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ⓘ 高锰酸钾




高锰酸钾
                                     

ⓘ 高锰酸钾

English version: Potassium permanganate

高锰酸钾 (化学式:KMnO 4 ),强氧化剂,紫红色晶体,可溶于水,遇乙醇即被还原。常用作消毒剂、水净化剂、氧化剂、漂白剂、毒气吸收剂、二氧化碳精制剂等。1659年被约翰 格劳勃發現。醫療上有用作清潔消毒,和用來消滅真菌之用。

                                     

1.1. 化學性质 对热不稳定

高锰酸钾加热可以分解,生成锰酸钾、二氧化锰和氧气

2 K M n O 4 → △ K 2 M n O 4 + M n O 2 + O 2 ↑ {\displaystyle {\rm {2KMnO_{4}{\xrightarrow {\triangle }}K_{2}MnO_{4}+MnO_{2}+O_{2}\uparrow }}}

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K 2 MnO 4 、K 2 Mn 4 O 8 和KMnO 2 :

6 K M n O 4 → △ K 2 M n O 4 + K 2 M n 4 O 8 + 4 O 2 ↑ {\displaystyle {\rm {6KMnO_{4}{\xrightarrow {\triangle }}K_{2}MnO_{4}+K_{2}Mn_{4}O_{8}+4O_{2}\uparrow }}} K M n O 4 → △ K M n O 2 + O 2 ↑ {\displaystyle {\rm {KMnO_{4}{\xrightarrow {\triangle }}KMnO_{2}+O_{2}\uparrow }}}

另有实验得出不同的分解历程:

4 K M n O 4 → 290 ∘ C K 2 M n O 4 + K 2 O ⋅ 3 M n O 2 + 5 2 O 2 ↑ {\displaystyle {\rm {4KMnO_{4}{\xrightarrow {290^{\circ }C}}K_{2}MnO_{4}+K_{2}O\cdot 3MnO_{2}+{\frac {5}{2}}O_{2}\uparrow }}} 3 K 2 M n O 4 → 600 ∼ 650 ∘ C 3 K 3 M n O 4 + M n O 2 + O 2 ↑ {\displaystyle {\rm {3K_{2}MnO_{4}{\xrightarrow {600\sim 650^{\circ }C}}3K_{3}MnO_{4}+MnO_{2}+O_{2}\uparrow }}}
                                     

1.2. 化學性质 强氧化性

過锰酸钾有强氧化性,可以在常温下氧化盐酸,这也是实验室制取氯气的方法之一:

2KMnO 4 +16HCl → 2KCl+2MnCl 2 +5Cl 2 ↑+8H 2 O

過锰酸钾也可以被亚硫酸钠还原,得到不稳定的亮蓝色的五价锰盐(MnO 4 3- ),極容易再被亞硫酸鈉還原產生更低價的錳化合物。

過锰酸钾与过氧化氢会剧烈反应,生成氧气;在酸性环境下则会有锰盐生成:

2 KMnO 4 + 3 H 2 O 2 ⟶ 2 KOH + 2 MnO 2 + 2 H 2 O + 3 O 2 ↑ {\displaystyle {\ce

過锰酸钾氧化Mn 2+ 生成MnO 2 沉淀。但有焦磷酸存在时,则按下式反应:

4 Mn 2+ + MnO 4 − + 8 H + + 15 H 2 P 2 O 7 2- → 5 3- + 4 H 2 O

利用其氧化性的特点,可用具有还原性的草酸、维生素C或盐酸羟胺等的溶液来去除過锰酸钾造成的污渍。

另外,過锰酸钾可以和红磷、镁粉、铝粉、硼氢化钠等还原剂形成爆炸性的混合物,摩擦或撞击即可爆炸。因此不可将過锰酸钾和它们混合在一块。

                                     

1.3. 化學性质 其他

高锰酸钾可以和硫酸铝反应,产生過锰酸铝和明矾:

6 KMnO 4 + 4 Al 2 SO 4 3 18H 2 O + 6H 2 O → 2 AlMnO 4 3 + 6 KAlSO 4 2 12H 2 O

在不同的pH下,過錳酸根被還原的產物也有所不同:強鹼性下生成墨綠色的錳酸根MnO 4 2- ,在中性和弱鹼性下生成棕黑色的MnO 2 水合物,而在強酸性下則生成無色的Mn 2+ 。

                                     

2. 安全性

高锰酸钾是一种强氧化剂,所以应使其与可被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。高锰酸钾固体与纯甘油或一些醇反应会剧烈燃烧。

3 C 3 H 5 OH 3 + 14 KMnO 4 ⟶ 14 MnO 2 + 7 K 2 CO 3 + 2 CO 2 ↑ + 12 H 2 O {\displaystyle {\ce

高锰酸钾留下的褐色污渍与亚硫酸氢钠或草酸反应后会褪色。

常温下即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,甚至感受不到温度的升高,其原因尚不明确);在酸性环境下氧化性更强,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。尿液、二氧化硫等可使其褪色。与较活泼金属粉末混合后有强烈燃烧性,危险。该物质在加热时分解成氧气、二氧化锰、锰酸钾(K 2 MnO 4 );在中性溶液中还原产物一般为二氧化锰。另外,该物质的溶液在碱性环境下不稳定,容易生成墨绿色的锰酸钾(K 2 MnO 4 ),加入酸又能生成高锰酸钾。

