铬副族和锰副族ppt课件

1、第第 21 21 章章铬副族和锰副族铬副族和锰副族 铬及其化合物铬及其化合物钼、钨及其化合物钼、钨及其化合物锰及其化合物锰及其化合物锝、铼及其化合物锝、铼及其化合物主主 要要 内内 容容1234常见氧化数：常见氧化数： 铬铬 +3， +6 钼，钨钼，钨 +6铬族铬族 B : 铬铬 Cr，钼，钼 Mo，钨，钨 W 价电子层构造价电子层构造: : 铬铬 ，钼，钼 n n1 1 d5ns1d5ns1 钨钨 5d46s25d46s2 铬铬 Cr钼钼 Mo 主要矿物是辉钼矿主要矿物是辉钼矿 MoS2，在地壳中的质量，在地壳中的质量分数为分数为 1.5 104 % 。 钨钨 W 主要矿物是铬铁矿主要矿物是

2、铬铁矿 Fe CrO2 2，在地壳中的质，在地壳中的质量分数为量分数为 0.01 %, 列第列第 21 位。位。 主要矿物是，黑钨矿主要矿物是，黑钨矿 Fe，Mn WO4，白钨矿，白钨矿 CaWO4 ，在地壳中的质量分数为，在地壳中的质量分数为 1 104 %。 常见氧化数：常见氧化数： 锰锰 +2，锝，铼，锝，铼 +7锰族锰族 VII B ： 锰锰 Mn，锝，锝 Tc，铼，铼 Re 价电子层构造价电子层构造: n: n1 1 d5ns2d5ns2 本族中，自上而下高氧化态的稳定性本族中，自上而下高氧化态的稳定性递增，低氧化态的稳定性递减。递增，低氧化态的稳定性递减。锰锰 Mn锝锝 Tc 是第

3、一种人造元素，在自然界尚未发现。是第一种人造元素，在自然界尚未发现。 铼铼 Re 主要矿物是软锰矿主要矿物是软锰矿 MnO2，黑锰矿，黑锰矿 Mn2O3 和和方锰矿方锰矿 MnO 以及以及 MnCO3，在地壳中的质量，在地壳中的质量分数为分数为 9.5 10 2 % 。是最后一种被发现的非人造金属元素，在地壳是最后一种被发现的非人造金属元素，在地壳中的质量分数为中的质量分数为 4 10 8 %，属于稀有分散元，属于稀有分散元素。素。 21 1 1 铬的单质铬的单质 铬的单电子多，金属键强，决议了金属铬铬的单电子多，金属键强，决议了金属铬的熔点高达的熔点高达 1907 ，沸点高达，沸点高达 26

4、71 ，也决，也决议了金属铬的硬度极高，是硬度最高的金属。议了金属铬的硬度极高，是硬度最高的金属。 在室温条件下，铬的化学性质稳定，在潮在室温条件下，铬的化学性质稳定，在潮湿空气中不会被腐蚀，坚持光亮的金属光泽。湿空气中不会被腐蚀，坚持光亮的金属光泽。211 铬及其化合物铬及其化合物 高纯度的铬可以抵抗稀硫酸的侵蚀，与高纯度的铬可以抵抗稀硫酸的侵蚀，与硝酸甚至王水作用会使铬钝化。硝酸甚至王水作用会使铬钝化。 升高温度，铬的反响活性加强，可与多升高温度，铬的反响活性加强，可与多种非金属，如种非金属，如 X2， O2， S， C， N2 等直接等直接化合，普通生成化合，普通生成 Cr化合物。化合物

5、。 铬可缓慢溶于稀酸中，构成蓝色铬可缓慢溶于稀酸中，构成蓝色 Cr2+： Cr的复原性很强，在空气中迅速的复原性很强，在空气中迅速被氧化成绿色的被氧化成绿色的 Cr： Cr + 2 HCl CrCl2 + H2 4 CrCl2 + 4 HCl + O2 4 CrCl3 + 2 H2O 金属铬可以经过铬铁矿金属铬可以经过铬铁矿 FeCr2O4 制制取，用焦炭复原可制得铬铁合金：取，用焦炭复原可制得铬铁合金： FeCr2O4 + 4 C Fe + 2Cr + 4 CO 该合金可用于制造不锈钢。该合金可用于制造不锈钢。 假设要制取不含铁的铬单质，可将铬铁假设要制取不含铁的铬单质，可将铬铁矿与碳酸钠的

