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  • 二氧化锰

    二氧化锰是一种呈黑色棕色的固体,经常出现于软锰矿及锰结核中。二氧化锰(自然界以软锰矿形式存在),分子式:MnO₂。密度是5.026,不溶于水和硝酸。在热浓硫酸中放出氧而成硫酸锰。在盐酸中放出氯而成氯化锰与苛性碱和氧化剂共熔,放出二氧化碳而成高锰酸盐,是强氧化剂;大量用于炼钢,并用于制玻璃、陶瓷、搪瓷、干电池等。也常在化学反应中作为催化剂。在1967年共使用了500000吨的软锰矿。二氧化锰也经常被用来制作高锰酸钾(KMnO4)。它常被用作有机化学中的氧化剂。切记防止吸入和吃下去,虽不需要特殊防护,氧化性也不算强,自己勾兑成15%,危险度就会降低,基本没有什么危险。

    编辑摘要

    基本信息 编辑信息模块

    中文名称: 二氧化锰 外文名: Manganese dioxide
    别名: 软锰矿、五氧化二锰 化学式: MnO2
    IUPAC名: Manganese dioxide Manganese(IV) oxide CAS号: 1313-13-9
    摩尔质量: 86.9368 g mol-1 外观: 黑色固体
    密度: 5.026 g/cm3 (固) 熔点: 535
    溶解度(水): 不可溶

    目录

    化学性质/二氧化锰 编辑

    化学式:MnO2;摩尔质量:86.9368 g mol-1。分解:在水中的溶解度 不可溶。热力学:标准摩尔生成焓fHo298 −520.9 kJ/mol标准摩尔熵So298 53.1 J.K−1.mol−1。危险性:EU分类、有害。警示性质标准词:R20/22。安全建议标准词:S2、S25。相关化学品:其他阴离子、二硫化锰、其他阳离子、二氧化锝二氧化铼、三氧化二锰三氧化锰

    溶解性/二氧化锰 编辑

    不溶于水,不溶于硝酸

    用途/二氧化锰 编辑

    二氧化锰二氧化锰
    用作氧化剂,也用于炼钢、玻璃、陶瓷、搪瓷、干电池、火柴、医药等。用于锰盐制备,也用作氧化剂、除锈剂用于锰盐的制备,也用作氧化剂、除锈剂。属强氧化剂,主要用于干电池作去极化剂、玻璃工业脱色剂、油漆油墨干燥剂、防毒面具吸收剂、火柴助燃剂等。参见化学二氧化锰。主要用在干电池中作去极化剂。是玻璃工业中的良好脱色剂,可将低价铁盐氧化成高铁盐,使玻璃的蓝绿色转为弱黄色。电子工业中用以制锰锌铁氧体磁性材料。炼钢工业中用作铁锰合金的原料,浇铸工业的增热剂。防毒面具中用作一氧化碳的吸收剂。化学工业中用作氧化剂(如紫红素合成)、有机合成的催化剂、油漆和油墨的干燥剂。也用作火柴工业的助燃剂,陶瓷、搪瓷的釉药和锰盐的原料。还用于烟火,水的净化除铁、医药、肥料及织物印染等方面。化学工业上用于生产硫酸锰、高锰酸钾、碳酸锰、氯化锰、硝酸锰一氧化锰等。硫酸锰用作肥料和饲料添加剂。医药部门用锰的化合物作消毒剂、氧化剂、催化剂、洗胃剂和催吐剂。锰用作干电池和制氮肥的脱硫剂;还广泛用于冶金、陶瓷、玻璃、轻工、机械、火柴、电子、染料、国防、通讯、环保等部门。[1]

