锰及其化合物.doc

锰属黑色金属，钢灰色，有金属光泽，硬而脆；熔点1244oC，沸点1962oC；密度7.2g/cm3。锰的导电性出奇的差，锰是导电性和导热性最差的金属！原因不明。锰是活泼金属，易溶于稀盐酸；易被空气氧化；加热时与氮、硫、氟、氯、溴反应。MnO2+C=(1500oC)Mn+CO2高锰酸钾的还原产物由哪些因素决定？ 溶液的pH 高锰酸钾浓度 还原剂品种 还原剂浓度 高锰酸钾和还原剂的相对量 温度 溶液中的其他组分，如作为杂质的非氧化还原组分（作为金属的配体等，如磷酸根对于铁）大多数情况下KMnO4的还原产物 酸性溶液KMnO4Mn2+KMnO4MnO2 中性溶液 KMnO4MnO2 碱性溶液 KMnO4MnO2 KMnO4MnO42- 2 MnO2+ 4 KOH + O2 = 2 K2MnO4 + 2 H2O 3 K2MnO4 + 2 CO2 = 2 KMnO4 + MnO2 + 2 K2CO3 锰原子的理论利用率仅2/3 ！ 3K2MnO4+4HAc=2KMnO4 + MnO2 +4KAc+2H2O 仅2/3 ！ 阳极氧化MnO42- - e- = MnO4- 这才是工业制法 2K2MnO4 + 2H2O = 2KMnO4 + 2KOH + H2Mn2+ + 2H2O -2e- = MnO2 + 4H+一、锰的存在与制备软锰矿：MnO2xH2O铝热法还原Mn3O4，电解MnCl2二、锰的化合物Mn2：粉红色，稳定MnO2：+HCl（Cl2）；H2SO4（O2）；去极化剂：MnO(OH)2MnO24KOHO22K2MnO42H2O；3K2MnO42H2O2KMnO4MnO24KOH电解（最好）或Cl2 氧化三、几个名词解释1锰（manganese）：化学元素。化合价2、3、4、6、7。自然界只有一种稳定同位素55Mn，另有十一种放射性同位素。银白色金属（锰粉呈灰色)。硬度5。熔点12443。沸点1962。在空气中可被氧化，极细的粉状锰能分解水。和稀酸作用置换出氢而形成二价锰离子。和浓硫酸及浓硝酸作用分别生成二氧化硫、一氧化氮及二价锰离子。在氯气中燃烧生成二氯化锰。同氟反应激烈，并生成二氟化锰和三氟化锰。也能同氮、磷、硫、碳、硅、硼等非金属元素直接化合，但不能与氢直接反应。锰尘有损中枢神经。自然界中以软锰矿形式存在。由铝热法还原软锰矿制得。用于制锰钢或非铁合金，以提高耐蚀性和硬度。2 锰结核（manganese nodulenodule）：深海中发现的一种多金属结核。呈不规则形状。黑色至棕色。约由2份氧化锰（MnO2）和1 份氧化铁（Fe2O3）所组成，并含有13%重量的镍、铜和钴的氧化物以及20多种微量金属元素。其中不少超过陆上矿床的开采品位。锰结核组成随地区的不同而有很大改变。例如，太平洋结核含钴量较高，锰与钴之比小于300；而采自日本海和南北美沿岸的试样，则含钴量较低。由陆上各种物质、海底火山、地壳岩浆、宇宙尘埃进入海洋过程中，大而重的砂粒很快沉在浅海；小而轻的锰、铁等胶态悬浮微粒被带到离岸更远的地方，彼此结合成复杂的离子团或胶状化合物。长年累月，它们向海底沉落，并能不断地把海水中钴、镍、铜和铅等微量元素富集起来，然后沉积到深海里的固相硅酸盐矿物、鲨鱼牙齿、鲸鱼耳骨、岩块等核心物质上而形成。一年可在海底沉积形成一千万吨锰结核矿。这一巨量的海底锰结核引起了世界各国的关注，有可能从中提取镍、铜和钴等金属。3一氧化锰（manganese monoxide）：化学式MnO。绿色晶体。比重5.425.46。熔点1650。不溶于水、有机溶剂，溶于酸和氯化铵。空气中加热生成Mn3O4。由氢气热还原处理二氧化锰或碳酸锰在隔绝空气时高温热分解制得。用于医药、印染、分析化学、催化法制取丙烯醇及制陶瓷、彩色玻璃等。4二氧化锰（manganese dioxide）：化学式MnO2。黑色晶体或棕黑色粉末。有毒！比重5.026。