Оксид марганца(IV) MnO2: свойства, получение, применение

Оксид марганца(IV) MnO2 — слабо амфотерный оксид, тёмно-бурый порошок, окислитель и катализатор, молярная масса 87 г/моль.

Ключевые факты

Формула
MnO2
Класс
оксид (амфотерный)
Молярная масса
87 г/моль для расчётов ЕГЭ; по массам IUPAC 86,94 г/моль
Другие названия
пиролюзит (природный минерал)
Состояние
твёрдое вещество
Степени окисления
Mn +4, O −2
Связь и строение
ионно-ковалентная связь
Кристаллическая решётка
ионная
Характер
амфотерный (кислотные свойства выражены слабо)

Обновлено · Химия · Редакция НейроМиши

Что такое оксид марганца(IV)?

Оксид марганца(IV) — тёмно-бурый порошок, который можно увидеть в обычной солевой батарейке и в школьном опыте по получению кислорода из пероксида водорода. Марганец здесь в промежуточной степени окисления +4, поэтому вещество чаще всего служит окислителем, а в щелочной среде может окисляться дальше.

Его вводят в программу ЕГЭ в двух ролях: как окислитель, выделяющий хлор из концентрированной соляной кислоты, и как катализатор разложения пероксида водорода. Как слабо амфотерный оксид, MnO2 реагирует и с кислотами, и со щелочами, но только при нагревании или сплавлении.

Какие физические свойства у оксида марганца(IV)?

Физические свойства: оксид марганца(IV) MnO2
СвойствоЗначение
Агрегатное состояниетвёрдое вещество
Цветтёмно-бурый или чёрный
Растворимость в воденерастворим
Устойчивостьвыше 500 °C разлагается с выделением кислорода
Природный минералпиролюзит, важнейшая руда марганца

Какие химические свойства у оксида марганца(IV)?

В реакциях MnO2 чаще всего окислитель: он забирает электроны у хлорид-ионов, оксида серы(IV) и металлов. В щелочной среде при участии другого окислителя он становится восстановителем и переходит в манганат. Отдельно стоит запомнить катализатор разложения пероксида водорода.

  1. С концентрированной соляной кислотой: получение хлораMnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2↑ + 2H2OУсловия: нагревание
  2. С оксидом серы(IV): окислительMnO2 + SO2 → MnSO4
  3. С алюминием: алюмотермия3MnO2 + 4Al → 3Mn + 2Al2O3Условия: нагревание
  4. С концентрированной серной кислотой: выделение кислорода2MnO2 + 2H2SO4 → 2MnSO4 + O2↑ + 2H2OУсловия: нагревание
  5. Со щёлочью и хлоратом калия: восстановитель, манганат3MnO2 + KClO3 + 6KOH → 3K2MnO4 + KCl + 3H2OУсловия: сплавление
  6. Катализатор разложения пероксида водорода2H2O2 → 2H2O + O2↑Условия: катализатор ~MnO2~

Как получают оксида марганца(IV)?

Термическое разложение перманганата калия

При нагревании перманганата одним из твёрдых продуктов становится оксид марганца(IV).

  • 2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2↑

Восстановление перманганата

В нейтральной среде перманганат калия восстанавливается до оксида марганца(IV) и выпадает бурым осадком.

  • 2KMnO4 + 3MnSO4 + 2H2O → 5MnO2↓ + K2SO4 + 2H2SO4

Как распознать оксид марганца(IV)? Качественная реакция

Оксид узнают по тёмно-бурому цвету и по реакции с концентрированной соляной кислотой: при нагревании выделяется жёлто-зелёный газ с резким запахом — хлор.

  • MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O

Где применяют оксида марганца(IV)?

  • катализатор разложения пероксида водорода и бертолетовой соли;
  • деполяризатор в сухих гальванических элементах (солевых батарейках);
  • сырьё для получения марганца и его сплавов;
  • окислитель в лабораторном получении хлора.

Меры предосторожности. Пыль оксида марганца при длительном вдыхании поражает нервную систему и лёгкие; при получении хлора реакцию ведут строго в вытяжном шкафу.

Чему равна молярная масса оксида марганца(IV)?

M(MnO2) = 55 + 2·16 = 87 г/моль

Молярную массу вещества складывают из относительных атомных масс элементов с учётом индексов. На ЕГЭ массы округляют до целых, у хлора берут 35,5. Если брать массы IUPAC до сотых, получится 86,94 г/моль.

Посчитать молярную массу в калькуляторе · Количество вещества: n = m/M

Где оксид марганца(IV) встречается на ЕГЭ?

Вопросы и ответы

Чему равна молярная масса оксида марганца(IV)?

M(MnO2) = 55 + 2·16 = 87 г/моль.

Почему оксид марганца(IV) ускоряет разложение пероксида водорода?

Он выступает катализатором: поверхность твёрдых частиц снижает энергию активации реакции, при этом сам оксид по окончании реакции остаётся неизменным.

Окислитель или восстановитель оксид марганца(IV)?

Чаще окислитель, ведь марганец +4 стремится к +2: так происходит в реакциях с соляной кислотой, оксидом серы(IV) и алюминием. Только при сплавлении со щёлочью и другим окислителем он превращается в манганат.

Как получить хлор с помощью оксида марганца(IV)?

Нагреть оксид с концентрированной соляной кислотой: хлорид-ионы окисляются до молекулярного хлора. Разбавленная кислота реакции не даёт.

Потренироваться на заданиях

Страница объясняет вещество, а тренажёр помогает применить это в заданиях. В кабинете НейроМиши — задания ЕГЭ по химии с проверкой ответа и разбором ошибки. Начать можно без регистрации.

Задачи по теме — с проверкой Разбор заданий ЕГЭ по химии

Связанные элементы, таблицы и вещества

Элементы в составе: марганец Mn, кислород O.

Другие вещества

Все вещества справочника · Таблица Менделеева

Источники