    制备方法/二氧化锰 编辑

    方法一

    硫酸锰法将菱锰矿粉硫酸质量比值l:1.8~1:2.0混合进行反应,生成硫酸锰,正常情况下使用电解槽的循环酸,并补充部分硫酸,待Ph4时,加入少量二氧化锰粉,将溶液中Fe2+氧化成Fe3+,再加石灰乳中和至Ph近中性,加人硫化钡饱和溶液,使重金属离子生成硫化物沉淀,经过滤配制成电解液组成:MnSO4120±20 g/L、H7SO430±10 g/L,在温度93±5℃,槽电压2~3 V下,通常经20~30天电解,在阳极上沉积生成块状粗品,粗品经剥离、粉碎、用水多次漂洗,并加入碳酸氢钠中和至Ph 5~7,再经过滤、干燥、粉碎,制得电解二氧化锰产品。其MnCO3+H2SO4→MnSO4+H2O+C02↑2FeSO4+MnO2+2H2SO4→Fe2(SO4)3+MnSO4+2H2OFe2(SO4)3+6H2O→3H2SO4+2Fe(OH)3↓MnSO4+2H2O[电解]→MnO2+H2SO4+H2氯化锰法将菱锰矿与过量盐酸进行反应,生成氯化锰溶液,待反应完成后,加入石灰进行中和,控制Ph4左右,加入氧化剂过氧化氢使Fe2+氧化生成氢氧化铁沉淀而除去,净化的氯化锰溶液加入硝酸锰配成电解液,使氯化锰浓度0.5~2.0 mol/L,HCl的浓度0.01~1.0 mol/L。电解液中可加入含量10%~15%的硝酸锰,在温度85~95℃下电解,这样可解决电解过程中微量氯放出反应所造成的空气污染及腐蚀问题。电解得到纤维状二氧化锰,再经粗品剥离、粉碎、中和漂洗、过滤、干燥、粉碎,制得电解二氧化锰产品。其MnCO3+2HCl→MnCl2+H20+CO2↑Mncl2+2H2O[电解]→MnO2+2HCl+H2↑

    方法二

    硝酸锰法将软锰矿与煤粉混合,经还原焙烧使高价锰还原成一氧化锰,用硝酸及硫酸浸取,经过滤、净化,得硝酸锰溶液,再经浓缩、热分解得二氧化锰,最后经稀硝酸精制、硫酸活化处理、水洗、干燥,制得化学二氧化锰产品。其MnO2+C→MnO+COMnO2+CO→MnO+CO2MnO+2HNO3→Mn(NO3)2+H2OMn(NO3)2→MnO2+2NO2碳酸锰法软锰矿细粉碎与煤粉混合,进行还原焙烧生成氧化亚锰,用硫酸浸取,所得硫酸锰溶液中和到Ph4~6,沉淀杂质过滤除渣,滤液加硫化钠净化,经压滤,加入碳酸氢铵及晶种生成碳酸锰沉淀,在空气中通水蒸气于大约450℃下焙烧热分解,生成二氧化锰,剩余的碳酸锰及低价氧化锰,经硫酸溶出,氯酸钠重质化,再经洗涤,烘干得化学二氧化锰。其2MnO2+C→2MnO+CO2↑MnO+H2SO4。MnSO4+H2OMnSO4+2NH4HCO3→MnCO3+2NH4HSO4MnCO3+0.5O2→MnO2+CO2↑MnCO3+H2SO4→MnSO4+H2O+CO2↑5MnSO4+2NaC1O3+4H2O→5MnO2+Na2SO4+4H2SO4+C12↑天然锰矿活化法将高质量的软锰矿在空气中加热到600~800℃,或在还原剂(如煤粉、天然气)存在下,加热到300℃进行还原焙烧,使二氧化锰还原生成三氧化二锰,还原产物再经热硫酸处理,歧化三氧化二锰得到高活性.Γ-MnO2和硫酸锰,酸浸后浆液经过滤、洗涤、干燥、制得活性二氧化锰。公式:2MnO2+C→Mn2O3+COMn2O3+H2SO4→MnSO4+MnO2+H2O

