锰

锰

锰，化学符号是Mn，它的原子序数是25，是一种灰白色、硬脆、有光泽的过渡金属，纯净的金属锰是比铁稍软的金属，含少量杂质的锰坚而脆，潮湿处会氧化。锰广泛存在于自然界中，土壤中含锰0.25%，茶叶、小麦及硬壳果实含锰较多。接触锰的作业有碎石、采矿、电焊、生产干电池、染料工业等。1774年，甘恩分离出了金属锰。柏格曼将它命名为manganese（锰）。锰可用铝热法还原软锰矿制得。银白色金属，质坚而脆。属于VIIB族元素。密度7.44克/立方厘米。熔点1244℃，沸点1962℃。在固态状态时它以四种同素异形体存在α锰(体心立方)，β锰(立方体)，γ锰(面心立方)，δ锰(体心立方)。电离能为7.435电子伏特。锰在元素周期表上位于第四周期，第VIIB族，属于比较活泼的金属，加热时能和氧气化合，易溶于稀酸生成二价锰盐。

锰的化合价为+2、+3、+4、+5+6和+7。分别颜色为+2粉红色，+3为不稳定红色结晶，+4为黑色粉末，+5为青蓝色，+6为墨绿色的晶体，+7价位暗紫黑色的晶体。

化合价

锰的化合价有+2、+3、+4、+6和+7。其中以+2(Mn2+的化合物)、+4(二氧化锰，为天然矿物)和+7(高锰酸盐，如KMnO4)、+6(锰酸盐，如K2MnO4)为稳定的氧化态。

在酸性溶液中，+3价的锰和+6价的锰均比较容易发生歧化反应:

Mn较稳定，不容易被氧化，也不容易被还原。MnO4和MnO2有强氧化性。在碱性溶液中，Mn(OH)2不稳定，易被空气中的氧气氧化为MnO2;MnO4也能发生歧化反应，但反应不如在酸性溶液中进行得完全。下面列出部分其化合价对应的化合物:

Mn-3:Na3[Mn(CO)4]

Mn-1:Na[Mn(CO)5]

Mn0:MnMn2(CO)10 K6[Mn(CN)6]

Mn+1:K5[Mn(CN)6]

Mn+2:MnO 二价锰盐

Mn+3:MnF3 K3[Mn(CN)6]

Mn+4:MnO2 K2[MnF6] MnF4

Mn+5:Na3MnO4

Mn+6:MnO4

Mn+7:MnO4- MnO3F KMnO4

和氧气的反应

在空气中易氧化，生成褐色的氧化物覆盖层。它也易在升温时氧化。氧化时形成层状氧化锈皮，最靠近金属的氧化层是MnO(一氧化锰)，而外层是Mn3O4(四氧化三锰):

在高于800℃的温度下氧化时，MnO的厚度逐渐增加，而Mn3O4层的厚度减少。在800度以下出现第三种氧化层Mn2O2。在约450℃以下最外面的第四层氧化物MnO2是稳定的。

和水、酸的反应

锰和铁化学性质相似，常温与水反应缓慢，当自身高温时，反应迅速，水变为氢气，锰被氧化，形成复杂氧化物:

锰易溶于稀酸，并有氢气放出，生成二价锰离子:锰和浓硫酸、浓硝酸等氧化性酸反应生成二氧化硫、二氧化氮，自身被氧化成二价锰:

锰和锰矿是有些极大的分别的。

制备方法电解法

工业上可以用通直流电电解硫酸锰溶液的方法制备金属锰。这种方法成本较高，但成品纯度好。

制备溶液采用锰矿粉与无机酸反应加热制取锰盐溶液，同时向溶液中加入铵盐作缓冲剂，用加氧化剂氧化中和的方法除去铁，加硫化净化剂除去重金属，然后过滤分离，在溶液中加入电解添加剂作为电解溶液。工业生产广泛采用硫酸浸锰方法制取电解液，用氯化锰盐溶液电解制取金属锰的方法还未形成规模性生产。

