高锰酸钾

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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
 
  • [O-][Mn](=O)(=O)=O.[K+]
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·mol⁻¹
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
ΔfHm298K −813.4 kJ·mol−1
S298K 171.7 J·K−1·mol−1
危险性
欧盟危险性符号
氧化性氧化性 O
有害有害 Xn
危害环境危害环境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
高锰酸钙
相关化学品 锰酸钾
七氧化二锰
若非注明,所有数据均出自标准状态(25 ℃,100 kPa)下。

高锰酸钾(英语:Potassium permanganate;化学式KMnO₄),在香港俗称“灰锰氧”。属强烈氧化剂,紫黑色晶体,可溶于,遇乙醇即还原。常用作消毒剂水净化剂氧化剂漂白剂二氧化碳精制剂等。1659年由约翰·格劳勃发现。[1]在医疗用途方面则主要用作清洁消毒和杀灭真菌

来源[编辑]

实验室对其需求高,高锰酸钾的制造规模大。一般常见制备方法有以下两种:

矿石中取得的二氧化锰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,再于碱溶液与氧化剂电解氧化得到高锰酸钾。

2MnO₂+4OH⁻+O₂ → 2MnO₄²⁻+2H₂O
2 MnO₄²⁻+Cl₂ → 2MnO₄⁻+2Cl⁻

或者也可以二氧化铅铋酸钠等强氧化剂氧化Mn²⁺生成。高锰酸钾的颜色明显,此反应也用于检验Mn²⁺。

化学性质[编辑]

对热不稳定[编辑]

高锰酸钾加热分解,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:[2]

另有实验得出不同的分解历程:[3]

强氧化力[编辑]

高锰酸钾有强氧化力,可以在常温氧化盐酸,这也是实验室制取氯气的方法之一:

2KMnO₄+16HCl → 2KCl+2MnCl₂+5Cl₂↑+8H₂O

高锰酸钾也可用亚硫酸钠还原,得到不稳定的亮蓝色的五价锰盐(MnO₄³⁻)[4],极易再被亚硫酸钠还原产生更低价的锰化合物。

高锰酸钾与过氧化氢会剧烈反应,生成氧气;在酸中则会生成锰盐:

2KMnO₄+3H₂O₂ → 2KOH+2MnO₂+2H₂O+3O₂↑

2KMnO₄+5H₂O₂+6H⁺ → 2K⁺+2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑

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:

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

利用其氧化性的特点,可用有还原力草酸维生素C盐酸羟胺等溶液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易爆混合物,摩擦或撞击即可爆炸;不应混合在一起。

其他[编辑]

高锰酸钾可以和硫酸铝反应,产生高锰酸铝明矾[4]

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

高锰酸根的还原产物因pH而异:强碱中生成墨绿色的锰酸根MnO₄²⁻,在中性和弱碱中生成棕黑色的MnO₂水合物,而在强酸中则生成极浅粉红色Mn²⁺。

与浓硫酸反应生成七氧化二锰,易爆。

尿液二氧化硫等可将其褪色。

安全[编辑]

高锰酸钾是强氧化剂,应与可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。固体高锰酸钾与纯甘油或一些醇反应会剧烈燃烧。

3C₃H₅(OH)₃+14KMnO₄ → 14MnO₂+7K₂CO₃+2CO₂↑+12H₂O

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,甚至感受不到温度升高,原因尚不明确);在酸中氧化力更强,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。与活泼金属粉末混合后可能会强烈燃烧,危险。在中性溶液中还原产物一般为二氧化锰。另外,该物质的溶液在碱中不稳定,容易生成墨绿色锰酸钾(K₂MnO₄),加入酸又能生成高锰酸钾。

用途[编辑]

显色剂[编辑]

在实验室常作为显色剂,用于薄层层析显色。

净化空气[编辑]

一些空气清净机会有CPZ滤网,用来吸收有害气体。

CPZ滤网的成分为高锰酸钾、沸石活性炭

滴定[编辑]

维生素C水溶液能将高锰酸钾溶液褪色,维生素C溶液越浓,用量就越少。根据这特性,就能够用高锰酸钾测定蔬菜或水果中的维生素含量。

此外,在分析化学中,高锰酸钾还能用来滴定一些还原剂来测定其含量。

工业生产[编辑]

在化学工业用于生产维生素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[编辑]

高锰酸钾有强氧化力,其溶液用于消毒杀菌。

储存条件[编辑]

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。在酸或碱中更不稳定。

参考资料[编辑]

  1. ^ Glauber, Johann Rudolph, Prosperitas Germaniae (The prosperity of Germany), part 3 (Amsterdam, (Netherlands): Johann Jansson, 1659), pp. 93–94. From pp. 93–94: " … donec tandem Magnesiam istam nitro fixo permixtam, in crucibulo forti coctione a nitro reseratam vidi, unde elegans color purpureus provenit, massam hanc effusam in pulvere redegi, aqua calida extraxi, per filtrum liquorem transmisi. Tandem vero elegantissimum purpureum, igneumque liquorem accepi, qui fere singulis horis in frigore tantummodo consistens colorem permutavit, sic ut jam viridis, jam caerulei, jam sanguinei coloris sponte sua factus sit, mox iterum alios elegantissimos colores receperit." ( … until finally I saw [that] by mixing that magnesia [i.e., magnesia nigra, Pyrolusite, the ore containing manganese dioxide ] with fixed niter [i.e., inert niter, potassium carbonate], by cooking [it] in a strong crucible, [the colored compound was] released by the niter, whence a fine purple color arises; this mass [was] poured out, reduced to powder, extracted with hot water, [and] the solution passed through a filter. Then I got a truly most elegant, purple, and fiery solution, which nearly every hour ([while] standing just in the cold) changed color, so that it was spontaneously made now green, now blue, now red in color; soon again it received other most elegant colors.) Glauber JR. Prosperitatis Germaniae pars .... 3: In qua Salpetrae ex variis ubiq, obviis subiectis facillime atque copiose extrahendi modus traditur. Eiusve utilitates summae declarantur [Part of the Prosperity of Germany .... 3: In which the method of extracting saltpeter from various everywhere, in the most convenient and abundant manner, is given. His interests are clearly stated]. (原始内容存档于2016-12-20) –通过Bavarian State Library (Latin).  Translated in: Glauber JR. The Works of the Highly Experienced and Famous Chymist, John Rudolph Glauber. 由Packe C翻译. London, England: Thomas Millbourn. 1689: 353. (原始内容存档于2012-01-07). 
  2. ^ 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
  3. ^ 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
  4. ^ 4.0 4.1 《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