6、混合物加强热，从而生成水溶矿与碳酸钠的混合物加强热，从而生成水溶性的铬酸盐和不溶性的性的铬酸盐和不溶性的 Fe2O3： 4 FeCr2O4 + 8 Na2CO3 + 7 O2 8 Na2CrO4 + 2 Fe2O3 + 8 CO2 之后用水浸取出之后用水浸取出 Na2CrO4，酸化析出重，酸化析出重铬酸盐。铬酸盐。 使重铬酸盐与碳共热复原而得使重铬酸盐与碳共热复原而得 Cr2O3： Na2Cr2O7 + 2 C Cr2O3 + Na2CO3 + CO然后用铝热法复原然后用铝热法复原 Cr2O3 得到金属铬：得到金属铬：Cr2O3 + 2 Al 2 Cr + Al2O3也可以用硅复原也可以用硅复

7、原 Cr2O3 制取金属铬：制取金属铬： 2Cr2O3 + 3 Si 4 Cr + 3 SiO21 氧化物和氢氧化物氧化物和氢氧化物 三氧化二铬三氧化二铬 Cr2O3 为深绿色为深绿色固体，熔点很高，难溶于水，常用作绿固体，熔点很高，难溶于水，常用作绿色染料，俗称铬绿。色染料，俗称铬绿。2112 Cr 的化合物的化合物 1氧化物氧化物 也可溶于强碱：也可溶于强碱： Cr2O3 + 2 NaOH 2 NaCr OH 4 + H2O Cr2O3 + 3 H2SO4 Cr2 SO4 3 + 3 H2O 与与 Al2O3 类似，类似，Cr2O3 具有两性，具有两性，可溶于酸：可溶于酸： 高温灼烧过的高

8、温灼烧过的 Cr2O3 对酸和碱均为惰性，对酸和碱均为惰性，需与熔矿剂需与熔矿剂 K2S2O7 共熔才干转为可共熔才干转为可溶盐溶盐: Cr2O3 + 3 K2S2O7 Cr2 SO4 3 + 3 K2SO4 Cr2O3 + 6 KHSO4 Cr2 SO4 3 + 3 K2SO4 + 3 H2O 2 氢氧化物氢氧化物 向向 Cr3+ 盐的溶液中参与适量盐的溶液中参与适量 NaOH 溶溶液，生成灰蓝色液，生成灰蓝色 Cr OH 3 沉淀。沉淀。 Cr OH 3 + 3 H+ Cr3+ + 3 H2O Cr OH 3 + OH Cr OH 4 与与 Al OH 3 类似，类似， Cr OH 3 具

9、有两性，具有两性，与酸碱均可以发生反响：与酸碱均可以发生反响：Cr OH 3 在水中存在如下平衡：在水中存在如下平衡： Cr3+ + 3 OH Cr OH 3 H+ + CrO2 + H2O2 盐类和配合物盐类和配合物 Cr与相应与相应 Al盐的结晶水个盐的结晶水个数一样：数一样： CrCl3 6 H2O AlCl3 6 H2O Cr2 SO4 3 18H2O 紫色紫色 Al2 SO4 3 18 H2O K2SO4 Cr2 SO4 3 24 H2O 紫紫色色 K2SO4 Al2 SO4 3 24 H2O CrCl36H2O 是配位化合物，由于内界是配位化合物，由于内界的配体不同而有不同的颜色：

10、的配体不同而有不同的颜色：Cr H2O 6Cl3紫色紫色 Cr H2O 5ClCl2 H2O浅绿色浅绿色 Cr H2O 4Cl2Cl 2H2O深绿色深绿色 NH3NH4+NH3NH4+NH3NH4+NH3NH4+NH3NH4+ 假设假设 Cr H2O 63+ 内界中的内界中的 H2O 逐渐被逐渐被 NH3 取代后，配离子颜色变化：取代后，配离子颜色变化： Cr H2O 63+ 紫紫 Cr NH3 2 H2O 43+ 紫红紫红 Cr NH3 3 H2O 33+浅红浅红 Cr NH3 4 H2O 23+橙红橙红 Cr NH3 5 H2O 3+橙黄橙黄 Cr NH3 63+ 黄黄 必需留意的是，必需

11、留意的是，Cr3+ 构成氨配合物的构成氨配合物的反响并不完全，故分别反响并不完全，故分别 Al3+ 和和 Cr3+ 时并时并不采用不采用 NH3H2O 生成配合物的方法。生成配合物的方法。NH3H2O，H2O2Al3+， Cr3+Al OH 3 CrO42 Al OH 3 + 3 H+ Al3+ + 3 H2O CrO42 + Ba2+ BaCrO4其他重要的其他重要的 Cr 化合物或配位化合物：化合物或配位化合物： CrF3 绿绿CrBr3 深绿深绿CrCl3 紫紫CrI3 深绿深绿Cr NO3 3 绿绿Cr2 SO4 3 棕棕红红Cr2 SO4 3 5H2O 绿绿Cr2 H2O 6Br 紫

