以草酸作还原剂由二氧化锰制备碳酸锰.doc

以草酸作还原剂由二氧化锰制备碳酸锰前言：1. 碳酸锰(MnCO3):玫瑰色三角系菱面体或无定形亮白的棕色粉末，不常溶于水，但稍溶于含二氧化碳的水中，溶于稀无机盐，微溶于普通有机酸中，不溶于液氨。在干燥空气中稳定，潮湿时易氧化，形成三氧化二锰而逐渐变为棕黑色，受热时分解放出二氧化碳，与水共沸时即水解。在沸腾的氢氧化钾中生成氢氧化锰。2. 二氧化锰（MnO2）：黑色粉末状固体物质，晶体呈金红石结构，不溶于水，二氧化锰显弱酸性，在酸性介质中是一种强氧化剂，在碱性介质中，易被氧化成锰酸盐。3. 由二氧化锰制备碳酸锰，可用草酸作还原剂把Mn（）还原成Mn（）转移至溶液中，再与碳酸氢铵反应，生成碳酸锰沉淀。反应方程式：MnO2 + H2C2O4 + H2SO4MnSO4 + 2H2O+ 2CO2MnSO4 + 2NH4HCO3 MnCO3 + (NH4)2SO4 + + H2O在与碳酸氢铵进行复分解反应时，加入试剂的速度不能快，且要边搅拌，边滴加，避免局部碱性过大而使二价锰氧化。故在制备过程中要控制反应的pH值在37间，但pH值又不能太小，否则会使碳酸盐分解。4. 锰含量的分析（EDTA滴定法）原理： Y4- + Mn2+ MnY2-仪器与药品：1. 烧杯，250 mL 容量瓶，吸量管，表面皿，电子天平，锥形瓶，酸式滴定管2. 药品：EDTA ,二氧化锰（C.P），6 mol/L盐酸溶液，100g/L盐酸羟氨溶液，氯化铵-氨缓冲溶液，5 g/L络黑T指示剂，碳酸氢铵(C.P)，碳酸钙(C.P)，草酸(C.P)，3 mol/L硫酸溶液实验过程：一. 碳酸锰的制备1. 量取3 mol/L硫酸15 mL 于100 mL 小烧杯中，准确称取5.0 g(约0.057mol)二氧化锰，将二氧化锰固体加入到盛有15 mL 硫酸的小烧杯中，边加边搅拌，置于30水浴中4-5分钟。称取5.7 g草酸(约0.045mol)，配成饱和溶液，保持温度为70-85 ,在搅拌下分批加入饱和溶液，将固体全部溶解，少加热除去过量草酸。2. 将澄清透明的反应液在室温下冷却至30左右，用稀氨水调节pH = 5 6，在碳化过程中，以硫酸锰溶液为底液，缓慢滴加NH4HCO3溶液(1 mol/L)，进行碳化结晶。静置，待溶液澄清后滴加饱和NH4HCO3溶液至不再形成MnCO3沉淀为达到反应终点。3. 反应结束后静置一段时间，用双层滤纸过滤，并用少量水洗涤以除去SO42-，NH4+等，再用40-50。再用热水反复洗涤2-3次。最后，在烘箱中干燥，称重，计算产率。 4. 二价锰离子含量的测定（EDTA滴定法）1) 0.05 mol/L EDTA标准溶液的配制：称取约4.56 g EDTA于烧杯中，加少量蒸馏水溶解，定量转移至250 mL容量瓶中，并用少量蒸馏水洗涤烧杯2-3次。洗涤液并入到容量瓶中，加水稀释至刻度线，摇匀，待用。2) 0.05 mol/LCa2+基准试剂的配制：准确称取120下烧干过的1.2505 g(0.0125mol)碳酸钙，在小烧杯中用少量水润湿，慢慢滴加25 mL 6 mol/L盐酸溶液至小烧杯中至完全溶解并加热煮沸，加少量水稀释，冷却后转移至250 mL容量瓶中。用蒸馏水洗涤烧杯2-3次，并入容量瓶，稀释至刻度线，摇匀，待用。3) 用0.05 mol/LCa2+基准试剂滴定EDTA：用10 mL移液管移取EDTA标准溶液3份于3只250 mL 锥形瓶中，10 ml氯化铵-氨缓冲溶液，2-3滴络黑T指示剂。用配好的Ca2+基准试剂溶液滴定。当溶液由红蓝，且半分钟内不褪色即达到滴定终点。记录用去CaCO3基准试剂的体积，计算EDTA的浓度。4) Mn2+溶液的配制：准确称取碳酸锰1.4375 g 在250 mL烧杯中，慢慢滴加25 mL 6 mol/L盐酸溶液直至完全溶解并加热煮沸，加少量水稀释，定量转移至250 mL容量瓶中，稀释至刻度线，摇匀，待用。