Дослід 2. Термічний розклад перманганату калію

У суху пробірку помістити декілька кристалів перманганату калію (0,5 г), закріпити дерев’яним тримачем і обережно нагрівати, прогріваючи всю пробірку. Який газ виділяється (дія тліючої тріски)? Після закінчення виділення газу долити у охолоджену пробірку 2-3 мл води і збовтати. Яке забарвлення розчину і осаду? Складіть рівняння реакції.

Дослід 3. Окиснювальні властивості перманганату калію

У три пробірки внести по 1 мл розчину перманганату калію, в одну додати 2 н. розчин сульфатної кислоти, у другу – дистильовану воду, у третю – луг. В усі пробірки додати по кілька кристаликів сульфіту натрію або сульфату заліза (ІІ). Спостерігають зміну забарвлення розчинів. Складіть рівняння реакцій. В якому середовищі відбувається найповніше відновлення перманганату калію?

МЕТОДИЧНІ ПОРАДИ

Атом мангану має на зовнішньому енергетичному рівні два електрони, які він віддає. Передзовнішній енергетичний рівень мангану не закінчений і складається із п’яти електронів, які манган може віддавати відновникам. Тому в сполуках манган має ступінь окиснення +2, +3, +4, +5, +6 і +7.

Наявність двох електронів на зовнішньому рівні характеризує манган як відновник.

Найважливішими рудами мангану є піролюзит MnO₂ і гаусманіт Mn₃O₄. Крім того, для добування мангану використовують інші мінерали, наприклад, манганіт MnO₃∙Mn(OH)₂, вернадит MnO₂∙H₂O, зрауніт Mn₂O₃ та ін.

Манган здебільшого використовують як легуючу добавку до чавунів і сталей, тому більшу частину металічного мангану добувають у вигляді його сплаву із ферумом – феромангану. Для цього суміш манганових і залізних руд відновлюють карбоном (коксом) в електричних печах:

MnO₂ + 2C = Mn + 2CO↑

Fe₃O₄ + 4C = 3Fe + 4CO↑

Найчистіший манган добувають електролізом розчину MnSO₄.

Невеликі кількості менш чистого мангану можна добути алюмотермічним методом:

3Mn₃O₄ + 8Al = 4Al₂O₃ + 9Mn

Як активний метал, манган легко реагує з розбавленими кислотами, відновлюючи гідроген.

В концентрованих сульфатній і нітратній кислотах манган пасивується.

При нагріванні манган взаємодіє з галогенами, нітрогеном, сульфуром, фосфором та іншими типовими неметалами. З гідрогеном манган сполук не дає.

З оксигеном манган має такі оксиди: MnO, Mn₂O₃, MnO₂, Mn₂O₅, MnO₃ i Mn₂O₇.

Оксид мангану (ІІ) MnO і гідроксид мангану (ІІ) Mn(OH)₂ мають основні властивості. Mn(OH)₂ легко окиснюється киснем повітря за звичайних умов:

2Mn(OH)₂ + O₂ + 2H₂O = 2Mn(OH)₄

В лужному середовищі гідроксид Mn(OH)₂миттєво окиснюється хлором і бромом до сполук мангану (IV):

Mn(OH)₂ + Br₂ + 2NaOH = MnO₂ + 2NaBr + 2H₂O

Оксид MnO₂ і його гідроксид Mn(OH)₄ характеризуються амфотерними властивостями, тобто можуть взаємодіяти з основними і кислотними оксидами, основами і кислотами.

Оксид мангану Mn₂O₅ і кислота, яка йому відповідає, Н₃MnO₄, на відміну від їх солей, наприклад, K₃MnO₄, у вільному стані не отримані. Ці солі існують в розчинах на холоді і за наявності надлишку лугу.

Не отримані у вільному стані і ангідрид мангану MnO₃ і його кислота H₂MnO₄. Солі цієї кислоти – манганати – можна отримати при нагріванні розчину солі Na₃MnO₄:

2Na₃MnO₄ + 2H₂O = MnO₂ + Na₂MnO₄ + 4NaOH

У водних розчинах манганати можуть існувати тільки в сильнолужному середовищі. У разі розчинення манганатів у воді вони переходять до стійкіших сполук мангану (IV) і мангану (VІІ):

3K₂MnO₄ + 2H₂O 2KMnO₄ + MnO₂ + 4KOH.

