Калия перманганат, его окислительные свойства в кислой, нейтральной и щелочной средах

Соединения марганца. Оксиды, гидроксиды.

Марганец образует несколько оксидов. Наиболее устойчивыми являются

+2 +3 +4 + 7

МnО Мn₂O₃ МnO₂ Мn₂O₇

Оксид марганца (II) МnО и соответствующий гидроксиды Мn(ОН)₂ - вещества основного характера.

Они взаимодействуют с кислотами с образованием солей марганца (II)

MnO + 2НСl = MnCl₂ + 2Н₂O

Mn(OH)₂ + 2НСl = MnCl₂ + 2Н₂O

Mn(OH)₂ получают действием щелочей на растворимые соли Mn²⁺

MnCl₂ + 2NaOH = Mn(OH)₂↓ + 2Н₂O

Mn²⁺ + 2OH^- = Mn(OH)₂↓

белый осадок

Из-за неустойчивости Mn(OH)₂ уже на воздухе окисляется, образуя Mn(OH)₄

2Mn(OH)₂ +О₂ + 2Н₂O =2Mn(OH)₄

Данная реакция является качественной на катион Mn²⁺

Qксид марганца (IV), или диоксид марганца, МпО₂ и гидроксид Мn(ОН)₄- амфотерные вещества.

При взаимодействии МnО₂ с серной кислотой образуется малоустойчивый сульфат марганца (IV)

МnО₂ + 2H₂SO₄ = Mn(SO₄)₂ + 2 Н₂O

При сплавлении МпО₂ с щелочами протекает реакция образованием манганитов (IV), которые следует рассматривать как соли марганцеватистой кислоты Н₄MnO₄

МnО₂ + 4KОН = K₄MnO₄ + 2Н₂O

Оксид марганца (IV) в зависимости от веществ, с которыми он реагирует, может проявлять свойства как окислителя, так и восстановителя

4НСl + МnО₂ = МnCl₂ + Cl₂ + 2Н₂O

2МnO₂ + ЗРbО₂ + 6НNОз = 2НМnО₄ + ЗРb(NОз)₂ + 2 Н₂O

В первой реакции МnО₂ выступает как окислитель, во второй - как восстановитель.

Оксид марганца (VII) Мn₂O₇ проявляет кислотные свойства.

При взаимодействии этого оксида с водой образуется очень сильная марганцовая кис л ота НМnО₄, которая существует только в водных растворах

Мn₂O₇ + Н₂O = 2HМnO₄

Получить Мn₂O₇ можно действием конц. серной кислоты на перманганат калия

2KMnO₄ + H₂SO₄ = K₂SO₄ + Mn₂O₇ + H₂O

Оксид марганца (VII) неустойчив и разлагается

2Mn₂O₇ = 4MnO₂ + 3O₂

Оксид Мn₂O₇ и кислота HМnO₄ являются сильными окислителями.

Таким образом, в ряду оксидов и гидроксидов марганца с разными степенями окисления проявляется общая закономерность: с ростом степени окисления основный характер оксидов гидроксидов ослабевает, а кислотный усиливается.

Соли марганцевой кислоты называются перманганаты.

Наиболее известной является соль перманганат калия КМnО₄ - темно-фиолетовое кристаллическое вещество, умеренно растворимое в воде. Растворы КМnО₄ имеют темно-малиновый цвет, а при больших концентрациях – фиолетовый, свойственный анионам МnО₄^-

Перманганат калия разлагается при нагревании

2KMnO₄ = K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂↑

Перманганат калия - очень сильный окислитель, легко окисляет многие неорганические и органические вещества. Степень восстановления марганца очень сильно зависит от рН среды.

