bài báo cáo - tổng quan về mangan dioxit, sản xuất thuốc tím

bài báo cáo - tổng quan về mangan dioxit, sản xuất thuốc tím tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bà...

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU HÓA VÔ CƠ BÀI BÁO CÁO TỔNG QUAN VỀ MANGAN ĐIÔXIT,SẢN XUẤT THUỐC TÍM Nhóm 9 Lê Thị Hồng Phương V1002518 Ngô Thị Yến Thảo V1003034 Dương Công Thống V1003269 Huỳnh Lê Vũ V1004053 I. MANGAN ĐIÔXIT 1. Cấu tạo MnO 2 có cấu tinh thể kiểu rutil. Các nguyên tử mangan chiếm một nửa lỗ trống bát diện được tạo thành do 6 nguyên tử oxi xếp chặt khít với nhau. Hợp chất Công thức Mạng tinh thể Hằng số mạng a(pm ) b(pm ) c(pm) α 0 β 0 γ 0 β-MnO 2 MnO 2 Orthombic 4446 932 285 90 90 90 Bảng 1.Các thông số mạng tinh thể Tế bào mạng lưới thuộc hệ tứ phương khối tâm của cation Mn4+ còn anion tạo thành bát diện đều bao quanh mangan (2 ion oxi nằm ở mặt trên dọc theo một đườngchéo, 2 ion oxi nằm ở mặt dưới cùng theo hướng đường chéo đó, 2 ion oxi nữa nằm ngay trong tế bào nhưng theo hướng đường chéo khác). Hình 1. Cấu trúc tinh thể β-MnO 2 2. Tính chất lí học. o Là chất rắn màu nâu đen , có thành phần thay đổi ,tồn tại trong thiên nhiên dưới dạng khoáng pirolusit o Là hợp chất rất bền,khong tan trong nuoc va ngay cả trong nhiều axit khi không đốt nóng 3. Tính chất hóa học điển hình a. Tính chất lưỡng tính Hợp chất oxyt có tính lưỡng tính nhưng cả tính axit, tính bazơ đều yếu: khi nấu chảy với kiềm chúng tạo thành muối manganit: MnO 2 + 2KOH nhiệt độ K 2 MnO 3 + H 2 O Còn khi tác dụng với axit đặc, nóng thì chúng tạo thành các muối bền tương ứng trạng thái oxy hóa +2 của mangan. MnO 2 + HCl đặc nhiệt độ MnCl 2 +Cl 2 +2H 2 0 b. Tính chất ôxi hóa mạnh Do tính không bền của các muối Mn 4+ mà các hợp chất Mn(+4) có tính oxy hóa mạnh. Nó oxy hóa được HCl tạo thành Cl 2 , nó phân hủy H 2 SO 4 , HNO 3 đặc nóng tạo thành muối Mn 2+ và giải phóng oxy. MnO 2 được dùng làm chất oxy hóa mạnh, rẻ tiền trong phòng thí nghiệm. c. Tính khử khi tác dụng với các chất oxy hóa mạnh hơn như KClO 3 , PbO 2 … hợp chất Mn lại thể hiện tính khử và có thể chuyển thành MnO 4 2- hay MnO 4 - : 2MnO 2 + KClO 3 + 6KOH = 3K 2 MnO 4 + KCl +3H 2 O 2MnO 2 + 3PbO 2 + 6HNO 3 = 2HMnO 4 + 3Pb(NO 3 ) 2 + 2H 2 O 4. Điều chế  Phương pháp điện phân :Phương pháp này được dùng phổ biến trong tổng hợp MnO 2 . Các dung dịch điện phân có thể dùng là dung dịch muối MnCl 2 , MnSO 4 , các điện cực được sử dụng là graphit, chì, titan và hợp kim của nó,… Phương