Манганати мають окиснювальні властивості, наприклад:

K₂MnO₄ + H₂O₂ = MnO₂ + O₂ + 2KOH,

Але під дією сильних окисників вони здатні виявляти відновні властивості і перетворюватись на перманганати:

2K₂MnO₄ + Cl₂ = 2KMnO₄ +2KCl

У разі додавання до кристалічного KMnO₄ концентрованої сульфатної кислоти утворюється мангановий ангідрид Mn₂O₇:

2KMnO₄ + 2H₂SO₄ = Mn₂O₇ +2KHSO₄ + H₂O

Це дуже нестійка речовина, під час незначного нагрівання розкладається: 2Mn₂O₇ = 4MnO₂ + 3O₂↑.

Мангановий ангідрид Mn₂O₇– надзвичайно сильний окисник. В контакті з ним органічні речовини займаються.

Під час розчинення манганового ангідриду у воді утворюється манганова кислота:

Mn₂O₇ + H₂O = 2HMnO₄

Це одна із найсильніших кислот, у розчинах майже повністю дисоціює на іони.

Манганова кислота існує тільки у розчинах, але коли її концентрація перевищує 2% (мас.), вона розкладається:

4НMnO₄ = 4MnO + 5O₂↑ + 2H₂O

Стійкішими є солі манганової кислоти – перманганати, але під час нагрівання перманганати розкладаються:

2KMnO₄ = K₃MnO₄ + MnO₂ + O₂↑

Перманганат калію KMnO₄ – один із розповсюджених окисників. У водних розчинах він відновлюється по-різному залежно від рН середовища:

2KMnO₄ + KNO₂ + 2KOH = 2K₂MnO₄ + KNO₃ + H₂O

2KMnO₄ + 3KNO₂ + H₂O = 2MnO₂ + 3KNO₃ + 2KOH

2KMnO₄ + 3KNO₂ + 3H₂SO₄ = 2MnSO₄ + 5KNO₃ + 3H₂O

Л А Б О Р А Т О Р Н А Р О Б О Т А № 14

ФЕРУМ І ЙОГО СПОЛУКИ

Запитання і задачі :

1. Передати за допомогою рівнянь реакцій відношення металічного феруму до концентрованих і розбавлених кислот (хлорогідрогенної, сульфатної та нітратної).

2. Що станеться з ферумом на повітрі під дією води? Складіть рівняння реакції.

3. Чому розчин FeCl₃ має кислотну реакцію? Скласти молекулярне та іонне рівняння реакції гідролізу.

4. Які оксиди і гідроксиди утворює ферум? Який хімічний характер мають ці речовини? Назвати ці речовини.

5. Враховуючи, що гідроксид феруму (ІІІ) має амфотерні властивості, написати реакції з лугом і кислотами.

6. Скласти рівняння реакцій перетворення сполук Fe²⁺ у сполуки Fe³⁺ і навпаки.

7. Як одержують сполуки феруму із ступенем окислення +6? Складіть рівняння реакцій.

Проведення дослідів

Дослід 1. Характерна реакція на іони Fe²⁺

До 2 мл свіжоприготованого розчину сульфату феруму (II) додають 1мл розчину K₃[Fe(CN)₆] (червона кров’яна сіль). Спостерігається утворення осаду. Складають рівняння реакцій в молекулярному та іонному виді.

Дослід 2. Характерна реакція на іони Fe³⁺

2.1. До 2 мл розчину хлориду феруму (III) додають 1 мл розчину K₄[Fe(CN)₆] (жовта кров’яна сіль). Спостерігають утворення осаду. Складають рівняння реакцій в молекулярному та іонному вигляді.

2.2. До 2 мл розчину хлориду заліза (III) додають 1 мл роданіду калію KSCN чи амонію NH₄SCN. Спостерігають утворення осаду. Складають рівняння реакцій в молекулярному та іонному виді.