Tính oxi hóa của KMnO4 phụ thuộc vào môi trường như thế nào

Tính oxi hoá của KMnO4 phụ thuộc vào môi trường phản ứng: Dùng 3 ống nghiệm mỗi ống đựng khoảng 2 ml dung dịch K2SO3: Ống 1: thêm 0,5 ml giọt dung dịch H2SO4 loãng. Ống 2: thêm 1 ml nước cất. Ống 3: thêm 0,5 ml dung dịch KOH loãng. Nhỏ từ từ vào từng ống nghiệm mỗi ống khoảng 1 ml dung dịch KMnO4. Quan sát hiện tượng, viết phương trình phản ứng. Kết luận về tính oxi hoá của KMnO4 phụ thuộc vào môi trường như thế nào?

Nội dung chính Show

Tính chất vật lý thuốc tím
Tính chất hóa học thuốc tím
Điều chế thuốc tím
Ứng dụng của thuốc tím

Trang chủ » KHOA HỌC TỰ NHIÊN » Thuốc tím KMnO4 là gì?

Thuốc tím có công thức hóa học là KmnO4 là một loại thuốc thử quan trọng trong hóa học. Ngoài ra thuốc tím còn có nhiều tác dụng trong y học giúp sát trùng vết thương và nhiều công dụng khác.

Tính chất vật lý thuốc tím

Kali permanganat là một tinh thể hoặc hạt hình lăng trụ màu tím đen, có ánh kim màu xanh lam, không mùi.
Độ hòa tan: Hòa tan trong nước, dung dịch kiềm, ít tan trong metanol, acetone, axit sulfuric.
Điểm nóng chảy là 240 °C, tiếp xúc với các vật liệu dễ cháy có thể gây cháy.
Mật độ: 1,01g/mLat 25 °C.
Độ hòa tan trong nước: 6,4 g/100 ml (20 °C).
Công thức phân tử: KMnO4.
Trọng lượng phân tử: 158.0300.

Tính chất hóa học thuốc tím

Kali permanganat là một trong những chất oxy hóa mạnh nhất, và nó bị ảnh hưởng rất nhiều bởi độ pH, và có khả năng oxy hóa mạnh nhất trong dung dịch axit.
Axit permanganic axit HMnO4 và anhydride Mn2O7 đều là chất oxy hóa mạnh, có thể tự động phân hủy, sinh nhiệt và tiếp xúc với các chất hữu cơ để gây cháy.
Kali permanganat có đặc tính oxy hóa mạnh và thường được sử dụng làm tác nhân oxy hóa trong phòng thí nghiệm và công nghiệp, và phân hủy khi có mặt ethanol. Nó từ từ phân hủy thành mangan dioxide, muối nitrat kali và oxy trong môi trường axit.
Khi tác dụng với hợp chất hữu cơ nó sẽ giải phóng oxy và mangan dioxide.

Sau đây là các loại phản ứng hóa học thông dụng của thuốc tím với nhiều hợp chất vô cơ và hữu cơ mà bạn cần nắm vững.

Phản ứng phân hủy nhiệt

Khi KMnO4 tiếp xúc với ánh sáng mặt trời sẽ phân hủy thành nhiều hợp chất và khí oxi.

PTPƯ: 2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2
Hoặc: 6KMnO4 → 2K2MnO4 + K2MnO8 + 4O2

KMnO4 Phản ứng với ethanol

PTTƯ: 5C2H5OH + 4KMnO4 + 6H2SO4 → 5CH3COOH +4 MnSO4 + 2K2SO4 + 11H2O

KMnO4 Phản ứng với hydro peroxide

Nếu trong môi trường kiềm hoặc trung tính.