12、紫Cr2 NH3 6Br3 黄黄K3Cr CN 6 黄黄K3Cr C2O4 3 H2O 红红紫紫K3Cr NCS 6 4H2O 紫紫 水合氯化铬受热脱水时水解水合氯化铬受热脱水时水解: : Cr3+ 在在 Na2CO3 或或 Na2S 等碱性溶液中等碱性溶液中水解：水解： CrCl3 6 H2O Cr OH Cl2 + 5 H2O + HCl Cr3+ + 3 S2 + 3 H2O Cr OH 3 + 3HS 2 Cr3+ + 3 S2 + 6 H2O 2 Cr OH 3 + 3 H2S Cr3+ + 3 CO32 + 3 H2O Cr OH 3 + 3 HCO3 2 Cr3+ + 3 CO3

13、2 + 6 H2O 2 Cr OH 3 + 3 CO2 + 3 H2O 3 Cr 的复原性的复原性 碱性溶液中，碱性溶液中，Cr 很容易被很容易被 H2O2，I2 等氧化：等氧化： 2Cr OH 3 + 3 I2 + 10 OH 2 CrO42 + 6 I + 8 H2O 2Cr OH 4 + 3 H2O2 + 2 OH 2 CrO42 + 8 H2O 酸性溶液中，酸性溶液中，Cr 复原性差：复原性差： 10 Cr3+ + 6 MnO4 + 11H2O 5 Cr2O72 + 6 Mn2+ + 22 H+ 故在酸中需求氧化剂方可将故在酸中需求氧化剂方可将 Cr 氧氧化到化到CrVI： Cr2O7

14、2 + 14H+ + 6 e 2 Cr3+ + 7 H2O E = 1.38V CrVI的主要存在方式有以下的主要存在方式有以下 4 种：种： CrO42 Cr2O72 CrO3 CrO2Cl2 黄色黄色 橙色橙色 红色红色 深红色深红色 CrO3 为针状结晶。为针状结晶。 2113 Cr的化合物的化合物 1 Cr的存在方式与转化的存在方式与转化CrO42 与与 Cr2O72 之间的相互转化：之间的相互转化：中性和中性和碱介质碱介质CrO42CrO42酸介质酸介质Cr2O72Cr2O72加酸加酸浓硫酸浓硫酸酸介质酸介质CrO3CrO3加碱加碱 2 CrO42 + 2 H+ Cr2O72 + H

15、2O K = 1.0 1014 向向 K2Cr2O7 饱和溶液中参与过量浓饱和溶液中参与过量浓 H2SO4即得到铬酸洗液，同时有即得到铬酸洗液，同时有 CrO3 红色针状晶体红色针状晶体析出：析出： K2Cr2O7 + 2 H2SO4浓浓 2 KHSO4 + 2 CrO3 + H2O CrO22+ 称为铬氧基或铬酰基，称为铬氧基或铬酰基，CrO2Cl2 是是深红色液体，像溴，易挥发。深红色液体，像溴，易挥发。 将浓滴加将浓滴加 H2SO4 K2Cr2O7 和和 KCl 粉粉末混合物，加热那么有末混合物，加热那么有 CrO2Cl2 挥发出来：挥发出来： K2Cr2O7 + 4 KCl + 3 H

16、2SO4 浓浓 2 CrO2Cl2 + 3 K2SO4 + 3 H2O CrO2Cl2 易水解：易水解： 2 CrO2Cl2 + 3 H2O H2Cr2O7 + 4 HCl2 化学性质化学性质 H2CrO4 只存在于水溶液中，它的酸性只存在于水溶液中，它的酸性较强：较强： CrO3 是是 H2CrO4 和和 H2CrO4 的酸酐。的酸酐。 H2CrO4 H+ + HCrO4 K1 = 0. 18 1氧化性氧化性 酸性介质中，酸性介质中，Cr2O72 是强氧化剂，是强氧化剂，可以将可以将 HBr，HI，H2S，H2SO3 等氧化：等氧化： K2Cr2O7 + 14 HBr 2 CrBr3 + 2

