锰及其化合物
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锰及其化合物
锰是一种常见的金属元素,原子号为25,符号为Mn,在自然界中具有重要的作用,可以
作为重要的组成部分组成各种催化剂和催化剂材料。
锰是第25号元素,属于第7族元素,形成了一种双价,同时存在多种不同的己价状态,其中介于2+,3+,4+,6+之间。
锰具有良好的电子导电性能,具有良好的化学稳定性和抗腐蚀性,可用作电极材料。
同时,磁性材料也需要锰,因为当磁场在铁磁体中设定时,可以使锰从三价水平向四价水平变化,从而产生连续的磁效应。
此外,由于锰的电化学活性特性和物理性质,可以用作合成氧化物以及电化学催化剂,广
泛应用于材料科学,分析化学,催化等领域,对转化、过氧化、氧化等反应都非常有效。
锰酸盐和锰化合物通常具有解离性、芳香性,热稳定性,反应活性和溶解度等优点,是重
要的工业原料和有机材料,在有机合成中有着很高的应用价值。
锰酸钾是一种混合物,性质受其组分的影响,它具有解离性、热稳定性和溶解度优点,广
泛应用于化工行业,比如染料、润滑油、钻井液、绝缘剂和农药中。
总之,锰和锰化合物是经济重要的物质,在工业领域被广泛应用,它们的特性取决于其组分,可用于催化剂和材料等,在材料科学和分析化学等领域发挥重要作用。
系列三副族金属专题1 锰及其化合物一、锰单质块状锰是呈灰色,是一种较活泼的金属,在空气中金属锰的表面被一层褐色的氧化膜所覆盖,甚至与冷的浓硝酸也形成强的氧化膜,所以呈化学惰性。
二、锰的化合物的价态规律稳定:Mn2+、MnO2(不溶于酸的固体)、MnO4-、Mn2O3(MnOOH(氢氧化氧锰))不稳定:Mn3+、MnO42-(酸性条件下会歧化:3MnO42-+4H+=====2MnO4-+MnO2+2H2O)三、Mn(Ⅱ)(1)溶解性:Mn(Ⅱ)强酸盐易溶,弱酸盐(MnCO3、硫化物),氧化物,氢氧化物为难溶(但可溶于稀酸)。
(2)Mn(H2O)62+离子为苹果绿色(3)还原性Ⅱ酸性介质中稳定,碱性介质中不稳定,易被氧化。
在Mn2+盐溶液中加OH-,生成Mn(OH)2白色沉淀,而后在空气中迅速被氧化生成MnO(OH)2的棕褐色沉淀。
Mn2+ + 2OH-=====Mn(OH)2↓白色,2Mn(OH)2 + O2=====2MnO(OH)2↓棕褐色Ⅱ酸性介质中,能被一些强氧化剂所氧化:2Mn2+ + 5S2O82-+ 8H2O=====2MnO4-+ 10SO42-+ 16H+2Mn2+ + 5NaBiO3 + 14H+ =====2MnO4-+ 5Na+ + 5Bi3+ + 7H2O2Mn2+ + 5PbO2 + 4H+=====2MnO4- + 5Pb2+ + 2H2O其中Mn2+的鉴定常用NaBiO3为氧化剂在H2SO4或HNO3介质下反应。
Ⅱ在浓硫酸中,MnSO4与KMnO4反应可生成深红色的Mn3+(实际是硫酸根的配合物):MnO4-+4Mn2++8H+=====5Mn3++4H2OⅡ在中性或近中性的溶液中,MnO4-与Mn2+反应生成MnO2:2MnO4-+3Mn2++2H2O =====5MnO2(s)+4H+⑤Mn(OH)2易被氧化:Mn2++2OH-=====Mn(OH)2(s)(白色),2Mn(OH)2+O2=====2MnO(OH)2(s)(棕色)(4)硫酸锰:白色或微红色细小结晶体。
高考--常考元素--锰副族(锰 Mn ,锝 Tc ,铼 Re )一、物理性质:锰单质的性质:金属锰是银白色金属,粉末状的锰为灰色。
活泼金属二、化学性质:存在形态:以Mn 2+ 最稳定,而锝(Ⅱ)、铼(Ⅱ)则不存在简单离子。
