Mn2+在酸性介質(zhì)中比較穩(wěn)定,要將它氧化成MnO4-是很困難的,只有在高酸度的熱溶液中,與強(qiáng)氧化劑反應(yīng),例如,過硫酸銨(E°S2O82-/SO42-=2.01V)或二氧化鉛(E°PbO2/Pb2+=1.46V)等才能使Mn2+氧化成MnO4-離子。
2Mn2++5S2O82-+8H2O=(△ Ag+催化)16H++10SO42-+2MnO4-
2Mn2++5PbO2+4H+=2MnO4-+5Pb2++2H2O
在堿性介質(zhì)中,Mn2+卻易被氧化。
MnO2+2H2O+2e- ?Mn(OH)2 +2OH- E°B=-0.05V
O2+2H2O+4e- ?4OH- E°B=0.401V
例如,向錳(Ⅱ)鹽溶液中加入強(qiáng)堿,可得到白色的Mn(OH)2沉淀,它在堿性介質(zhì)中很不穩(wěn)定,與空氣接觸即被氧化生成棕色的MnO(OH)2或MnO2·H2O。
MnSO4+2NaOH=Mn(OH)2↓+Na2SO4
2Mn(OH)2+O2=2MnO(OH)2
多數(shù)錳(Ⅱ)鹽如鹵化錳、硝酸錳、硫酸錳等強(qiáng)酸鹽都易溶于水。在水溶液中,Mn2+離子常以淡紅色的[Mn(H2O6)]2+水合離子存在。從溶液中結(jié)晶出的錳(Ⅱ)鹽是帶結(jié)晶水的粉紅色晶體。例如,MnCl2·4H2O、Mn(NO3)2·6H2O和Mn(ClO4)2·6H2O等。
二氧化錳與濃H2SO4反應(yīng)而得到硫酸錳MnSO4·xH2O(x=1、4、5、7)。
2MnO2+2H2SO4=2MnSO4+2H2O+O2↑
室溫下,MnSO4·5H2O是較穩(wěn)定的,加熱脫水為白色無水硫酸錳,在紅熱時也不分解,所以硫酸錳是最穩(wěn)定的錳(Ⅱ)鹽。不溶性的錳鹽有碳酸錳、磷酸錳、硫化錳等。
唯一重要的錳(Ⅳ)化合物是二氧化錳MnO2,它是一種很穩(wěn)定的黑色粉末狀物質(zhì),不溶于水。
二氧化錳在酸性介質(zhì)中是一種強(qiáng)氧化劑,而本身轉(zhuǎn)化成M2+。例如,它與濃鹽酸反應(yīng)可得到氯氣。
MnO2+4HCl=(△)MnCl2+Cl2↑+2H2O
實驗室中常用此反應(yīng)制備氯氣。
二氧化錳在堿性介質(zhì)中,有氧化劑存在時,還能被氧化而轉(zhuǎn)變成錳(Ⅵ)的化合物。例如,MnO2和KOH的混合物于空氣中,或者與KClO3、KNO3等氧化劑一起加熱熔融,可以得到綠色的錳酸鉀K2MnO4
2MnO2+4KOH+O2=2K2MnO4+2H2O
3MnO2+6KOH+KClO3=3K2MnO4+KCl+3H2O
基于MnO2的氧化還原性,特別是氧化性,使它在工業(yè)上有很重要的用途。例如,它是一種廣泛應(yīng)用的氧化劑,玻璃工業(yè)中,將它加入熔態(tài)玻璃中,以除去帶色雜質(zhì)(硫化物和亞鐵鹽)。在油漆工業(yè)中,將它加入熬制的半干性油中,可以促進(jìn)這些油在空氣中的氧化作用。MnO2還大量用于干電池中以氧化在電極上產(chǎn)生的氫。它也是一種催化劑(如在KClO3制氧反應(yīng)中)和制造錳鹽的原料。