高中化学-铬、锰及其化合物知识详解

一．铬及其化合物的性质1．铬单质铬的单质是高熔点和高沸点的重金属。室温下化学性质稳定，潮湿空气中也不会被腐蚀，因此常被用于制作不锈钢和镀铬。铬也是金属中硬度最大的。金属铬可以通过铬铁矿FeCr2O4制取，用焦炭还原就可制得铬铁合金，该合金可用作制取不锈钢的原料。2．铬及其化合物铬元素的常见价态有＋6、＋3、＋2价。在酸性介质中，Cr2＋具有强的还原性，Cr3＋的还原性较弱，只有用强氧化剂才能将Cr3+氧化成Cr2O7，＋6价铬在酸性条件下以Cr2O7存在，具有强氧化性，在碱性介质中以CrO4存在。（1）铬(Ⅵ)最重要的化合物是K2Cr2O7，在水溶液中Cr2O7和CrO4存在下列平衡：2CrO4(黄色)＋2H＋⇌Cr2O7(橙红色)＋H2O在酸性溶液中，Cr2O7具有强氧化性，如可以氧化浓盐酸，生成氯气：Cr2O7＋6Cl－＋14H＋===2Cr3＋＋3Cl2↑＋7H2OCr2O7＋3SO3＋8H＋===2Cr3＋＋3SO4＋4H2O，Cr2O7＋6I－＋14H＋===2Cr3＋＋3I2＋7H2O，Cr2O7＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。但在碱性溶液中CrO4的氧化性要弱得多。（2）Cr(Ⅲ)在酸性条件下以Cr3＋存在，碱性条件下以Cr(OH)3、[Cr(OH)4]－(或CrO2)存在。①Cr3＋在酸性条件下是稳定的，只能被强氧化剂氧化，如：2Cr3＋＋3PbO2＋H2O===3Pb2＋

＋Cr2O7＋2H＋。但在碱性条件下能被氧化成CrO4，2Cr3＋＋3H2O2＋10OH－===2CrO4＋8H2O。②在碱性溶液中，亚铬酸盐(CrO2－)可以被H2O2或Na2O2氧化成铬酸盐CrO2－，如：2CrO2－＋3H2O2＋2OH－===2CrO4＋4H2O，2CrO2－＋3Na2O2＋2H2O===2CrO4＋6Na＋＋4OH－3．Cr2O3和Cr(OH)3显两性，其转化关系如下：反应的离子方程式：①Cr3＋＋3OH－===Cr(OH)3↓

②Cr(OH)3＋OH－===[Cr(OH)4]－，Cr3＋＋4OH－===[Cr(OH)4]－③[Cr(OH)4]－＋H＋===Cr(OH)3↓＋H2O④Cr(OH)3＋3H＋===Cr3＋＋3H2O，[Cr(OH)4]－＋4H＋===Cr3＋＋4H2O二．锰及其化合物的性质1．锰单质块状锰是呈灰色，是一种较活泼的金属，在空气中金属锰的表面被一层褐色的氧化膜所覆盖，甚至与冷的浓硝酸也形成强的氧化膜，所以呈化学惰性。2．锰及其化合物锰元素的常见价态有＋7、＋6、＋4、＋3、＋2价，Mn2＋在酸性溶液中的稳定性强于在碱性溶液中的稳定性。（1）Mn2＋：在酸性条件下，很难被氧化，只有强氧化剂才能将其氧化，2Mn2＋＋5PbO2＋4H＋===2MnO4＋5Pb2＋＋2H2O；在碱性条件下，Mn2＋易被氧化为MnO4等，如5ClO－＋2Mn2＋＋6OH－===5Cl－＋2MnO4＋3H2O。（2）Mn(Ⅳ)最重要的化合物是MnO2，是黑色结晶体或无定形粉末，在自然界中以软锰矿(MnO2·xH2O)形式存在，不溶于水和硝酸。①在酸性介质中，MnO2是较强的氧化剂，本身被还原为Mn2+：MnO2

+4HCl(浓)===MnCl2

+Cl2↑+2H2O（实验室中制取氯气），MnO2+2Fe2++4H+===2Fe3++Mn2++2H2O②氧化H2O2：MnO2+H2O2+2H+===Mn2++O2↑+2H2O③碱熔条件下可被强氧化剂氧化为MnO42-（绿色）：2MnO2

+4KOH+O2===

2K2MnO4

+2H2O，3MnO2

+6KOH+KClO3===3K2MnO4

+KCl+3H2O，MnO2

＋2MnO4-＋

4OH-

===3MnO42-

＋

2H2O④锌锰干电池（Zn—MnO2—KOH），正极：MnO2+e-+H2O===MnOOH+OH-（3）Mn(Ⅵ)化合物的性质MnO42-（绿色），存在于强碱性溶液中，最重要的化合物是：Na2MnO4和K2MnO4，在酸性、中性环境中均发生歧化反应。3MnO42-＋2H2O===2MnO4-＋MnO2↓＋4OH－3MnO42-＋4H＋===2MnO4-＋MnO2↓＋2H2O4）KMnO4的性质热稳定性差，通常保存在棕色试剂瓶中：①在酸性介质中，MnO具有强氧化性，可以氧化Fe2＋、Cl－、H2C2O4、H2O2等，本身被还原为Mn2＋。如：MnO4-＋5Fe2＋＋8H＋===Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O②在碱性、中性或微弱酸性溶液中，MnO仍旧是氧化剂，本身被还原为MnO2。2MnO4-＋I－＋H2O===2MnO2↓＋IO3－＋2OH－③在强碱性溶液中，当MnO4-过量时，还原产物是MnO42-，2MnO4-＋SO3＋2OH－===2MnO42-＋SO4＋H2O。KMnO4是一优良的氧化剂，在分析化学中被用作氧化还原滴分析的氧化剂，还用于漂白棉、毛