17、 KBr + 3 Br2 + 7 H2O Cr2O72- + 3 H2S + 8 H+ 2 Cr3+ + 3 S + 7 H2O 加热时，加热时， Cr2O72 可以氧化浓盐酸：可以氧化浓盐酸：Cr2O72- + 6 Fe2+ + 14 H+ 2 Cr3+ + 6 Fe3+ + 7 H2O该反响可用于定量测定铁含量。该反响可用于定量测定铁含量。 K2Cr2O7 + 14 HCl 2 KCl + 2 CrCl3 + 3 Cl2 + 7 H2O 除碱金属、铵、镁的铬酸盐易溶外，其他除碱金属、铵、镁的铬酸盐易溶外，其他铬酸盐均难溶。铬酸盐均难溶。Ag2CrO4 砖红色砖红色 PbCrO4 黄色黄色B

18、aCrO4 黄色黄色SrCrO4 黄色黄色 常见的难溶铬酸盐有：常见的难溶铬酸盐有： 2 难溶盐难溶盐 重铬酸盐溶解度远大于铬酸盐，因此，重铬酸盐溶解度远大于铬酸盐，因此，不会生成重铬酸盐沉淀。不会生成重铬酸盐沉淀。 铬酸的难溶盐均溶于强酸。铬酸的难溶盐均溶于强酸。 2 Pb2+ + Cr2O72 + H2O 2 PbCrO4 + 2 H+ 2 Ba2+ + Cr2O72 + H2O 2 BaCrO4 + 2 H+ PbCrO4 既溶于硝酸又溶于强碱：既溶于硝酸又溶于强碱： 2 PbCrO4 + 2 H+ 2 Pb2+ + Cr2O72 + H2O PbCrO4 + 4 OH- Pb OH 4

19、2- + CrO42 PbCrO4 在盐酸和硫酸中转化为另一种在盐酸和硫酸中转化为另一种沉淀：沉淀： 2 PbCrO4 + 2 H2SO4 2 PbSO4 + Cr2O72 + 2H+ + H2O 2 PbCrO4 + 4 HCl 2 PbCl2 + Cr2O72 + 2H+ + H2O Ag2CrO4 溶于硝酸，在盐酸、硫酸和溶于硝酸，在盐酸、硫酸和 NaOH 溶液中发生沉淀转化：溶液中发生沉淀转化： 2 Ag2CrO4 + 4 HCl 4 AgCl + Cr2O72 + 2H+ + H2O Ag2CrO4 + 2 OH Ag2O + CrO42 + H2O SrCrO4 溶解度较大，可溶于

20、溶解度较大，可溶于 HAc 中。中。向向 Sr2+ 中参与中参与 Cr2O72 溶液中，不能生溶液中，不能生成成 SrCrO4 沉淀。沉淀。 BaCrO4 溶于硝酸和盐酸，但在硫酸溶溶于硝酸和盐酸，但在硫酸溶液中发生沉淀转化：液中发生沉淀转化： 2 BaCrO4 + 2 H2SO4 2 BaSO4 + Cr2O72 + 2H+ + H2O CrO5 不稳定，在酸性溶液中易分解：不稳定，在酸性溶液中易分解：3过氧化铬过氧化铬 用硫酸酸化含用硫酸酸化含 Cr 的溶液，再参与的溶液，再参与 H2O2 有蓝色有蓝色 CrO5 生成：生成： 4 CrO5 + 12 H+ 2 Cr3+ + 6 H2O +

21、 7 O2 K2Cr2O7 + 4 H2O2 + H2SO4 2 CrO5 +5 H2O + K2SO43 铬的其他价态化合物铬的其他价态化合物 二价铬盐主要有：二价铬盐主要有：蓝绿色蓝绿色 CrF2 白色白色 CrCl2蓝色蓝色 Cr H2O 4Cl2 4H2O蓝色蓝色 CrSO45 H2O红色红色 Cr CH3COO 2H2O Cr 0 的主要配合物有：的主要配合物有： 白色白色 Cr CO 6 棕黑色棕黑色 Cr C6H6 2 4 铬元素在生命过程中的作用铬元素在生命过程中的作用 铬是人体必需的微量元素，铬在天然铬是人体必需的微量元素，铬在天然食品中的含量较低，均以食品中的含量较低，均以

