二氧化锰，高锰酸钾的化学性质和物理性质是什么?

【专家解说】：二氧化锰 中文名称：二氧化锰(自然界以软锰矿形式存在)，物理性状：黑色无定形粉末，或黑色斜方晶体，溶解性： 难溶于水、弱酸、弱碱；不溶于水、硝酸、冷硫酸，溶于热浓盐酸而产生氯气。物理常数　　外观：黑色固体 　　CAS: 1313-13-9 　　分子式： MnO₂ 　　分子量： 86.9368 　　分解温度： 535℃ 　　相对密度：5.026（水=1） 　　在水中的溶解性：不溶 　　警示术语：R:20/22 　　安全术语：S:2-25 　　密度：5.026g/cm3(固) 化学性质分子结构　　是[MnO₂]八面体, 氧原子在八面体角顶上, 锰原子在八面体中, [MnO₂]八面体共棱连接形成单链或双链, 这些链和其它链共顶,形成空隙的隧道结构， 八面体或成六方密堆积, 或成立方密堆积[1]。 氧化性　　一种两性氧化物： 　　遇还原剂时，表现为氧化性。如将二氧化锰放到氢气流中加热至1400K得到一氧化锰；将二氧化锰放在氨气流中加热，得到棕黑色的三氧化二锰；将二氧化锰跟浓盐酸反应，则得到l氯化锰、氯气和水。 　　遇强氧化剂时，还表现为还原性。如将二氧化锰，碳酸钾和硝酸钾或氯酸钾混合熔融，可得到暗绿色熔体，将熔体溶于水冷却可得六价锰的化合物锰酸钾。在酸件介质中是一种强氧化剂。 　　强氧化剂，本身不燃烧，但助燃，不要和易燃物放置一起。 用途　　二氧化锰在干电池中作消极剂；在有色金属湿法冶金、氢醌（对苯二酸）生产、铀的提炼上作氧化剂；在陶瓷和搪瓷生产中作氧化剂和釉色；在玻璃生产中用于消除杂色和制作装饰玻璃。化学工业上生产硫酸锰、高锰酸钾、碳酸锰、氯化锰、硝酸锰、一氧化锰等，是化学试剂、医药、焊接、油漆、合成工业等的重要原料。 　　在实验室常利用它的氧化性，与浓盐酸(HCl)混合加热制备氯气(Cl₂)： 　　MnO₂+ 4HCl(浓) ==Δ== MnCl₂+ Cl₂↑ + 2H₂O 　　另也可作为催化剂与过氧化氢、氯酸钾等反应产生氧气。 　　通过加热高锰酸钾可以制得。 　　做催化剂与氯酸钾反应时并不是单纯的催化，而是会与原物质反应，最后又生成了二氧化锰。反应过程中可能生成了高锰酸钾和氯气 　　二氧化锰不能和稀盐酸反应.浓盐酸中H+和Cl-的浓度大，还原性强，在加热条件下能被MnO₂氧化，生成Cl₂；随反应进行，H+和Cl-的浓度逐渐减小，还原性逐渐减弱，当达到一定程度时，MnO₂就不可以氧化Cl-了。因此二氧化锰和稀盐酸不会反应。在热浓硫酸中放出氧而成硫酸锰。与苛性钠和氧化剂共熔生成锰酸盐。能溶于丙酮 有机物的合成　　二氧化锰在有机化学之中十分有用。被用于氧化物的二氧化锰的形态不一，因为二氧化锰有多个结晶形态，化学式方面可以写成MnO₂-x(H₂O)n，其中x介乎0至0.5之间，而n可以大于0。二氧化锰可在不同pH下的高锰酸钾(KMnO₄)和硫酸锰(MnSO₄)的反应之中产生。啡色的二氧化锰沉淀物很干和很活跃。最有效的有机溶剂包括芳香性物质、氯化碳、醚、四氢呋喃和酯类等。 　　其中一个二氧化锰专用的化学反应是将醇类转化为酮类。即使该醇类中有双键，也不会被二氧化锰所氧化： 　　cis-RCH=CHCH₂OH + MnO₂ → cis-RCH=CHCHO + H₂O + MnO 　　当中的产物即使有多活跃也不会再被氧化。二醇类可被二氧化锰氧化为二酮。其他二氧化锰的反应极之多，可用在氧化出胺、芳香物和三醇等。 其他用途　　二氧化锰亦可以用做过氧化氢(H₂O₂)的分解。其催化效果如下： 　　2H₂O₂==MnO₂== 2H₂O + O₂↑ 　　2MnO₃==== 2MnO₂+ O₂↑ 　　二氧化锰也可与铝发生铝热反应制得锰。 　　二氧化锰也被用作颜料、有色玻璃等。 　　层状二氧化锰(δ-MnO₂)的每个正八面体整齐的排列在层板上的结构，其分子组成具有如下通式:AxMn2+y(H₂O)z[2] 。由于晶层内的八面体片有广泛的类质同象替代, 从而使晶层带净负电荷。因此,水合阳离 子(Na + 、K+ 、Ca2 + 、Mg2 + ) 可以占据层间域以补偿这种负电荷。 　　二氧化锰的性质 　　；与浓硫酸反应有氧气生成；与浓盐酸反应有氯气生成。二氧化锰与熔融苛性钾在空气中反应生成锰酸钾(K₂MnO₄)。