22222H Mn )(2H Mn H (s)Mn(OH)O 2H Mn +→++→+++稀与氧、卤素等非金属反应:34222432MnF MnF F Mn F)(X MnX X Mn O Mn ΔO 23Mn 和−→−+≠−→−+−→−+在氧化剂存在下与熔融的碱作用:O 2H MnO 2K 3O 4KOH 2Mn 2422+−−→−++熔融锰是钢的一种重要添加剂,因为它能脱除氧和硫.制备:3MnO 2 = Mn 3O 4 + O2 (直接反应太过剧烈) 3Mn 3O 4 + 8A1 = 9Mn + 4A12O 3 三:锰的化合物Mn 的价电子构型:3d 54s 2 Mn 的氧化值呈连续状:从+2~+7。
常见氧化值:+7,+6,+4和+2。
常见化合物:KMnO 4 ,K 2MnO 4,MnO 2, MnSO 4和MnCl 2。
除MnO 2外,余者均易溶于水,含锰离子分别为:。
和,+--2244Mn MnO MnO水溶液中锰的各种离子及其性质氧化值 +7 +6 +3 +2 颜色 紫红色 暗绿色 红色 淡红色 d 电子数 d 0 d 1 d 4 d 5 存在于溶液中的条件:中性 pH >13.5 易歧化 酸性 1、Mn(VII)化合物 溶液的酸度不同,MnO4被还原的产物不同:O 3H 5SO 2Mn 6H 5SO 2MnO 2242234++−→−++-++---24222342OHSO 32MnO O H 3SO 2MnO ++−→−++---OH SO 2MnO )(OH 2SO 2MnO 224-24234++−→−++----浓O 8H CO 102Mn 6H O C 5H 2MnO 2224224++−→−++++- (2) 不稳定性 遇酸分解O H 23O 4MnO )(H 44MnO 2224++−→−++-微酸 微碱性分解O H 2O 4MnO OH 44MnO 22244++−→−+----4MnO -24MnO +362O)H (Mn +262O)H (Mn见光分解4KMnO 4 + 2H 2O = 4MnO 2↓ + 3O 2↑ + 4KOH (光照也能使其分解,因此应保存在棕色试剂瓶中) 加热22424O (s)MnO MnO K C 2202KMnO ++−−−−→−︒>A) 歧化法, 酸性介质中, 有利于歧化:3 MnO 42- +4 H + = MnO 2 + 2MnO 4- + 2H 2O 3 MnO 42- + 2 CO 2 = MnO 2 + 2 MnO 4- + 2 CO 32-在中性或弱碱性溶液中也发生歧化反应,但趋势及速率小: 3 MnO 42- + 2 H 2O = 2 MnO 4- + MnO 2 + 4 OH - (3)高锰酸钾的制备以软锰矿为原料 (MnO 2) 制备高锰酸钾,先制K 2MnO 4: 3 MnO 2 + 6 KOH + KClO 3 = 3 K2MnO 4 + KCl + 3 H 2O 从 K 2MnO 4 制 KMnO 4 有三种方法。
工作场所空气中锰及其化合物限值摘要:1.工作场所空气中锰及其化合物的限值标准2.锰及其化合物的危害性3.如何保护工作场所空气中的锰及其化合物4.我国相关法律法规及标准正文:一、工作场所空气中锰及其化合物的限值标准锰及其化合物在工作场所空气中的限值标准是为了保护工人的身体健康和安全。
根据我国《职业病目录》和《工作场所有害因素职业接触限制》,锰及其化合物在工作场所空气中的限值标准如下:1.锰:0.2mg/m(最高容许浓度)2.锰化合物:0.5mg/m(最高容许浓度)二、锰及其化合物的危害性锰及其化合物在工作场所空气中对人体的危害性主要表现在以下几个方面:1.锰中毒:长期接触高浓度锰及其化合物可引起慢性锰中毒,表现为疲劳、头痛、失眠、记忆力减退等症状。
2.呼吸道刺激:锰及其化合物可引起呼吸道刺激,导致咳嗽、喘息等症状。
