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锰(Ⅱ)的化合物
从锰的吉布斯自由能—氧化数图看, Mn 2+ 离子处于图中曲线的最低点,所以,在酸性溶液中, Mn 2+ 是锰的最稳定状态。另外, Mn 2+ 的价电子层构型恰好为半充满,也是一种稳定的构型。
下面我们从三个方面来讨论锰(Ⅱ)的化合物:
1. Mn( Ⅱ ) 的还原性
在酸性溶液中 Mn 2+ 的还原性很弱 :
φ A θ (MnO 4 - /Mn 2+ ) = +1.51V
要想将 Mn 2+ 氧化成 MnO 4 - 是很困难的,只有在高酸度的热溶液中,与过二硫酸铵或铋酸钠等强氧化剂 (φ A θ > +1.51V) 作用,才能将 Mn 2+ 离子氧化成 MnO 4 - 。
△
2Mn2++5S2O82-+8H2O==== 2MnO4- +10SO42-+16H+Ag+
△
2Mn 2+ + 5NaBiO 3 +14H + ==== 2MnO 4 - + 5Na + + 5Bi 3+ + 7H 2 O
2Mn 2+ + 5PbO 2 + 4H + ==== 2MnO 4 - + 5Pb 2+ + 2H 2 O
由于 MnO 4 - 是紫色的,前两个反应常用于定性检出 Mn 2+ 离子。
在碱性溶液中, Mn 2+ 的稳定性比在酸性溶液中差得多,还原性较强,空气中的氧就可以把它氧化成稳定的化合物。
φ B θ (MnO 2 /Mn(OH) 2 ) == - 0.05V
φ B θ (O 2 /OH - )== + 0.401V
例如,向可溶性的锰 ( Ⅱ ) 溶液中加入强碱,可以生成 Mn(OH) 2 的白色沉淀,它在碱性介质中很不稳定,立即被空气中的氧氧化成棕色的 MnO(OH) 2 (或写成 MnO 2 ? H 2 O )。
Mn 2+ + 2OH - == Mn(OH) 2 ↓ ( 白色 )
2Mn(OH) 2 + O 2 == 2 MnO(OH) 2 ↓ ( 棕色 )
2. 可溶性的锰(Ⅱ)盐
多数的二价锰盐 ( 如卤化锰、硝酸锰、硫酸锰等强酸盐 ) 都易溶于水。在水溶液中, Mn 2+ 以淡粉红色的 [Mn(H 2 O) 6 ] 2+ 水合离子存在。从溶液中结晶出的锰(Ⅱ)盐是带结晶水的淡粉红色晶体。例如 MnSO 4 · xH 2 O(x=1 、 4 、 5 、 7 ) 等。
MnO 2 与浓 H 2 SO 4 和 C 作用可以制得硫酸盐。室温下 MnSO 4 · H 2 O 比较稳定。无水 MnSO 4 是白色的,加热到红热也不分解,所以硫酸盐是最稳定的锰(Ⅱ)盐。在农业上用它作促进种子发芽的药剂。
3. 不溶性的锰(Ⅱ)盐
不溶性的二价锰盐有硫化锰 MnS (肉色)、碳酸锰 MnCO 3 (白色)等。
肉色 MnS ? x H 2 O 是带结晶水的,无水 MnS 是绿色的。 MnS 的 Ksp=1.4 × 10 -15 ,难溶于水,但易溶于弱酸中,象 HAc 那样的弱酸也能使它溶解,所以 MnS 不能在酸性介质中沉淀。
肉色 MnS 或白色 MnCO 3 沉淀在空气中放置或加热,都会被空气中的氧氧化成棕色的 MnO(OH) 2 。
MnS + O 2 + H 2 O → MnO(OH) 2 + S
2MnCO 3 + O 2 + H 2 O → MnO(OH) 2 + 2CO 2
责编:刘卓
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