二氧化锰用于干电池、玻璃和陶瓷的着色剂、制锰等。 毒性　　急性毒性、慢性中毒、诱变性、致癌性、致畸性 　　二氧化锰粉尘可引起人的锰尘肺。高价锰氧化物，不论侵入机体的途径，其毒性作用对大脑有损伤。 防护措施　　二氧化锰在手上可以用草酸清洗，但要浓度小的 　　在烧瓶可以用热的浓盐酸 反应方程式为: 　　MnO₂+ 4HCl(浓) ==Δ== MnCl₂+ Cl₂↑+ 2H₂O 　　因为残渣毕竟是少量的 产生的少量Cl₂对环境危害不大  高锰酸钾         高锰酸钾（potassium permanganate）亦名“灰锰氧”、“PP粉”，是一种常见的强氧化剂，常温下为紫黑色片状晶体，易见光分解：2KMnO₄（s）—hv→K2MnO₄（s）+MnO₂（s）+O₂（g），故需避光存于阴凉处，严禁与易燃物及金属粉末同放。高锰酸钾以二氧化锰为原料制取，有广泛的应用，在工业上用作消毒剂、漂白剂等，在实验室，高锰酸钾因其强氧化性和溶液颜色鲜艳而被用于物质的鉴定，酸性高锰酸钾溶液是氧化还原滴定的重要试剂。在医学上，高锰酸钾可用于消毒、洗胃。性质基本参数　　高锰酸钾主要参数见下 　　 IUPAC英文名Potassium manganate(VII)CAS号7722-64-7PubChem24400KEGGD02053化学式KMnO₄摩尔质量158.04 g/mol外观紫黑色针状结晶密度2.703 g/cm3熔点270 ℃ 分解在水中的溶解度6.38 g/100 ml, 20℃晶体结构正交晶系标准摩尔生成焓-813.4 kJ.mol标准摩尔熵171.7 J.K.molMSDSExternal MSDS警示性质标准词R8, R22, R50/53安全建议标准词S2, S60, S61化学性质　　化学式：KMnO4，高锰酸钾常温下即可与甘油等有机物反应甚至燃烧（但有时与甘油混合后反应极为缓慢，甚至感受不到温度的升高，其原因尚不明确）；在酸性环境下氧化性更强，能氧化负价态的氯、溴、碘、硫等离子及二氧化硫等。与皮肤接触可腐蚀皮肤产生棕色染色，数日不褪；粉末散布于空气中有强烈刺激性，可使人连打喷嚏。尿液、二氧化硫等可使其褪色。与较活泼金属粉末混合后有强烈燃烧性，危险。该物质在加热时分解： 　　2KMnO₄（s）—△→K2MnO₄（s）+MnO₂（s）+O₂（g） 　　·高锰酸钾在酸性溶液中还原产物为二价锰离子 　　·高锰酸钾在中性溶液中还原产物一般为二氧化锰。 　　·高锰酸钾在碱性环境下还原产物为墨绿色的锰酸钾（K2MnO₄） 　　维生素C的水溶液能使高锰酸钾溶液褪色，并且维生素C溶液越浓，水溶液用量就越少。根据这一特性，就能够用高锰酸钾测定蔬菜或水果中的维生素含量。高锰酸钾造成的污渍可用还原性的草酸、维生素C等去除。 性状与稳定性　　深紫色细长斜方柱状结晶，带蓝色的金属光泽。味甜而涩。密度2.703克/立方厘米。高于240℃分解，易溶于水、甲醇、丙酮，但与甘油、蔗糖、樟脑、松节油、乙二醇、乙醚、羟胺等有机物或易的物质混合发生强烈的燃烧或爆炸。水溶液不稳定。遇光发生分解，生成灰黑色二氧化锰沉淀并附着于器皿上。 　　属强氧化剂，在酸性条件下氧化性更强，可以用做消毒剂和漂白剂，和强还原性物质反应会褪色，如SO2不饱和烃。 制备　　高锰酸钾常见的制备方法有以下两种： 　　矿石中取得的二氧化锰和氢氧化钾在空气中或混合硝酸钾（提供氧气）加热，产生锰酸钾，再于碱性溶液中与氧化剂进行电解氧化得到高锰酸钾。 　　2MnO₂ + 4KOH + O₂——→ 2K2MnO₄ + 2H2O 　　2K2MnO₄ + Cl₂——→2KMnO₄+ 2KCl 　　也可以用MnSO4在酸性环境中和二氧化铅（PbO₂）或铋酸钠（NaBiO₃）等强氧化剂反应产生。此反应也用于检验二价锰离子的存在，因为高锰酸钾的颜色明显。 健康危害　　高锰酸钾有毒，且有一定的腐蚀性。吸入后可引起呼吸道损害。溅落眼睛内，刺激结膜，重者致灼伤。刺激皮肤后呈棕黑色。浓溶液或结晶对皮肤有腐蚀性，对组织有刺激性。 　　口服后，会严重腐蚀口腔和消化道。出现口内烧灼感、上腹痛、恶心、呕吐、口咽肿胀等。口服剂量大者，口腔粘膜黑染呈棕黑色、肿胀糜烂，胃出血，肝肾损害，剧烈腹痛，呕吐，血便，休克，最后死于循环衰竭，高锰酸钾纯品致死量约为10g。 　　