3.皮肤损害:接触锰及其化合物可引起皮肤炎、湿疹等皮肤损害。
4.致癌作用:长期接触高浓度锰及其化合物可能具有致癌作用。
三、如何保护工作场所空气中的锰及其化合物为保护工作场所空气中的锰及其化合物,企业应采取以下措施:1.降低锰及其化合物的使用量,采用无毒或低毒的替代品。
2.提高生产工艺,加强设备的密闭和通风措施,减少锰及其化合物的逸散。
3.定期检测工作场所空气中锰及其化合物的浓度,确保其不超过限值标准。
4.为工人提供个人防护用品,如口罩、手套等。
5.加强工人的职业卫生培训,提高工人的自我保护意识。
四、我国相关法律法规及标准我国《职业病目录》、《工作场所有害因素职业接触限制》、《工业企业设计卫生标准》等法律法规和标准对工作场所空气中锰及其化合物的限值进行了明确规定。
企业应严格遵守这些法律法规和标准,确保工作场所空气中锰及其化合物的安全。
锰及其化合物用途广泛锰是一种广泛应用的化学元素,其化合物具有许多应用领域。
以下是锰及其化合物的一些主要用途:1. 钢铁制造:锰是一种重要的合金元素,可用于制造钢和铁合金。
锰合金可以增加钢的硬度、强度和耐腐蚀性,使其适用于制造高速工具钢、弹簧钢和不锈钢等。
此外,锰可以减少钢铁中的硫和氧含量,改善钢铁的质量。
2. 电池制造:锰可以用于制造电池,如干电池和锰酸锂电池。
在干电池中,锰被用作正极活性物质,它与二氧化锰反应产生电流。
在锰酸锂电池中,锰酸锂是正极材料,具有高能量密度和长寿命特点。
3. 化工工业:锰及其化合物被广泛应用于化学工业。
例如,二氧化锰可用作催化剂,促进氧化还原反应,并用于制备有机化合物、染料和医药中间体。
锰盐还可用于水处理,作为氧化剂和除臭剂。
4. 农业:锰是植物生长所需的微量元素之一。
它在植物中起着重要的生物催化剂作用,参与光合作用和酶的活化。
锰缺乏会导致植物生长不良、叶片发黄和果实质量下降。
因此,锰肥料在农业生产中被广泛应用,以提高农作物的产量和品质。
5. 食品和饮料工业:锰是人体所需的微量元素,对人体的新陈代谢和骨骼发育起着重要作用。
锰盐可以用作食品添加剂,增加食品和饮料的营养价值。
例如,锰可以用于制作谷物食品、啤酒和果汁等。
6. 环境保护:锰及其化合物在环境领域也有重要的应用。
例如,锰矿石和锰盐可以用于处理废水中的重金属,将其转化为不溶性沉淀物。
锰盐也可用于土壤修复,改善土壤肥力和植物生长环境。
7. 医药工业:锰盐也被广泛应用于医药工业。
锰是许多酶的辅助因子,参与机体的代谢过程,具有抗氧化和抗炎作用。
锰盐可用于制备某些药物,如锰剂和锰葡萄糖酸钠。
总之,锰及其化合物具有广泛的应用领域,包括钢铁制造、电池制造、化工工业、农业、食品和饮料工业、环境保护和医药工业等。
锰的应用对许多领域的生产和生活都起到重要的推动作用。
高考化学工艺流程中的新考点锰及其化合物一、知识拓展1、金属锰锰是第25号元素,在周期表中位于第四周期,第ⅦB族,在地壳中主要以氧化物形式存在,如软锰矿MnO2⋅x H2O、黑锰矿Mn3O4和水锰矿Mn2O3⋅H2O等。
锰的氧化态有+2、+3、+4、+5、+6和+7,其中+2、+4、+6、+7为常见氧化态。
锰是活泼金属,它在空气中燃烧生成Mn3O4(类似Fe3O4,是MnO和Mn2O3的混合氧化物):3Mn+2O2Mn3O4锰能分解水,易溶于稀的非氧化性酸生成Mn(Ⅱ)盐和放出氢气:Mn + 2H2O == Mn(OH)2+ H2↑Mn+2H+== Mn2++H2↑锰与冷浓H2SO4作用缓慢。
有氧化剂存在时,锰与熔融碱作用生成锰酸盐:2Mn + 4KOH + 3O22K2MnO4+ 2H2O高温时,Mn 和X2、O2、S、B、C、Si、P 等非金属直接化合,更高温度时可与N2化合。
