Занятие 23: Марганец. Перманганат калия и продукты его восстановления в различных средах. Тест по теме «Марганец и его соединения».

МАРГАНЕЦ.

План:

1. Положение в таблице Д.И.Менделеева, возможные валентности и степени окисления

2. Краткая история открытия и происхождение названия

3. Физические и химические свойства

4. Нахождение в природе

5. Основные методы получения

6. Важнейшее соединение марганца – перманганат калия. Продукты его восстановления в зависимости от среды раствора.

Марганец расположен в побочной подгруппе VII группы Периодической системы Д.И.Менделеева. Это элемент, обладающий переменной валентностью. В соединениях марганец проявляет степени окисления +2, +3, +4, +6, +7, основными из которых являются степени окисления +2 и +4. Составьте электронно-графическую формулу атома марганца и приведите примеры соединений, содержащих марганец в различных степенях окисления:

Марганец был открыт в 1774 году шведскими химиками Шееле, Бергманом и Ганном при прокаливании минерала пиролюзит (MnO₂) с углем. Название элемента, вероятно, представляет собой искаженное слово «манганес», что означает «обесцвечиваю, навожу блеск». Вероятно, это название имеет ремесленное происхождение и связано с обесцвечивающим действием пиролюзита на стекло при плавлении.

Марганец – серебристый, довольно тугоплавкий металл. На воздухе и в воде он пассивируется, но в мелкораздробленном состоянии может быть окислен и взаимодействует с водой с образованием гидроксида. В целом марганец можно охарактеризовать как достаточно активный металл (особенно в мелкодисперсном состоянии). Проиллюстрируйте каждую реакцию на конкретных примерах, объясните условия их протекания:

Н₂ (-)

О₂ (+)

Металлы (-)

Неметаллы (+)

Н₂О (+-)

Основные оксиды (-)

Кислотные оксиды (-)

Основания (-)

Кислоты-неокислители (+)

Кислоты-окислители (+)

Соли (+-)

В природе марганец в основном встречается в виде оксидов, поэтому основным промышленным методом получения марганца является его восстановление (обычно с помощью кремния, углерода или алюминия). Напишите уравнения реакций получения марганца с помощью пирометаллургических процессов, используя кремний и углерод:

Кроме того, марганец получают, проводя электролиз растворов его солей. Составьте уравнение электролиза раствора нитрата марганца:

СВОЙСТВА ПЕРМАНГАНАТА КАЛИЯ.

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПЕРМАНГАНАТА КАЛИЯ В КИСЛОЙ, НЕЙТРАЛЬНОЙ И ЩЕЛОЧНОЙ СРЕДАХ.

Перманганат калия (KMnO₄) – соль марганцовой кислоты HMnO₄. Марганцовая кислота является очень сильной, существует только в водном растворе. Перманганат калия – самая известная и широко применяемая соль этой кислоты. Это кристаллическое вещество темно-фиолетового, почти черного цвета, умеренно растворимое в воде. Растворы перманганата калия слабой концентрации имеют малиновый цвет, при повышении концентрации цвет становится фиолетовым (такая окраска свойственна перманганат-иону). В водных растворах эта соль не подвергается гидролизу, т.к. образована сильным основанием и сильной кислотой. При нагревании перманганат калия легко разлагается; этот процесс используется для получения кислорода. Напишите уравнение термического разложения перманганата калия:

Перманганат калия является сильным окислителем за счет перманганат-иона, содержащего марганец в высшей степени окисления +7. Характер продуктов восстановления KMnO₄ зависит от того, в какой среде происходит реакция. Составьте схему продуктов восстановления перманганат-иона в зависимости от среды раствора:

В кислой среде перманганат-ионы восстанавливаются до ионов Mn⁺². За счет образования неокрашенных солей марганца цвет раствора меняется от фиолетового до бесцветного. Используя метод электронно-ионного баланса, составьте уравнение реакции между сульфитом натрия и перманганатом калия в солянокислой среде:

В нейтральной среде перманганат-ионы восстанавливаются до оксида марганца (IV), выпадает бурый осадок MnO₂, степень окисления марганца понижается от +7 до +4. Используя метод электронно-ионного баланса, составьте уравнение реакции между сульфитом натрия и перманганатом калия в нейтральной среде:

В щелочной среде перманганат-ионы восстанавливаются до манганат-ионов. В результате раствор приобретает зеленый цвет; степень окисления марганца понижается от +7 до +6. Используя метод электронно-ионного баланса, составьте уравнение реакции между сульфитом натрия и перманганатом калия в присутствии гидроксида натрия:

Как окислитель перманганат калия широко применяется в лабораторной практике. Кроме того, марганцовку широко применяют в медицине в качестве антисептического средства. Находит применение перманганат калия и как твердый источник для получения кислорода.

ТЕСТ НА ТЕМУ «МАРГАНЕЦ И ЕГО СОЕДИНЕНИЯ»

1. Какой из оксидов является кислотным?

а) MnO

б) Mn2O3

в) MnO2

г) Mn2O7

2. Соединение, содержащее Mn⁺⁷, в среде с рН<7 восстанавливается до:

а) Mn^+4

б) Mn^+6

в) Mn^+2

г) Mn^0

3. В реакции окисления сульфата железа (II) перманганатом калия в сернокислой среде сумма коэффициентов перед реагентами равна:

а) 11

б) 15

в) 16

г) 20

4. В каком из перечисленных соединений атом марганца имеет максимально возможную степень окисления?

а)перманганат калия

б)манганат калия

в)сульфид марганца

г)марганцовая кислота

5. В каком из оксидов марганца максимальна массовая доля кислорода?

а) MnO

б) Mn2O3

в) MnO2

г) Mn2O7

6. Плотность 36,2%-ного раствора серной кислоты составляет 1,27 г/мл. Рассчитайте молярную концентрацию кислоты в этом растворе.

а)недостаточно данных для решения задачи

б) 4,7 моль/л

в) 36,2 моль/л

г) 0,0047 моль/мл

7. Сколько электронов содержит перманганат-ион?

а) 25

б) 57

в) 58

г) 120

8. Какую массу иодида калия окислили перманганатом калия в солянокислом растворе, если при этом образовалось 6,3г соли марганца?

а) 8,3г

б) 4,15г

в) 16,6г

г) 41,5г

9. Сумма всех коэффициентов в реакции окисления свежеосажденного гидроксида железа (II) перманганатом калия в водном растворе составляет:

а) 5

б) 6

в) 8

г) 11

10. Число π-связей в молекуле марганцовой кислоты равно:

а) 5

б) 3

в) 6

г) 0

КЛЮЧ К ТЕСТУ

Дата добавления: 2015-07-25