高锰酸钾

高锰酸钾（英語：Potassium permanganate；化学式：KMnO₄），强氧化剂，紫黑色晶体，可溶于水，遇乙醇即被还原。常用作消毒剂、水净化剂、氧化剂、漂白剂、毒气吸收剂、二氧化碳精制剂等。1659年被约翰·格劳勃發現。醫療上有用作清潔消毒，和用來消滅真菌之用。

高锰酸钾
IUPAC名 Potassium permanganate
别名	灰锰氧、PP粉
识别
CAS号	7722-64-7
PubChem	516875
ChemSpider	22810
SMILES	[O-][Mn](=O)(=O)=O.[K+]
UN编号	1490
EINECS	231-760-3
RTECS	SD6475000
KEGG	D02053
性质
化学式	KMnO4
摩尔质量	158.04 g·mol⁻¹
外观	紫黑色针状结晶
密度	2.703 g/cm³
熔点	240℃分解
溶解性（水）	6.51 g/100 ml, 20℃ 32.35 g/100 ml, 75℃
结构
晶体结构	正交晶系
热力学
ΔfHm^⦵298K	−813.4 kJ·mol^−1
S^⦵298K	171.7 J·K^−1·mol^−1
危险性
欧盟危险性符号 氧化性 O 有害 Xn 危害环境N
警示术语	R：R8-R22-R51/53
安全术语	S：S2-S60-S61
MSDS	英文MSDS
NFPA 704	0 2 2 OX
相关物质
其他阴离子	高锝酸钾 高铼酸钾
其他阳离子	高锰酸钠 高锰酸铵 高锰酸鈣
相关化学品	锰酸钾 七氧化二锰
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

来源

由於實驗室的大量需求，高錳酸鉀被大規模地製造。一般常見的製備方法有以下兩種：

礦石中取得的二氧化錳和氢氧化钾在空氣中或混合硝酸鉀（提供氧氣）加熱，產生錳酸鉀，再於鹼性溶液中與氧化劑進行電解氧化得到過錳酸鉀。

${\displaystyle {\ce {2 MnO2 + 4OH- +O2 -> 2MnO4^2- +2H2O}}}$ 

${\displaystyle {\ce {2 MnO4^2- + Cl2 -> 2MnO4- + 2Cl-}}}$ 

或者也可以通过Mn²⁺和二氧化鉛（PbO₂）或鉍酸鈉（NaBiO₃）等強氧化劑的反應產生。此反應也用於檢驗Mn²⁺的存在，因為過錳酸鉀的顏色明顯。

化學性质

对热不稳定

高锰酸钾加热可以分解，生成锰酸钾、二氧化锰和氧气:

${\displaystyle {\rm {2KMnO_{4}{\xrightarrow {\triangle }}K_{2}MnO_{4}+MnO_{2}+O_{2}\uparrow }}}$ 

这是实验室制取氧气的方法之一。加热时如果温度更高，生成的锰酸钾则可以继续分解。

也有文献指出，高锰酸钾的分解过程不会产生二氧化锰，而只有K₂MnO₄、K₂Mn₄O₈和KMnO₂：^[1]

${\displaystyle {\rm {6KMnO_{4}{\xrightarrow {\triangle }}K_{2}MnO_{4}+K_{2}Mn_{4}O_{8}+4O_{2}\uparrow }}}$ 

${\displaystyle {\rm {KMnO_{4}{\xrightarrow {\triangle }}KMnO_{2}+O_{2}\uparrow }}}$ 

另有实验得出不同的分解历程：^[2]

${\displaystyle {\rm {8KMnO_{4}\xrightarrow {290^{\circ }C} 2K_{2}MnO_{4}+2K_{2}O\cdot 3MnO_{2}+5O_{2}\uparrow }}}$ 

${\displaystyle {\rm {3K_{2}MnO_{4}{\xrightarrow {600\sim 650^{\circ }C}}3K_{3}MnO_{4}+MnO_{2}+O_{2}\uparrow }}}$ 

强氧化性

高锰酸钾有强氧化性，可以在常温下氧化盐酸，这也是实验室制取氯气的方法之一：

2KMnO₄+16HCl → 2KCl+2MnCl₂+5Cl₂↑+8H₂O

高锰酸钾也可以被亚硫酸钠还原，得到不稳定的亮蓝色的五价锰盐（MnO₄^3-）^[3]，極容易再被亞硫酸鈉還原產生更低價的錳化合物。

高锰酸钾与过氧化氢会剧烈反应，生成氧气；在酸性环境下则会有锰盐生成：

${\displaystyle {\ce {{2KMnO4}+3H2O2->{2KOH}+{2MnO2}+{2H2O}+3O2{\uparrow }}}}$ 

${\displaystyle {\ce {{2KMnO4}+{5H2O2}+{6H+}->{2K+}+{2Mn^{2}+}+{8H2O}+{5O2}{\uparrow }}}}$ 