2、锰(Ⅱ)化合物Mn2+的价电子构型为较稳定的半充满d5结构,因此Mn2+是Mn的最稳定状态。
在酸性溶液中Mn2+的还原性很弱,只有在高酸度的热溶液中,与过二硫酸铵、铋酸钠等强氧化剂作用,才能将Mn2+氧化成MnO4-。
2Mn2++5S2O82-+8H2O2MnO4-+10SO42-+16H+2Mn2++5NaBiO3+14H+2MnO4-+5Na++5Bi3++7H2O2Mn2++5PbO2+4H+2MnO4-+5Pb2++2 H2O由于MnO4-是紫色的,故这些反应常用于定性检验Mn2+ 离子。
在碱性溶液中,Mn(Ⅱ)很容易被氧化成Mn(Ⅳ) 化合物。
2Mn(OH)2+O2== 2MnO(OH)2↓(棕褐)多数锰(Ⅱ)盐如MnX2、Mn(NO3)2、MnSO4等皆溶于水。
MnO2与浓H2SO4和C作用可制得硫酸锰:2MnO2+C+2H2SO4== 2MnSO4+CO2↑+2H2O锰(Ⅱ)的弱酸盐和氢氧化物难溶于水,如MnS、MnCO3、MnC2O4、Mn(OH)2等。
系列三副族金属专题1 锰及其化合物一、锰单质块状锰是呈灰色,是一种较活泼的金属,在空气中金属锰的表面被一层褐色的氧化膜所覆盖,甚至与冷的浓硝酸也形成强的氧化膜,所以呈化学惰性。
二、锰的化合物的价态规律稳定:Mn2+、MnO2(不溶于酸的固体)、MnO4-、Mn2O3(MnOOH(氢氧化氧锰))不稳定:Mn3+、MnO42-(酸性条件下会歧化:3MnO42-+4H+=====2MnO4-+MnO2+2H2O)三、Mn(Ⅱ)(1)溶解性:Mn(Ⅱ)强酸盐易溶,弱酸盐(MnCO3、硫化物),氧化物,氢氧化物为难溶(但可溶于稀酸)。
(2)Mn(H2O)62+离子为苹果绿色(3)还原性Ⅱ酸性介质中稳定,碱性介质中不稳定,易被氧化。
在Mn2+盐溶液中加OH-,生成Mn(OH)2白色沉淀,而后在空气中迅速被氧化生成MnO(OH)2的棕褐色沉淀。
Mn2+ + 2OH-=====Mn(OH)2↓白色,2Mn(OH)2 + O2=====2MnO(OH)2↓棕褐色Ⅱ酸性介质中,能被一些强氧化剂所氧化:2Mn2+ + 5S2O82-+ 8H2O=====2MnO4-+ 10SO42-+ 16H+2Mn2+ + 5NaBiO3 + 14H+ =====2MnO4-+ 5Na+ + 5Bi3+ + 7H2O2Mn2+ + 5PbO2 + 4H+=====2MnO4- + 5Pb2+ + 2H2O其中Mn2+的鉴定常用NaBiO3为氧化剂在H2SO4或HNO3介质下反应。
Ⅱ在浓硫酸中,MnSO4与KMnO4反应可生成深红色的Mn3+(实际是硫酸根的配合物):MnO4-+4Mn2++8H+=====5Mn3++4H2OⅡ在中性或近中性的溶液中,MnO4-与Mn2+反应生成MnO2:2MnO4-+3Mn2++2H2O =====5MnO2(s)+4H+⑤Mn(OH)2易被氧化:Mn2++2OH-=====Mn(OH)2(s)(白色),2Mn(OH)2+O2=====2MnO(OH)2(s)(棕色)(4)硫酸锰:白色或微红色细小结晶体。
锰及其化合物【核心知识梳理】 1.锰(Mn)锰是活泼金属,在空气中表面生成一层氧化物保护膜。
锰在水中,因表面生成氢氧化锰沉淀而阻止反应继续进行。
锰和强酸反应生成Mn(II)盐和氢气。