trình chung của quá trình điện phân: (+) Anot: Mn 2+ - 2e → Mn 4+ Mn 4+ + H 2 O → MnO 2 + 4H + (-) Catot: H + + 2e → H 2 Phản ứng tổng : Mn 2+ + 2H 2 O → MnO 2 + 2H + + H 2 ↑  Phương pháp hoá học: Là phương pháp sử dụng các phản ứng hoá học. Phổ biến nhất trong loại này là sử dụng phản ứng oxi hoá khử với chất oxi hoá là KMnO 4 , K 2 Cr 2 O 7 ; chất khử có thể dùng là MnSO 4 , MnCl 2 , Na 2 SO 3 , H 2 O 2 , CuCl, các chất hữu cơ như HCOOH, toluen, CH 3 CH 2 OH 2KMnO 4 + 3NaHSO 3 NaHSO 4 + 2MnO 2 + Na 2 SO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O 2KMnO 4 + 3Na 2 SO 3 + H 2 O MnO 2 + 2KOH + 3Na 2 SO 4 2KMnO 4 + 3NaNO 2 + H 2 O 3NaNO 3 + 2MnO 2 + 2KOH 2KMnO 4 + 3KNO 2 + H 2 O 3KNO 3 + 2MnO 2 + 2KOH  Phương pháp thuỷ nhiệt: Thực hiện phản ứng hoá học có thêm điều kiện nhiệt độ và áp suất cao. Tổng hợp được β-MnO 2 bằng phản ứng thủy nhiệt giữa KMnO 4 và CuCl ở 180 0 C trong 18h: KMnO 4 + CuCl + 4HCl → MnO 2 + KCl + CuCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O 5. Ứng dụng Đioxit mangan có nhiều ứng dụng trong thực tế như: làm chất xúc tác trong tổng hợp hữu cơ, xử lí môi trường (xử lí asen, hấp thụ CO,…), được dùng làm chất ôxi hóa mạnh trong phòng thí nghiệm và đặc biệt được sử dụng làm điện cực trong pin và ăcqui. Một số loại pin sử dụng điện cực MnO 2 như: pin Zn-MnO 2 , Li-MnO 2 , Mg-MnO 2 . II. Sản xuất thuốc tím Thuốc tím có tên là kali permanganate,công thức là KMnO 4 .Thuốc tím được sản xuất trong công nghiệp từ mangan điôxit .Mangan điôxit tác dụng với kali hydroxyt trong môi trường chứa ôxi ,sản phẩm tạo thành là kali manganate .Sau đó điện phân sản phẩm trong môi trường kiềm thì thu được kali permanganate. 2 MnO 2 + 4 KOH + O 2 → 2 K 2 MnO 4 + 2 H 2 O 2 MnO 4 2– + Cl 2 → 2 MnO 4 – + 2 Cl – Ngoài ra có thể tạo ra thuốc tím bằng cách cho ion Mn 2+ tác dung với những chất ôxi hóa mạnh như PbO 2 , NaBiO 3 . như: pin Zn-MnO 2 , Li-MnO 2 , Mg-MnO 2 . II. Sản xuất thuốc tím Thuốc tím có tên là kali permanganate,công thức là KMnO 4 .Thuốc tím được sản xuất trong công nghiệp từ mangan điôxit .Mangan điôxit. LIỆU HÓA VÔ CƠ BÀI BÁO CÁO TỔNG QUAN VỀ MANGAN ĐIÔXIT,SẢN XUẤT THUỐC TÍM Nhóm 9 Lê Thị Hồng Phương V1002518 Ngô Thị Yến Thảo V1003034 Dương Công Thống V1003269 Huỳnh Lê Vũ V1004053 I. MANGAN ĐIÔXIT 1 với kali hydroxyt trong môi trường chứa ôxi ,sản phẩm tạo thành là kali manganate .Sau đó điện phân sản phẩm trong môi trường kiềm thì thu được kali permanganate. 2 MnO 2 + 4 KOH + O 2 → 2 K 2 MnO 4