高锰酸钾氧化Mn²⁺生成MnO₂沉淀。但有焦磷酸存在时，则按下式反应：

4 Mn²⁺ + MnO₄⁻ + 8 H⁺ + 15 H₂P₂O₇^2- → 5 [Mn(H₂P₂O₇)₃]^3- + 4 H₂O

利用其氧化性的特点，可用具有还原性的草酸、维生素C或盐酸羟胺等的溶液来去除高锰酸钾造成的污渍。

另外，高锰酸钾可以和红磷、镁粉、铝粉、硼氢化钠等还原剂形成爆炸性的混合物，摩擦或撞击即可爆炸。因此不可将高锰酸钾和它们混合在一块。

其他

高锰酸钾可以和硫酸铝反应，产生高锰酸铝和明矾：^[3]

6 KMnO₄ + 4 Al₂(SO₄)₃·18H₂O + 6H₂O → 2 Al(MnO₄)₃ + 6 KAl(SO₄)₂·12H₂O

在不同的pH下，過錳酸根被還原的產物也有所不同：強鹼性下生成墨綠色的錳酸根MnO₄^2-，在中性和弱鹼性下生成棕黑色的MnO₂水合物，而在強酸性下則生成無色的Mn²⁺。

安全性

高锰酸钾是一种强氧化剂，所以应使其与可被氧化的物质隔开存放。高锰酸钾与浓硫酸反应生成易爆物七氧化二锰。高锰酸钾固体与纯甘油或一些醇反应会剧烈燃烧。

${\displaystyle {\ce {{3C3H5(OH)3}+14KMnO4->{14MnO2}+{7K2CO3}+2CO2{\uparrow }+12H2O}}}$ 

高锰酸钾留下的褐色污渍与亚硫酸氢钠或草酸反应后会褪色。

常温下即可和甘油等有机物反应甚至燃烧（但有时与甘油混合后反应极为缓慢，甚至感受不到温度的升高，其原因尚不明确）；在酸性环境下氧化性更强，能氧化负价态的氯、溴、碘、硫等离子及二氧化硫等。与皮肤接触可腐蚀皮肤产生棕色染色，数日不褪（可以使用维生素C或草酸溶液洗去）；粉末散布于空气中有强烈刺激性，可使人连打喷嚏。尿液、二氧化硫等可使其褪色。与较活泼金属粉末混合后有强烈燃烧性，危险。该物质在加热时分解成氧气、二氧化锰、锰酸钾（K₂MnO₄）；在中性溶液中还原产物一般为二氧化锰。另外，该物质的溶液在碱性环境下不稳定，容易生成墨绿色的锰酸钾（K₂MnO₄），加入酸又能生成高锰酸钾。

應用

顯色劑

在實驗室中，常作為顯色劑，用於薄層層析的顯色。

淨化空氣

一些空氣清淨機會有CPZ濾網，用來吸收有害氣體。

CPZ濾網的成分為過錳酸鉀、沸石、活性炭。

滴定

維生素C的水溶液能使過錳酸鉀溶液褪色，并且維生素C溶液越濃，用量就越少。根據這一特性，就能夠用高锰酸钾測定蔬菜或水果中的維生素含量。

此外，在分析化学中，高锰酸钾还能用来滴定一些还原性物质，来测定其含量。

工业生产

在化学工业中用于生产维生素C、糖精等。在轻化工业中用作纤维、油脂的漂白和脱色。

消毒杀菌

高锰酸钾具有强氧化性，其溶液用于消毒杀菌。

储存

高锰酸钾应避光、干燥保存。

其溶液不稳定，缓慢分解并放出氧气。在酸性或碱性溶液中稳定性更差。

参考资料

1. 黄晗达 李友银. 高锰酸钾加热分解过程研究[J]. 《化学教育》. 2009年第2期. P_65-66
2. 谭荣高 陈国强. 高锰酸钾热分解历程的研究[J]. 《北光通讯》. 1991年. P_34~38
3. 《无机化学丛书》.第九卷 锰分族 铁系 铂系. 谢高阳 等. 科学出版社. 2.8.2 高锰酸盐. P_39-40