                                     

3.1. 應用 顯色劑

在實驗室中,常作為顯色劑,用於薄層層析的顯色。

                                     

3.2. 應用 淨化空氣

一些空氣清淨機會有CPZ濾網,用來吸收有害氣體。

CPZ濾網的成分為過錳酸鉀、沸石、活性炭。

                                     

3.3. 應用 工业生产

在化学工业中用于生产维生素C、糖精等。在轻化工业中用作纤维、油脂的漂白和脱色。

                                     

3.4. 應用 消毒杀菌

高锰酸钾具有强氧化性,其溶液用于消毒杀菌。如稀释一定比例后,可以作用于人体,治疗某些炎症。

                                     

4. 储存

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。在酸性或碱性溶液中稳定性更差。

                                     
  • 高氙酸钾 K4XeO6 是高氙酸的钾盐 九水物为无色透明晶体 稳定性介于六水和八水高氙酸钠之间 溶解度比高氙酸钠大 制备方法如下 向浓氢氧化钾溶液中加入少量固体 高锰酸钾 保温70 C三天 至紫色褪去 然后与三氧化氙溶液在0 C混合 并真空蒸馏蒸出约一半的水 再加入三氧化氙溶液 并缓慢冷却至5 C 这时就可析出高氙酸钾的九水合物结晶
  • 草酸根离子 见右图 可作配体 与很多金属离子形成配合物 尤其是螯合物 该离子中 含有一个平面的八电子π体系 电子稳定性特别突出 它属于还原性阴离子 可被氧化剂 如 高锰酸钾 氧化为二氧化碳 草酸盐有毒 人吞食可能發生草酸盐中毒 导致肾脏疾病甚至死亡 草酸根离子可沉淀钙离子 生成不溶于水的草酸钙 草酸钠 - Na2C2O4
  • 丁酸室温下为无色油状液体 - 8 C凝固 164  C沸腾 可溶于水 乙醇和乙醚 其水溶液中加入氯化钙会沉淀出丁酸 丁酸被重铬酸钾和硫酸氧化得到二氧化碳和乙酸 被碱性 高锰酸钾 氧化则得到二氧化碳 丁酸钙 Ca C4H7O2 2 H2O 的溶解度随温度升高而降低 丁酸的结构异构体为异丁酸 2 - 甲基丙酸 Adimix Sodium
  • 还原反应 涉及此类反应的基团包括醇羟基 醛基 酮基和羧基 在适宜的条件下 它们可以互相转变 另外 多数有α - 氢的芳香环取代基能被 高锰酸钾 氧化为羧基 这些反应一般用 高锰酸钾 臭氧 重铬酸钾等强氧化性物质作氧化剂 一些有机金属化合物及其他有活泼键的强还原性物质作还原剂
  • 无色油状液体 工业品呈棕黄色 带有特殊臭味 易溶于甲醇 乙醇 丙酮 甲苯 二甲苯 氯代烃 脂肪油等有机溶剂 难溶于石油醚 对光和热比较稳定 用过氧化氢和 高锰酸钾 氧化时可得到相应的亚砜和砜 硫加入硫化物水溶液中 与硫酸二甲酯反应得二甲二硫 二甲二硫与间甲酚在浓硫酸作用下反应 得3 - 甲基 - 4 - 甲硫基苯酚 3 - 甲基 - 4 - 甲硫基苯酚与O
  • 白色或微褐色粉末 不溶于水 可溶于乙醇 易溶于三氯甲烷 微溶于苯和乙酸乙酯 酚羟基遇三氯化铁显黄色 可以使 高锰酸钾 褪色 以3, 4 - 二甲基吡啶为原料, 与碘甲烷及氯化对甲氧基苄基镁缩合, 还原 环合生成中间体2 - 羟基 - N, 5, 9, - 三甲基 - 6, 7 - 苯吗喃 酰基化 氰化和水解制成5
  • 它在Mitsunobu反应和Hammick反应中用作底物 吡啶 - 2 - 甲酸可由2 - 甲基吡啶的氧化反应制得 氧化剂可选用 高锰酸钾 等 Lide, DR. CRC Handbook of Chemistry and Physics, Internet Version 2005
  • 主要用于纺织工业及水的消毒 二次世界大戰時 德軍的Me 163彗星式火箭戰鬥機用的燃料之一 與高濃度過氧化氫一起使用 紫色结晶 溶於液氨 高錳酸鉀 高錳酸鈉 高錳酸銨 Record of CAS RN 10118 - 76 - 0 in the GESTIS Substance Database from
  • 最早制得的锰 V 酸盐是Na3MnO4 10H2O 但后来发现它实际上是Na3MnO4 0.25NaOH 10H2O 用过量的亚硫酸钾还原 高锰酸钾 MnO 4 SO2 3 H2O MnO3 4 SO2 4 2 H 锰酸钾与过氧化氢在10mol L的氢氧化钾溶液中反应

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