Металлическим цинком в кислой среде.

К 0,25г ванадата натрия Na VO₃ добавили 25мл H₂ SO_4. Получили прозрачный желто - оранжевый раствор. При добавлении гранул цинка к полученному раствору, появляются пузырьки газа. Раствор постепенно меняет окраску на зеленую, голубую, и наконец фиолетовую при нагревании.

Ион	V02+	V02+	V3+ V2+
Степень окисления ванадия	+5	+4	+3 +2
Цвет раствора	желтый	голубой	зеленый Фиолетовый

8

Все стандартные электродные потенциалы при восстановлении V0₂ до V0²⁺, V0²⁺ V³⁺, V³⁺ до V²⁺ являются более положительными, чем электродные потенциалы для полуэлементов Zn2+/Zn.

Каждый из трех ванадиловых полуэлементов будет отдавать электроны. Следовательно при избытке цинка в растворе V(V) будет восстанавливаться до V(П).

NaVO3+Zn+H₂SO4=VSO4+ZnSO4+Na2SO₄+H2O

2NaV⁺⁵O₃+3ZnO+6H2SO4=2V⁺²S04+3Zn⁺²SO4+Na2SO4+6H₂O

ок-ль V⁺⁵+3e=V⁺² 3 2

восс-ль Zn° -2e=Zn⁺² 2 3

Окисление V (п)

К полученному фиолетовому раствору VSO4 добавили порциями через небольшие промежутки времени подкисленный раствор перманганата калия до тех пор пока раствор постепенно не поменяет окраску на зеленую, голубую, желтую и, наконец, розовую в присутствии избытка MnO4-

Стандартный электродный потенциал восстановления MnO4- до Mn²⁺(E°=l,51 вольт)

являются более положительными, чем электродные потенциалы восстановления V0₂⁺ до V0²⁺, V0²⁺ V³⁺, V³⁺ до V²⁺ .

Следовательно, каждый из 3 ванадиловых полуэлементов

будет отдавать электроны полуэлементам MnO4-\ Mn²⁺

VSO₄+KMnO₄+K2SO₄+H₂O = MnSO₄+KVO₃+ H₂SO₄

5V2⁺SO₄+3KMn⁺⁷O₄+K₂SO₄+3H2O = 3Mn⁺²SO₄+5KV⁺⁵O₂+3H₂SO₄

V⁺² - 3e=V⁺⁵ 3 5

Mn⁺⁷+5e=Mn⁺² 5 3

9

2.СОЕДИНЕНИЯ МАРГАНЦА

Окраска некоторых характерных соединений марганца

Mn(OH)2- "телесный"

Mn(OH)4- бурый

MnO₂- черный

K₂MnO₄ (р-p) зеленый

KMnO₄ (p-p)- фиолетовый

Аниону MnO₄- , где степень окисления марганца максимальная (+7), соответствует фиолетово-малиновый цвет. Разнообразие цветов соединений марганца различны степеней окисления и их одновременное сочетание в растворе позволило К. Шееле назвать K₂MnO₄ минеральным хамелеоном, В 1774г он получил манганат калия сплавлением:

MnO₂+2KOH+KNO3=K2MnO4+KNO2+H₂O

Продукт реакции дал с водой раствор розового цвета, который при стоянии на воздух стая превращаться сначала в синий, затем в фиолетовый, и под конец стал малиновым (окраска MnO₄-_{_} )

Если к раствору перманганата калия осторожно, небольшими порциями добавит гидроксид натрия, то по мере увеличения щелочности среды раствор из красно- фиолетового становится фиолетовым, сине-фиолетовым, синим, сине-зеленым, и наконец, зеленым. В щелочной среде красно-фиолетовый перманганат (VI I) восстанавливается до зеленого манганата (VI).

Каждому значению щелочности соответствует своя концентрация ионов манганата, растворе присутствуют и те и другие ионы. Далее вступают в силу физические причины происходит смешение цветов с изменением концентрации ионов; хамелеон постепенно перекрашивается.

KMnO₄+KOH = K₂MnO4+H₂O+O2

4KMn⁺⁷O₄^-2+4KOH -»4K₂Mn-⁶O₄+2H₂O+O₂⁰

Восс-ль Mn⁺⁷- le= Mn⁺⁶ 1 4

Ок-ль 2O-²+4e = O²⁰ 4 1

10

Для отработки метода электронного баланса предоставляется еще несколько реакций с перманганатом калия и предлагается уравнять ОВР методом электронного баланса:

KMn0₄+HCl = MnCl₂+KCl+Cl₂+H₂0

KMnO₄+KNO₂+H₂O = MnO₂+KN0₃+KOH

KMnO₄+KNO₂+KOH=K₂MnO₄+KNO₃+H₂O

Проверка:

2KMn⁺⁷O₄ +16HC1 - = 2Mn^f2Cl₂+2KCl+5Cl₂°+8H₂O

C1-2e = Cl₂° 5

Mn⁺⁷+5e = Mn⁺² 2

2KMn⁺⁷O₄"²+3KN⁺³O₂+H₂0=2Mn⁺²0₂+3KN⁺⁵0₃+2KOH

Mn⁴⁷+5e = Mn⁺² 2

N⁺³-2e = N⁺⁵ 5

2KMn⁺⁷O4+KN⁺³O2+2KOH=2K₂Mn⁺⁶O4+KN⁺⁵O3+H₂O

Mn⁺⁷+le=Mn⁺⁶ 2

N⁺³-2e =N⁺⁵ 1

Mn²⁺

H+ (H+)

H+ H₂O H+

MnO^4- H₂O MnO₂ OH- H+

(H+) (H₂0)

H+

H₂O

OH- OH-

H+ MnO₄²⁺

(OH-)

Рамка-подсказка на ионы марганца. Эта уникальная рамка поможет предсказать ход реакции с ионами марганца в различных средах. Рамка взята из курса химии ТПУ.

11