3. |
| Реакционная способность перманганата обусловливается его окислительными свойствами, определяющими возможность его участия в окислительно-восстановительных процессах. KMnО4 – сильный окислитель. Глубина восстановления марганца при этом зависит от кислотности среды, а именно: | |||||||||||
| а) | в кислой среде «Mn+7» переходит в «Mn+2»: |
|
| «Mn+7» ¾¾® «Mn+2» | ||||||||
| б) | в нейтральной (слабокислой, слабощелочной) – в «Mn+4»: |
|
| «Mn+7» ¾¾® «Mn+4» | ||||||||
| в) | в щелочной – в «Mn+6» |
|
| «Mn+7» ¾¾® «Mn+6» | ||||||||
|
| Класс соединений (оксиды, гидроксиды, соли), образующийся при восстановлении перманганата, определяется кислотно-основными свойствами соединений марганца в этих степенях окисления. | |||||||||||
| а) | Соединения марганца(II). Оксид MnО обладает основными свойствами, гидроксид Mn(ОН)2 – основание. В кислой среде они образоваться не могут из-за кислотно-основного взаимодействия. Следовательно, продуктом восстановления в этих условиях (в кислой среде) может быть только соль марганца(II). Соли – сильные электролиты, поэтому реальной частицей, содержащей «Mn+2», является катион Mn2+. | |||||||||||
|
| Итак, в кислой среде имеет место переход: |
|
| MnО4− ¾¾® Mn2+ | ||||||||
| б) | Соединения марганца(IV). Амфотерны. В рамках кислотно-основных взаимодействий (без учета окислительно-восстановительных свойств) для образования солей – солей марганца(IV) или манганатов(IV) – требуется, соответственно, сильнокислая или сильнощелочная среда. А среда нейтральная (слабокислая, слабощелочная). Остаются оксид и гидроксид. Последний – крайне неустойчив, разлагается с образованием оксида. Таким образом, может быть только оксид. | |||||||||||
|
| Приходим к заключению, что в нейтральной (слабокислой, слабощелочной) среде имеет место переход: |
|
MnО4− ¾¾® MnО2↓ | |||||||||
| в) | Соединения марганца(VI). Вспомним, что оксид MnО3 и гидроксид-кислота Н2MnО4 не существуют из-за окислительно-восстановительных свойств. Но уже в рамках кислотно-основных взаимодействий они не могли бы быть продуктами, поскольку обладают кислотными свойствами, а среда – щелочная. В щелочной среде могут существовать только их соли – манганаты(VI), а реальной частицей, содержащей «Mn+6», является анион MnО42−. | |||||||||||
|
| Итак, в щелочной среде имеет место переход: |
|
| MnО4− ¾¾® MnО42− | ||||||||
| Таким образом, восстановление перманганата приводит к образованию |
| φ0ох/red, В | ||||||||||
| а) | в кислой среде – солей марганца(II) | MnО4− + 8Н+ + 5е ¾¾® Mn2+ + 4Н2О | 1,51 | |||||||||
| б) | в нейтральной (слабокислой, слабощелочной) – | MnО4− + 4Н+ + 3е ¾¾® MnО2↓+ 2Н2О | 1,23 | |||||||||
|
| оксида марганца(IV) | (MnО4− + 2Н2О + 3е ¾¾® MnО2↓+ 4ОН−) |
| |||||||||
| в) | в щелочной – манганатов(VI). | MnО4− + е ¾¾® MnО42− | 0,56 | |||||||||
| ЗАДАНИЕ: | Одинакова ли окислительная способность ионов MnО4− в растворах с разными значениями рН? Другими словами, зависит ли сила перманганата как окислителя от кислотности среды? |
4. | KMnО4 как окислитель реагирует с широким кругом восстановителей – неорганическими и органическими соединениями, среди них: | |||||||
|
| |||||||
| 1. | Соединения, содержащие кислород в степени окисления −1 («О−1») |
| 2. | Соединения, содержащие серу в степени окисления −2 («S−2») | |||
|
| а) | KMnО4 + Н2О2 + H2SO4 ¾¾® O2↑ + … |
|
| а) | KMnО4 + H2S + H2SO4 ¾¾® S↓ + … | |
|
| б) | KMnО4 + Н2О2 + H2O ¾¾® O2↑ + … |
|
| б) | KMnО4 + Na2S + H2O ¾¾® S↓ + … | |
|
| в) | KMnО4 + Na2О2 + NaOH ¾¾® O2↑ + … |
|
| в) | KMnО4 + K2S + KOH ¾¾® S↓ + … | |
|
|
|
|
|
|
|
| |
| 3. | Соединения, содержащие серу в степени окисления +4 («S+4») |