但和冷浓H 2SO 4反应很慢(钝化) 2.锰的其化合物锰元素的常见价态有+7、+6、+4、+3、+2价,Mn 2+在酸性溶液中的稳定性强于在碱性溶液中的稳定性 (1)锰(II)化合物的性质①酸性介质:酸性介质中Mn 2+稳定,只有很强的氧化剂(NaBiO 3、PbO 2、(NH 4)2S 2O 8)才能氧化Mn 2+到MnO -42Mn 2++5NaBiO 3+14H +===5Na ++5Bi 3++2MnO -4+7H 2O 、 2Mn 2++5PbO 2+4H +===2MnO -4+5Pb 2++2H 2O2Mn 2+ + 5S 2O 82-+8H 2O===2MnO -4+10SO 2-4+16H +【微点拨】①介质不能用盐酸,因为Cl -有还原性,能与MnO -4反应②Mn 2+的量不能太多,否则:2MnO -4+3Mn 2++2H 2O===5MnO 2↓+4H +②碱性介质:碱性Mn(II)极易氧化成Mn(IV)化合物a .在碱性条件下Mn 2+容易被氧化:ClO -+Mn 2++2OH -===Cl -+MnO 2↓+H 2O b .Mn(OH)2为白色难溶物,Ksp =4.0×10-14,极易被空气氧化,水中少量氧气能将其氧化成褐色MnO(OH)2沉淀:2Mn(OH)2+O 2===2MnO(OH)2 (2)锰(IV)化合物的性质①最重要的Mn(IV)化合物是MnO 2,二氧化锰在中性介质中很稳定,在碱性介质中倾向于转化成锰(Ⅵ)酸盐;在酸性介质中是一种强氧化剂,倾向于转化成Mn 2+ MnO 2+4HCl(浓)MnCl 2+Cl 2↑+2H 2O2MnO 2+2H 2SO 4(浓)===2MnSO 4+O 2↑+2H 2O②简单的Mn(IV)盐在水溶液中极不稳定,或水解生成水合二氧化锰MnO(OH)2,或在浓强酸中和水生成氧气和Mn(II)(3)Mn(Ⅵ)化合物的生成与性质①最重要的Mn(VI)化合物是锰酸钾K 2MnO 4。
化学教材关于锰的知识点锰(Manganese)是一种重要的金属元素,在化学、材料科学和工业中都有广泛的应用。
本节将详细介绍锰的基本性质、存在形式、用途以及与其相关的化学反应。
一、锰的基本性质锰是一种坚硬、有光泽的过渡金属,其原子序数为25。
在常温下,锰可以抵抗空气和水,但在高温下,它会与氧、硫、氯等元素反应。
锰的化学性质较活泼,能与许多元素发生反应,形成化合物。
二、知识点锰及其化合物1、锰的单质金属锰: 银白色金属,粉末状的锰: 灰色。
锰是钢的一种重要添加剂,因为它能脱除氧和硫.2、锰的化合物(1)Mn(VII)化合物1)高锰酸钾的制备以软锰矿为原料 (MnO2) 制备高锰酸钾,先制K2MnO4:3 MnO2 + 6 KOH + KClO3 = 3 K2MnO4 + KCl + 3 H2O (碱熔法)从 K2MnO4 制 KMnO4 有三种方法。
A) 歧化法, 酸性介质中, 有利于歧化:3 MnO42- +4 H+ = MnO2 + 2 MnO4- + 2 H2O2 MnO42- + 2 CO2 = MnO2 + 2 MnO4- + 2 CO32-在中性或弱碱性溶液中也发生歧化反应,但趋势及速率小:3 MnO42- + 2 H2O = 2 MnO4- + MnO2 +4 OH-B) 氧化法:2 MnO42- + 2 Cl2 = 2 MnO4- + 2 Cl-C) 电解法: 电解 K2MnO4 溶液:阳极:MnO42-à MnO4- + e-阴极:2 H2O + 2 e-à H2 + 2 OH-电解总反应:2 K2MnO4 + 2 H2O = 2 KMnO4 + 2 KOH + H22) 高锰酸钾的强氧化性MnO4- + 5 Fe2+ + 8 H+ = Mn2+ + 5 Fe3+ + 4 H2O2 MnO4- + 5 H2C2O4 + 6 H+ = 2 Mn2+ + 10 CO2 + 8 H2OMnO4- + 4 Mn2+ + 15 H2P2O72- + 8 H+ =5 [Mn(H2P2O7)3]3- + 4 H2O 2 MnO4- + 5 SO32- + 6 H+ = 2 Mn2+ + 5 SO42- + 3 H2O2 