PTTƯ: 2KMnO4 + 3H2O2 → 2KOH + 2MnO2 + 3O2 + 2H20

Nếu trong môi trường axit

2KMnO4 + 5H2O2 + 3H2SO4 → K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O + 5O2

KMnO4 Phản ứng với glycerol

PTTƯ: 14KMnO4 + 3C3H8O3 → 7K2CO3 + 14MnO2 + 2CO2 + 12H2O

KMnO4 Phản ứng với acetylene

Với môi trường bazơ

PTTƯ: 10KMnO4 + C2H2 + 14KOH → 10K2MnO4 + 2K2CO3 + 8H2O

Với môi trường trung tính

PTTƯ: 10KMnO4 + 3C2H2 +2 KOH → 6K2CO3 +10 MnO2 + 4H2O

Với môi trường axit

2KMnO4 + C2H2 + 3H2SO4 → K2SO4 + 2MnSO4 + 2CO2 + 4H2O

KMnO4 phản ứng với H2S

PTTƯ: 2KMnO4 + 5H2S + 3H2SO4 → K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O +5S

KMnO4 phản ứng với C2H4

Trong môi trường kiềm

C2H4 + 12KMnO4 + 16KOH → 12K2MnO4 + 2K2CO3 + 10H2O

Trong môi trường trung tính

C2H4 + 4KMnO4 → 2K2CO3 + 4MnO2 + 2H2O

Trong môi trường axit

5C2H4 + 12KMnO4 + 8H2SO4 → 12MnSO4 + 6K2SO4 + 10CO2 + 28H2O

KMnO4 phản ứng với HCl đậm đặc để điều chế khí clo

2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 8H2O + 5Cl2

Phản ứng với axit oxalic trong điều kiện axit để tạo thành carbon dioxide

2KMnO4 + 2C2H2O4 + H2SO4 → K2MnO4 + MnO2 + 4CO2 + 2H2O

Điều chế thuốc tím

Kali permanganat được sản xuất trên quy mô lớn do nhu cầu lớn trong phòng thí nghiệm.

Phương pháp phổ biến: mangan dioxide và kali hydroxit thu được trong quặng được đun nóng trong không khí hoặc trộn với kali nitrat (cung cấp oxy) để tạo ra kali manganate, sau đó được điện phân với chất oxy hóa trong dung dịch kiềm.

Ngoài ra, nó có thể được tạo ra bởi phản ứng của ion Mn với chất oxy hóa mạnh như chì dioxide (PbO2) hoặc natri citrate (NaBiO3). Phản ứng này cũng được sử dụng để kiểm tra sự hiện diện của các ion Mn vì màu sắc của thuốc tím là rất quan trọng.

Một phương pháp tương đối đơn giản để điều chế KMnO4 trong công nghiệp là điện phân K2MnO4 bằng cách sử dụng bạch kim làm catốt : đầu tiên , quặng chứa 60% MnO2 được chuyển hóa thành K2MnO4 bởi KOH , sau đó được oxy hóa để tạo thành KMnO4

KMnO4 cũng có thể thu được bằng cách oxy hóa muối mangan (II) trong điều kiện kiềm bằng PbO2 hoặc NaBiO3 và nồng độ kiềm thấp có lợi cho sự hình thành mangan.

Ứng dụng của thuốc tím

Nó được sử dụng rộng rãi như một chất oxy hóa trong sản xuất hóa chất, chẳng hạn như chất oxy hóa cho saccharin, vitamin C, isoniazid và axit benzoic
Sử dụng như một chất bảo quản, khử trùng, khử mùi và thuốc giải độc trong y học.
Trong xử lý nước thải, nó được sử dụng như một tác nhân xử lý nước để kiểm soát mùi và sự đổi màu bằng cách oxy hóa hydro sunfua, phenol, sắt, mangan và các chất ô nhiễm hữu cơ và vô cơ.
Được sử dụng như một chất tẩy trắng, chất hấp phụ, chất tạo màu và chất khử trùng.

