楊天鶴 亢立群 寇焜照 楊娟

(北京大學化學與分子工程學院 北京 100871)

錳(Mn)元素擁有豐富的電子價態(tài)，包括+2，+3，+4，+5，+6和+7價，不同價態(tài)通常對應(yīng)不同顏色。其中，Mn(Ⅴ)最不穩(wěn)定，容易發(fā)生迅速而完全的歧化，因此Mn(Ⅴ)的化合物在一般實驗室條件下很難制備。在大學普通化學實驗“氧化還原及元素性質(zhì)：鉻、錳”中，對Mn(Ⅱ)、Mn(Ⅲ)、Mn(Ⅳ)、Mn(Ⅵ)、Mn(Ⅶ)的生成、顏色及存在條件均有詳細描述，但卻沒有涉及Mn(Ⅴ)。為此，我們探討了在實驗室制備Mn(Ⅴ)的反應(yīng)條件，提出了在試管實驗里迅速制備和檢驗Mn(Ⅴ)的方法，以幫助學生認識Mn的所有電子價態(tài)。

1 實驗原理

2 試劑及儀器

實驗中使用的試劑有：0.01mol/L KMnO4(aq)，40%NaOH(aq)，飽和Na2SO3(aq)，0.5mol/L Na2SO3(aq)，MnO2(s)，冰，去離子水。

實驗中使用的儀器為：紫外可見吸收光譜儀(Shimadzu UV-2450)。

3 實驗步驟和現(xiàn)象

取5mL 0.01mol/L KMnO4置于燒杯中，加入15mL 40%NaOH，在冰水浴冷卻下緩慢滴加飽和Na2SO3溶液，溶液顏色變?yōu)榫G色；繼續(xù)滴加直至溶液呈亮藍色。

取1mL上述亮藍色溶液，置于離心管中，用1mL去離子水稀釋，產(chǎn)生棕色渾濁，溶液變?yōu)樗{綠色。離心，取1mL上清液測定紫外可見吸收光譜。

3.4 逐滴反應(yīng)后溶液的吸收光譜測定

取1滴0.01mol/L KMnO4滴入1mL 40%NaOH中，置于冰水浴中冷卻，逐滴加入0.01mol/L Na2SO3，每加入一滴后，觀察溶液顏色并測定其紫外可見吸收光譜。

4 光譜數(shù)據(jù)及討論

4.1 亮藍色溶液的吸收光譜

圖的紫外可見吸收光譜

圖的紫外可見吸收光譜

圖溶液的紫外可見吸收光譜

圖溶液稀釋后離心上清液的紫外可見吸收光譜

4.4 KMnO4溶液中加入Na2SO3溶液的吸收光譜

圖5 向溶液中逐滴加入溶液的紫外可見吸收光譜變化圖圖中數(shù)字為與譜圖對應(yīng)的加入滴數(shù)；隨著的加入量增大，吸收峰位逐漸紅移。

5 優(yōu)化的Mn(Ⅴ)試管實驗步驟

5.1 Mn(Ⅴ)制備

5.2 Mn(Ⅴ)檢驗

6 結(jié)論

參 考 文 獻

[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] 北京大學普通化學教研室.普通化學實驗.北京:北京大學出版社,1999

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