KMnO4 (kết tủa không, điện ly mạnh hay yếu, mindmap)

Tổng hợp kiến thức về KMnO₄: Cấu tạo phân tử, Tính chất vật lí, hóa học, phương pháp điều chế, ứng dụng, Mindmap giúp học sinh ôn tập, bổ sung kiến thức

Khái quát về Kali permanganat (KMnO₄) 

- Khái niệm: KMnO₄ là một chất oxy hóa mạnh, sẽ bốc cháy hoặc phát nổ nếu kết hợp với các chất hữu cơ khác. Đồng thời là một chất rắn vô cơ không mùi và tan tốt trong nước tạo ra dung dịch mang màu tím đặc trưng. 

Được nhiều người biết đến với tên gọi là thuốc tím.

- Cấu tạo phân tử: 

- Có nhiều ứng dụng trong việc khử khuẩn, khử trùng trong y học và thực phẩm.

Tính chất vật lý

- Tồn tại dưới dạng bột, tinh thể hoặc ở dạng viên nén.

- KMnO₄ là một chất rắn vô cơ không mùi và tan tốt trong nước mang màu từ đỏ đến tím.

- Hòa tan trong nước, axeton, axit axetic, metanol và pyridin; hòa tan nhiều hơn trong nước sôi và tan nhanh hơn trong etanol và dung môi hữu.

- Khối lượng riêng là 2,7g/ml và khối lượng mol là 158,034g / mol.

- Ở nhiệt độ 100^oC KMnO₄ sôi và nhiệt độ 2400℃ bị nóng chảy.

Tính chất hóa học

- Ở nhiệt độ cao phản ứng sẽ bị phân hủy:

2KMnO₄  → K₂MnO₄  + MnO₂ + O₂

- KMnO4 phản ứng với nhiều axit mạnh tạo ra muối và nước, cụ thể như phương trình phản ứng sau:

2KMnO₄+ H₂SO₄ → Mn₂O₇ + K₂SO₄ + H₂O

- Phản ứng với dung dịch kiềm hoạt động mạnh thể hiện tính oxy hóa của KMnO₄, cụ thể như ví dụ minh họa dưới đây:

4KMnO₄ + 4NaOH + → 2K₂MnO₄ + 2Na₂MnO₄ + 2H₂O + O₂

- _{​​​​​}Phản ứng với etanol:

4KMnO₄ +  3C₂H₅OH → 3CH₃COOH + 4MnO₂ + 4KOH + H₂O

- Phản ứng với hợp chất hữu cơ như với axetilen trong môi trường kiềm:

C₂H₂ + 10KMnO₄ + 14KOH →  10K₂MnO₄ + 2K₂CO₃ + 8H₂O

Kali permanganat (KMnO4) là chất điện ly mạnh hay yếu ?

- KMnO₄ phân ly thành các ion MnO^4- và K⁺ khi hòa tan trong nước. Các ion này rất nhỏ và dễ dàng di chuyển trong dung dịch vì vậy đây là chất điện ly mạnh

PTHH thường gặp

3K₂MnO₄ + 4HNO₃ → 2KMnO₄ + MnO₂ + 4KNO₃ + 2H₂O

4KMnO₄ + 4KOH → 4K₂MnO₄ + 2H₂O + O₂

2KMnO₄+ 5Na₂SO₃ + 3H₂SO_{4 →} 2MnSO₄ + 5Na₂SO₄ + K₂SO₄ + 3H₂O

2KMnO₄+ 3K₂SO₃ + H₂O → 3K₂SO₄ + 2MnO₂ + 2KOH

2KMnO₄ + Na₂SO₃ + 2KOH → 2K₂MnO₄ + Na₂SO₄ + H₂O

C₂H₂ + 2KMnO4 + 3H₂SO₄ → 2CO₂ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 4H₂0

12KMnO₄ + C₂H₄ + 16KOH → 12K₂MnO₄ + 2K₂CO₃ + 10H₂O

Ứng dụng của KMnO₄

- Hiện nay nó được sử dụng chủ yếu trong việc khử trùng môi trường nước để hạn chế gây ô nhiễm môi trường, tẩy trắng và trong thành phần thuốc trừ sâu.

- Ngoài ra còn dùng để tẩy màu vải dệt, làm bay màu các tinh bột hoặc chất béo.

- Trong y học dùng để rửa dạ dày, hủy chất độc, trị liệu ngộ độc chloral hydrate, alcaloid, barbituric.

Phương pháp điều chế

- Điều chế bằng cách cho Mn₂O₇ vào KOH tạo ra thuốc tím và nước:

2KOH + Mn₂O₇ → 2KMnO₄ + H₂O

- Cho dung dịch KOH và oxit mangan dạng bột, với các chất oxy hóa như kali clorat. Hỗn hợp được đun sôi cho bay hơi và phần cặn được đun nóng trong chảo sắt cho đến khi có được độ nhão.

6KOH + 3MnO₂ + 6KClO₃ → 3K₂MnO₄ + 6KCl + 3H₂O

Sau đó cho Kali manganate màu xanh lá cây được tạo thành được đun sôi với một lượng lớn nước và dòng điện của clo, CO₂ và không khí bị ozon hóa được truyền vào chất lỏng cho đến khi chuyển hóa thành pemanganat. MnO₂ được tạo thành được loại bỏ liên tục để ngăn nó phá vỡ pemanganat.

6K₂MnO₄ + 3Cl₂  → 6KMnO₄ + 6KCl

- Ngoài ra còn một số phương pháp điều chế trong phòng thí nghiệm như:

K₂CO₃ + KNO₃ + MnO₂ → KMnO₄ + KNO₂ + CO₂

3K₂MnO₄ + 2H₂SO₄ → 2H₂O + 2KMnO₄ + MnO₂ + 2K₂SO₄

3K₂MnO₄ + 2H2O → 2KMnO₄ + 4KOH + MnO₂

Dấu hiệu nhận biết

- Tác dụng với alkene sẽ khiến thuốc tím chuyển từ màu tím sang màu nâu.

Sơ đồ tư duy của Kali permanganat (KMnO₄)