Tóm tắt nội dung tài liệu

A. Phương pháp Pemanganat I. Nguyên tắc của phương pháp: Phương pháp pemanganat dựa trên phản ứng oxi hoá của ion MnO4-. Khả năng oxi hoá của ion MnO4- phụ thuộc vào độ axit của môi trường phản ứng.
Trong dung dịch ion MnO4- bị khử thành Mn2+: MnO4- + 8H+ +5e ↔ Mn2+ + 4H2O EoMnO4-/Mn2+ = 1,51V Trong dunh dịch axit yếu, trung bình và bazơ, sản phẩm phản ứng khử MnO4- là MnO2-: MnO4- + 3e + 2H2O ↔ MnO2 + 4OH- EoMnO4-/MnO2- = 0,588V Trong dung dịch kiềm mạnh, sản phẩm khử của pemanganat MnO4- là manganat MnO42-: - 2- o
Như vậy khả năng oxi hoá của MnO4- trong môi trường axit lớn hơn rất nhiều so với môi trường trung tính hay kiềm. Ngoài ra, trong môi tr ường axit sản phẩm khử là Mn2+ không màu, nên chính KMnO4 cũng là chỉ thị cho quá trình chuẩn độ, vì sau tương đương một giọt dung dịch KMnO4 dư cũng đủ làm cho dung dịch chuyển sang màu tím nhạt. Nên trong thực tế phương pháp chỉ được tiến hành trong môi trường axit mạnh.
Để tạo môi trường axit, dùng H2SO4 chứ không dùng HCl vì Cl- khử được MnO4- tạo thành Cl2, và cũng không dùng HNO3 vì HNO3 là chất oxi hoá mạnh sẽ oxi hoá chất khử làm kết quả chuẩn độ sai.
Phương pháp pemanganat có ưu điểm là không phải dùng chất chỉ thị; pemanganat có thể oxi hoá khử cao nên phương pháp này có thể dùng để xác định nhiều chất khác nhau. Nhưng phương pháp có nhược điểm là cần chuẩn hoá lại KMnO4 vì KMnO4 không phải là chất gốc.
II. Độ bền của KMnO4: KMnO4 thường không tinh khiết, bao giờ cũng chứa tạp chất là sản phẩm khử MnO2. Khi có mặt MnO2 nó đóng vai trò xác tác cho sự tự phân huỷ của MnO4-: 4MnO4- + 2H2O ↔ 4MnO2 + 3O2 +4OH-
Ngoài ra KMnO4 là chất oxi hoá mạnh, dễ bị khử bởi các chất hữu cơ có trong nước, trong bụi không khí, bị phân huỷ bởi ánh sáng…Vì vậy dung dịch KMnO4 sau khi pha xong phải lọc hết vết MnO2 và bảo quản phải đựng trong lọ có màu nâu, đậy kín, tránh không để dung dịch tiếp xúc với bụi bặm hoặc các chất hữu cơ, để yên một thời gian rồi mới chuẩn hoá trước khi dùng. Khi có mặt Mn2+ thì MnO4- cũng không bền do phản ứng: 2MnO4-+3Mn2++2H2O ↔ 5MnO2+4H+
Trong dung dịch axit phản ứng trên xảy ra chậm nhưng trong dung dịch trung tính phản ứng x ảy ra ngay tức khắc. Việc đun sôi dung dịch KMnO4, nhất là trong môi trường axit, sẽ làm phân huỷ KMO4 theo phản ứng (*) nên cần lưu ý khi xác định chất khử bằng cách chuẩn độ lượng dư KMnO4 sau khi đã đun sôi dung dịch chất khử với KMnO4 dư.
III. Ứng dụng của phương pháp: Phương pháp được sử dụng để xác định nhiều loại chất vô cơ, hữu cơ, các chất khử lẫn oxi hoá theo cách chuẩn độ trực tiếp hoặc gián tiếp:
1. Chuẩn độ trực tiếp các chất khử bằng pemangant: Có thể dùng pemanganat để chuẩn độ các chất dùng làm chất gốc: oxalate, Fe(II), ionđua, feroxianua…
