二氧化锰
二氧化锰是一种呈黑色或棕色的固体,经常出现于软锰矿及锰结核中。二氧化锰主要用途为制造干电池,如碳锌电池和碱性电池;也常在化学反应中作为催化剂。在1967年共使用了500000吨的软锰矿。二氧化锰也经常被用来制作高锰酸钾(KMnO4)。它常被用作有机化学中的氧化剂。
二氧化锰与氢氧化钠(NaOH)或者氢氧化钾(KOH)熔融,且加有一些氧化物如硝酸钾(KNO3)或高氯酸钾(KClO4)时,大约10分钟就会生成锰酸钾(K2MnO4)。其离子方程式如下:
2MnO2 + 4OH- + O2 → 2MnO42- + 2H2O
锰酸盐也可在酸性溶液中歧化为二氧化锰和高锰酸盐,反应如下:
3MnO42- + 4H+ → 2MnO4- + MnO2(s) + 2H2O
二氧化锰在有机化学中十分有用。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介于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。啡色的二氧化锰沈淀物很干和很活跃。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。
二氧化锰在实验室中还有很多用途,举例如下:
使用氯酸钾(KClO3)制备氧气时,二氧化锰可以用作催化剂。
二氧化锰亦可以催化过氧化氢(H2O2)的分解。其催化效果如下:
2H2O2 + 2MnO2 → 2MnO3 + 2H2O
2MnO3 → 2MnO2 + O2↑
与浓盐酸(HCl)混合加热制备氯气(Cl2):
MnO2 + 4HCl(浓) → MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O
二氧化锰也被用作颜料、有色玻璃等。
可用作制造锂二氧化锰电池或其他电池。
Manganese(IV) oxide
其他名称 软锰矿
识别
CAS号 1313-13-9
EINECS号 215-202-6
性质
化学式 MnO2
摩尔质量 86.9368 g mol-1
外观 黑色固体
密度 5.026 g/cm3 (固)
熔点 535 °C 分解
在水中的
溶解度 不可溶
热力学
标准摩尔生成焓
ΔfHo298 −520.9 kJ/mol
标准摩尔熵
So298 53.1 J.K−1.mol−1
危险性
EU分类 有害 (Xn)
NFPA 704 021OX
警示性质
标准词 R20/22
安全建议
标准词 S2, S25
相关化学品
其他阴离子 二硫化锰
其他阳离子 二氧化锝
二氧化铼
相关化学品 一氧化锰
三氧化二锰
三氧化锰
七氧化二锰
[1] 中国化工信息网 http://product.cheminfo.gov.cn/B0309/B03090101.htm
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