5) 用Mn2+溶液滴定EDTA溶液（反滴定）：准确移取10 mL EDTA溶液，加20 mL水，加2 mL 100g/L盐酸羟氨溶液，用配制好的Mn2+溶液滴定，近终点时，加10 mL氯化铵溶液（pH= 10），5滴5 g/L络黑T指示剂，继续滴定至溶液由纯蓝色变成紫红色。平行滴定两次。6) 用EDTA溶液滴定Mn2+溶液（顺滴定）：准确移取10 mL Mn2+溶液，加20 mL水，加2 mL 100g/L盐酸羟氨溶液，用EDTA溶液滴定，近终点时，加10 mL氯化铵溶液（pH= 10），5滴5 g/L络黑T指示剂，继续滴定至溶液由紫红色变成纯蓝色。平行滴定两次。注意事项：1. 配制草酸饱和溶液，保持温度为70-85,温度过高，草酸会分解。在搅拌下分批加入草酸饱和溶液，否则容易产生大量气泡而使溶液溢出而造成损失。2. 碳酸氢铵要慢慢加入，以免过快而使温度过高，而使晶体形成过程中，带入过多杂质，后处理困难。3. 碳酸锰在碱性溶液中二价锰易被氧化，需在pH 3-7 的溶液中进行，当pH 为7.0时，碳酸锰的纯度和锰的转化率都出现最大值，但此时Mn(OH)2沉淀生成，所以实验pH值得水平范围可选为 5-6。 4. 在滴定过程中，要严格控制好溶液的pH ，防止二价锰被氧化，从而使结果偏低。.5.由于碳酸锰在潮湿空气中易被氧化，同时，考虑到碳酸锰在温度高于100就会分解，因此，在实验中，过滤洗涤后的样品应立即置于干燥箱中，在70-80 下恒温干燥。实验数据与分析：(1) 碳酸锰产率的计算：取用二氧化锰质量为 5.0323 g ,得到碳酸锰的质量为5.9268 g产率 = （5.9266*87）/(5.0323*115) = 89 %(2) EDTA溶液浓度的计算：实验次数Ca2+溶液的浓度Ca2+溶液的体积EDTA溶液体积EDTA溶液浓度 （1） 0.05 mol/L 10 mL 10.75 mL0.0538 mol/L （2） 0.05 mol/L 10 mL 10.90 mL0.0545 mol/L平均值 0.0541 mol/L(3) Mn2+浓度的计算：(顺滴定)实验次数EDTA溶液浓度EDTA溶液体积Mn2+溶液体积Mn2+溶液浓度 （1） 0.0541 mol/L 7.65 mL 10 mL0.0414 mol/L （2） 0.0541mol/L 7.56 mL 10 mL0.0409 mol/L平均值0.0412 mol/L实际值（实际上MnCO3中Mn2+的含量）：W(Mn2+) =(0.0412 mol/L *55 g/mol *10.0 mL/1000)/(1.4375 g *10.0mL/250 mL)=39.41 %理论值（理论上MnCO3中Mn2+的含量）：W(Mn2+) =55 g/mol/（55+60）g/mol/ = 47.826%产率=39.41 %/47.826%=82.4%Mn2+浓度的计算：(反滴定)实验次数EDTA溶液浓度EDTA溶液体积Mn2+溶液体积Mn2+溶液浓度 （1） 0.0541 mol/L 10 mL 12.4 mL0.0436 mol/L （2） 0.0541mol/L 10 mL 12.8 mL0.0423 mol/L平均值 12.6 mL0.0430 mol/L实际值（实际上MnCO3中Mn2+的含量）：W(Mn2+) =(0.0430 mol/L *55 g/mol *12.6 mL/1000)/(1.4375 g *12.6 mL/250 mL)= 41.13%理论值（理论上MnCO3中Mn2+的含量）：W(Mn2+) =55 g/mol/（55+60）g/mol/ = 47.826%产率=41.13%/47.826%=86.00%结论：与理论含量相比，锰含量偏低，其原因可能有：1. 配制草酸饱和溶液，保持温度应为70-85,温度过高，草酸会分解。在搅拌下分批加入草酸饱和溶液，否则容易产生大量气泡而使溶液溢出而造成损失。实际操作中可能温度控制不当，而使温度过高。2. 碳酸氢铵加入过快温度过高，而使晶体形成过程中，带入过多杂质，且在除杂质过程中没有除净。3. 在滴加过程中，出于处理不当