锰,化学符号是Mn,它的原子序数是25,是一种灰白、硬脆、有光泽的过渡金属,纯净的金属锰是比铁稍软的金属,含少量杂质的锰坚而脆,潮湿处会氧化。锰广泛存在于自然界中,土壤中含锰0.25%,茶叶、小麦及硬壳果实含锰较多。接触锰的作业有碎石、采矿、电焊、生产干电池、染料工业等。1774年,甘恩分离出了金属锰。柏格曼将它命名为manganese(锰)。锰可用铝热法还原软锰矿制得。银白金属,质坚而脆。属于VIIB族元素。密度7.44克/立方厘米。熔点1244℃,沸点1962℃。在固态状态时它以四种同素异形体存在α锰(体心立方),β锰(立方体),γ锰(面心立方),δ锰(体心立方)。电离能为7.435电子伏特。
锰在元素周期表上位于第四周期,第VIIB族,属于比较活泼的金属,加热时能和氧气化合,易溶于稀酸生成二价锰盐。
锰的化合价为+2、+3、+4、+5+6和+7。分别颜为+2粉红,+3为不稳定红结晶,+4为黑粉末,+5为青蓝,+6为墨绿的晶体,+7价位暗紫黑的晶体。
化合价
锰的化合价有+2、+3、+4、+6和+7。其中以+2(Mn2+的化合物)、+4(二氧化锰,为天然矿物)和+7(高锰酸盐,如KMnO4)、+6(锰酸盐,如K2MnO4)为稳定的氧化态。
在酸性溶液中,+3价的锰和+6价的锰均比较容易发生歧化反应:
Mn较稳定,不容易被氧化,也不容易被还原。MnO4和MnO2有强氧化性。在碱性溶液中,Mn(OH)2不稳定,易被空气中的氧气氧化为MnO2;MnO4也能发生歧化反应,但反应不如在酸性溶液中进行得完全。
下面列出部分其化合价对应的化合物:
Mn-3:Na3[Mn(CO)4]
Mn-1:Na[Mn(CO)5]
Mn0:MnMn2(CO)10 K6[Mn(CN)6]
Mn+1:K5[Mn(CN)6]
Mn+2:MnO 二价锰盐
Mn+3:MnF3 K3[Mn(CN)6]
Mn+4:MnO2 K2[MnF6] MnF4
Mn+5:Na3MnO4
Mn+6:MnO4
Mn+7:MnO4- MnO3F KMnO4
和氧气的反应
在空气中易氧化,生成褐的氧化物覆盖层。它也易在升温时氧化。氧化时形成层状氧化锈皮,最靠近金属的氧化层是MnO(一氧化锰),而外层是Mn3O4(四氧化三锰):
在高于800℃的温度下氧化时,MnO的厚度逐渐增加,而Mn3O4层的厚度减少。在800度以下出现第三种氧化层Mn2O2。在约450℃以下最外面的第四层氧化物MnO2是稳定的。
和水、酸的反应
锰和铁化学性质相似,常温与水反应缓慢,当自身高温时,反应迅速,水变为氢气,锰被氧化,形成复杂氧化物:
锰易溶于稀酸,并有氢气放出,生成二价锰离子:锰和浓硫酸、浓硝酸等氧化性酸反应生成二氧化硫、二氧化氮,自身被氧化成二价锰:
锰和锰矿是有些极大的分别的。
播放路制备方法  电解法
工业上可以用通直流电电解硫酸锰溶液的方法制备金属锰。这种方法成本较高,但成品纯度好。
制备溶液采用锰矿粉与无机酸反应加热制取锰盐溶液,同时向溶液中加入铵盐作缓冲剂,用加氧化剂氧化中和的方法除去铁,加硫化净化剂除去重金属,然后过滤分离,在溶液中加入电解添加剂作为电解溶液。工业生产广泛采用硫酸浸锰方法制取电解液,用氯化锰盐溶液电解制取金属锰的方法还未形成规模性生产。
电解操作过程。向隔模电解槽注入含硫酸铵的硫酸锰水溶电解液,接通直流电,产生电析作用,在阴极板上析出金属锰,阳极板析出氧气。
火法
火法冶炼包括硅还原法(电硅热法)和铝还原法(铝热法)。
一、铝还原法(铝热法)