Восстановление перманганата калия в средах различной кислотности протекает в соответствии схемой

Кислая среда рН<7

марганец (II) (Mn²⁺)

KMnO₄ + восстановитель Нейтральная среда рН =7

марганец (IV) (MnO₂)

Щелочная среда рН>7

марганец (VI) (MnO₄^2-)

Mn²⁺ обесцвечивание раствора КМnО₄

MnO₂ бурый осадок

MnО₄^2- раствор приобретает зеленый цвет

Примеры реакций с участием пepмaнгaнaтa калия в различных средах (кислой, нейтральной и щелочной).

рН <7

5K₂SO₃ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄= 2МnSO₄ + 6K₂SO₄ + 3Н₂O

MnO₄ ^- +8H⁺+5℮→ Mn²⁺+ 4H₂O 5 2

SO₃^2- + H₂O - 2ē → SO₄^2-+2H⁺ 2 5

2MnO₄ ^- + 16H⁺ + 5SO₃^2- + 5H₂O → 2Mn²⁺+ 8H₂O + 5SO₄^2-+ 10H⁺

2MnO₄ ^- +6H⁺+ 5SO₃^2- → 2Mn²⁺+ 3H₂O + 5SO₄^2-

рН = 7

3K₂SO₃ + 2KMnO₄ + H₂O = 2МnO₂ + 3K₂SO₄ + 2KOH

MnO₄^- + 2H₂О+3ē = MnO₂ + 4OH^- 3 2

SO₃^2- + H₂O - 2ē → SO₄^2-+2H^+- 2 3

2MnO₄ ^- +4H₂O + 3SO₃^2- + 3H₂O → 2MnO₂ + 8OH ^- + 3SO₄^2-+ 6H⁺

6Н₂О + 2ОН^-

2MnO₄ ^- + 3SO₃^2- + H₂O → 2MnO₂ + 2OH^- + 3SO₄²

рН>7

K₂SO₃ + 2KMnO₄ + 2KOH = 2K₂МnO₄ + K₂SO₄ + Н₂O

MnO₄^- +1 ē → MnO₄^2- 1 2

SO₃^2- + 2ОH^- - 2ē → SO₄^2-+ H₂О 2 1

2MnO₄^- + SO₃^2- + 2ОH^- →2MnO₄^2- + SO₄^2-+ H₂О

Перманганат калия КМnО₄ применяют в медицинской практике как дезинфицирующее и антисептическое средство для промывания ран, полоскания, спринцеваний и т.д. Светло-розовый раствор КМnО₄ внутрь применяют при отравлениях для промывания желудка.

Перманганат калия очень широко используется как окислитель.

С помощью КМnО₄ проводят анализ многих лекарств (например, процентную концентрацию (%) раствора Н₂О₂).

Контрольные вопросы для закрепления:

1. Какие степени окисления проявляет марганец в своих соединениях?

2. Как изменяется характер оксидов и гидроксидов марганца при увеличении его степени окисления?

3. Каковы продукты восстановления перманганата калия в различных средах?

Рекомендуемая литература

Обязательная

Пустовалова Л.М., Никанорова И.Е. Неорганическая химия. Ростов-на-Дону. Феникс. 2005. –352с. гл.2.3 с. 338-340

Дополнительная

1. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. М.:Высшая школа, 2009.- 368с.

2. Глинка Н.Л. Общая химия. КноРус, 2009.-436 с.

3. Ерохин Ю.М. Химия. Учебник для студ. Сред проф.образ.-М.: Академия, 2006.- 384с.

Электронные ресурсы

1. Открытая химия: полный интерактивный курс химии для уч-ся школ, лицеев, гимназий, колледжей, студ. технич.вузов: версия 2.5-М.: Физикон, 2006. Электронный оптический диск CD-ROM

2..1С: Репетитор – Химия, для абитуриентов, старшеклассников и учителей, ЗАО «1С», 1998-2005. Электронный оптический диск CD-ROM

3. Химия. Основы теоретической химии. [Электронный ресурс]. URL: http://chemistry.narod.ru/himiya/default.html

4. Электронная библиотека учебных материалов по химии [Электронный ресурс]. URL: http://www.chem.msu.su/rus/elibrary/

Дата добавления: 2014-01-04