Переработка марганцевых остатков после проведения практической работы

При получении кислорода в школьных химических кабинетах используют перманганат калия. При его разложении образуется значительное количество смеси манганата калия и диоксида марганца (1У) (марганцевая смесь). Эту смесь обычно выбрасывают. Между тем ее можно использовать для получения чистого диоксида марганца и солей марганца.

Получение диоксида марганца

В химический стакан насыпают 30 г марганцевой смеси, приливают 300 мл воды и нагревают его до 80^оС. Смесь тщательно перемешивают и приливают раствор тиосульфата натрия ( 10 г Na₂S₂O_3*5H₂O в 100 мл воды). Происходит реакция:

4 K₂MnO₄ + Na₂S₂O₃ +3 H₂O = 6KOH + Na₂SO₄ + K₂SO₄ + 4 MnO₂↓

Полученный бурый гидратированный осадок диоксида марганца несколько раз декантируют до отрицательной реакции на сульфат – ионы ( проба с раствором хлорида бария) и отфильтровывают на складчатом фильтре. Осадок подсушивают на воздухе, переносят в фарфоровую чашку и прокаливают в сушильном шкафу при температуре 200^оС в течение 2 часов. При этом получается около 17 г оксида марганца (1У). Полученный оксид обладает высокими каталитическими свойствами.

Получение сульфата марганца (П)

В химический стакан помещают 30 г марганцевой смеси, приливают 30 мл воды и тщательно размешивают. Затем добавляют 15 мл серной кислоты с плотностью 1,84 г/см³ и вносят небольшими порциями 9 г сахарозы. Происходит окисление сахарозы и восстановление манганат- ионов и MnO₂ до Mn²⁺. Если реакция идет очень бурно, то смесь охлаждают холодной водой. Со временем процесс окисления сахарозы может замедлится, тогда стакан ставят на нагретую электрическую плитку, добавляют 50 мл воды и кипятят до получения прозрачного раствора. Раствор фильтруют, к фильтрату добавляют 150 мл 10% раствора питьевой соды. При этом выпадает белый осадок карбоната марганца (П) :

MnSO₄ + 2NaHCO₃ = MnCO₃↓ + Na₂SO₄ + CO₂↑ + H₂O

Осадок декантируют, отфильтровывают, растворяют карбонат марганца в 65 мл 20% раствора серной кислоты. Затем содержимое стакана переливают в фарфоровую чашку и упаривают на водяной бане до выпадения кристаллов. Полученный раствор с кристаллами оставляют стоять несколько дней при комнатной температуре. Образуется около 35 г кристаллогидрата сульфата марганца (П) MnSO₄* 4Н₂О.