不溶于水、硝酸或有机溶剂，溶于热浓盐酸生成氯与二氯化锰溶液。加热至535脱去部分氧生成Mn2O3。加热时可催化分解氯酸钾而放出氧气。具有氧化性。由氧气中加热三氧化二锰或硝酸锰热分解制得。用作氧化剂、催化剂、媒染剂，及制烟火和火柴等。5三氧化二锰（manganese sesquioxide）：化学式Mn2O3。黑色晶体。有毒！比重4.50。难溶于水、醋酸，溶于冷盐酸、热硝酸及热硫酸。1080脱氧。细粉尘可燃。氢气还原时在230生成四氧化三锰。300以上生成氧化亚锰（MnO)。由二氧化锰在空气中加热至530940制得。三价锰的水合氧化物称“锰棕”，用作布的印染剂。6四氧化三锰（trimanganese tetroxide）：化学式Mn3O4。黑色结晶。比重4.856。熔点1564。不溶于水。在常温及加热条件下对空气稳定。在氢气或一氧化碳中加热至高温生成一氧化锰。在氧气中加热生成二氧化锰。高温下碳可使它还原为锰。与盐酸共热可放出氯气并生成二氯化锰。由三氧化二锰在大于940加热制得。定量分析中可使锰以二氧化锰形式沉淀，再灼烧成四氧化三锰形式称重。7.七氧化二锰（manganese heptoxide）：化学式Mn2O7。暗绿棕色袖状物。易潮解。比重2.396。55分解。95爆炸。易溶于冷水，高锰酸浓度可达20%。在热水中分解，常温下在干燥空气中稳定。是高锰酸的酸酐。强氧化剂。遇氢气或有机物着火或爆炸。溶于醋酐而形成紫色溶液。在一定操作条件下由高锰酸钾与浓硫酸作用制得。用作氧化剂。8.二氯化锰（manganese dichloride）：化学式MnCl2。分子量125.84。粉红色叶片状结晶。易潮解。比重2.98。熔点650。沸点1190。易溶于水，溶于无水酒精，从酒精溶液中析出含三分子乙醇的结晶。红热条件下在氯化氢气流中挥发。不被氢气还原。在氧气或水气中加热转变为三氧化二锰。低于58蒸发水溶液得四水合物MnCl24H2O。后者为粉红色晶体，比重2.01，熔点87.5，在氯化氢气流中加热可脱除全部结晶水，在室温下于二氯化锰的浓溶液中通入氯化氢达饱和时析出二水合物。由锰在氯气中燃烧制得。用作有机物氯化催化剂、染料、肥料、食品添加剂等。9四氯化锰（manganese tetrachloride）：化学式MnCl4。只存在于二氧化锰与浓盐酸相作用的过程中，并立即分解成二氯化锰及氯，但可制得其相应的络盐结晶。如化学式K2MnCl6 为深红色的晶体，由高锰酸钙与氯化钾加入冷却的40%浓盐酸中并搅拌而得。10碳酸锰（manganese carbonate）：化学式MnCO3。白色六方晶体或玫瑰红晶体。比重3.125。难溶于水，溶于稀酸。在沸水中分解。100时分解为二氧化碳和氧化亚锰，330以上时则分解放出二氧化碳和一氧化碳。空气中焙烧生成四氧化三锰。氧气中焙烧则生成三氧化二锰。由二价锰盐溶液中通二氧化碳达饱和，加入碳酸氢钠，在隔绝空气并加压条件下加热制得。用于医药，及制锰白颜料、其他锰盐等。11草酸锰（manganese oxalate）：化学式MnC2O42H2O。白色晶体。比重2.453。微溶于水，溶于强酸和草酸。常温干燥不失水，100以上成淡粉红色的无水盐。将草酸钠溶液加到二价锰盐溶液中，热时得到二水合物，冷时得到三水合物。用于油漆和清漆的干燥剂。12锰酸钾（potassium manganate）：化学式K2MnO4。暗绿色粉末或晶体。有毒！190分解。溶于稀氢氧化钾溶液呈绿色溶液。遇水或酸性溶液歧化成高锰酸钾和二氧化锰。加热至500以上分解为亚锰酸钾（K2MnO3）及氧。强氧化剂。与某些有机物激烈反应。由二氧化锰、氢氧化钾、硝酸钾共熔制得。用于皮、织物、油脂等漂白，水的净化，以及制备高锰酸钾等。13高锰酸钾（potassium permanganate）：俗称“灰锰氧”。化学式KMnO4。暗紫色菱柱状闪光晶体。比重2.7032。溶于水、丙酮、甲醇，被乙醇所分解。加热至200分解放出氧气并生成二