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简议各种氧化态的锰之间的转化

2016年12月17日

朱舟，马思行，童谣，屠鑫明，钟博元

北京大学生命科学学院

一、摘要

针对锰的氧化态多样，颜色变化丰富的特点，我们讨论了多种氧化态锰之间

的转化，并对影响转化的实验条件进行了具体分析，经过查阅文献资料，我们得

出了锰的各种氧化态的性质和锰在各种氧化态之间转化的原理以及反应条件对

其的影响。

二、前言

锰是一种多氧化态的金属元素，有二价，三价，四价，六价，七价五种常见

氧化态。在生活中具有广泛应用，研究它各种氧化态之间的相互转化对工业生产

具有重大意义，是推动我国冶金工业的关键。在实验中，我们进行了锰二价、四

价、六价和七价之间的相互转化和反应。发现对于同一个氧化态的锰在不同的条

件下发生了不同的反应，于是我们针对这一现象进行了深入探讨。

三、内容

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1、通过自由能来解释锰不同价态间的转化［］

（1）酸性溶液中

1）图中最低点为Mn2+的点，表明相比于锰的其

他氧化态，Mn2+是该条件下（pH=0）最稳定的

热力学状态。事实也如此，在酸性介质中，若使

Mn2+参与氧化还原反应，需极强氧化剂如SO2-、

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PbO、NaBiO等与之作用才行。

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2）Mn3+点位置高于相邻点Mn（Ⅱ）、Mn（Ⅱ）

点的连线，即处于“凸点”。是热力学不稳定状态，

能发生歧化反应而转变成两个相邻质点。

2Mn3++2H0=Mn2++MnO+4H+由于发生歧化反

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应，使该点(Mn3+)的ⅡG由所在点垂直下降到两

个相邻质点的连线上，使两条连线斜率相等，电

动势为零，反应达到平衡态。同理该条件，MnO2-

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也不稳定，歧化生成MnO2和MnO4-。

3）Mn(Ⅱ)点的位置处在相邻质点连线下方，即处于“凹”点位置。说明它比相邻

质点的共存体系稳定。反应向归中反应方向进行。如在Mn2+过量情况下：

2MnO-+3Mn2++2H0=5MnO+4H+

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4）从氧化态看，在酸性介质中，可以稳定存在的Mn3+、MnO、MnO-都有一定

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的氧化能力，以MnO-点的位置最高，氧化性最强，在酸性介质中是强氧化剂。

4

（2）碱性溶液中

在pH=14时,MnO42-点位置处在MnO2、

MnO4-连线上，因而三者可以共存，MnO42-在

碱性介质中能够稳定存在；Mn(Ⅱ)点比Mn(II)

点位置低，因而Mn(Ⅱ)比Mn(Ⅱ)稳定。

2、不同反应条件对锰各种氧化态之间相互转

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化的影响［］

（1）NaOH的用量对KMnO生成的影响

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实验现象如图

在一般碱性的溶液里，锰的+VII、+VI、+IV氧化态对应的离子能够以相当的浓

度共存。当碱性增强时，反应向有利于MnO42-生成的方向移动，随着MnO42-的

不断生成，溶液的颜色发生上述一系列变化。

（2）KMnO的用量对KMnO生成的影响

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取1/4米粒大小的MnO固体于试管中，加入14滴6mol·L-1NaOH溶液和一定

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量的0.01mol·L-1KMnO溶液，在80Ⅱ～90Ⅱ的水浴中加热，观察溶液颜色的变