MnO4- +3 SO32- + H2O = 2 MnO2 + 3 SO42- + 2 OH-2 MnO4- + SO32- + 2 OH-(浓) = 2 MnO42- + SO42- + H2O(2)Mn(IV)化合物二氧化锰在强酸中有氧化性(2) 还原性: 在碱中易被氧化成高价,生成MnO(OH)2. MnO(OH)2 (棕黄色)Mn2+ + 2 OH- = Mn(OH)2¯ (白) 无氧条件Mn(OH)2 + ½O2 = MnO(OH)2 (棕黄色)MnO(OH)2 + (x - 1) H2O = MnO2∙x H2O (黑褐色)Mn(OH)2 + 2 H+ = Mn2+ + 2 H2OMn(II) 在碱性条件下不稳定(还原性强)Mn(II)在酸性条件下稳定 (还原性差)在酸性溶液中,只有用强氧化剂,如NaBiO3、PbO2、(NH4)2S2O8 等,才能将 Mn2+ 氧化为呈现紫红色的高锰酸根(MnO4-)。
锰的化合物有哪些锰的化合物主要有氧化物、氢氧化物、锰盐等三大类。
一、锰的氧化物锰的氧化物主要有一氧化锰(MnO)、二氧化锰(MnO2)、三氧化二锰(Mn203)、四氧化三锰(Mn3O4)、亚锰酸酐(Mn2O5)、锰酸酐(Mn03)和高锰酐(Mn2O7).Mn2O5和MnO3不能以游离状态存在,只能以亚锰基和锰酸基形式存在。
自然界中最常见的锰的氧化物有软锰矿(MnO2)、硬锰矿(mMnO·MnO2·nH20)、偏锰酸矿(MnO2·nH2O)、水锰矿[MnO2·Mn(OH)2]、褐锰矿(Mn203)、黑锰矿等。
含锰天然氧化物见表1。
表1 含锰天然氧化物MnO,Mn203,Mn304,MnO2等不溶于水,锰的各种氧化态,随氧化价的升高,碱性减弱,酸性增强,低价的MnO,Mn2O3属碱性;4价的MnO2属中性;高价的MnO3,Mn207为酸性。
(一)一氧化锰一氧化锰又称为氧化亚锰(MnO),分子量70.94,呈草绿色或灰绿色粉末,为碱性氧化物,在空气中易氧化,在大气中加热至不同温度时可以生成Mn304,Mn203,MnO2.常温下不溶于水,易溶于酸而生成玫瑰色的二价锰盐。
结晶水合物和Mn2+盐溶液的玫瑰色是因为存在[Mn(H20)6]2+离子的缘故。
MnO密度为5.43~5.46g/cm3,硬度为5~6,熔点1784℃.Mn0主要用于生产硫酸锰,因为生产硫酸锰的主要原料是软锰矿(Mn02),MnO2不溶于稀酸,必须预先还原成MnO。
纯度较高和重金属离子含量低的MnO可直接用于作肥料和饲料添加剂。
工业上生产MnO的方法主要是在回转窑或反射炉加碳还原软锰矿粉制得,也有报导可在多层移动炉、沸腾炉生产。
除采用软锰矿外还可用Mn(OH)2和MnCO3在隔绝空气条件下加热制得。
(二)四氧化三锰(Mn304)Mn304矿物学中又称之为黑锰矿,分子量228.82,理论含锰量72.03%,离子结构为Mn2+[Mn23+]O4,复合分子式为MnO·Mn203,属四方(斜方)晶系,是普通尖晶石结构。
锰的化合物有哪些锰的化合物主要有氧化物、氢氧化物、锰盐等三大类。
一、锰的氧化物锰的氧化物主要有一氧化锰(MnO)、二氧化锰(MnO2)、三氧化二锰(Mn203)、四氧化三锰(Mn3O4)、亚锰酸酐(Mn2O5)、锰酸酐(Mn03)和高锰酐(Mn2O7).Mn2O5和MnO3不能以游离状态存在,只能以亚锰基和锰酸基形式存在。
自然界中最常见的锰的氧化物有软锰矿(MnO2)、硬锰矿(mMnO·MnO2·nH20)、偏锰酸矿(MnO2·nH2O)、水锰矿[MnO2·Mn(OH)2]、褐锰矿(Mn203)、黑锰矿等。
含锰天然氧化物见表1。
