Подгруппа марганца

Побочная подгруппа VII группы

Свойства элементов подгруппы марганца

Физические свойства

Серебристо-белые, тугоплавкие металлы.

Химические свойства

1. В ряду Mn – Tc – Re химическая активность понижается. Mn – металл средней активности, в ряду напряжений стоит до водорода и растворяется в соляной и серной кислотах:

Mn + 2H⁺ -> Mn²⁺ + H₂­

Re и Tc стоят в ряду напряжений после водорода. Они реагируют только с азотной кислотой:

3Tc + 7HNO₃ -> 3HTcO₄ + 7NO­ + 2H₂

2. С увеличением степени окисления усиливается кислотный характер оксидов и гидроксидов. (RO – основные; R₂O₇ – кислотные, им соответствуют кислоты HRO₄).

Марганец и его соединения

Марганец

Электронная конфигурация валентного слоя

Получение

Алюмотермия: 3MnO₂ + 4Al -> 2Al₂O₃ + 3Mn

Химические свойства

Металл средней активности. На воздухе покрывается тонкой плёнкой оксидов. Реагирует с неметаллами, например, с серой:

Mn + S -> MnS

Растворяется в кислотах:

Mn + 2HCl -> MnCl₂ + H₂­

(При этом образуются соединения двухвалентного марганца).

Соединения Mn(II)

Оксид марганца (II) MnO получается восстановлением природного пиролюзита MnO₂ водородом:

MnO₂ + H₂ -> MnO + H₂O

Гидроксид марганца (II) Mn(OH)₂ — светло-розовое нерастворимое в воде основание:

MnSO₄ + 2NaOH -> Mn(OH)₂¯ + Na₂SO₄

Mn²⁺ + 2OH^— -> Mn(OH)₂

Легко растворимо в кислотах:

Mn(OH)₂ + 2HCl -> MnCl₂ + 2H₂O

Mn(OH)₂ + 2H⁺ -> Mn²⁺ + 2H₂O

На воздухе Mn(OH)₂ быстро темнеет в результате окисления:

2Mn(OH)₂ + O₂ + 2H₂O -> 2[MnO₂ • 2H₂O]

При действии сильных окислителей наблюдается переход Mn²⁺ в MnO₄^—:

2Mn(OH)₂ + 5Br₂ + 12NaOH  –^кат.CuSO4>  2NaMnO₄ + 10NaBr + 8H₂O

2Mn(NO₃)₂ + 5PbO₂ + 6HNO₃ -> 2HMnO₄ + 5Pb(NO₃)₂ + 2H₂O

2Mn(NO₃)₂ + 5NaBiO₃ + 16HNO₃ -> 2HMnO₄ + 5NaNO₂ + 5Bi(NO₃)₃ + 7H₂O

Оксид марганца (IV) MnO₂ — тёмно-коричневый порошок, нерастворимый в воде. Образуется при термическом разложении нитрата марганца (II):

Mn(NO₃)₂  –^t°>  MnO₂ + 2NO₂­

При сильном нагревании теряет кислород, превращаясь в Mn₂O₃ (при 600°C) или Mn₃O₄ (при 1000°C).

Сильный окислитель:

MnO₂ + 4HCl -> MnCl₂ + Cl₂­ + 2H₂O

При сплавлении с содой и селитрой образует манганат натрия тёмно — зелёного цвета:

MnO₂ + Na₂CO₃ + NaNO₃  –^t°>  Na₂MnO₄ + NaNO₂ + CO₂­

Манганаты также могут быть получены при восстановлении перманганатов в щелочной среде:

Na₂SO₃ + 2KMn⁺⁷O₄ + 2KOH -> Na₂SO₄ + 2K₂Mn⁺⁶O₄ + H₂O

Оксид марганца (VII) Mn₂O₇ — тёмно-зелёная жидкость, кислотный оксид. Получают действием концентрированной серной кислоты на кристаллический KMnO₄ (марганцевая кислота HMnO₄  нестабильна):

2KMnO₄ + H₂SO₄ -> Mn₂O₇¯ + K₂SO₄ + H₂O

При растворении в щелочах образует перманганаты:

Mn₂O₇ + 2KOH -> 2KMnO₄ + H₂O

Перманганат калия KMn⁺⁷O₄ -тёмно-фиолетовое кристаллическое вещество, растворимое в воде. При нагревании разлагается с выделением кислорода:

2KMnO₄  –^t°>  K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂­

Сильный окислитель, причём восстанавливается в кислой среде до Mn²⁺, в нейтральной – до Mn⁺⁴O₂, а в щелочной – до Mn⁺⁶O₄^2-.

Реакции в кислой среде.

5K₂S⁺⁴O₃ + 2KMn⁺⁷O₄ + 3H₂SO₄ -> 6K₂S⁺⁶O₄ + 2Mn⁺²SO₄ + 3H₂O

электронный баланс

Фиолетовый раствор KMnO₄ обесцвечивается при добавлении раствора K₂SO₃.

 Реакции в нейтральной среде

3K₂S⁺⁴O₃ + 2KMn⁺⁷O₄ + H₂O -> 3K₂S⁺⁶O₄ +2Mn⁺⁴O₂¯ + 2KOH

электронный баланс

Фиолетовый раствор KMnO₄ после окончания реакции обесцвечивается и наблюдается выпадение бурого осадка.

Реакции в щелочной среде.

K₂S⁺⁴O₃ + 2KMn⁺⁷O₄ + 2KOH -> K₂S⁺⁶O₄ +2K₂Mn⁺⁶O₄ + H₂O

электронный баланс

Фиолетовый раствор KMnO₄ превращается в зеленоватый раствор K₂MnO₄.

Задачи:

1. Методом электронного баланса подберите коэффициенты в схемах окислительно-восстановительных реакций:
   a) NaNO₂ + KMnO₄ + KOH → NaNO₃ + K₂MnO₄ + H₂O
   б) MnCl₂ + KCIO₃ + KOH → K₂MnO₄ + KCI + H₂O
   в) HCI + KMnO₄ → Cl₂ + MnCl₂ + KCI + H₂O
   r) Mg + KMnO₄ + H₂SO₄ → MgSO₄ + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O
2. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
   a) MnSO₄ → Мп → MnCl₂ → Mn(OH)₂ → Mn(NO₃)₂
   6) KMnO₄ → MnO₂ → MnCl₂ → Мп
3. Вычислите массу перманганата калия, который необходим для окисления сульфита калия массой 7,9 г в нейтральной среде.
4. Марганец получают восстановлением кремнием оксида марганца (ІІІ). Технический оксид массой 20 кг (массовая доля примесей равна 5,2%) восстановлен до металла. Рассчитайте массу полученного марганца.