    方法三

    多为地下开采,一般工艺流程同“磷块岩”。常用的选矿方法有手选、磁选、浮选、重选等,此外化学选矿和细菌浸取法用于锰矿石有大量试验。[1]

    其他氧化物/二氧化锰 编辑

    二氧化锰与氢氧化钠(NaOH)或者氢氧化钾(KOH)熔融,且加有一些氧化物如硝酸钾(KNO3)或高氯酸钾(KClO4)时,大约10分钟就会生成锰酸钾(K2MnO4),其离子方程式如下:2MnO2 + 4OH- + O2 → 2MnO42- + 2H2O 锰酸盐也可在酸性溶液中歧化为二氧化锰和高锰酸盐,反应如下:3MnO42- + 4H+ → 2MnO4- + MnO2(s) + 2H2O

    合成/二氧化锰 编辑

    二氧化锰在有机化学中十分有用。被用于氧化物的二氧化锰的形态不一,因为二氧化锰有多个结晶形态,化学式方面可以写成MnO2-x(H2O)n,其中x介于0至0.5之间,而n可以大于0。二氧化锰可在不同pH下的高锰酸钾(KMnO4)和硫酸锰(MnSO4)的反应之中产生。啡色的二氧化锰沈淀物很干和很活跃。最有效的有机溶剂包括芳香性物质、氯化碳、四氢呋喃酯类等。其中一个二氧化锰专用的化学反应是将类转化为类。即使该醇类中有双键,也不会被二氧化锰所氧化。cis-RCH=CHCH2OH + MnO2 → cis-RCH=CHCHO + H2O + MnO 当中的产物即使有多活跃也不会再被氧化。二醇类可被二氧化锰氧化为二酮。其他二氧化锰的反应极之多,可用在氧化出芳香物和三醇等。

    其他用途/二氧化锰 编辑

    二氧化锰二氧化锰
    二氧化锰在实验室中还有很多用途,举例如下:使用氯酸钾(KClO3)制备氧气时,二氧化锰可以用作催化剂。 二氧化锰亦可以催化过氧化氢(H2O2)的分解。其催化效果如下: 2H2O2 + 2MnO2 → 2MnO3 + 2H2O。2MnO3 → 2MnO2 + O2↑。与浓盐酸(HCl)混合加热制备氯气(Cl2):MnO2 + 4HCl(浓) → MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O。二氧化锰也被用作颜料、有色玻璃等。可用作制造锂二氧化锰电池或其他电池。

    毒性/二氧化锰 编辑

    氧化锰粉尘可引起人的锰尘肺。高价锰氧化物,不论侵入机体的途径,其毒性作用对大脑有损伤。其他参见金属锰。[1]

    中毒处理方法/二氧化锰 编辑

    1、皮肤接触:脱去污染的衣着,用流动清水冲洗;
    2、眼睛接触:提起眼睑,用流动清水或生理盐水冲洗,就医;
    3、吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处,如呼吸困难,给输氧,就医;
    4、食入:饮足量温水,催吐,就医;

    致死量/二氧化锰 编辑

    吸入高浓度氯化锰,可引起呼吸困难、意识模糊。慢性中毒,初期表现为神经衰弱综合征和植物神经功能障碍,发展出现明显锥体外系损害为主的神经体征。
    中国MAC(mg/m3):0.2(MnO2)/M3 
    前苏联MAC(mg/m3):未制定标准 
    TLVTN:5mg(Mn)/m3 
    TLVWN:未制定标准 
    急性毒性:LD50:1715 mg/kg(小鼠经口)

    防护措施/二氧化锰 编辑

    氧化锰粉尘可引起人的锰尘肺,高价锰氧化物不论侵入机体的途径,其毒性作用对大脑有损伤。其他参见金属锰。[1]


    相关文献

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    参考资料
    [1]^引用日期:2012-06-10
    扩展阅读
    1中国化工信息网
    2化化网词典

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