THÍ NGHIỆM NGHIỆM
MƠ TẢ THÍ NGHIỆM VÀ QUAN SÁT HIỆN TƯỢNG SÁT HIỆN TƯỢNG
PHƯƠNG TRÌNH PHẢN ỨNG, GIẢI THÍCH HIỆN TƯỢNG, TÍNH TỐN HIỆN TƯỢNG, TÍNH TỐN
1
Điều chế KMnO4:
Cho thật nhanh 3g KOH cho vào chén sắt rồi trộn với 2,5g KClO3. Cho từ từ đến hết 1,5g MnO2. Đun hỗn hợp ở 600oC khoảng 20 phút. Lấy ra để
nguội thấy sản phẩm cĩ màu xanh lục. Hịa tan sản phẩm bằng 50ml nước
cất rồi cho vào becher 250ml ta thấy dd
cĩ màu xanh.
Cho HCl 2N vào trung hịa cho tới
khi dd cĩ màu tím hẳn.
Để yên dd 3 phút rồi lọc lấy dd qua
phễu lọc chân khơng. Thể tích dung
dịch thu được là 76ml.
Lấy 25ml dd này cho vào buret. Dùng ống hút bầu hút chính xác 10ml
FeSO4 0,1N cho vào erlen 250ml, thêm
vào 50ml nước cất và 6 ml H2SO4đậm đặc. Nhỏ KMnO4 xuống từ từ cho đến
khi dd chyuển sanh màu hồng nhạt thì dừng. Thể tích KMnO4 đã dùng là 3.2ml.
KClO3+3MnO2+6KOHto3K2MnO4+KCl+3H2O Màu xanh lục là màu của K2MnO4.
3K2MnO4+H2O2KMnO4+MnO2+4KOH (1) HCl + KOH KCl + H2O
Khi cho HCl vào sẽ làm cân bằng phản ứng (1) dịch
chuyển theo chiều tạo ra KMnO4.
Định phân FeSO4:
2KMnO4 + 10FeSO4 + 8H2SO4 5Fe2(SO4)3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O
0.3125( ) 2 . 3 1 . 0 * 10 ) ( 4 N CN KMnO Số mol KMnO4 thực tế: 00475 . 0 5 1 * 076 . 0 * 2 . 3 1 . 0 * 10 tt n (mol)
Số mol KMnO4 lý thuyết: 2 1,5 x 0, 0115 3 87 lt n (mol) Hiệu suất: *100% 41.30% 0115 . 0 00475 . 0 H 2 Tính chất của các hợp chất Mn:
a) Cho NaOH 2N vào dd Mn2+ trong 3 ống nghiệm ta thấy cĩ tủa
Mn(OH)2 trắng xuất hiện.
Ống 1: Khi để tủa Mn(OH)2 ngồi khơng khí, kết tủa sẽ hĩa nâu đen.
Ống 2: Thử tủa với HCl 2N thì tủa tan nhưng sau đĩ tạo tủa mịn màu
đen.
Ống 3: Thử tủa với dd NaOH đậm đặc dư thì thấy tủa khơng tan.
b)Cho vào ống nghiệm 2 giọt dd
Mn2+ + 2OH- Mn(OH)2
- Do oxy trong khơng khí oxy hĩa Mn(OH)2 thành Mn(OH)4. Nhưng Mn(OH)4 khơng bền thủy phân tạo
MnO2màu nâu đen.
2Mn(OH)2 + O2+ 2H2O 2Mn(OH)4 Mn(OH)4 MnO2 + 2H2O
Mn(OH)2 +2HCl MnCl2 + 2H2O
Tủa mịn màu đen là MnO2sinh ra theo cơ chế trên. - Mn(OH)2chỉ tan ít trong dung dịch kiềm rất đặc,
tạo phức. Phức này khơng bền, phân hủy ngay trong
dung dịch kiềm đặc nên xem như khơng phản ứng
Mn(OH)2 + NaOH = Na[Mn(OH)3]
Kết luận:
Muối Mn2+ thì bền nhưng hydroxit thì khơng bền
dễ bị oxy hĩa.
Mn(OH)2cĩ tính bazơ yếu.
41 MnSO4 lỗng và 3 giọt dd NaOH 2N,
cĩ kết tủa trắng tạo thành sau đĩ hĩa
nâu một phần trong khơng khí.
Thêm vào đĩ 5-6 giọt H2O2 3%. Ta thấy cĩ kết tủa nâu đen tạo thành và cĩ bọt khí xuất hiện.
c) Cho vào ống nghiệm 1ml dd
muối Mn2+, thêm vào đĩ 1 nhúm bột
K2S2O8 và 1ml NaOH đặc rồi đun nhẹ ống nghiệm.
