由二氧化锰制备碳酸锰实验研究报告计划.docx

由二氧化锰制备碳酸锰实验研究报告计划.docx由二氧化锰制备碳酸锰的实验研究报告
摘要：由于高纯碳酸锰在通讯业的广泛应用， 碳酸锰的制备工艺成为了值得研究的问题。
本文介绍了工业上几种制备方法， 并讨论了实验室方法中几种还原剂的差异， 以及制备过
程和含量分析过程。具体为酸性条件下，以二氧化锰为原料，以草酸为还原剂还原二氧化
锰得到硫酸锰，硫酸锰再与碳酸氢钠发生反应生成碳酸锰沉淀。碳酸锰沉淀经洗涤、烘干
后对其纯度进行分析。
关键词： 二氧化锰 碳酸锰 实验室制法 络合滴定 工业制法
前言：
1．二氧化锰（MnO2）：黑色粉末状固体物质，晶体呈金红石结构，不溶于水，二氧化锰显弱酸性，在酸性介质中是一种强氧化剂，在碱性介质中，易被氧化成锰酸盐。
碳酸锰（MnCO3）俗称“锰白”，为玫瑰色三角晶系菱形晶体或无定形亮白棕
色粉末，微溶于水(在25℃*10—4g，溶度积为×10-11)，
溶于稀无机酸，微溶于普通有机酸，不溶于乙醇、液氨。相对密度3．125。碳酸锰在干燥的空气中稳定，潮湿环境中易氧化，生成三氧化二锰而逐渐
变成棕黑色。受热时会分解氧化成黑色的四氧化三锰并放出CO2，与水共沸时即水解。在沸腾的氢氧化钾中生成氢氧化锰。
碳酸锰是制造电信器材软磁铁氧体、合成二氧化锰和制造其他锰盐的原料，用作脱硫的氧化剂、瓷釉、涂料和清漆的颜料，也用作肥料和饲料添加剂。它同时用于医药、电焊条辅料等，且可用作生产点解金属锰的原料。所以
能在实验室里通过较简便的方法制备MnCO3是一件很有意义的工作。
工业上生产碳酸锰主要有下列四法：一、将软锰矿煅烧成氧化锰，酸化后加入过量碳酸氢铵即可制得碳酸锰。二、以菱锰矿为原料，采用无机酸浸取，获取相应的锰盐溶液，锰盐与碳酸盐沉淀剂再进行复分解反应制得碳酸锰。三、向锰盐溶液中通入二氧化碳、氨气制备碳酸锰。四、用贫矿湿法可直接生产高纯度碳酸锰。
2+
2-
：MnO→Mn→(CO)MnCO
2
3
3。
关键步骤是将
2+
MnO2还原为Mn这个过程中选择什么还原剂，主要的还原剂
有C粉、Fe2+、I-、浓HCl、浓H2SO4、Na2SO3、H2O2、H2C2O4。本文简单介绍了各个实验方案的优缺点及制备方法。
本文实验中是采用H2C2O4为还原剂，把Mn（IV）还原成Mn（II）转移至溶液中，再与碳酸氢铵反应，生成碳酸锰沉淀。反应方程式：
H2C2O4·2H0(s)+MnO2(s)+H2SO4(aq)=MnS04(aq)+CO2(g)+2H2OMnS04+2NH4HCO3=MnCO3+(NH4)2SO4+CO2（g）+H2O
各个实验方案的罗列及比较：
1．C粉高温法
2+ 2-
C+MnO2→（高温）Mn→（H2SO4）Mn→(CO3)MnCO3。该方法需要高温，这就需要用到酒精喷灯，能源消耗大。另外，C在高温加热条件下会生成CO等污染气体，如果操作不慎，CO气体产生得较多会使实验者有CO中毒的危险，故而这个方案不宜在实验室里进行操作。
+法
2
2+
2+
3+
2+
MnO+Fe→Mn+Fe。要使Mn稳定存在于溶液中，溶液的pH要保持在3～7
之间，这样的偏酸性条件会使Fe3+变成Fe(OH)（3
使Fe3+完全沉淀的pH=2～3）。
另外要制备MnCO，就要向溶液中加入
2-
-
CO
或HCO，而FeCO和Mn(OH)都
3
3
3
3
2
是沉淀，Fe(OH)3
也是红褐色沉淀，所以要通过控制溶液的酸碱度使
Fe3+预
先沉淀掉才可以制备得到较纯净的 MnCO3，但这样操作较麻烦。另外， Fe3+、
2+
Fe也容易形成胶体，一旦有MnCO3沉淀产生，对胶体的吸附作用是不可避免的，故而所制得的MnCO3会含有杂质，后续的洗涤除杂较麻烦。另外，实验操作步骤增多也会影响到生产率。
-法
该法由于I-在溶液中的溶解度不大，要保证氧化还原反应能较彻底地进行，
就要保证
-
-
+I2→I3
-
，I
-
是配离子，一般较稳定，
-
和
I
在溶液中的浓度。I
3
I3
MnO反应会困难一些。另外，产物中会有
I
，I
是有毒的，但可以通过加萃
2
2
2
取剂，将其萃取到烧杯底部，使其不易挥发出来。由于萃取作用是根据相
似相溶原则，I-也会溶于下层萃取剂层，使和 MnO2反应的I-的量大大减少。
另外，萃取剂一般是不与水互溶的，故而这就隔离了
-
反