高锰酸钾加热分解过程研究

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1、2009年第2期化学教育高锰酸钾加热分解过程研究黄晗达李友银(安徽合肥市第一中学230061)摘要通过测量氧气产率，采用TGA(热重分析)和XRD(X一射线衍射)测试技术，对高锰酸钾加热分解过程进行了研究，提出高锰酸钾加热分解制取氧气的主要反应为6KMnO2K2MnO+KMn40。+40十和KMnOKMnO2+O2十．按照该反应方程式的理论产气率为13．43～20．15，与实际产气率13～19十分吻合。关键词高锰酸钾加热分解化学是一门以实验为基础的科学。许多化学原加热制气装置。理和规律都是通过实验发现和验证的，实验是学生实验药品：高锰酸钾(纯度9

2、9．5O)。获取知识的重要途径和重要源泉。因此，通过以化1．2实验操作情况学实验为主的多种探究活动，可以使学生体验科学由笔者在实验室完成了排水集气实验。研究的过程，激发学习化学的兴趣，强化科学探究的委托合肥工业大学测试中心采用XRD对高锰意识，促进学习方式的转变，培养学生的创新精神和酸钾晶体在室温下的原样、酒精灯加热分解后的固实践能力_】]。相产物、箱式电阻炉在不同温度下加热分解后的固高锰酸钾受热分解产生氧气是初中课本L2]上介相产物进行物相分析。绍的一种实验室制取氧气的简便方法。大学《无机委托中国科学技术大学结构中心进行热重分化学》_3]介绍：

3、将固体高锰酸钾加热到473K以上，析。由于高锰酸钾晶体受热易发生进溅，此实验是就分解放出氧气，给出的反应方程式均为：在刺孔的铝质容器中进行的。^2测试结果与分析2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2十。笔者在学2．1排水集气实验结果及分析校“科技活动小组”课外活动实验中发现，收集的氧表1高锰酸钾加热(酒精灯)分解实验数据表(室温10℃)气量大于按此反应式计算的理论氧气产率(10．139／6)。我们查阅了关于高锰酸钾分解产物的高锰酸钾氧气产生量产生氧气序号质量折算成标准的质量／产气率／论文，人大附中曹葵老师和北医附中牛桓云老师[4]状态体积／mL

4、g在指导学生实验时发现类似的问题，得到的氧气产率12．o01191．O0．272913．64为12～15。对此现象作了一些科学假设和探究，21．982189．1o．270113．63nn口r、认为高锰酸钾的受热分解方程式为：4KMnO4_二31．511144．70．2067l3．68dnn丫、2K2Mn205+302十；4KMnO42K2MnO3+41．492143．70．205313．762MnO2+302千，但没有对产物进行物相表征。本51．337133．1O．19o214．22文通过测量高锰酸钾热分解时产生的氧气量；采用61．302130．

5、30．186114．29TGA(热重分析)技术研究了高锰酸钾热分解过程；71．007111．90．159915．87利用XRD(X一射线衍射)技术对反应物和加热后的80．9432103．20．147515．63产物混合物进行了物相分析，依据实验事实提出了90．834696．470．137816．51J新的高锰酸钾加热分解反应的化学方程式。100．792894．430．134917．O21实验110．594779．10O．1130I9．001．1实验仪器与材料12o．453260．130．0859018．95主要实验仪器：D／max—rB型阳极转靶

6、X射线130．320142．490．0607018．96衍射仪，DTG一60H热重分析仪，KSL一17O0X型箱140．22983O．5g0．0437019．O2式高温烧结炉，CS202—2AB型电热干燥箱，固体化学教育2009年第2期■一一K2Mn4O8按初中和大学课本中给出的化学方程式计算：o一一K2MnO4八2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2十(1)2×158320f)理论产气率一×100一10．139／6J』U表1根据实验数据计算出实际产气率随着试管内加人的高锰酸钾量的增加而减小，但在139／6～19之间，均大于按式(1)计算的理论

7、产气率，也高于文献_4报道的数据。显然，用课本[。]中的化学方l02O304O程式不能确切的表示高锰酸钾加热分解过程，我们2Theta(deg)也不苟同文献[4]报道的化学方程式。图2KMnO4酒精灯加热分解固相产物XRD图谱3．2TGA(热重分析)测试结果与分析●—一IqMn408o—MnO4-~．KMnO2丑口^岬-：f0⋯．．置五．9&一!。图1高锰酸钾TGA图由热重分析图1可知，当升温速率为1O℃／min一。!时，在43．9~C到247．10℃之间，失重1．350；在一。．．jI，4．【lllI^．6：247．10℃到377．89℃之间，

8、失重16．65；在l02O304050377．89℃到600．75℃之间，失重1．8989／6。在2Theta(deg)43．9~C到6