铝热法是采用铝作还原剂,利用还原氧化锰释放的化学热进行冶炼的一种生产金属锰方法。MnO比热效果小反应实际上不能进行;而MnO2比热效果大,活性氧含量过大,反应几乎是爆发式进行。因此Mn3O4最好。由于铝还原法不能去除杂质,需要用纯度高的软锰矿(MnO2)甚至用电解二氧化锰作原料。Al还原法需要耗铝成本高,但具有反应过程激烈,生产设备和工艺比较简单的优点。但即使用含锰量特别高的原料冶炼,合金仍然夹杂有磷、铝等有害杂质,此法很少用来生产金属锰。
二、硅还原法(电硅热法)
电硅热法生产金属锰应用得比较广泛,这种方法的主要优点是生产成本比较低,然而与电解法相比,对锰矿品位要求比较高,获得的金属锰纯度不高,含锰为94%~98%。当采用硅锰与锰矿熔炼时:MnO2在1000℃高温下分解成Mn3O4和O2在熔融炉渣中,Mn3O4被Si置换分解:
MnO最后被Si再还原为金属锰。用硅(Si)或低碳硅锰还原,发热量小,必须在电炉内进行上式反应属可逆反应,需添加石灰使SiO2造渣,使反应向右进行。
高锰酸钾
高锰酸钾(Potassium permanganate)(化学式:l型匹配KMnO),强氧化剂,紫红晶体,可溶于水,遇乙醇即被还原。在化学品生产中,广泛用作为氧化剂,例如用作制糖精,维生素C、及安息香酸的氧化剂;在医药上用作防腐剂、消毒剂、除臭剂及解毒剂;在水质净化及废水处理中,作水处理剂,以氧化硫化氢、酚、铁、锰和有机、无机等多种污染物,控制臭味和脱;在气体净化中,可除去痕量硫、砷、磷、硅烷、及硫化物;在采矿冶金方面,用于从铜中分离钼,从锌和镉中除杂,以及化合物浮选的氧化剂;还用于作特殊织物、蜡、油脂及树脂的漂白剂,防毒面具的吸附剂,木材及铜的着剂等。
化学性质
化学式:KMnO4,相对分子质量为158.03395,高锰酸钾常温下即可与甘油(丙三醇)等有机物反应甚至燃烧;在酸性环境下氧化性更强,能氧化负价态的氯、溴、碘、硫等离子及二氧化硫等。与皮肤接触可腐蚀皮肤产生棕染;粉末散布于空气中有强烈刺激性。尿液、二氧化硫等可使其褪。与较活泼金属粉末混合后有强烈燃烧性,危险。该物质在加热时分解:
2KMnO4=△=K2MnO4+MnO2+O2↑
·高锰酸钾在酸性溶液中还原产物为二价锰离子
·高锰酸钾在碱性溶液中还原产物一般为墨绿的锰酸钾(K2MnO4)。
·高锰酸钾在中性环境下还原产物为二氧化锰。
·高锰酸钾 加热→ 锰酸钾+二氧化锰+氧气(初中实验室制取氧气的方法之一)。
维生素C的水溶液能使高锰酸钾溶液褪,并且维生素C溶液越浓,水溶液用量就越少。根据这一特性,就能够用高锰酸钾测定蔬菜或水果中的维生素含量。高锰酸钾造成的污渍可用还原性的草酸、维生素C等去除。强氧化剂,在酸性条件下氧化性更强,可以用做消毒剂和漂白剂,和强还原性物质反应会褪,如SO2、不饱和烃。
特殊反应
4.特殊反应
(1)二价锰离子在碱性或者中性溶液中,为高锰酸钾所氧化而生成二氧化锰的褐沉淀。
2KMnO4+3MnSO4+2H2O=K2SO4+5MnO2↓+2H2SO4
(2)三价铬离子在弱酸性或碱性热溶液中,被高锰酸钾所氧化,其颜由蓝绿变为黄,并产生二氧化锰之水合物的褐沉淀。
Cr2(SO4)3+2KMnO4+5H2O =△= 2MnO(OH)2↓+K2Cr2O7+3H2SO4
该反应在冷溶液中不能进行,亦即高锰酸钾不能将三价铬氧化为六价。在酸性溶液中进行
下列反应:
5Cr2(SO4)3+6KMnO4+6H2O==10CrO3+3K2SO4+6MnSO4+6H2SO4 与醇或酸可氧化。
锰酸钾
外观与性状:墨绿结晶,其水溶液呈深绿。其中深绿是锰酸根的特征颜(物质推断题经常用的到)。
熔点(℃):600℃(开始分解)
