Mn(Ⅴ)的定性检验及试管实验的条件优化

杨天鹤 亢立群 寇焜照 杨娟

(北京大学化学与分子工程学院 北京 100871)

锰(Mn)元素拥有丰富的电子价态，包括+2，+3，+4，+5，+6和+7价，不同价态通常对应不同颜色。其中，Mn(Ⅴ)最不稳定，容易发生迅速而完全的歧化，因此Mn(Ⅴ)的化合物在一般实验室条件下很难制备。在大学普通化学实验“氧化还原及元素性质：铬、锰”中，对Mn(Ⅱ)、Mn(Ⅲ)、Mn(Ⅳ)、Mn(Ⅵ)、Mn(Ⅶ)的生成、颜色及存在条件均有详细描述，但却没有涉及Mn(Ⅴ)。为此，我们探讨了在实验室制备Mn(Ⅴ)的反应条件，提出了在试管实验里迅速制备和检验Mn(Ⅴ)的方法，以帮助学生认识Mn的所有电子价态。

1 实验原理

2 试剂及仪器

实验中使用的试剂有：0.01mol/L KMnO4(aq)，40%NaOH(aq)，饱和Na2SO3(aq)，0.5mol/L Na2SO3(aq)，MnO2(s)，冰，去离子水。

实验中使用的仪器为：紫外可见吸收光谱仪(Shimadzu UV-2450)。

3 实验步骤和现象

取5mL 0.01mol/L KMnO4置于烧杯中，加入15mL 40%NaOH，在冰水浴冷却下缓慢滴加饱和Na2SO3溶液，溶液颜色变为绿色；继续滴加直至溶液呈亮蓝色。

取1mL上述亮蓝色溶液，置于离心管中，用1mL去离子水稀释，产生棕色浑浊，溶液变为蓝绿色。离心，取1mL上清液测定紫外可见吸收光谱。

3.4 逐滴反应后溶液的吸收光谱测定

取1滴0.01mol/L KMnO4滴入1mL 40%NaOH中，置于冰水浴中冷却，逐滴加入0.01mol/L Na2SO3，每加入一滴后，观察溶液颜色并测定其紫外可见吸收光谱。

4 光谱数据及讨论

4.1 亮蓝色溶液的吸收光谱

图的紫外可见吸收光谱

图的紫外可见吸收光谱

图溶液的紫外可见吸收光谱

图溶液稀释后离心上清液的紫外可见吸收光谱

4.4 KMnO4溶液中加入Na2SO3溶液的吸收光谱

图5 向溶液中逐滴加入溶液的紫外可见吸收光谱变化图图中数字为与谱图对应的加入滴数；随着的加入量增大，吸收峰位逐渐红移。

5 优化的Mn(Ⅴ)试管实验步骤

5.1 Mn(Ⅴ)制备

5.2 Mn(Ⅴ)检验

6 结论

参 考 文 献

[1] Holleman A F,Wiberg E.Inorganic Chemistry.34th ed.London:Academic Press,2001

[2] Sekula-Brzezińska K,Wrona P K,Galus Z.ElectrochimActa,1979,24:555

[3] 北京大学普通化学教研室.普通化学实验.北京:北京大学出版社,1999

[4] Kingsley J D,Prener J S,Segall S.PhysRev,1965,137:A189