Вопрос 55. Кислородные соединения марганца

4. Диоксид марганца

Диоксид марганца (МnО₂) или оксид марганца (IV) - вещество темно-серого цвета. При нагревании на воздухе до 530 град. С диоксид марганца разлагается, выделяя кислород, как показано выше. В вакууме или в присутствии восстановителя эта реакция протекает значительно интенсивнее.

При кипячении диоксида марганца с концентрированной азотной кислотой образуется соль марганца (II) и выделяется кислород:

2 МnО₂ + 4 НNО₃ = 2 Мn(NО₃)₂ + 2 Н₂О + O₂.

Диоксид марганца в кислой среде проявляет окислительные свойства:

МnО₂ + 4 НСl = МnСl₂ + Сl₂↑+ 2 Н₂О;

МnО₂ + 2 FеSO₄ + 2 Н₂SO₄ = МnSO₄ + Fе₂(SO₄)₃ + 3 Н₂О.

При сплавлении оксида марганца (IV) со щелочами без доступа воздуха образуется манганит или манганат (IV):

2 МnО₂ + 2 КОН = К₂МnО₃ + Н₂О.

В присутствии кислорода воздуха, играющего роль окислителя, при сплавлении образуется соль манганата (VI):

2 МnО₂ + 4 КОН + O₂ = 2 К₂МnО₄ + 2 Н₂О.

Манганат калия (К₂МnO₄) самопроизвольно разлагается на перманганат калия и диоксид марганца:

3 К₂МnО₄ + 2 Н₂О = 2 КМnО₄ + МnО₂ + 4 КОН.

Перманганат калия (КМnO₄) широко применяется в лабораторной практике, промышленности, медицине и быту. Он является очень сильным окислителем. В зависимости от среды марганец в присутствии восстановителя может восстанавливаться до различной степени окисления. В кислой среде он всегда восстанавливается до Mn (II):

2 КМnО₄ + 10 КВr + 8 Н₂SO₄ = 2 МnSO₄ + 6 К₂SO₄ + 5 Вr₂ + 8 Н₂О.

Аналогично ведут себя манганат калия (К₂МnО₄) и диоксид марганца.

В щелочной среде перманганат калия восстанавливается до манганата:

2 КМnО₄ + К₂SO₃ + 2 КОН = К₂SO₄ + 2 К₂МnO₄ + Н₂О.

В нейтральной или слабощелочной среде перманганат калия восстанавливается до диоксида марганца:

2 КМnО₄ + С₆Н₅СН₃ = 2 КОН + 2 МnО₂ + С₆Н₅СООН;

2 КМnО₄ + 3 МnSO₄ + 2 Н₂О = 5 МnО₂ + К₂SО₄ + 2 Н₂SО₄.

Последняя реакция используется в аналитической химии при количественном определении марганца.

Раньше перманганат калия получали окислением либо диоксида марганца, либо манганата калия. Диоксид марганца окисляли селитрой при сплавлении со щелочью:

МnО₂ + КNО₃ + 2 КОН = К₂МnО₄ + КNО₂ + Н₂О.

Образовавшийся манганат калия в растворе самопроизвольно распадался на перманганат калия и диоксид марганца:

3 К₂MnО₄ + 2 Н₂О = 2 КМnО₄ + MnО₂ + 4 КОН.

По второму способу манганат калия окисляли хлором:

2 К₂МnО₄ + Сl₂ = 2 КМnО₄ + 2 КСl.

В настоящее время перманганат калия получают электролитическим окислением манганата:

МnO₄^2- - е^- = МnO₄^-.

Перманганат калия широко применяется как в промышленности, так и в лабораторной практике. Его используют для отбеливания хлопка, шерсти, прядильных волокон, осветления масел и окисления различных органических веществ. В лабораторной практике он применяется для получения хлора и кислорода:

2 КМnO₄ + 16 НСl = 2 КСl + 2 МnСl₂ + 5 Cl₂ + 8 Н₂О;

2 КМnО₄ = К₂МnО₄ + МnО₂ + O₂.

В аналитической химии перманганат калия применяют для количественного определения веществ, обладающих восстановительными свойствами (Fе²⁺, Sn²⁺, АsО₃³⁺, Н₂О₂, и др.). Этот метод анализа называется перманганатометрией.

1. Монооксид марганца Марганец образует оксиды - МnО, Мn2О3, МnО2, МnО3, Мn2О7, гидроксиды - Мn(ОН)2, Mn(ОН)4, Н2МnО4, НМnО4 и соответствующие им соединения. Монооксид марганца (МnО) - это порошок зеленовато-серого...