Неорганическая химия. Переходные элементы и их соединения.

Переходные элементы и их соединения

Марганец

Валентные электроны …3d 5 4s²

Ст.о. от +2 до +7, наиболее устойчивы и распространены соединения, в которых

cт.о. +2, +4 и +7

Природные соединения: пиролюзит – MnO 2 и

Mn 2 O 3 – браунит

Получение: термическое восстановление его оксидов Si, AI, C (t)

MnO 2 + Si = Mn + SiO 2

Наиболее чистый – электролизом раствора MnSO 4

Марганец

• Серебристо - белый металл
• Плотность 7,2 г/см 3
• Похож по внешнему виду на железо, но более твердый и хрупкий, плавится при более низкой температуре (1247 С 0 )
• На воздухе покрыт оксидной пленкой, предохраняющей его от дальнейшего окисления

Марганец

• Взаимодействует с серой, галогенами, азотом, фосфором, углеродом, кремнием, бором, образуя соединения со ст.о. +2. Все реакции идут при нагревании.

3Mn + N 2 = Mn 3 N 2 2Mn + Si = Mn 2 Si

• При взаимодействии с кислородом (при t)

Mn + O 2 = MnO 2

• При взаимодействии с водой (при t)

Mn + 2H 2 O = Mn(OH) 2 + H 2 ↑

• Восстанавливает оксиды многих металлов (при t)

3Mn + Fe 2 O 3 = 3MnO + 2Fe

Марганец

• Mn + H 2 SO 4 = MnSO 4 + H 2 (раствор кислоты)
• Mn + 2HCl = MnCl 2 + H 2
• Mn + CuSO 4 = Cu + MnSO 4

• при нагревании с конц. серной кислотой

Mn + 2H 2 SO 4 = MnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

• а с конц. азотной кислотой при обычных

Mn + 4HNO 3 = Mn(NO 3 ) 2 + 2NO 2 + 2H 2 0

• Mn + KClO 3 + 2KOH = K 2 MnO 4 + KC l + H 2 O

(со щелочами в присутствии окислителей)

Соединения марганца

+2 MnO – основный, кристаллы зеленоватого цвета, нерастворим в воде

MnO 2 + H 2 = MnO + H 2 O (t)

MnO 2 + CO = MnO + CO 2 (t)

Mn(OH) 2 – основание, белого цвета, неустойчив на воздухе (О 2 , Н 2 О) буреет

2Mn(OH) 2 +O 2 + H 2 O= 2 Mn(OH) 4

MnSO 4 + 2NaOH= Mn(OH) 2 + Na 2 SO 4

Соединения марганца

• Соединения Mn (II) проявляют окислительно-восстановительную двойственность, с преобладанием восстановительных свойств

2Mn(NO 3 ) 2 + 5PbO 2 +6 HNO 3 = 2 HMnO 4 + 5Pb(NO 3 ) 2 + 2H 2 O

Соединения марганца

+4 MnO 2 – твердое вещество, серо-черного цвета

Mn(NO 3 ) 2 = MnO 2 + 2NO 2 (t)

Mn(NO 3 ) 2 + PbO 2 = MnO 2 + Pb(NO 3 ) 2

Оксид и гидроксид марганца (IV) проявляют амфотерные свойства, но слабо выраженные

MnO 2 + 4HCl = MnCl 2 + CI 2 + 2H 2 O

2MnO 2 + 2H 2 SO 4 = 2MnSO 4 + O 2 + 2H 2 O (конц. t)

MnO 2 + 2KOH = K 2 MnO 3 + 2H 2 O (t) манганат(IV)

Mn(OH) 4 + BaO = BaMnO 3 + 2H 2 O (t)

Манганаты (IV) неустойчивы и их трудно выделить

Соединения марганца

• MnO 2 в зависимости от условий реакций и веществ, проявляет либо окислительные или восстановительные свойства
• MnO 2 + 2FeSO 4 + 2H 2 SO 4 = MnSO 4 + Fe 2 (SO 4 ) 3 + 2H 2 O
• 2MnO 2 + 3PbO 2 +6HNO 3 = 2HMnO 4 + 3Pb(NO 3 ) 2 + 2H 2 O
• 3MnO 2 + KClO 3 + 6NaOH = 3Na 2 MnO 4 + KC l + 3H 2 O
• Манганаты (VI) и их растворы окрашены в зеленый цвет

Соединения марганца

+7 Mn 2 O 7 – зеленовато-черная маслянистая жидкость. Кислотный оксид. Неустойчивое соединение, при нагревании разлагается со взрывом

2Mn 2 O 7 = 4MnO 2 + 3O 2

2KMnO 4 + H 2 SO 4(конц) = К 2 SO 4 + Mn 2 O 7 + H 2 O

Mn 2 O 7 + H 2 O = 2HMnO 4

HMnO 4 - сильная кислота, устойчива только в растворе, при увеличении концентрации разлагается 4HMnO 4 = 4MnO 2 + 2H 2 O + O 2

Соединения марганца

• KMnO 4 – темно-фиолетовые кристаллы, сильный окислитель

2K 2 MnO 4 + Cl 2 = 2KMnO 4 + 2KCI

В зависимости от среды может восстанавливаться до различной степени окисления

2KMnO 4 + 5К 2 SO 3 + 3H 2 SO 4 = 2MnSO 4 + 6К 2 SO 4 + 3H 2 O

2KMnO 4 + 3К 2 SO 3 + H 2 O= 2MnO 2 + 3К 2 SO 4 + 2KOH

2KMnO 4 + К 2 SO 3 + 2KOH= 2K 2 MnO 4 + К 2 SO 4 + H 2 O

2KMnO 4 + 16HCI= 2MnCI 2 + 5CI 2 + 2KCI + 8H 2 O

2KMnO 4 = K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2