危险性质： 本品助燃，具腐蚀性、刺激性，可致人体灼伤。 急救措施　　皮肤接触： 立即脱去污染的衣着，用大量流动清水冲洗至少15分钟。就医。（若不严重则可用汽油清洗） 　　眼睛接触： 立即提起眼睑，用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15分钟。就医。 　　吸入： 迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难，给输氧。如呼吸停止，立即进行人工呼吸。就医。 　　食入： 用水漱口，给饮牛奶或蛋清。就医。 　　危险特性： 强氧化剂。遇硫酸、铵盐或过氧化氢能发生爆炸。遇甘油、乙醇能引起自燃。与有机物、还原剂、易燃物如硫、磷等接触或混合时有引起燃烧爆炸的危险。 　　有害燃烧产物： 氧化钾、二氧化锰。 　　灭火方法： 采用水、雾状水、砂土灭火。 泄漏应急处理　　应急处理： 隔离泄漏污染区，限制出入。建议应急处理人员戴防尘面具（全面罩）， 穿防毒服。不要直接接触泄漏物。小量泄漏：用砂土、干燥石灰或苏打灰混合。用洁净的铲子收集于干燥、洁净、有盖的容器中。大量泄漏：收集回收或运至废物处理场所处置。 操作注意事项　　密闭操作，加强通风。操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程远离火种、热源，工作场所严禁吸烟、进食和饮水。避免产生粉尘。避免与还原剂、活性金属粉末接触。搬运时要轻装轻卸，防止包装及容器损坏。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。 储存注意事项　　储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不超过32℃，相对湿度不超过80％。包装密封。应与还原剂、活性金属粉末等分开存放，切忌混储。储区应备有合适的材料收容泄漏物。 防护措施　　呼吸系统防护： 可能接触其粉尘时，建议佩戴头罩型电动送风过滤式防尘呼吸器。 　　眼睛防护： 呼吸系统防护中已作防护。 　　身体防护： 穿胶布防毒衣。 　　手防护： 戴氯丁橡胶手套。 　　其他防护：工作完毕，淋浴更衣。保持良好的卫生习惯。 药物作用　　本品用作消毒剂、除臭剂、水质净化剂。高锰酸钾为强氧化剂，遇有机物即放出新生态氧而且杀灭细菌作用，杀菌力极强，但极易为有机物所减弱，故作用表浅而不持久。可除臭消毒，用于杀菌、消毒，且有收敛作用。高锰酸钾在发生氧化作用的同时，还原生成二氧化锰，后者与蛋白质结合而形成蛋白盐类复合物，此复合物和高锰离子都具有收敛作用。某些金属离子的分析中也用作氧化剂。也用它作漂白剂、毒气吸收剂、二氧化碳精制剂等。 应用实验室　　实验室中用来自行加热分解或与过氧化氢反应制取氧气。与浓盐酸反应制取氯气。 高锰酸钾制取氧气的化学方程式： 　　2KMnO₄==△== K₂MnO₄（s）+ MnO₂+O₂↑ 　　注意：若高锰酸钾用量较大，要在试管里的导管口堵一团棉花，否则氧气将高锰酸钾粉末带起堵住导管，引发危险并造成试剂浪费。 　　高锰酸钾与双氧水反应制氧： 　　2KMnO₄+3H₂O₂==== 2MnO₂+2KOH + 3O₂↑+ 2H₂O 　　高锰酸钾与浓盐酸反应的化学方程式： 　　2KMnO₄+ 16HCl ==== 2KCl + 2MnCl₂+ 5Cl₂↑+ 8H₂O 　　高锰酸钾与草酸反应的化学方程式： 　　2KMnO₄+ 5C₂H₂O₄+ 3H₂SO₄==== K₂SO₄+ MnSO₄+ 10CO₂↑+ 8H2O 　　二价锰离子在酸性或者中性溶液中，为高锰酸钾所氧化而生成二氧化锰的褐色沉淀。 　　2KMnO₄+3MnSO₄+2H₂O=K2SO₄+5MnO₂↓+2H2SO₄ 　　三价铬离子在弱酸性或碱性热溶液中，被高锰酸钾所氧化，其颜色由蓝绿色变为黄色，并产生二氧化锰之水合物的黑褐色沉淀。 　　Cr₂(SO₄)3+2KMnO₄+5H₂O ===△=== 2MnO(OH)₂↓+K₂Cr₂O7+3H₂SO₄　 　　本反应在冷溶液中不能进行，亦即高锰酸钾不能将三价铬氧化为六价。在酸性溶液中进行下列反应： 　　5Cr₂(SO₄)3+6KMnO₄+6H₂O=10CrO3+3K2SO₄+6MnSO₄+6H₂SO₄