22、 +3 价的方式存价的方式存在。在。+3 价的铬对人体有益，价的铬对人体有益， +6 价铬是有价铬是有毒的。毒的。 铬在肌体的糖代谢和脂代谢中发扬特铬在肌体的糖代谢和脂代谢中发扬特殊作用，降低血中胆固醇和甘油三脂的含量，殊作用，降低血中胆固醇和甘油三脂的含量，可预防心血管病。可预防心血管病。2121 钼和钨的单质钼和钨的单质 钼、钨都是高熔点、沸点的重金属，可钼、钨都是高熔点、沸点的重金属，可用于制造特殊钢；钨是一切金属中熔点最高用于制造特殊钢；钨是一切金属中熔点最高的，故被用作灯丝，钼、钨都能溶于硝酸和的，故被用作灯丝，钼、钨都能溶于硝酸和氢氟酸的溶液中，但钨的溶解非常慢。氢氟酸的溶液中，但

23、钨的溶解非常慢。212 钼、钨及其化合物钼、钨及其化合物 2122 钼和钨的含氧化合物钼和钨的含氧化合物 1 氧化物和同多酸氧化物和同多酸 MoO3 为浅黄色粉末，为浅黄色粉末，WO3 为黄色粉末。为黄色粉末。 MoO3 和和 WO3 可由金属或硫化物以及低可由金属或硫化物以及低价的氧化物在空气或氧气中加热得到：价的氧化物在空气或氧气中加热得到：2 MoS2 + 7 O2 2 MoO3 + 4 SO2 也可以由含氧酸或其铵盐加热分解得到：也可以由含氧酸或其铵盐加热分解得到： H2MoO4 MoO3 + H2O NH4 2MoO4 MoO3 + 2NH3 + H2O 钼和钨的氧化物易溶于碱而生成

24、盐：钼和钨的氧化物易溶于碱而生成盐： WO3 + 2 NaOH Na2WO4 + H2O 氧化物溶于热的浓氨水，冷却后得到钼氧化物溶于热的浓氨水，冷却后得到钼酸铵或钨酸铵的结晶：酸铵或钨酸铵的结晶： MoO3 + 2 NH3 + H2O NH4 2MoO4 + H2O 将钼酸盐或钨酸盐溶液调为强酸性，将钼酸盐或钨酸盐溶液调为强酸性，相应得到黄色的钼酸和白色的钨酸。相应得到黄色的钼酸和白色的钨酸。 钼和钨不仅构成简单含氧酸，而且在钼和钨不仅构成简单含氧酸，而且在一定条件下能脱水缩合成多酸。由同种简一定条件下能脱水缩合成多酸。由同种简单含氧酸分子脱水缩合构成的多酸称为同单含氧酸分子脱水缩合构成的多

25、酸称为同多酸。多酸。 通常，在钼酸和钨酸溶液中参与强酸通常，在钼酸和钨酸溶液中参与强酸会构成缩合度不等的多钼酸和多钨酸，随会构成缩合度不等的多钼酸和多钨酸，随着溶液酸度的添加，同多酸的聚合度也增大。着溶液酸度的添加，同多酸的聚合度也增大。MoO42Mo7O246Mo8O264MoO3 2H2OpH = 6pH = 1.52.9pH 1正钼酸根正钼酸根仲钼酸根仲钼酸根八钼酸根八钼酸根钼酸钼酸2 杂多酸杂多酸 由两种不同含氧酸分子缩水而成的酸叫杂由两种不同含氧酸分子缩水而成的酸叫杂多酸，对应的盐称为杂多酸盐多酸，对应的盐称为杂多酸盐 。 该反响用于鉴定磷酸根。该反响用于鉴定磷酸根。例如：例如：12

26、 NH4 2MoO4 + H3PO4 + 21 HNO3 NH4 3 PO4 12MoO3 + 21NH4NO3 + 12 H2O 其酸根的最根本构造单元是钼氧八面体其酸根的最根本构造单元是钼氧八面体 NH4 3PO4 12MoO3 可以写成十二可以写成十二钼磷杂多酸铵钼磷杂多酸铵 NH4 3PMoO12O40的方式，的方式，我们对其构造加以阐明。我们对其构造加以阐明。 1 2 3 三个三个 MoO6 结合结合成成 Mo3O10 构造单元。构造单元。 132 4 个个 Mo3O10 分布在以分布在以 P 为中心的正为中心的正四面体的四面体的 4 个顶点位置。个顶点位置。2123 钼元素的生物功

27、能钼元素的生物功能 钼是目前已发现的第二、第三过渡系列钼是目前已发现的第二、第三过渡系列元素中独一的生物体必需的微量元素。元素中独一的生物体必需的微量元素。 钼是大脑必需的七种微量元素之一，钼钼是大脑必需的七种微量元素之一，钼缺乏将导致神经异常，智力发育缓慢，影响缺乏将导致神经异常，智力发育缓慢，影响骨骼生长。骨骼生长。 黄嘌呤氧化酶也是含钼的金属酶，其活黄嘌呤氧化酶也是含钼的金属酶，其活性受钼支配，肌体贫钼会使黄嘌呤氧化酶活性受钼支配，肌体贫钼会使黄嘌呤氧化酶活性下降，肝脏解毒功能下降，以致呵斥肝损性下降，肝脏解毒功能下降，以致呵斥肝损伤。伤。 钼是豆科植物根瘤中固氮酶的组分，它钼是豆科植物

