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

Dương Công Thống V1003269

Huỳnh Lê Vũ V1004053

I MANGAN ĐIÔXIT

1 Cấu tạo

trống bát diện được tạo thành do 6 nguyên tử oxi xếp chặt khít với nhau

thức

Mạng tinh thể

Hằng số mạng

a(pm )

b(pm

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-MnOMnO2

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:

MnO2 + 2KOH nhiệt độ K2MnO3 + H2O Còn khi tác dụng với axit đặc, nóng thì chúng tạo thành các muối bền tương ứng trạng thái oxy hóa +2 của mangan

MnO2 + HClđặc nhiệt độ MnCl2 +Cl2 +2H2 0

b Tính chất ôxi hóa mạnh

Mn(+4) có tính oxy hóa mạnh Nó oxy hóa được HCl tạo thành

Cl2, nó phân hủy H2SO4, HNO3 đặc nóng tạo thành muối Mn2+

rẻ tiền trong phòng thí nghiệm

c Tính khử

thành MnO42-MnO hay MnO4-MnO:

2MnO2 + KClO3 + 6KOH = 3K2MnO4 + KCl +3H2O 2MnO2 + 3PbO2 + 6HNO3 = 2HMnO4 + 3Pb(NO3)2 + 2H2O

4 Điều chế

 Phương pháp điện phân :Phương pháp này được dùng

phổ biến trong tổng hợp MnO2 Các dung dịch điện

điện cực được sử dụng là graphit, chì, titan và hợp kim của nó,… Phương trình chung của quá trình điện phân: (+) Anot: Mn2+ -MnO 2e  Mn4+

Mn4+ + H2O  MnO2 + 4H+ (-MnO) Catot: H+ + 2e  H2

Phản ứng tổng : Mn2+ + 2H2O  MnO2 + 2H+ + H2

 Phương pháp hoá học: Là phương pháp sử dụng các

phản ứng hoá học Phổ biến nhất trong loại này là sử

K2Cr2O7; chất khử có thể dùng là MnSO4, MnCl2,

Na2SO3, H2O2, CuCl, các chất hữu cơ như HCOOH, toluen, CH3CH2OH

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

CuCl ở 1800C trong 18h:

KMnO4 + CuCl + 4HCl  MnO2 + KCl + CuCl2 + Cl2 + 2H2O

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 MnO2 như: pin Zn-MnOMnO2, Li-MnOMnO2, Mg-MnOMnO2

Thuốc tím có tên là kali permanganate,công thức là KMnO4 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 MnO2 + 4 KOH + O2 → 2 K2MnO4 + 2 H2O

2 MnO42– + Cl2 → 2 MnO4– + 2 Cl– Ngoài ra có thể tạo ra thuốc tím bằng cách cho ion Mn2+ tác dung với những chất ôxi hóa mạnh như PbO2 ,NaBiO3