电解操作过程。向隔模电解槽注入含硫酸铵的硫酸锰水溶电解液，接通直流电，产生电析作用，在阴极板上析出金属锰，阳极板析出氧气。

火法

火法冶炼包括硅还原法(电硅热法)和铝还原法(铝热法)。

一、铝还原法(铝热法)

铝热法是采用铝作还原剂，利用还原氧化锰释放的化学热进行冶炼的一种生产金属锰方法。MnO比热效果小反应实际上不能进行;而MnO2比热效果大，活性氧含量过大，反应几乎是爆发式进行。因此Mn3O4最好。由于铝还原法不能去除杂质，需要用纯度高的软锰矿(MnO2)甚至用电解二氧化锰作原料。Al还原法需要耗铝成本高，但具有反应过程激烈，生产设备和工艺比较简单的优点。但即使用含锰量特别高的原料冶炼，合金仍然夹杂有磷、铝等有害杂质，此法很少用来生产金属锰。

二、硅还原法(电硅热法)

电硅热法生产金属锰应用得比较广泛，这种方法的主要优点是生产成本比较低，然而与电解法相比，对锰矿品位要求比较高，获得的金属锰纯度不高，含锰为94%~98%。当采用硅锰与锰矿熔炼时:MnO2在1000℃高温下分解成Mn3O4和O2在熔融炉渣中，Mn3O4被Si置换分解:

MnO最后被Si再还原为金属锰。用硅(Si)或低碳硅锰还原，发热量小，必须在电炉内进行上式反应属可逆反应，需添加石灰使SiO2造渣，使反应向右进行。

高锰酸钾

高锰酸钾（Potassium permanganate）（化学式：KMnO₄），强氧化剂，紫红色晶体，可溶于水，遇乙醇即被还原。在化学品生产中，广泛用作为氧化剂，例如用作制糖精，维生素C、异烟肼及安息香酸的氧化剂；在医药上用作防腐剂、消毒剂、除臭剂及解毒剂；在水质净化及废水处理中，作水处理剂，以氧化硫化氢、酚、铁、锰和有机、无机等多种污染物，控制臭味和脱色；在气体净化中，可除去痕量硫、砷、磷、硅烷、硼烷及硫化物；在采矿冶金方面，用于从铜中分离钼，从锌和镉中除杂，以及化合物浮选的氧化剂；还用于作特殊织物、蜡、油脂及树脂的漂白剂，防毒面具的吸附剂，木材及铜的着色剂等。

化学性质

化学式:KMnO4，相对分子质量为158.03395，高锰酸钾常温下即可与甘油(丙三醇)等有机物反应甚至燃烧;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;粉末散布于空气中有强烈刺激性。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:

2KMnO4=△=K2MnO4+MnO2+O2↑

·高锰酸钾在酸性溶液中还原产物为二价锰离子

·高锰酸钾在碱性溶液中还原产物一般为墨绿色的锰酸钾(K2MnO4)。

·高锰酸钾在中性环境下还原产物为二氧化锰。

·高锰酸钾加热→锰酸钾+二氧化锰+氧气（初中实验室制取氧气的方法之一）。

维生素C的水溶液能使高锰酸钾溶液褪色，并且维生素C溶液越浓，水溶液用量就越少。根据这一特性，就能够用高锰酸钾测定蔬菜或水果中的维生素含量。高锰酸钾造成的污渍可用还原性的草酸、维生素C等去除。强氧化剂，在酸性条件下氧化性更强，可以用做消毒剂和漂白剂，和强还原性物质反应会褪色，如SO2、不饱和烃。

特殊反应

4.特殊反应

(1)二价锰离子在碱性或者中性溶液中，为高锰酸钾所氧化而生成二氧化锰的褐色沉淀。

2KMnO4+3MnSO4+2H2O=K2SO4+5MnO2↓+2H2SO4

(2)三价铬离子在弱酸性或碱性热溶液中，被高锰酸钾所氧化，其颜色由蓝绿色变为黄色，并产生二氧化锰之水合物的褐色沉淀。

Cr2(SO4)3+2KMnO4+5H2O =△= 2MnO(OH)2↓+K2Cr2O7+3H2SO4