28、根瘤中固氮酶的组分，它可以使游离态的氮在常温常压下转化为可以可以使游离态的氮在常温常压下转化为可以被植物吸收利用的硝酸氮和氨态氮。被植物吸收利用的硝酸氮和氨态氮。2131 锰的单质锰的单质 金属锰为雪白色，粉末状的锰为灰色。金属锰为雪白色，粉末状的锰为灰色。 纯锰是经过铝热反响用纯锰是经过铝热反响用 Al 复原复原 MnO2 或或 Mn3O4 来制备的：来制备的： 3 MnO2 + 4 Al 3 Mn + 2 Al2O3 3 Mn3O4 + 8 Al 9 Mn + 4 Al2O3213 锰及其化合物锰及其化合物 室温下，锰对非金属的反响活性不高，但室温下，锰对非金属的反响活性不高，但加热时很容

29、易发生反响。加热时很容易发生反响。 在空气中加热生成在空气中加热生成 Mn2O3。 高温时，高温时，Mn 可以和可以和 X2，S，C，P 等非等非金属直接化合。更高温度时，金属直接化合。更高温度时， Mn 可和可和 N2 直直接化合。接化合。 锰是活泼金属，能溶解在冷的非氧化性的锰是活泼金属，能溶解在冷的非氧化性的稀酸中：稀酸中： Mn 在热水中生成在热水中生成 Mn OH 2 并放出氢气，并放出氢气，这一性质类似于金属镁。这一性质类似于金属镁。 Mn + 2 HCl MnCl2 + H2 2132 锰的化合物锰的化合物 较浓的较浓的 Mn2+ 水溶液为粉红色，稀溶水溶液为粉红色，稀溶液为无色

30、；液为无色；Mn2+ 水合盐多数是粉红色或水合盐多数是粉红色或玫瑰色。玫瑰色。1 Mn 的化合物的化合物 1 易溶盐易溶盐 Mn的强酸盐易溶，如的强酸盐易溶，如 MnSO4，MnCl2 和和 Mn NO3 2 等。等。 易溶于强酸中，这是过渡元素的普通规律。易溶于强酸中，这是过渡元素的普通规律。 MnCO3Mn OH 2MnSMnC2O4白色白色白色白色绿色绿色白色白色Ksp2.3 10-11 1.9 10-132.5 10-131.7 10-72 难溶性化合物难溶性化合物 Mn 的氢氧化物和多数弱酸盐难溶：的氢氧化物和多数弱酸盐难溶： 在碱中在碱中 Mn复原性较强，易被氧复原性较强，易被氧化

31、成化成 Mn。3 复原性复原性 向向 Mn2+ 溶液加溶液加 NaOH 或或 NH3 H2O 都都能生成碱性、近白色的能生成碱性、近白色的 Mn OH 2 沉淀：沉淀： Mn2+ + 2 OH Mn OH 2 白白 Mn OH 2 极易被氧化，甚至水溶液极易被氧化，甚至水溶液中少量的氧气也能将其氧化，生成黑色的中少量的氧气也能将其氧化，生成黑色的 MnO OH 2： 2Mn OH 2 + O2 2MnO OH 2 此反响在水介质中用于测定水中溶解氧。此反响在水介质中用于测定水中溶解氧。 MnS，MnCO3，MnC2O4 沉淀在空沉淀在空气中放置或加热，也会被空气中的氧气氧化气中放置或加热，也会

32、被空气中的氧气氧化成黑色的成黑色的 MnO OH 2： MnS + O2 + H2O MnO OH 2 + S 2 MnCO3 + O2 + 2 H2O 2MnO OH 2 + 2 CO2 在酸性溶液中，在酸性溶液中， Mn2+ 复原性较弱，只需复原性较弱，只需用强氧化剂用强氧化剂 NaBiO3， PbO2， NH4 2S2O8 等，才干将等，才干将 Mn2+ 氧化为氧化为 Mn7+： 2 Mn2+ + 5 BiO3 + 14 H+ 2 MnO4 + 5 Bi3+ + 7 H2O 2 Mn2+ + 5 PbO2 + 4 H+ 2 MnO4 + 5 Pb2+ + 2 H2O 2 Mn2+ + 5

