歧化为MnO2及Mn2+;另一方面Mn2+还原性极弱,需用强氧化剂才能将之氧化. 图2显示:碱性介质中,MnO4-、MnO42-及MnO2等氧化性均较弱;Mn(OH)2的还原性较强,易被氧化为Mn(OH)3或MnO2形式; MnO42-同样不稳定,可歧化为MnO4-及MnO2,MnO42-只能存在于强碱性介质中. 2. 锰不同氧化值化合物的化学性质 2.1 Mn2+的还原性 实验室中Mn2+的盐可与碱液反应得到白色Mn(OH)2溶胶,随后立刻被空气中氧气氧化为棕色的MnO(OH)2(MnO2・xH2O)溶胶,对应反应如下: Mn2+(aq)+2OH-(aq)→Mn(OH)2(白色) (1) 2Mn(OH)2+O2→2MnO(OH)2(棕色) (2) 酸性介质中,Mn2+的可被强氧化剂[NaBiO3、PbO2或(NH4)2S2O8]氧化为MnO4-,反应如下: 2Mn2++14H++5NaBiO3→2MnO4-+5Bi3++7H2O+5Na+ (3) 2.2 MnO2的氧化性及还原性 MnO2是锰的中间氧化值,表明MnO2即具有氧化性,也具有还原性. 2.2.1氧化性 MnO2+4HCl(浓)→MnCl2+Cl2+2H2O (4) 式(4)是实验室制备氯气的反应,MnO2为强氧化剂. 2.2.2 还原性 MnO2与碱共融,可被空气中氧气氧化,得到绿色的锰酸盐,方程式如下: 2MnO2 + 4KOH+O2 → 2K2MnO4+2H2O (5) 式(5)中MnO2是还原剂,被氧化剂O2氧化为K2MnO4. 2.3 MnO42-的歧化反应 MnO42-只能存在于强碱性介质中,在酸性、中性或弱碱性介质中MnO42-均发生歧化反应,对应方程式如下: 3MnO42- +4H+→2MnO4-+MnO2+2H2O (6) 3MnO42- +2H2O→2MnO4-+MnO2+4OH- (7) 需指出由于不稳定,通常情况下MnO42-不作氧化剂. 2.4 MnO4-的氧化性 MnO4-中锰的氧化值为+7(最高), 因此溶液中MnO4-只能作氧化剂. 介质不同,MnO4-被还原产物不一样,通常酸性溶液中MnO4-被还原为Mn2+;中性或弱碱性溶液中MnO4-被还原为MnO2;强碱性介质中MnO4-被还原为MnO42-. 对应的化学反应方程式如下: MnO4-+ 5Fe2+ +8H+→Mn2+ +5Fe3+ + 4H2O (8) MnO4-+ 5Fe2+ +2H2O→MnO2 +5Fe3+ + 4OH- (9) MnO4-+ Fe2+ +3OH- →MnO42-+Fe(OH)3↓ (棕黑色) (10) 3. 结论 ⑴不同介质条件下,MnO4-被还原产物不同; ⑵MnO42-只能存在于强碱性介质中,在酸性、中性或弱碱性介质中MnO42-均发生歧化反应; ⑶处于锰中间氧化值的MnO2即具有氧化性,也具有还原性; ⑷Mn(Ⅱ)碱性介质中还原性较强; 酸性介质中还原性较弱. 参考文献 [1]天津大学无机化学教研室编. 无机化学(第五版).北京:高等教育出版社, 2018,6: 348-351. https://blog.sciencenet.cn/blog-3474471-1338022.html 上一篇:铬化合物化学反应的分类下一篇:汞的化学特性介绍 收藏 IP: 27.19.7.*| 热度| |
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