KMnO4 phân hủy: 2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2

Trả lời nhanh

Khi nung nóng, KMnO₄ (thuốc tím) bị phân hủy theo phương trình: 2KMnO₄ → K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂↑ (điều kiện: t°). Sản phẩm gồm kali manganat màu lục thẫm, mangan đioxit màu đen nâu và khí oxi. Đây là phản ứng dùng để điều chế oxi trong phòng thí nghiệm.

Phương trình hóa học KMnO₄ phân hủy

2KMnO₄ —t°→ K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂↑

Chất	Tên gọi	Trạng thái, màu sắc
KMnO₄	Kali pemanganat (thuốc tím)	Rắn, tinh thể màu tím đen
K₂MnO₄	Kali manganat	Rắn, màu lục thẫm
MnO₂	Mangan đioxit	Rắn, màu đen nâu, không tan
O₂	Khí oxi	Khí không màu, duy trì sự cháy

Đây vừa là phản ứng phân hủy (một chất sinh ra nhiều chất), vừa là phản ứng oxi hóa – khử.

Vì sao cân bằng được hệ số 2?

Hãy nhìn sự thay đổi số oxi hóa:

Mn⁺⁷ + 1e → Mn⁺⁶ (trong K₂MnO₄)
Mn⁺⁷ + 3e → Mn⁺⁴ (trong MnO₂)
2O⁻² → O₂ + 4e

Để tạo ra 1 phân tử O₂ (nhường 4e), cần 2 nguyên tử Mn⁺⁷ nhận tổng 1 + 3 = 4e. Vì thế phải có 2 phân tử KMnO₄. Kiểm tra lại: vế trái có 2K, 2Mn, 8O; vế phải có 2K, (1 + 1) Mn, 4 + 2 + 2 = 8O. Cân bằng đúng.

Mẹo nhớ: “Hai thuốc tím nung nóng – một lục, một đen, một oxi”.

Hiện tượng khi nung KMnO₄

Chất rắn màu tím đen chuyển dần thành hỗn hợp rắn màu lục thẫm lẫn đen nâu.
Có khí không màu thoát ra. Đưa que đóm còn tàn đỏ vào miệng ống nghiệm hoặc bình thu khí, que đóm bùng cháy sáng, chứng tỏ khí đó là oxi.

Điều chế oxi trong phòng thí nghiệm bằng KMnO₄

Cách làm quen thuộc ở lớp 8:

Cho một ít tinh thể KMnO₄ vào ống nghiệm khô.
Nhét một nhúm bông ở gần miệng ống nghiệm, rồi đậy nút có ống dẫn khí.
Lắp ống nghiệm hơi chúc miệng xuống, đun nóng đều rồi tập trung đun phần chứa thuốc tím.
Thu khí bằng cách đẩy nước (oxi ít tan trong nước) hoặc đẩy không khí (úp ngược bình, vì oxi nặng hơn không khí).

Vì sao phải có bông? Bụi KMnO₄ dễ bị dòng khí cuốn theo, làm tắc ống dẫn và lẫn vào khí thu được.

Vì sao ống nghiệm chúc xuống? Tinh thể thuốc tím có thể ẩm, hơi nước ngưng tụ ở miệng ống sẽ chảy ngược xuống đáy ống đang nóng, làm vỡ ống.

Kết thúc thí nghiệm: tháo ống dẫn khỏi nước trước, rồi mới tắt đèn cồn, để nước không bị hút ngược vào ống nghiệm nóng.

Bài tập minh họa

Ví dụ 1. (số liệu tự đặt) Nhiệt phân hoàn toàn 31,6 g KMnO₄. Tính thể tích O₂ thu được ở đktc và khối lượng chất rắn còn lại.

Giải. M(KMnO₄) = 39 + 55 + 64 = 158 g/mol, nên n = 31,6 : 158 = 0,2 mol.

Theo phương trình, n(O₂) = 0,2 : 2 = 0,1 mol, do đó V = 0,1 × 22,4 = 2,24 lít.

Áp dụng bảo toàn khối lượng: m(chất rắn) = 31,6 − 0,1 × 32 = 28,4 g.