33、 S2O82 + 8 H2O 2 MnO4 + 10 SO42 + 16 H+ Ag+ Mn盐受热分解，假设酸根有氧化性，盐受热分解，假设酸根有氧化性，那么那么 Mn被氧化被氧化 ： Mn NO3 2 MnO2 + 2 NO2 Mn ClO4 2 MnO2 + Cl2 + 3 O2 Mn2+：3d5 组态，与组态，与 H2O，Cl 等弱场配等弱场配体构成高自旋八面体配合物体构成高自旋八面体配合物: dd 其晶体场稳定化能：其晶体场稳定化能： CFSE = 0 Dq 4 配位化合物配位化合物 Mn2+ 与与 CN 等强配体构成低自旋配合物：等强配体构成低自旋配合物：dd其晶体场稳定化能：其晶体场

34、稳定化能： CFSE = 20 Dq 2P 2 Mn 的化合物的化合物 Mn 氧化性强，易歧化，在溶液氧化性强，易歧化，在溶液中不稳定：中不稳定：MnO2 Mn3+ Mn2+ 0.95 V 1.51 V E A 重要的重要的 Mn 化合物有紫红色的化合物有紫红色的 MnF3 和和Mn CH3COO 3 3 H2O，黑色的，黑色的 Mn2O3。 重要的重要的 Mn 配位化合物有棕红色的配位化合物有棕红色的 Mn CN 63 ；紫色的；紫色的 Mn PO4 23。 通常情况下，通常情况下，MnO2 很稳定，不溶于很稳定，不溶于水、稀酸和稀碱，且在酸和碱中均不发生水、稀酸和稀碱，且在酸和碱中均不发生

35、歧化反响。歧化反响。3 Mn 的化合物的化合物 MnO2是最常见的是最常见的 Mn 化合物。化合物。 MnO2 是两性氧化物，可以和浓酸、浓是两性氧化物，可以和浓酸、浓碱反响。碱反响。 MnO2 与与 NaOH 隔绝空气共熔，生成隔绝空气共熔，生成亚锰酸盐：亚锰酸盐：MnO2 + 2 NaOH Na2MnO3 + H2O MnO2 在强酸中有较强的氧化性，与浓盐在强酸中有较强的氧化性，与浓盐酸共热生成氯气：酸共热生成氯气： MnO2 + 4 HCl 浓浓 MnCl2 + Cl2 + 2 H2O MnIV处于中间价态，既可作氧化剂处于中间价态，既可作氧化剂又可做复原剂。又可做复原剂。 MnO2

36、粉末和浓硫酸混合物的试管水浴粉末和浓硫酸混合物的试管水浴加热一段时间，冷却并静止后，试管上部为加热一段时间，冷却并静止后，试管上部为紫红色，阐明有紫红色，阐明有 Mn3+ 生成生成: 4 MnO2 + 6 H2SO4 浓浓 2 Mn2 SO4 3 + 6 H2O + O2 Mn2 SO4 3 不稳定：不稳定： 2 Mn2 SO4 3 + 2 H2O 4 MnSO4 + 2 H2SO4 + O2 在碱性条件下，在碱性条件下，MnO2 有复原性，可被有复原性，可被氧化至氧化至 Mn ： 3 MnO2 + 6 KOH + KClO3 3 K2MnO4 + KCl + 3 H2O 2 MnO2 + 4

37、 KOH + O2 2 K2MnO4 + 2 H2OMnO4 MnO42 MnO2 0.564 V 2.27 V E AMnO4 MnO42 MnO2 0.564 V 0.62 V E B4 Mn 的化合物的化合物 绿色的锰酸钾绿色的锰酸钾 K2MnO4 ，是，是 Mn 在在强碱中的方式。强碱中的方式。 只需在只需在 pH14 的强碱中，锰酸钾才稳定。的强碱中，锰酸钾才稳定。 在酸性及碱性溶液中，在酸性及碱性溶液中，Mn 均将发生均将发生歧化：歧化： 3MnO42 + 4 H+ 2 MnO4 + MnO2 + 2 H2O 3MnO42 + 4 H2O 2 MnO4 + MnO2 + 2 H2O