| 4. | Соединения, содержащие галогенид-ионы | |||
|
| а) | KMnО4 + SO2 + H2SO4 ¾¾® SO42− + … |
|
| а) | KMnО4 + НCl ¾¾® Cl2↑ + … | |
|
| б) | KMnО4 + K2SO3 + H2O ¾¾® SO42− + … |
|
|
| Примечание: Лабораторный способ получения Cl2. | |
|
| в) | KMnО4 + Na2SO3 + NaOH ¾¾® SO42− + … |
|
| б) | KMnО4 + KI + H2O ¾¾® I2↓ + … | |
|
|
|
|
|
|
|
| |
| 5. | Соли железа(II) и марганца(II) |
| 6. | Нитриты | |||
|
| а) | KMnО4 + FeSO4 + H2SO4 ¾¾® Fe3+ + … |
|
| а) | KMnО4 + KNO2 + H2SO4 ¾¾® NO3− + … | |
|
| б) | KMnО4 + MnSO4 + H2O ¾¾® MnO2↓ + … |
|
| б) | KMnО4 + NaNO2 + H2O ¾¾® NO3− + … | |
|
|
|
|
|
|
|
| |
| 7. | Спирты, алкены |
| 8. | Арилалканы | |||
|
| а) | KMnО4 + C2H5OH + H2SO4 ¾¾® CH3COOH + … |
|
| а) | KMnО4 + С6Н5−СН3 + H2SO4 ¾t® С6Н5−СООН + … | |
|
| б) | KMnО4 + CH2=CH2 + H2O ¾¾® CH2(OH)−CH2(OH) + … |
|
| в) | KMnО4 + С6Н5−СН3 + КОН ¾t® С6Н5−СООК + … | |
|
|
|
|
|
|
|
| |
| 9. | Альдегиды |
| 10. | Щавелевая кислота Н2С2О4 и ее соли – оксалаты | |||
|
| а) | KMnО4 + СH3CH=O + H2SO4 ¾¾® CH3COOH + … |
|
| а) | KMnО4 + Na2С2О4 + H2SO4 ¾¾® CO2 + … | |
|
|
|
|
|
|
|
| |
| ЗАДАНИЕ: | Используйте эти примеры для уравнивания окислительно-восстановительных реакций методом полуреакций. | ||||||
5. |
| При нагревании (200 0С) разлагается с выделением кислорода: | |
|
| 2KMnО4 ¾t¾® K2MnО4 + MnО2 + O2↑ | |
| Примечание: | Лабораторный способ получения O2 | |
VI. | Характер изменения кислотно-основных свойств соединений Мn(II) – Мn(VII). | |||
Общее в окислительно-восстановительных процессах |
1. |
| Как известно, увеличением степени окисления элемента приводит к усилению кислотных свойств (и, соответственно, уменьшению основных) его оксидов и гидроксидов. Так, в данном случае изменение кислотно-основных свойств соединений марганца в зависимости от степени окисления марганца выглядит следующим образом: | |
|
| а) | В минимальной (для сложных веществ) степени окисления +2 – основные свойства (не ярко-выраженные, средние) |
|
| б) | Далее при степени окисления +4 основные свойства ослабевают на столько, что появляются одновременно с ними и очень слабые кислотные – соединения амфотерны. |
|
| в) | Увеличение степени окисления до +6 определяет уже только кислотные свойства соединений. |
|
| г) | В максимальной степени окисления +7 кислотные свойства становятся ярко-выраженными (сильными). |
|
|
|
|
2. |
| В окислительно-восстановительных процессах с участием соединений марганца можно выделить общее | |
|
| а) | В кислой среде марганец в любой степени окисления (+4, +6, +7), выступая в качестве окислителя, восстанавливается до марганца в степени окисления +2 – с образованием солей марганца(II), Mn2+; марганец в любой степени окисления (+2, +4, +6), выступая в качестве восстановителя, окисляется до марганца в степени окисления +7 – с образованием перманганата, MnО4−. |
|
| б) | В щелочной среде марганец в степени окисления +7 (MnО4−), выступая в качестве окислителя, восстанавливается, а марганец в степени окисления +4, выступая в качестве восстановителя, окисляется до марганцав степени окисления +6 – с образованием манганита, MnО42−. |
|
| в) | В нейтральной среде марганец в степенях окисления +6, +7, выступая в качестве окислителя, восстанавливается, а марганец в степени окисления +2, выступая в качестве восстановителя, окисляется до марганца в степени окисления +4 – с образованием оксида MnО2. |
Дата добавления: 2015-10-21; просмотров: 30 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
| Соли марганца(IV) неустойчивы (см. III-А-3, 4), практически не существуют. | | | Задания лабораторной работы: |