锰的化合物有哪些

1、.锰的化合物有哪些锰的化合物主要有氧化物、氢氧化物、锰盐等三大类。一、锰的氧化物锰的氧化物主要有一氧化锰(MnO)、二氧化锰 (MnO2) 、三氧化二锰 (Mn203) 、四氧化三锰 (Mn3O4) 、亚锰酸酐 (Mn2O5) 、锰酸酐 (Mn03) 和高锰酐 (Mn2 O7).Mn 2 O5 和 MnO3不能以游离状态存在，只能以亚锰基和锰酸基形式存在。自然界中最常见的锰的氧化物有软锰矿(MnO2) 、硬锰矿(mMnO·MnO2·nH20) 、偏锰酸矿 (MnO2·nH2 O)、水锰矿 MnO2·Mn(OH)2 、褐锰矿 (Mn203) 、黑锰矿等。含

2、锰天然氧化物见表1。表1含锰天然氧化物矿物化学式密度软锰矿和黝锰矿、拉锰MnO( 和 )4.755.03矿2偏锰矿MnO2·nH2O3.03.2褐锰矿Mn2O34.74.9水锰矿和锰榍石MnO·nH O4.24.2232方锰矿MnO5.435.46片水猛矿MnO·H2O黑锰矿MnO4.74.934水黑锰矿Mn3O4·nH2 O方锰铁矿(Mn·Fe) 2O3硬锰矿xRO·yMnO2·zH2O2.3 4.7R-Mn,K,Ca,Mg等MnO,Mn203,Mn304,MnO2 等不溶于水，锰的各种氧化态，随氧化价的升高，碱性减弱，酸

3、性增强，低价的MnO,Mn2O3 属碱性 ;4 价的 MnO2属中性 ; 高价的MnO3,Mn207 为酸性。( 一) 一氧化锰一氧化锰又称为氧化亚锰(MnO), 分子量 70.94, 呈草绿色或灰绿色粉末，.'.为碱性氧化物，在空气中易氧化，在大气中加热至不同温度时可以生成Mn304,Mn203,MnO2. 常温下不溶于水，易溶于酸而生成玫瑰色的二价锰盐。结晶水2+Mn(H20)2+合物和 Mn 盐溶液的玫瑰色是因为存在6 离子的缘故。MnO密度为 5.435.46g/cm 3, 硬度为 56, 熔点 1784 .Mn0 主要用于生产硫酸锰，因为生产硫酸锰的主要原料是软锰矿(Mn02

4、),MnO2 不溶于稀酸，必须预先还原成MnO。纯度较高和重金属离子含量低的MnO可直接用于作肥料和饲料添加剂。工业上生产 MnO的方法主要是在回转窑内或反射炉内加碳还原软锰矿粉制得，也有报导可在多层移动炉、 沸腾炉内生产。除采用软锰矿外还可用 Mn(OH)2 和 MnCO3在隔绝空气条件下加热制得。( 二) 四氧化三锰 (Mn304)Mn304 矿物学中又称之为黑锰矿, 分子量 228.82, 理论含锰量 72.03%, 离子2+3+结构为 Mn Mn2 O4, 复合分子式为 MnO·Mn203, 属四方 ( 斜方 ) 晶系，是普通尖晶石结构。天然黑锰矿颜色为黑色 , 熔点 156

5、2, 密度 4.86g/cm 3, 硬度为 5.Mn304 不溶于水，溶于稀盐酸中生成氯化锰，也可与热浓硫酸反应生成硫酸锰。Mn3O4 +8HC1=3MnC12+4H2 0+C122Mn304+6H2S04=6MnS04+6H2 0+O2在稀硝酸和稀硫酸中，即使加热至沸腾时也只有部分Mn304 溶解。.'.将 MnO,Mn02 Mn 203 在空气中加热至 950左右均可得到 Mn3O4。将 MnS04，MnC03等锰盐密闭加热焙烧也可得到 Mn304。在硫酸锰水溶液中加入铵盐催化剂通空气同样可制得Mn3O4。近 20 年来，科学工作者研究了许多制取 Mn304 的方法，但是，广泛应用

6、于工业上的生产方法主要是采用在含铵盐的水溶液中使电解金属锰粉通人空气氧化的方法，我国的工业生产均采用此法。 近年来，从硫酸锰水溶液中制取Mn304的研究取得了突破性进展，很有可能成为一种与用金属锰粉生产 Mn304 相竞争的工业生产新工艺。( 三) 三氧化二锰 (Mn203)Mn203 矿物学中称褐锰矿，呈褐色，呈弱碱性。相对分子量为157.88 ，理2+4+论含锰量 69.59%，离子结构式为 Mn Mn O3, 复合分子式为 MnO·Mn02. 天然褐锰矿为褐黑色，密度为4.74.7g/cm 3, 硬度为 6, 属正方晶系。无水 Mn203 是由 Mn02 加热至 800以上时生

