实验 27 铬锰
【实验目的】
1. 了解铬和锰的各重要氧化态化合物的生成和性质。

2. 了解铬和锰各种价态之间的转化。

3. 掌握铬和锰化合物的氧化还原性以及介质对氧化还原反应的影响。

【实验时数】3学时
【实验提要】
铬、锰分别位于周期系第ⅥＢ、ⅦＢ族，价电子构型分别为3d 54s1、3d 54s2，均有可变的氧化数。

铬有+Ⅱ、+Ⅲ、+Ⅵ，其中+Ⅱ氧化态不稳定；锰有+Ⅱ、+Ⅲ、+Ⅳ、+Ⅵ、+Ⅶ，其中+Ⅲ、+Ⅵ的化合物不稳定。

铬酸盐、重铬酸盐是铬的最高氧化态化合物，都是强氧化剂，容易被还原为Cr(Ⅲ)。

同时二者在水溶液中存在着下列平衡：
2CrO42－（黄色）＋ 2H＋Cr2O72－（橙色）＋H2O
加酸、加碱以及Ba2＋、Pb2＋、Ag＋等离子的作用都可引起平衡的移动。

+Ⅲ氧化态铬的氢氧化物呈两性，其盐容易水解，碱性溶液中Cr(Ⅲ)有较强的还原性。

本实验将结合理论课堂中的有关知识，自己设计一定的实验方案，试验铬的上述性质。

Mn(Ⅱ)的氢氧化物为白色难溶的碱性氢氧化物，在空气中容易被氧化生成棕色的MnO(OH)2或MnO2·H2O，同样，Mn2＋在碱性介质中容易被氧化，而在酸性介质中比较稳定，只有在高酸度的热溶液中才能被强氧化剂氧化。

MnO2是Mn(Ⅳ)的最重要化合物，可在中性介质中由MnO4－氧化Mn2＋而得。

在酸性介质中是一种强氧化剂，与浓硫酸反应得到硫酸盐，放出氧气；在碱性介质中，有氧化剂存在时，也能被氧化而转变成Mn(Ⅵ)的化合物。

Mn(Ⅵ)的MnO42－只有在强碱性溶液中（pH >14.4）才是稳定的，如果在酸性甚至近中性的条件下即发生歧化反应，生成紫色的MnO4－和棕色MnO2。

K2MnO4和 KMnO4都是强氧化剂，它们的还原产物随介质的不同而不同。

本实验将试验它们的这种氧化作用特点。

【实验内容】
一．铬（Ⅵ）化合物的性质
1．铬（Ⅵ）的氧化性
试验Cr2O72－离子的氧化性，即向Cr3＋离子的转化。

【预习题】
（1）转化反应需在何种介质（酸性或碱性）中进行？为什么？
（2）从电势值和还原剂被氧化后产物的颜色考虑，应选择哪些还原剂为宜？如果选择亚硝酸钠溶液可以吗？
2．铬（Ⅵ）的缩合平衡
试验离子之间的相互转化。

【预习题】
Cr2O72－离子与CrO42－离子在何种介质中可相互转化？
操作：
（1）取10滴0.1mol·L－1K2Cr2O7溶液，加入你所选择的试剂，使其转变为CrO42－离子。

（2）在上述CrO42－离子的溶液中，加入你所选择的试剂，使其转变为Cr2O72－离子。

注意转化中溶液颜色的变化，写出反应方程式。

3．重铬酸盐和铬酸盐的溶解性
二. 铬（Ⅲ）化合物的性质
1．氢氧化铬（Ⅲ）的两性
试验Cr(OH)3的生成及其两性。

2．Cr(Ⅲ)的还原性
试验CrO2－离子的还原性，即向CrO42－离子的转化。

【预习题】
（1）转化反应需在何种介质中进行？为什么？
（2）从电势值和氧化剂被还原后产物的颜色考虑，应选择哪些氧化剂？3％H2O2溶液可用否？
3．Cr(Ⅲ)盐的水解
三．锰（Ⅱ）化合物的性质
1．氢氧化锰（Ⅱ）的生成和性质
2．锰（Ⅱ）离子的氧化
3．硫化锰的生成和性质
四．锰（Ⅳ）化合物 —— MnO2的生成和性质
【说明】
MnO2和浓H2SO4反应后溶液的颜色
MnO2和浓H2SO4反应时，应该生成近乎无色的MnSO4溶液：
MnO2＋ 2H2SO4 (浓) ＝ 2MnSO4＋ 2 H2O ＋O2↑但有时会产生紫红色或绿色，据分析这与反应物的用量及反应温度有关，在413K 以上温度，主要发生上述反应；在413K以下温度，往往会生成中间产物硫酸锰（Ⅲ）Mn2(SO4)3：
4MnO2＋ 6H2SO4＝ 2Mn2(SO4)3 ＋ 6H2O ＋O2↑Mn2(SO4)3水合物为紫色，冷却时析出晶体Mn2(SO4)3·H2SO4·H2O，强热成绿色Mn2(SO4)3。

五．锰（Ⅵ）化合物 —— K2MnO4的生成和性质
六．锰（Ⅶ）化合物 —— KMnO4的性质
1．KMnO4的热分解
2．KMnO4的氧化性。