相对密度(水=1):2.8
溶解性:溶于水、氢氧化钠和氢氧化钾水溶液。
190℃时分解。遇盐酸生成游离氯。有强氧化性。在190℃时分解。外观虽与高锰酸钾相似,但其结构与硫酸钾和铬酸钾属同类型。加热至500℃以下,即放出氧而变成K2MnO3。在水或酸性溶液中发生歧化而变成MnO2和KMnO4。该品为强氧化剂。
2K2MnO4+ Cl2==2KMnO4+ 2KCl
分解反应:2K2MnO4=△=2K2MnO3+O2↑
在强碱性溶液(pH大于13.5)中稳定,锰酸根离子的绿可长期保持
模块制作在酸性或中性的环境下,MnO(2-)会发生歧化反应,
生成MnO4 -和MnO2:
3K2MnO4+ 2CO2=2KMnO4+ MnO2↓+ 2K2CO3
3K2MnO4+ 2H2O=2KMnO4+ MnO2↓+ 4KOH
K2MnO4中K为+1价,Mn为+6价,O为-2价。
草地悠波球(高锰酸钾与锰酸钾
在酸性环境下K2MnO4的氧化性应该是比KMnO4高的,但是有一点不要忘了,K2MnO4在酸性环境中根本不能稳定存在(即使是弱酸性环境),它会歧化成KMnO4和MnO2
3(MnO4)2- + 4H+ == 2MnO4- + MnO2↓+2H2O
所以K2MnO4很少用在酸性环境中
而碱性环境环境中氧化性是KMnO4比K2MnO4强,因为碱性环境中KMnO4的还原产物是K2MnO4,氧化剂的氧化性一定比还原产物的氧化性强.)
二氧化锰
外观与性状:黑或黑棕结晶或无定形粉末。
深圳挤出机用螺杆组合熔点(℃):535(分解)
相对密度(水=1):5.03
沸点(℃):535℃
溶解性:不溶于水,不溶于硝酸。
化学性质
酸碱性:二氧化锰是两性氧化物,它是一种常温下非常稳定的黑粉末状固体可作为干电池的去极化剂。存实验室常利用它的氧化性,和浓HCl作用以制取: MnO2十4HCl=MnCl2十Cl2十2H2O 二氧化锰在酸件介质中是一种强氧化剂。作为过氧化氢(双氧水)制氧气的催化剂。
二氧化锰是[MnO]八面体, 氧原子在八面体角顶上,锰原子在八面体中,轮胎再生胶 [MnO]八面体共棱连接形成单链或双链, 这些链和其它链共顶,形成空隙的隧道结构,八面体或成六方密堆积, 或成立方密堆积。
二氧化锰是一种两性氧化物,存在对应的BaMnO3或者SrMnO3这样的钙钛矿结构的形式上的盐(通过熔碱体系中的化合反应得到),也存在四氯化锰。
遇还原剂时,表现为氧化性。如将二氧化锰放到氢气流中加热至1400K得到氧化锰;将二氧化锰放在氨气流中加热,得到棕黑的三氧化二锰;将二氧化锰跟浓盐酸反应,则得到l氯化锰、和水。
遇强氧化剂时,还表现为还原性。如将二氧化锰,碳酸钾和硝酸钾或氯酸钾混合熔融,可
得到暗绿熔体,将熔体溶于水冷却可得六价锰的化合物锰酸钾。在酸件介质中是一种强氧化剂。

本文发布于:2024-09-22 23:22:58,感谢您对本站的认可!

本文链接:https://www.17tex.com/tex/3/102944.html

版权声明:本站内容均来自互联网,仅供演示用,请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系,我们将在24小时内删除。

标签:氧化   溶液   反应
留言与评论(共有 0 条评论)
   
验证码:
Copyright ©2019-2024 Comsenz Inc.Powered by © 易纺专利技术学习网 豫ICP备2022007602号 豫公网安备41160202000603 站长QQ:729038198 关于我们 投诉建议