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

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 1.

Схема 1.

Примеры реакций с участием перманганата калия в различных средах (кислой, нейтральной и щелочной):

рН <7 (средакислая)

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

MnO₄ ^- +8H⁺+5℮→ Mn²⁺+ 4H₂O 5     2

                                                   10

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 9среданейтральная)

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

MnO₄^- + 2H₂О+3ē = MnO₂ + 4OH^- 3  2

6

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 (среда щелочная)

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

MnO₄^- +1 ē → MnO₄^2- 1  2

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).

Задания для самоконтроля:

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?

4. Какое соединение марганца наиболее распространено в природе? Как получить его, исходя из MnCl₂, из KMnO₄?

5. В чём сходство и различие в свойствах p-и d-элементов и их соединений (строение атомов, степени окисления, характер химических связей в соединениях, склонность к образованию катионной и анионной форм, свойства оксидов, кислот)?

Задания для самостоятельной работы:

1.Составьте электронную и электронно-графическую формулы марганца. Покажите все возможные степени окисления. Какова его высшая степень окисления?

2. Напишите формулы всех оксидов марганца и соответствующих им гидроксидов. Как меняется химический характер оксидов и гидроксидов с увеличением степени окисления? Ответ подтвердите уравнениями реакций.

3. Опишите свойства оксида и гидроксида марганца (II) и подтвердите их уравнениями реакций. Как получить Mn(OH)₂?

4. Опишите свойства солей марганца (II), их растворимость и гидролиз.

5. Как получить сульфат марганца (II) из оксида марганца (IV), из металлического марганца, из перманганата калия?

6. Опишите свойства соединений марганца (IV).

7. Как получают соединения марганца (VI)? Напишите уравнения реакций. Какова устойчивость этих соединений и свойства?

8. Какие процессы происходят при взаимодействии манганата (VI) калия с водой? Какова устойчивость соответствующей кислоты? Подберите коэффициенты в уравнениях реакций ионно-электронным методом, обозначив состояния веществ:

K₂MnO₄ + H₂O → H₂MnO₄ + KOH

H₂MnO₄→HMnO₄ + MnO₂ + H₂O

Как повысить устойчивость растворов манганатов?

9. Опишите свойства перманганата калия.

10. Опишите свойства соединений марганца (VII)

11.Осуществите превращения, обозначив состояния веществ и назвав продукты:

а)MnO₂→ [Mn(H₂O)₆]²⁺→ [Mn(OH)(H₂O)₅]⁺

б)KMnO₄→MnSO₄→Mn(OH)₂→MnO₂

в) KMnO₄→MnO₂→ [Mn(H₂O)₆]²⁺→Mn(OH)_2.

12. Сколько граммов сульфита натрия содержалось в 20,0 мл раствора, если на его окисление в кислой среде потребовалось 19,6 мл раствора KMnO₄с молярной концентрацией эквивалента – с(1/5 KMnO₄) равной 0,1 моль/дм³?

13. В мерной колбе на 500,00 мл растворили 0,315 г KMnO₄. Вычислите молярную концентрацию эквивалента и титр полученного раствора.

14. Какая масса KMnO₄ потребуется при взаимодействии с концентрированной соляной кислотой для получения 10 литров хлора, измеренных при 18 ^оС и давлении 100 кПа?

Подготовьте доклад, реферат или презентацию на тему:

· Важнейшие соединения марганца и его аналогов. 

· Биологическая роль и применение в фармации и медицине соединений d-элементовVIIВ группы.

· Соединения Хрома, способы их получения и применение.

· Качественные реакции на катионы марганца.

· Биологическая роль марганца, влияние соединений марганца на живые организмы.

· Применение соединений марганца в медицине, в народном хозяйстве.

Список рекомендуемой литературы:

1. Пустовалова Л.М., Никанорова И.Е. Неорганическая химия. Ростов-н/Д. Феникс, 2005

2. Бабков, А.В. Общая и неорганическая химия [Текст]: учебник / А.В. Бабков, Т.И. Барабанова, В.А. Попков. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2014. – 384 с.