7、成的。水合Mn203 可在碱性介质条件下氧化二价锰 ( ) 得到。3+在水溶液中，由于Mn 的氧化性而不易制得高浓度三价锰盐。Mn3+-2+e =Mn? (Mn3+/Mn2+) 1.54V(3mol ·L-1 HC104）Mn3+有强烈的歧化倾向3+2+2Mn +2H0=Mn+Mn02+4H+;K 1092+-1时，歧化当有过量 Mn 和 H离子存在时，歧化反应减慢.H 3mol·L作用不明显，酸度低时还水解。3+2+Mn +H20=MnOH+H;.'.K1Mn203 与盐酸作用时，生成氯化锰与四氯化锰：Mn203+6HC1=MnC12+MnCl 4+3H2 0(

8、四) 二氧化锰 (MnO2)MnO2 矿物学中称为软锰矿，相对分子量86.94 ，理论含锰量 63.19%，黑色斜方晶体，密度 5.03g/cm 3 , 不溶于水。图 1 与图 2 分别表示 Mn02 的等压分解曲线与分解压 Po2 与 1/T 的关系。MnO2 是两性氧化物，它与酸作用生成四价锰盐，在水中易生成水合二氧化锰，作酸性氧化物时则生成亚锰酸盐、水锰矿。Mn02 是细晶物，呈黑色。由于生成 Mn02 的方法不同而有各种不同的变体，各变体的物理性质也有区别。加热.'.时 MnO2失去氧，相继转化成 Mn203，Mn304，最后转化成 MnO.Mn02转化成 Mn203 的温度对

9、于 Mn02 的不同变体来说各不相同。但各种 Mn02 变体的等压分解曲线的外形差异不大，与图 1 的曲线相似。 Mn02在转化为 Mn203 和其他氧化物过程中生成各种氧化物的固溶体。超过 1350时则仅有 MnO存在。软锰矿的热分解过程可以表示如下：图 2 表示各种氧化锰的平衡压力 (1gPo2), 直线 1,2,3,4 将图面划分成各相 (Mn, MnO, Mn304 ，Mn203 ，Mn02) 的稳定区。六价和七价锰的化合物具有酸性，它们各自生成锰酸盐和高锰酸盐。二、锰的氢氧化物锰的氢氧化物矿物主要有锰榍石、水锰矿、羟锰矿、偏锰酸矿、恩苏塔矿等。几种最重要的氢氧化物矿物的特性见表 2。

10、表2锰的氢氧化物的特性名称化学式晶型颜密度 /(g ·cm-3 )硬度色锰榍MnO(OH)斜方石水锰MnO(OH)单斜黑4.2 4.534矿色羟锰Mn(OH)2六方白3.32.5矿色偏锰Mn(OH)4假四 棕2.3 323酸矿方褐恩苏4+2+ 2-2x2x六方棕4.4967塔矿Mn 1-x MnxO·(OH)灰锰的最重要的氢氧化物矿物为羟锰矿，即氢氧化锰。二价锰盐与碱作用，即得白色的 Mn(OH)2 沉淀。.'.2+Mn +2OH- =Mn(OH)2若用 NH3·H2 O，特别是溶液中有铵盐时，则沉淀很不完全，甚至根本不沉淀。在空气中它很快被氧化成棕色 .

11、 可以利用它测定水中所溶的氧量。在与空气隔绝的情况下，它仍能与水中的氧化合。工业上常用天然 MnO2与 SO2 作用生成 MnSO4与 MnS2O6，再用石灰乳中和即得 Mn(OH)2 沉淀。CaS2O6 +MnSO4=MnS2O6+CaSO4MnS2O6 +Ca(OH)2=Mn(OH)2+CaS2O6溶液中 CaS2O6 可循环使用。当氢氧化锰与氢氟酸作用时，生成氟化锰。Mn(OH)2+2HF=MnF2+2H0氢氧化锰与氧化作用生成棕色的Mn0(OH)2( 水合二氧化锰 ).2Mn(OH)+O2=2Mn0(OH)2三、锰盐锰盐包括含氧酸盆、锰酸盐毛高锰酸盐、卤盐、有机酸盐。主要的锰盐品种有

12、70 余种，其中 80%以上为无机盐。( 一) 二价锰盐二价锰的强酸盐均溶于水，从水溶液中结晶出来带有结晶水的锰盐是淡红色的晶体，如MnS04·7H20， MnCl2· 4H20，Mn(N03) 2·6H20, Mn(C104) 2 ·6H2O等，在这些水合锰盐中都有淡红色的Mn(H20) 6 2+离子，这些盐的水溶液中有.'.Mn(H20) 6 2+离子，因而溶液呈现淡红色。二价锰盐与碱液反应时，产生白色胶状沉淀,Mn(OH)2 在空气中不稳定，迅速被氧化成棕色的Mn0(OH)2.2+-Mn +20H=Mn(OH)22Mn(OH)+O2=2Mn

