Luận văn thạc sĩ hoá học nghiên cứu điều chế bột mangan đioxit điện giải bằng phương pháp điện phân dung dịch mangan sunfat

iii 3.1.5 Ảnh hưởng nhiệt độ dung dịch điện phân đến hiệu suất dòng 52 3.1.6 Ảnh hưởng thời gian điện phân đến hiệu suất dòng 54 3.2 XÁC ĐỊNH ĐIỀU KIỆN TỐI ƢU VÀ XÂY DỰNG QUY TRÌNH ĐIỀU CHẾ EMD BẰNG PHƢƠNG PHÁP ĐIỆN PHÂN DUNG DỊCH MnSO4 56 3.2.2 Quy trình điều chế EMD dạng bột phương pháp điện phân dung dịch mangan sunfat .56 3.2.3 Thuyết minh quy trình điều chế .57 3.3 XÁC ĐỊNHCÁC ĐẶC TÍNH CỦA EMD ĐIỀU CHẾ ĐƢỢC THEO QUY TRÌNH TRÊN 58 3.3.1 Phân tích hàm lượng MnO2 , độ ẩm pH mẫu 58 3.3.2 Cấu trúc tinh thể thành phần pha sản phẩm 58 3.3.3 Hình thái kích thước hạt trung bình .59 3.3.4 Bề mặt riêng sản phẩm 60 3.3.5 Tính chất nhiệt sản phẩm .60 3.3.6 Tính chất điện hóa sản phẩm 61 KẾT LUẬN 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn d Cấu trúc   MnO2 Cấu trúc mạng lưới tinh thể   MnO2 mô tả cấu trúc phát triển không theo quy luật hai dạng cấu trúc ramsdellite   MnO2 Theo tác giả D Guyomard [32], tinh thể   MnO2 kết hợp   MnO2 ([1 x 1]) ramsdellite ([1 x ]) Tuỳ vào mức độ đóng góp hai thành phần vào cấu trúc mà giản đồ XRD   MnO2 có khác   MnO2 có cấu trúc mao quản [1 x 1] [1 x 2], chí tinh thể   MnO2 tồn mao quản lớn [2 x 2] Một điều quan trọng cấu trúc   MnO2 ramsdellite có mặt ion oxi xếp mặt phẳng ngang, với   MnO2 có mặt oxi xếp đỉnh hình chóp cấu trúc ramsdellite Hình 1.4: Cấu trúc tinh thể   MnO2   MnO2 có cấu trúc dựa sở mạng tà phương   MnO2 ramsdellite, nhiên có cấu trúc hồn thiện hơn, khơng phá huỷ tính tà phương mạng, tăng khuyết tật làm giảm tính trật tự phạm vi xếp nguyên tử mangan Có lẽ phối hợp hai loại cấu trúc mà   MnO2 có hoạt tính hóa học cao, xốp diện tích bề mặt lớn e Cấu trúc   MnO2 Cấu trúc mạng lưới tinh thể   MnO2 hình thành dựa phối hợp cấu trúc   MnO2 ramsdellitte gây xếp nguyên tử mangan chặt chẽ, xuất nhiều khuyết tật vị trí mangan Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn a Tính chất axit-bazo MnO2 Khi đun nóng, MnO2 tan axit kiềm oxit lưỡng tính, nhiên khơng tạo sản phẩm muối Mn4+ bền theo phản ứng trao đổi mà tác dụng chất oxi hóa Ví dụ với dung dịch axit HCl đặc: MnO2  HCl  MnCl2  Cl2  H 2O Ở người ta giả thiết ban đầu tạo sản phẩm MnCl4: MnO2  HCl  MnCl4  H 2O Nhưng hợp chất không bền phân hủy thành MnCl2 khí clo Tương tự phản ứng với axit sunfuric đặc: 4MnO2  H SO4  2Mn2 ( SO4 )3  O2  H 2O