由二氧化锰制备碳酸锰实验研究报告

由二氧化锰制备碳酸锰的实验研究报告纲要：因为高纯碳酸锰在通信业的宽泛应用，碳酸锰的制备工艺成为了值得研究的问题。本文介绍了工业上几种制备方法，并议论了实验室方法中几种复原剂的差别，以及制备过程和含量剖析过程。详细为酸性条件下，以二氧化锰为原料，以草酸为复原剂复原二氧化锰获得硫酸锰，硫酸锰再与碳酸氢钠发生反响生成碳酸锰积淀。碳酸锰积淀经清洗、烘干后对其纯度

进行剖析。重点词：二氧化锰碳酸锰实验室制法络合滴定工业制法

序言：

1．二氧化锰（MnO2）：黑色粉末状固体物质，晶体呈金红石构造，不溶于水，二氧化锰显弱酸性，在酸性介质中是一种强氧化剂，在碱性介质中，易被氧化成锰酸盐。碳酸锰（MnCO3）俗称“锰白”，

为玫瑰色三角晶系菱形晶体或无定形亮白棕色粉末，微溶于水(在25℃时溶解度为1.34*10—4g，溶度积

为×10-11)，溶于稀无机酸，微溶于一般有机酸，不溶于乙醇、液氨。相对密度3．125。碳酸锰在干燥

的空气中稳固，湿润环境中易氧化，生成三氧化二锰而渐渐变为棕黑色。受热时会分解氧化成黑色的四

氧化三锰并放出CO2，与水共沸时即水解。在沸腾的氢氧化钾中生成氢氧化锰。碳酸锰是制造电信器械

软磁铁氧体、合成二氧化锰和制造其余锰盐的原料，用作脱硫的氧化剂、瓷釉、涂料和清漆的颜料，也用作肥料和饲料增添剂。它同时用于医药、电焊条辅料等，且可用作生产点解金属锰的原料。所以能在

实验室里经过较简易的方法制备MnCO3是一件很存心义的工作。工业上生产碳酸锰主要有以下四法：一、将软锰矿煅烧成氧化锰，酸化后加入过度碳酸氢铵即可制得碳酸锰。二、以菱锰矿为原料，采纳无机酸

浸取，获得相应的锰盐溶液，锰盐与碳酸盐积淀剂再进行复分解反响制得碳酸锰。三、向锰盐溶液中通

入二氧化碳、氨气制备碳酸锰。四、用贫矿湿法可直接生产高纯度碳酸锰。

2+

2 -

5.实验室由MnO2制备MnCO3的实验的流程：MnO→Mn→(CO)MnCO

233。

重点步骤是将

2+

MnO2复原为Mn这个过程中选择什么复原剂，主要的复原

剂

有C粉、Fe2+、I-、浓HCl、浓H2SO4、Na2SO3、H2O2、H2C2O4。本文简单介绍了各个实验方案的优弊端及制备方法。

本文实验中是采纳H2C2O4为复原剂，把Mn（IV）复原成Mn（II）转移至溶液中，再与碳酸氢铵反响，生成碳酸锰积淀。反响方程式：

H2C2O4·2H0(s)+MnO2(s)+H2SO4(aq)=MnS04(aq)+CO2(g)+2H2OMnS04+2NH4HCO3=MnCO3+(NH4)2SO4+CO2（g）+H2O

各个实验方案的排列及比较：1．C粉高温法2+2-

C+MnO2→（高温）Mn→（H2SO4）Mn→(CO3)MnCO3。该方法需要高温，这就需要用到酒精喷灯，能源耗费大。此外，C在高温加热条件下会生成CO等污染气体，假如操作不慎，CO气体产生得许多会使实验者有CO中毒的危险，故而这个方案不宜在实验室里进行操作。2.Fe2+法

22

+

2

+

3

+

2

+

MnO+Fe→Mn+Fe。要使Mn稳固存在于溶液中，溶液的pH要保持在3～7

之间，这样的偏酸性条件会使Fe3+变为Fe(OH)（3使Fe3+完整积淀的pH=2～

3）。

此外要制备MnCO，就要向溶液中加入2

--

C

O或HCO，而FeCO和Mn(OH)都

33332

是积淀，Fe(OH)3也是红褐色积淀，所以要经过控制溶液的酸碱

度使

Fe3+

预

先积淀掉才能够制备获得较纯净的MnCO3，但这样操作较麻烦。此外，Fe3+、2+

Fe也简单形成胶体，一旦有MnCO3积淀产生，对胶体的吸附作用是不行防止的，故而所制得的MnCO3会含有杂质，后续的清洗除杂较麻烦。此外，实验操作步骤增加也会影响到生产率。-法该法因为I-在溶液中的溶解度不大，要保证氧化复原反响能较完全地进行，

就要保证

-

+I

2→I3

，

I

是配离子，一般较稳

固，

-

和在溶液中的浓

度。I

I

3

MnO反响会困难一些。此外，产物中

会有I

，

I

是有毒的，但能够经过加萃

222

取剂，将其萃取到烧杯底部，使其不易挥发出来。因为萃取作用是依据相似相溶原则，I-也会溶于基层萃取剂层，使和MnO2反响的I-的量大大减少。

此外，萃取剂一般是不与水互溶的，故而这就隔绝了

反响。

总的

MnO和

I

2

来说，该法在产率方面较其余方法差一些。4.浓HCl法该种方法最大的弊端在于它的产物中会出现Cl2剧毒物，是污染气体，不符

合绿色化学实验的要求。此外，该方法和H2O2法有相像的弊端，即没法很好地控制浓盐酸使用的量。浓H2SO4法4MnO2+6H2SO4（浓）=2Mn(SO4)3+6H2O+O2↑。紫色的Mn2(SO4)3不稳固，会转变为MnSO4，故总反响为2MnO2+2H2SO4（浓）=2MnSO4+2HO+O2↑。该方法虽说比浓HCl法（要产生Cl2）要

好一些，可是仍存在弊端。该反响过于强烈，产生的O2气泡极具膨胀，会带走很多MnO2原资料。此外，溶液是体现强酸

-3-2+

性的，再加入CO 或HCO使Mn转变为为MnCO积淀较其余方法困难一

些。

3

6.Na2SO3法该方法的弊端在于会产生污染气体SO2，Na2SO3一定分批加入，操作较繁琐。此外，引入的Na2SO4比较难除掉。

7.H2O2法这类方法的利处是H2O2是一种绿色环保试剂，但显然的弊端是很难控制溶液的pH值和H2O2的滴加快度。将H2O2（一般用30%）溶液中加入H2SO4溶液

此后再加到装有

MnO的烧杯中，该反响极为强烈，又极难控制各物质的

量

5

2

+4+

的比率。若H2O2加过度就会把Mn氧化成Mn（因H2O2拥有氧化复原两性），

24+2

+22

若HO加过少就难以将Mn完整复原成Mn，故而HO的加入量要严格控制。可是在实践操作中是极难做到的，经过实践证明用这个方法不易成功，制

得的

3

4

+3 MnCO也会含有很多

杂质Mn，故而制得

的

MnCO的颜色不是肉色，

而

是夹杂着黑褐色或深红色。8.H2C2O4法

2-2+

C2O4+H++MnO2→Mn+H2O+CO2。这个方案的长处就是