Khi chưa đun pư xảy ra nhanh
chĩng, xuất hiện tủa màu đen, phản ứng tỏa nhiệt.
Sau khi đun nhẹ thì dd chuyển sang
màu tím. Nếu tiếp tục đun thì dd chuyển sang màu xanh.
d)Cho vào ống nghiệm 1ml KMnO4 lỗng, thêm vào 3 giọt KI
0,5N và 3 giọt H2SO4 2N. Ta thấy cĩ
tủa tím than tạo thành. Khi cho thêm KI thì tủa tan tạo dd màu nâu đất.
Mn(OH)2 hĩa nâu đen một phần do tác dụng với
oxy trong khơng khí.
2Mn(OH)2 + O2 + 2H2O Mn(OH)4 Mn(OH)4 MnO2nâu đen + 2H2O Khi cho H2O2 vào:
H2O2 H2O + [O] 2[O] O2
Bọt khí là oxy. Oxy nguyên tử sinh ra nhiều chưa
kịp tác dụng nên kết hợp với nhau thanh oxy phân tử
bay ra.
Mn2+ +S2O82-+4OH-MnO2đen+2SO42-+H2O Màu tím của dd là do sự hiện diện của ion MnO4-. Mn2+ +S2O82-+16OH-2MnO4-+10SO42-+8H2O
Màu xanh của dd là do ion MnO42- tạo thành vì bị đun mất nước.
2MnO4- + MnO2 + OH- 3MnO42- + 2H2O
2KMnO4+10KI+8H2SO46K2SO4+2MnSO4+5I2+8H2O Tủa I2 bị hịa tan trong KI dư:
I2 + KI KI3 nâu đất
TRẢ LỜI CÂU HỎI:
Câu 1: giải thích các giai đoạn điều chế KMnO4:
Đun nĩng hỗn hợp gồm KOH, KClO3, MnO2ở 600oC để KOH nĩng chảy tạo sự tiếp
xúc pha tốt, thuân lợi cho phản ứng và để oxy hĩa MnO2 bằng KClO3trong mơi trường KOH
nĩng chảy tạo K2MnO4 (do MnO42- bền trong mơi trường OH-).
Hịa tan sản phẩm vào nước rồi cho HCl vào để trung hịa KOH và tạo mơi trường
trung hồ cho K2MnO4 thủy phân thành KMnO4.
3KMnO4 + 2H2O = 2KMnO4 + MnO2 + 4KOH
Chấm thử trên giấy lọc đến khi cĩ màu tím hẳn để đảm bảo K2MnO4 chuyển hoàn tồn thành KMnO4.
Lọc bỏ rắn dư chưa phản ứng để thu dd KMnO4 .
Định phân KMnO4 bằng FeSO4 để xác định nồng độ của KMnO4. Từ đĩ tính được
hiệu suất của quá trình.
Câu 2: vai trị của KClO3 và KOH:
KClO3đĩng vai trị là chất oxy hĩa.
KClO3+3MnO2+6KOHto3K2MnO4+KCl+3H2O Cl5+ + 6e = Cl-
42 KClO3 + 3 MnO2 + 6KOH to 3K2MnO4 + KCl + 3H2O (1)
3K2MnO4 + H2O = 2KMnO4 + MnO2 + KOH (2)
Từ 2 phản ứng trên ta thấy số phân tử KOH được hoàn trả lại nhỏ hơn số phân tử phản ứng. Vì vậy KOH là tác chất phản ứng.
Câu 3:
Mục đích của việc thêm HCl 2N là để trung hịa KOH nhằm làm cân bằng (2) dịch
chuyển theo chiều tạo ra KMnO4 và tạo mơi trường cho K2MnO4 thủy phân thành KMnO4.
KOH + HCl KCl +H2O
Câu 4:phương trình phản ứng định phân giữa KMnO4 và FeSO4 chuẩn:
2KMnO4 + 10FeSO4 + 8H2SO4 5Fe2(SO4)3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O
Câu 5: tính oxy hĩa của KMnO4 phụ thuộc vào nhiều mơi trường: Trong mơi trường acid: Mn2+ bền.
MnO4- + 8H+ + 5e Mn2+ + 4H2O
Ví dụ: 2KMnO4 + 10FeSO4 + 8H2SO4 5Fe2(SO4)3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O
Trong mơi trường trung tính: Mn4+ bền chủ yếu là MnO2. MnO4- + 2H2O + 3e MnO2 + 4OH-
Ví dụ: 2KMnO4 + 3Na2SO3 + H2O 2MnO2 + 3Na2SO4 + 2KOH
Trong mơi trường bazo: Mn6+ bền.
MnO4- + 1e MnO42-
43