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)2 миттєво 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 Fe 2+
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.