38、 KMnO4 紫黑色晶体，其水溶液颜色与紫黑色晶体，其水溶液颜色与浓度有关，按浓度由低到高依次为粉红色、浓度有关，按浓度由低到高依次为粉红色、红色、紫红色、紫色、紫黑色。红色、紫红色、紫色、紫黑色。 5 Mn 的化合物的化合物 最重要的最重要的 Mn 化合物是高锰酸钾。化合物是高锰酸钾。 1 1强氧化性强氧化性 KMnO4 是常用的强氧化剂，它的氧化是常用的强氧化剂，它的氧化才干和复原产物因介质的酸碱性不同而不同。才干和复原产物因介质的酸碱性不同而不同。 酸性：酸性： 2 MnO4 + 5 H2SO3 2 Mn2+ + 5 SO42 + 4H+ +3 H2O 碱性：碱性： 2 MnO4 + S

39、O32 + 2 OH 2 MnO42 + SO42 + H2O 中性：中性： 2 MnO4 + 3 SO32 + H2O 2 MnO2 + 3 SO42 + 2 OH 在酸中在酸中 KMnO4 可以氧化可以氧化 Cl，Cr3+，I2 等：等： 2 MnO4 + 16 H+ + 10 Cl 2 Mn2 + 5 Cl2 + 8 H2O6 MnO4 + 10 Cr3+ + 11 H2O 6 Mn2 + 5 Cr2O72 + 22 H+2 MnO4 + I2 + 4 H+ 2 Mn2 + 2 IO3 + 2 H2O 酸性条件下，酸性条件下，KMnO4 与与 H2CO4 定量反定量反响，用于标定响，用于

40、标定 KMnO4 溶液的浓度：溶液的浓度： 2 MnO4 + 6 H+ + 5 H2C2O4 2 Mn2+ + 10 CO2 + 8 H2O KMnO4 与与 Fe2+ 定量反响，用于测定定量反响，用于测定 Fe2+ 的含量：的含量： MnO4 + 8 H+ + 5 Fe2+ 2 Mn2+ + 5 Fe3+ + 4 H2O2 2不稳定性不稳定性 高锰酸盐氧化性强，不稳定，酸性溶液中，高锰酸盐氧化性强，不稳定，酸性溶液中，分解明显：分解明显： 中性或微碱性溶液中缓慢分解：中性或微碱性溶液中缓慢分解： 4 MnO4 + 4 H+ 4 MnO2 + 3 O2 + 2 H2O 4 MnO4 + 4 O

41、H 4 MnO42 + O2 + 2 H2O 在固相中，在固相中，KMnO4 的稳定性高于在溶的稳定性高于在溶液中，受热时也分解液中，受热时也分解: 向试管中参与少量水后摇动试管，试管向试管中参与少量水后摇动试管，试管壁为绿色，阐明有壁为绿色，阐明有 K2MnO4 生成。生成。 2 KMnO4s K2MnO4 + MnO2 + O2 参与大量水后溶液立刻变为紫色，由于参与大量水后溶液立刻变为紫色，由于 K2MnO4 歧化，有歧化，有 KMnO4 生成。生成。 高锰酸钾与冷浓硫酸作用，可得绿色油高锰酸钾与冷浓硫酸作用，可得绿色油状的酸酐状的酸酐 Mn2O7 ： Mn2O7 很不稳定，常温下发生爆

42、炸，生很不稳定，常温下发生爆炸，生成成 MnO2 和和 O2 ： 2 KMnO4 + H2SO4 Mn2O7 + K2SO4 + H2O 2 Mn2O7 4 MnO2 + 3 O2 6 Mn 的低价配位化合物的低价配位化合物 高压，高压，CO 存在下用存在下用 LiAlH4 复原复原 MnI2 得到金黄色得到金黄色 Mn2 CO 10 固体，其中固体，其中 Mn 的氧化数为的氧化数为 0。 人们曾经得到了氧化数为人们曾经得到了氧化数为 +1 的锰的配的锰的配合物合物 K5Mn CN 6。 如用钠汞齐复原如用钠汞齐复原 Mn2 CO 10 可以得可以得到到 NaMn CO 5，其，其 Mn 氧化数为氧化数为 1。 2133 锰元素在生命过程中的作用锰元素在生命过程中的作用 锰是一切生物的必需元素。锰的生理功锰是一切生物的必需元素。锰的生理功能主要有：促进骨骼的生长发育，维护细胞能主要有：促进骨骼的生长发育，维护细胞中线粒体的完好，坚持正常的脑功能，维持中线粒体的完好，坚持正常的脑功能，维持正常的糖代谢和脂肪代谢及改善肌体的造血正常的糖代谢和脂肪代谢及改善肌体的造血功能等。功能等。 但锰在体内含量过多时，会引起一系列但锰在体内含量过多时，会引起一系列的锰中毒病症：头痛头晕、肌肉痉挛、疲惫的锰中