二氧化锰是软锰矿的主要成分。以软锰矿为主要原料制取高锰酸钾。分两步进行:
第1步是将 + 4价锰氧化成为 + 6价;
第2步是使 +6价锰歧化制得含 +7 价锰的KMnO4。
(1)由于四价锰遇强氧化剂即可氧化为高价化合物,在碱性溶液中,空气里的氧就能将它们氧化为锰酸盐。所以,将软锰矿和苛性钾混合,在473K~543K下加热并通入空气,即得绿色的K2MnO4
2MnO2 + 4KOH + O2 = 2K2MnO4 + 2H2O
如果加入氧化剂KClO3或KNO3共熔,以代替空气中的氧,转化反应可以进行得更快
3MnO2 + 6KOH + KClO3 = 3K2MnO4 + KClO3 + 3H2O
(2)由于MnO42-有进行歧化反应的倾向
3MnO42- + 4H+ = MnO2 + MnO4- + 2H2O
如果向溶液中加酸,使溶液碱性降低,绿色的MnO42-歧化而成紫色的MnO4-和MnO2。这样便可制得KMnO4。因此,可以向MnO42-的碱性溶液中通入二氧化碳或加入醋酸等弱酸来促进K2MnO4的歧化
3K2MnO4 + 2CO2 = 2KMnO4 + MnO2 + 2K2CO3
3K2MnO4 + 4HAc = 2KMnO4 + MnO2 + 4KAc + 2H2O
即得到KMnO4
高锰酸钾常见的制备方法有以下两种: 矿石中取得的二氧化锰和氢氧化钾在空气中或混合硝酸钾(提供氧气)加热,产生锰酸钾,再于碱性溶液中与氧化剂进行电解氧化得到高锰酸钾。 2MnO₂ + 4KOH + O₂——→ 2K2MnO₄ + 2H2O 2K2MnO₄ + Cl₂——→2KMnO₄+ 2KCl 也可以用MnSO4在酸性环境中和二氧化铅(PbO₂)或铋酸钠(NaBiO₃)等强氧化剂反应产生。此反应也用于检验二价锰离子的存在,因为高锰酸钾的颜色明显。
高锰酸钾主要来源于钾盐矿物,如钾长石、石榴石、水云母等。这些矿物中含有较高的钾离子浓度,是高锰酸钾制备的重要原料。此外,工业上还采用电解法、氧化法和还原法等方法制备高锰酸钾。