为什么MnO[,2]能催化H[,2]O[,2]的分解_二氧化锰论文

MnO[,2]为何能催化H[,2]O[,2]分解,本文主要内容关键词为:分解论文,MnO论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。

纯的H[,2]O[,2]不稳定,受热后还会爆炸性地分解。而通常使用的H[,2]O[,2]的水溶液却相对比较稳定,可较长时间存在。但只要加入少量的MnO[,2],即可快速地分解放出氧气,那么MnO[,2]为何能催化H[,2]O[,2]分解呢?

这可以从H[,2]O[,2]和MnO[,2]的有关性质以及标准电极电位来分析,下面是与之有关的3个半反应及其电极电位:

对以上半反应及电极电位数据进行分析,便很容易解释这一问题。

1.在H[,2]O[,2]中,由于氧元素的价态为-1价,介于氧元素稳定的两种价态0价和-2价之间,其化合价能升能降,也即H[,2]O[,2]既具有氧化性又具有还原性。又由于E[0][,①]>E[0][,②],因此H[,2]O[,2]可以发生自身的氧化还原反应,即歧化反应:

H[,2]O[,2]+H[,2]O[,2]2H[,2]O+O[,2]↑

但在溶液中其反应的速率很小,故其水溶液可较长时间稳定存在。

2.当加入二氧化锰后,由于E[0][,③]>E[0][,②],因此MnO[,2]可以将H[,2]O[,2]氧化并放出氧气,而自身被还原成Mn[2+]。又由于E[0][,①]>E[0][,③],这样H[,2]O[,2]又可将刚刚生成的Mn[2+]氧化成MnO[,2],而自身被还原为H[,2]O。这两个过程不断交替地进行,且反应速率很大,因此,当向H[,2]O[,2]溶液中加入二氧化锰后便可快速放出氧气。这一交替过程可用下图来简明地表达:

故二氧化锰在反应中只是起催化剂的作用。

应当注意的是,H[,2]O[,2]是一种氧化性和还原性兼于一身的物质,其氧化性很强(E[0]=1.77V),还原性相对较弱一些(E[0]=0.68V)。在上述的第④个反应中,二氧化锰能将H[,2]O[,2]氧化,但千万不要以为二氧化锰的氧化性就比H[,2]O[,2]的强,因为在这一反应中,H[,2]O[,2]起的是还原剂的作用,切莫拿二氧化锰的氧化性去与H[,2]O[,2]的还原性做比较,又得出氧化性强弱的关系。事实上由以上④⑤两个反应或有关的电极电位可得各物质的氧化性强弱顺序应为:H[,2]O[,2]>MnO[,2]>O[,2]。

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