高锰酸钾

高锰酸钾(化学式:KMnO4),强氧化剂,紫红色晶体,可溶于,遇乙醇即被还原。常用作消毒剂水净化剂氧化剂漂白剂毒气吸收剂二氧化碳精制剂等。1659年被约翰·格劳勃發現。醫療上有用作清潔消毒,和用來消滅真菌之用。

高锰酸钾
IUPAC名
Potassium permanganate
别名 灰锰氧、PP粉
识别
CAS号 7722-64-7  
PubChem 516875
ChemSpider 22810
SMILES
UN编号 1490
EINECS 231-760-3
RTECS SD6475000
KEGG D02053
性质
化学式 KMnO4
摩尔质量 158.04 g·mol¹
外观 紫黑色针状结晶
密度 2.703 g/cm³
熔点 240℃分解
溶解性 6.51 g/100 ml, 20℃
32.35 g/100 ml, 75℃
结构
晶体结构 正交晶系
热力学
ΔfHmo298K 813.4 kJ·mol1
So298K 171.7 J·K1·mol1
危险性
欧盟危险性符号
氧化性 O
有害 Xn
危害环境N
警示术语 R:R8-R22-R51/53
安全术语 S:S2-S60-S61
MSDS 英文MSDS
NFPA 704
0
2
2
OX
相关物质
其他阴离子 高锝酸钾
高铼酸钾
其他阳离子 高锰酸钠
高锰酸铵
高锰酸鈣
相关化学品 锰酸钾
七氧化二锰
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。

来源

由於實驗室的大量需求,過錳酸鉀被大規模地製造。一般常見的製備方法有以下兩種:

礦石中取得的二氧化錳氢氧化钾在空氣中或混合硝酸鉀(提供氧氣)加熱,產生錳酸鉀,再於鹼性溶液中與氧化劑進行電解氧化得到過錳酸鉀。

或者也可以通过Mn2+二氧化鉛(PbO2)或鉍酸鈉(NaBiO3)等強氧化劑的反應產生。此反應也用於檢驗Mn2+的存在,因為過錳酸鉀的顏色明顯。

化學性质

对热不稳定

高锰酸钾加热可以分解,生成锰酸钾二氧化锰氧气:

这是实验室制取氧气的方法之一。加热时如果温度更高,生成的锰酸钾则可以继续分解。

也有文献指出,高锰酸钾的分解过程不会产生二氧化锰,而只有K2MnO4、K2Mn4O8和KMnO2[1]

另有实验得出不同的分解历程:[2]

强氧化性

高锰酸钾有强氧化性,可以在常温下氧化盐酸,这也是实验室制取氯气的方法之一:

2KMnO4+16HCl → 2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O

高锰酸钾也可以被亚硫酸钠还原,得到不稳定的亮蓝色的五价锰盐(MnO43-[3],極容易再被亞硫酸鈉還原產生更低價的錳化合物。

高锰酸钾与过氧化氢会剧烈反应,生成氧气;在酸性环境下则会有锰盐生成:

高锰酸钾氧化Mn2+生成MnO2沉淀。但有焦磷酸存在时,则按下式反应:

4 Mn2+ + MnO4 + 8 H+ + 15 H2P2O72- → 5 [Mn(H2P2O7)3]3- + 4 H2O

利用其氧化性的特点,可用具有还原性草酸维生素C盐酸羟胺等的溶液来去除高锰酸钾造成的污渍。

另外,高锰酸钾可以和红磷粉、粉、硼氢化钠等还原剂形成爆炸性的混合物,摩擦或撞击即可爆炸。因此不可将高锰酸钾和它们混合在一块。

其他

高锰酸钾可以和硫酸铝反应,产生高锰酸铝明矾[3]

6 KMnO4 + 4 Al2(SO4)3·18H2O + 6H2O → 2 Al(MnO4)3 + 6 KAl(SO4)2·12H2O

在不同的pH下,過錳酸根被還原的產物也有所不同:強鹼性下生成墨綠色的錳酸根MnO42-,在中性和弱鹼性下生成棕黑色的MnO2水合物,而在強酸性下則生成無色的Mn2+

安全性

高锰酸钾是一种强氧化剂,所以应使其与可被氧化的物质隔开存放。高锰酸钾与浓硫酸反应生成易爆物七氧化二锰。高锰酸钾固体与纯甘油或一些醇反应会剧烈燃烧。

高锰酸钾留下的褐色污渍与亚硫酸氢钠草酸反应后会褪色。

常温下即可和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(可以使用维生素C或草酸溶液洗去);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成氧气二氧化锰锰酸钾(K2MnO4);在中性溶液中还原产物一般为二氧化锰。另外,该物质的溶液在碱性环境下不稳定,容易生成墨绿色的锰酸钾(K2MnO4),加入酸又能生成高锰酸钾。

應用

顯色劑

在實驗室中,常作為顯色劑,用於薄層層析的顯色。

淨化空氣

一些空氣清淨機會有CPZ濾網,用來吸收有害氣體。

CPZ濾網的成分為過錳酸鉀、沸石活性炭

滴定

維生素C的水溶液能使過錳酸鉀溶液褪色,并且維生素C溶液越濃,用量就越少。根據這一特性,就能夠用高锰酸钾測定蔬菜或水果中的維生素含量。

此外,在分析化学中,高锰酸钾还能用来滴定一些还原性物质,来测定其含量。

工业生产

在化学工业中用于生产维生素C糖精等。在轻化工业中用作纤维油脂漂白和脱色。

消毒杀菌

高锰酸钾具有强氧化性,其溶液用于消毒杀菌。如稀释一定比例后,可以作用于人体,治疗某些炎症。

储存

高锰酸钾应避光、干燥保存。

其溶液不稳定,缓慢分解并放出氧气。在酸性或碱性溶液中稳定性更差。

参考资料

  1. 黄晗达 李友银. 高锰酸钾加热分解过程研究[J]. 《化学教育》. 2009年第2期. P65-66
  2. 谭荣高 陈国强. 高锰酸钾热分解历程的研究[J]. 《北光通讯》. 1991年. P34~38
  3. 《无机化学丛书》.第九卷 锰分族 铁系 铂系. 谢高阳 等. 科学出版社. 2.8.2 高锰酸盐. P39-40
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.