Trong điều kiện thực nghiệm thích hợp có thể dùng pemanganat để chuẩn các chất khác: trong môi trường trung tính chuẩn độ Mn(IV); Mn(II) thành Mn(III) khi có HCl, NH4F hoặc pirophotphat; chuẩn độ V(IV) thành V(IV), Ce(III) thành Ce(IV) khi có pirophotphat…; chuẩn độ H2O2 thành O2; NO2- thành NO3-…
2. Định lượng chất lượng chất khử Fe (III): Một số kim loại có thể khử đến trạng thái hóa trị thấp sau khi đi qua cột khử, nhưng sau đó không thể chuẩn độ trực tiếp dạng khử bằng pemanganat khi có không khí vì bị oxi không khí oxi hóa. Để tránh phiền phức do phải đuổi không khí khi chuẩn độ ta cho dạng khử tác dụng với lượng Fe3+ dư và sau đó chuẩn độ Fe2+ tạo thành bằng KMnO4. VD: có thể dùng cách này để chuẩn độ Cr (II) tạo Cr (III); V (II) tạo thành V (IV)…
Định lượng gián tiếp chất khử dùng penmanganat d ư: Nhiều chất khử phản ứng quá chậm với pemanganat và không thể chuẩn độ trực tiếp được. Trường hợp này ta cho chính xác KMnO4 (dư), rồi chuẩn độ lượng dư của nó bằng natri fomat ( hoặc phương pháp Iot). VD: chuẩn độ gián tiếp Iođua tạo Iođat; xianua tạo xianat, sunfua, sunfit, thiosunfat, hiposunfit t ạo sunfat,
3. Định lượng gián tiếp chất oxi hóa dùng chất khử dư: Nhiều chất oxi hóa phản ứng chậm nên không thể chuẩn độ trực tiếp với chất khử. Tuy vậy, có thể cho tác dụng với lượng dư dung dịch chất khử chuẩn rồi sau đó chuẩn độ lượng dư chất khử bằng dung dịch pemanganat. VD: dùng Fe (II) dư để khử Cr (VI) thành Cr (III), V (V) thành V (IV)…và sau đó chuẩn độ Fe (II) dư bằng
4. Định lượng gián tiếp các kim loại tạo được kết tủa oxalat: Làm kết tủa các kim loại này bằng muối oxalat khó tan, sau đó lọc rửa kết tủa, hòa tan trong axit rồi chuẩn độ axit oxalic tạo thành bằng dung dịch pemanganat VD: chuẩn độ bằng phương pháp này đối với Canxi, kẽm, chì, coban, niken,thori,… các nguyên tố đ ất hiếm.
B. Bài tập vận dụng: VD1: Chuẩn hóa dung dịch KMnO4 bằng chất gốc axit oxalic: Để xác định độ chuẩn của dung dịch KMnO4 thường dùng các chất gốc: Na2C2O4, H2C2O4.2H2O, KI, As2O3. Sau đây ta xét trường hợp KMnO4 dùng axit oxalic H C O .2H O
•Nguyên tắc: Chuẩn độ trực tiếp axit oxalic trong môi trường axit bằng KMnO4, tại điểm dừng chuẩn độ khi dư một giọt dung dịch KMnO4, dung dịch sẽ chuyển từ không màu sang màu hồng: Phương trình chuẩn độ: 5C2O42- + 2MnO4- + 16H+ ↔ 10CO2+2Mn2+ + 8H2O
Những lưu ý của phản ứng chuẩn độ trên: Phản ứng lúc đầu diễn ra rất chậm. Khi có mặt của lượng nhỏ ion Mn2+ thì phản ứng xảy ra rất nhanh nhất là khi đun nóng. Axit oxalic bị phân hủy chậm khi đun nóng nhất là khi có muối Mn2+ làm xúc tác. KMnO4 bị phân hủy chậm khi đun nóng. Khi chuẩn độ quá nhanh và khuấy trộn không đều thì sai số này là đáng kể

Page 2

YOMEDIA

I. Nguyên tắc của phương pháp: Phương pháp pemanganat dựa trên phản ứng oxi hoá của ion MnO4 -. Khả năng oxi hoá của ion MnO4 - phụ thuộc vào độ axit của môi trường phản ứng.

16-09-2011 2011 111

Download