Ví dụ 2. (số liệu tự đặt) Cần nhiệt phân bao nhiêu gam KMnO₄ để thu 1,12 lít O₂ (đktc), biết hiệu suất phản ứng 80%?

Giải. n(O₂) = 1,12 : 22,4 = 0,05 mol, nên theo lí thuyết n(KMnO₄) = 0,1 mol, tức 15,8 g.

Do hiệu suất 80% nên khối lượng thực tế cần dùng = 15,8 : 0,8 = 19,75 g.

Lỗi sai thường gặp

Quên điều kiện nhiệt độ (t°) hoặc viết sản phẩm là K₂MnO₄ + MnO₂ thiếu O₂.
Nhầm với phản ứng KMnO₄ trong môi trường axit (sản phẩm là muối Mn²⁺, dung dịch mất màu tím), đó là phản ứng trong dung dịch, không phải nhiệt phân.
Viết sai hệ số, quên chia đôi: 1 mol O₂ cần 2 mol KMnO₄.
Nhầm “MnO₂ là chất xúc tác”. Trong phản ứng này MnO₂ là sản phẩm. (MnO₂ chỉ là xúc tác khi nhiệt phân KClO₃.)

Bài tập luyện tập

Nhiệt phân hoàn toàn 15,8 g KMnO₄. Tính khối lượng O₂, thể tích O₂ (đktc) và khối lượng từng chất rắn sau phản ứng.
Đáp án: n(KMnO₄) = 0,1 mol, nên O₂ = 0,05 mol = 1,6 g = 1,12 lít. K₂MnO₄ = 0,05 × 197 = 9,85 g; MnO₂ = 0,05 × 87 = 4,35 g (tổng 14,2 g = 15,8 − 1,6).
Nung 47,4 g KMnO₄ với hiệu suất 75%. Tính thể tích O₂ (đktc) và khối lượng chất rắn thu được.
Đáp án: n = 0,3 mol; KMnO₄ phản ứng = 0,225 mol; O₂ = 0,1125 mol, ứng với 2,52 lít (3,6 g). Khối lượng chất rắn = 47,4 − 3,6 = 43,8 g (gồm cả KMnO₄ còn dư).
Nêu hai dấu hiệu nhận biết phản ứng nhiệt phân KMnO₄ đã xảy ra.
Đáp án: chất rắn đổi từ tím đen sang lục thẫm lẫn đen nâu; khí thoát ra làm que đóm còn tàn đỏ bùng cháy.

Cùng chuyên đề: Bài nằm trong mục lục Các phương trình hóa học thường gặp: tổng hợp hơn 300 phản ứng có cân bằng. Bài trước: C + HNO3 → CO2 + NO2 + H2O: Cân bằng phương trình, hiện tượng, bài tập.

Câu hỏi thường gặp

KMnO4 phân hủy ở điều kiện nào?

KMnO4 bị phân hủy khi nung nóng (nhiệt phân, ký hiệu t°). Ở nhiệt độ thường thuốc tím rắn khá bền nên cần đun nóng thì mới sinh ra khí oxi.

Sản phẩm của phản ứng nhiệt phân KMnO4 là gì?

Gồm kali manganat K2MnO4 (rắn, màu lục thẫm), mangan đioxit MnO2 (rắn, màu đen nâu) và khí oxi O2. Phương trình: 2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2.

Vì sao phải đặt bông ở miệng ống nghiệm khi điều chế oxi từ KMnO4?

Nhúm bông giữ lại bụi thuốc tím bị dòng khí cuốn theo, tránh làm tắc ống dẫn khí và tránh lẫn tạp chất vào khí oxi thu được.

Từ 1 mol KMnO4 nhiệt phân hoàn toàn thu được bao nhiêu mol O2?

Theo phương trình, 2 mol KMnO4 sinh ra 1 mol O2 nên 1 mol KMnO4 cho 0,5 mol O2, tương ứng 11,2 lít ở đktc nếu hiệu suất 100%.

Phương trình hóa học KMnO4 phân hủy