13、0(OH)2棕色在酸性溶液中 ,Mn2+(3d 5) 比同周期的其他元素的二价离子，如2+42+6) 等稳定，只有用强氧化剂，如NaBi03,Pb02+Cr (d ),Fe(d2,(NH 4) 2S208 才能将 Mn氧化成为高锰酸根 (Mn04- ).2+-2Mn +14H+5NaBiO3=2MnO4+53+0Bi +5Na+7H22+2-2Mn +5S208+8H20=2Mn04+102-+S04+5Na+16H常见的易溶二价锰盐， 除上述卤化物、 硫酸盐等强酸盐外， 还有醋酸盐、硼酸盐、碳酸盐等。金属锰溶于醋酸即生成醋酸盐：Mn+2CH3COOH=Mn(CH3C00)2+H2易溶盐从水中

14、结晶出来时, 大都带有不同数目的结晶水, 如 MnCl2·nH2 0,n 4,6;MnS04·nH20,n 1,4,5,7;Mn(N0 3) 2· nH20,n=3,6;Mn(CH 3C00)2·nH20,n=4.带多少结晶水与结晶温度有关，如Mncl2 在 58以上结晶得MnCl2· 4H2O，底于58得 MnCl2 ·6H2O。结晶温度愈低，结晶水愈多，如MnSO4在高于 27以上时.'.随温度升高结晶水降低，在100左右时可结晶出MnSO4·H2O，在 26结晶得到MnSO4· 4H2O,在 9结晶得

15、到 MnSO4·7H2 O。在有硫酸存在时，硫酸锰的溶解度显著降低，如在25时，溶液中含40.8%H2SO4, 则 MnSO4的溶解度是 3.8%，若含 62%HSO4时则 MnSO4的溶解读为 0.5%，当 H2SO4浓度低于 62%时，固相是 MnSO4·H2O；硫酸浓度高于 62%时, 则固相是 MnSO4. 当硫酸浓度再高而温度降低时 , 则析出的固相是酸失盐 MnSO4· H2SO4· H2O.在120200时 MnSO4在水中的溶解度见图3。2+由于 Mn 在碱性溶液中易被空气中的氧氧化成性强酸盐稳定，因为弱酸盐水解呈碱性，如需制备盐可大于

16、7。2+MnO(OH)2，因此 Mn 的易溶 Mn() 盐，水溶液 pH均不在全部可溶性二价锰盐中硫酸锰最稳定，硫化锰、碳酸锰、磷酸锰难溶于水。( 二) 锰酸盐至今人类虽未曾制出锰酸，但其盐类却不少。将MnO2与 NaOH或 KOH混合放置在空气中或加一些氧化剂如KN03，KC103等一同溶化即得锰酸盐：.'.2Mn02+4KOH+O2=2KMn04+2H0锰酸盐同样也可用高锰酸盐与碱作用获得：4Mn0- 4+40H-=4Mn2-04 +2H0+O2上述反应如果用电解氧化或同氯作用可以反转过来：2-2Mn04 +C12=2M-n04 +2C1锰酸根仅仅在强碱溶液中稳定。在中性、弱碱性或

17、弱酸溶液中，即使很弱的碳酸也按下式歧化：2-+3Mn04 +4H=2Mn04- +MnO2+2H0 K 1058因此，它不能用酸化锰酸盐制得。锰酸盐都是强氧化剂，也极易转变成高锰酸盐。( 三) 高锰酸盐高锰酸是一种强氧化剂，极不稳定，0以上会产生爆炸，因此，在实际生活中很少用到高锰酸，而是使用其盐类。工业上制备高锰酸盐是先将MnO2转变成六价锰盐，接着电解氧化而制取。KMnO4和 K2Cr2O7 一样都是强氧化剂 ,k 2Cr2O7 作氧化剂时，还原产物总是Cr3+，而 KMn04的氧化能力和还原产物因介质的酸碱度不同而有所不同，这可从电势图中有关的电势值表现出来。一般地说，它的氧化能力在酸性

18、溶液中比在中性或碱性溶液中强得多，可以定量地氧化很多物质。KMn04作氧化剂时，在酸性2+介质中还原产物为Mn ，中性溶液中为Mn02，碱性溶液中为K2Mn04。KMn04 的颜色为暗紫红色，外观几乎是呈黑色的斜方晶体。在0时饱和溶液含有 2.75%的 KMn04，在 20时为 6%，在 65时为 20.0%冷却时浓度低于.'.41.4%的 NaMn04溶液结晶出冰，在浓度为41.4%75.2%之间结晶出 NaMn04· 3H20，其熔点为 68.7 ，高锰酸盐在碱性溶液中分解：4Mn0- +40H-=4Mn2-04 +2H0+O22-并且可以进一步分解。 带有 MnO4 离子的化合物呈绿色。 在 18加浓 KC1溶液 (0.913.8mol ·L-1 ) 使高锰酸钾还原时，速度趋向于零。在这个阶段光和紫外线能加速还原反应，而氧则使反应减慢。加热 KMn04超过 200时 , 则分解失去氧，其反应式为2KMn04=K2MnO4+Mn02+02也可按下式反应：3KMn04=K3Mn04+2Mn0+202