表1 含锰天然氧化物MnO,Mn203,Mn304,MnO2等不溶于水,锰的各种氧化态,随氧化价的升高,碱性减弱,酸性增强,低价的MnO,Mn2O3属碱性;4价的MnO2属中性;高价的MnO3,Mn207为酸性。
(一)一氧化锰一氧化锰又称为氧化亚锰(MnO),分子量70.94,呈草绿色或灰绿色粉末,为碱性氧化物,在空气中易氧化,在大气中加热至不同温度时可以生成Mn304,Mn203,MnO2.常温下不溶于水,易溶于酸而生成玫瑰色的二价锰盐。
结晶水合物和Mn2+盐溶液的玫瑰色是因为存在[Mn(H20)6]2+离子的缘故。
MnO密度为5.43~5.46g/cm3,硬度为5~6,熔点1784℃.Mn0主要用于生产硫酸锰,因为生产硫酸锰的主要原料是软锰矿(Mn02),MnO2不溶于稀酸,必须预先还原成MnO。
纯度较高和重金属离子含量低的MnO可直接用于作肥料和饲料添加剂。
工业上生产MnO的方法主要是在回转窑或反射炉加碳还原软锰矿粉制得,也有报导可在多层移动炉、沸腾炉生产。
除采用软锰矿外还可用Mn(OH)2和MnCO3在隔绝空气条件下加热制得。
(二)四氧化三锰(Mn304)Mn304矿物学中又称之为黑锰矿,分子量228.82,理论含锰量72.03%,离子结构为Mn2+[Mn23+]O4,复合分子式为MnO·Mn203,属四方(斜方)晶系,是普通尖晶石结构。
锰属黑色金属,钢灰色,有金属光泽,硬而脆;熔点1244o C,沸点1962o C;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=(1500o C)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KMnO4→Mn2+KMnO4→MnO2•中性溶液• KMnO4→MnO2•碱性溶液• KMnO4→MnO 2• KMnO4→MnO 42-• 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 + H2↑Mn2+ + 2H2O -2e- = MnO2 + 4H+一、锰的存在与制备软锰矿:MnO2·xH2O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)2MnO2+4KOH+O2→2K2MnO4+2H2O;3K2MnO4+2H2O→2KMnO4+MnO2+4KOH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1244±3℃。
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1~3%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5.42~5.46。
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530~940℃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MnCl2·4H2O。
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MnC2O4·2H2O。
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氧化锰。
强氧化剂。
与冷浓硫酸作用生成七氧化二锰。
其水溶液也具有强的氧化性,遇还原剂时反应产物视酸碱性而定,酸性中生成二价锰,中性及微酸性中生成二氧化锰,碱性溶液中生成锰酸钾(Ⅵ)。
严禁与易燃性有机物相接触。
由碱性溶液中电解氧化锰酸钾或锰酸钾溶液中通入二氧化碳使歧化制得。
广泛用于医药、消毒、除臭、化学分析、光谱校验以及漂白木材、棉花、丝绸、油脂等。