Theo quan điểm lưỡng tính MnO2 người ta cho ban đầu tạo muối Mn(SO4)2: MnO2  H SO4  Mn( SO4 )  H 2O Sau muối khơng bền, bị nước phân hủy thành muối mangan (III) giải phóng khí oxi Khi tan dung dịch kiềm đặc KOH hay NaOH, MnO2 tạo nên dung dịch màu xanh lam chứa ion Mn (III) hay Mn (V) sau: 2MnO2  KOH  K MnO4  K 3[ Mn(OH )6 ] Còn nấu chảy kiềm đặc tạo muối manganit: MnO2  NaOH  Na2 MnO3  H 2O b Tính oxi hóa- khử MnO2 Với số oxi hóa trung gian (IV) MnO2 thể tính oxi hóa tính khử Tính chất biểu diễn tổng qt qua hình 1.6 1.70 V 2.09 V Mn+7 -0.90 V Mn+6 -1.28 V Mn+5 1.23 V 2.9 V 3+ MnO20.95 V Mn 1.5 V Mn2+-1.18 V Mn 1.51 V Hình 1.6: Sơ đồ oxi hóa-khử MnO2 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 10 * Tính oxi hóa Ở nhiệt độ cao, bị chất khử thông thường C, CO H2 khử thành kim loại: MnO2  2CO  Mn  2CO2 Ở 00C, huyền phù MnO2 nước dễ dàng tác dụng với khí sunfuro tạo thành mangan (II) đithionat: MnO2  2SO2  MnS 2O6 tạo thành mangan (II) sunfat đun nóng: MnO2  SO2  MnSO4 Trong mơi trường axit, chất hữu có có tính khử mạnh (như axit oxalic, axit foocmic, đường…) dễ dàng đưa MnO2 muối Mn2+ : MnO2  H SO4  H 2C2O4  MnSO4  2CO2  2H 2O * Tính khử Tính khử MnO2 thể đặc trưng phản ứng với chất oxy hố mạnh mơi trường kiềm Ví dụ, kiềm nóng chảy MnO2 bị O2 khơng khí oxy hoá: 2MnO2  KOH  O2  K MnO4  H 2O Hoặc bị clo oxi hóa thành manganat theo phản ứng: MnO2  KOH  Cl2  K MnO4  KCl  H 2O Trong môi trường axit, MnO2 thể tính khử gặp chất oxy hố mạnh PbO2, KBrO3 Ví dụ: 2MnO2  3PbO2  HNO  HMnO4  3Pb( NO3 )  H 2O c Tính chất nhiệt MnO2 MnO2 dễ bị phân hủy thành oxit thấp nung nóng, qua nghiên cứu phương pháp phân tích nhiệt người ta nhận thấy nhiệt độ từ khoảng 5200C đến 800OC bị phân hủy theo phản ứng: 4MnO2  2Mn2O3  O2  O Cịn nung > 900 C có xảy phản ứng: 2MnO2  2MnO  O2  Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ... PHƢƠNG PHÁP ĐIỆN PHÂN DUNG DỊCH MnSO4 56 3.2.2 Quy trình điều chế EMD dạng bột phương pháp điện phân dung dịch mangan sunfat .56 3.2.3 Thuyết minh quy trình điều chế .57 3.3 XÁC... dung dịch điện phân đến hiệu suất dòng 52 3.1.6 Ảnh hưởng thời gian điện phân đến hiệu suất dòng 54 3.2 XÁC ĐỊNH ĐIỀU KIỆN TỐI ƢU VÀ XÂY DỰNG QUY TRÌNH ĐIỀU CHẾ EMD BẰNG PHƢƠNG PHÁP ĐIỆN PHÂN... SO4 )  H 2O Sau muối khơng bền, bị nước phân hủy thành muối mangan (III) giải phóng khí oxi Khi tan dung dịch kiềm đặc KOH hay NaOH, MnO2 tạo nên dung dịch màu xanh lam chứa ion Mn (III) hay