CN104229897A - 硝酸锰溶液的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了硝酸锰溶液的制备方法，该方法包括：将硝酸水溶液与过氧化氢水溶液混合，制得双组分氧化溶液；将金属锰与所述双组分氧化溶液混合后反应，得到硝酸锰溶液。本发明将硝酸水溶液与过氧化氢水溶液混合，得到双组分氧化溶液后，用得到的双组分氧化溶液与金属锰反应得到硝酸锰溶液，与现有技术的直接用硝酸水溶液与金属锰反应得到硝酸锰溶液相比，反应速率显著提高，而且由于可以采用浓度相对较低的硝酸进行反应，降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及溶液制备领域，特别涉及硝酸锰溶液的制备方法。
背景技术
硝酸锰溶液主要用于制造二氧化锰，还可以用作催化剂、陶瓷着色剂、金属磷化剂、分析试剂等。其制备方法很多，但是，考虑到锰源的纯度和价格等因素，目前，工业上用来制备硝酸锰溶液的方法之一是采用金属锰为锰源与硝酸进行反应来制备硝酸锰，其反应方程式如下：
3Mn+8HNO3＝3Mn(NO3)2+2NO+4H2O
从上述反应式可知，该反应为金属锰被溶解并被硝酸氧化的反应，当采用较低浓度的硝酸(质量分数为65％、58％等)进行反应时，反应速率较慢，当采用较高浓度的硝酸(质量分数为98％)进行反应时，反应速率虽然加快，但是由于市售的较高浓度的硝酸的价格一般是稀硝酸的2倍以上，所以，成本也大大增加。
因此，找到一种在采用较低浓度的硝酸反应的同时又有较快反应速率的硝酸锰溶液的制备方法，就显得格外重要。
发明内容
为解决上述问题，本发明实施例公开了硝酸锰溶液的制备方法。技术方案如下：
硝酸锰溶液的制备方法，该方法可以包括：
将硝酸水溶液与过氧化氢水溶液混合，制得双组分氧化溶液；
将金属锰与所述双组分氧化溶液混合后反应，得到硝酸锰溶液。
其中，在所制得的双组分氧化溶液中，硝酸的质量分数为8％～45％。
优选的，在所制得的双组分氧化溶液中，硝酸的质量分数为25％～43％。
在所制得的双组分氧化溶液中，过氧化氢的质量分数为8％～27％。
优选的，在所制得的双组分氧化溶液中，过氧化氢的质量分数为8％～17％。
本发明将硝酸水溶液与过氧化氢水溶液混合，得到双组分氧化溶液后，用得到的双组分氧化溶液与金属锰反应得到硝酸锰溶液，与现有技术的直接用硝酸水溶液与金属锰反应得到硝酸锰溶液相比，反应速率显著提高，而且由于可以采用浓度相对较低的硝酸进行反应，降低了生产成本。
具体实施方式
本申请的发明人在利用现有技术制备硝酸锰溶液的过程中，出人预料地发现：在利用金属锰和硝酸水溶液制备硝酸锰溶液时，如果先将一定量的过氧化氢水溶液与硝酸水溶液混合，制得双组分氧化溶液，再利用该双组分氧化溶液与金属锰来制备硝酸锰溶液，反应速率显著提高，反应时间明显缩短。
下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明所提供的硝酸锰溶液的制备方法，其所依据的的反应方程式为：
3Mn+8HNO3→3Mn(NO3)2+2NO+4H2O
在本发明的实施例中，为了便于观察、判断制备反应的结束时间，需要保证硝酸与金属锰完全反应；因此，所用的金属锰与硝酸水溶液中硝酸的摩尔比为3：8。这样，将金属锰完全溶解时，就可以确定反应结束。
实施例1
将3.0042g质量分数为30％的过氧化氢水溶液加到8.1011g质量分数为58％的硝酸水溶液中，搅拌均匀，制得双组分氧化溶液，其中，硝酸的质量分数为42.31％，过氧化氢的质量分数为8.12％；
称取1.5400g金属锰，将其加入到双组分氧化溶液中，进行反应，得到粉红色硝酸锰溶液，反应时间为150分钟，硝酸锰溶液的质量分数为53.27％。
实施例2～17
采用表1中各反应物及其用量，参照实施例1中所记载的制备方法，分别制备实施例2～17的硝酸锰溶液，反应时间记载于表1中。
表1实施例2～17的反应物种类、反应物用量及反应时间
注：实施例2～9中所用的硝酸水溶液中硝酸的质量分数为58％；实施例10～17中所用的硝酸水溶液中硝酸的质量分数为65％。
对比实施例1
称取1.5334g金属锰，将其加入到8.1011g质量分数为58％的硝酸水溶液中进行反应，结果为：反应时间超过720分钟。
对比实施例2
称取1.5331g金属锰，将其加入到7.2134g质量分数为65％的硝酸水溶液中进行反应，结果为：反应时间超过720分钟。
将实施例1～17和对比实施例1～2进行比较，可以看出，只用硝酸水溶液与金属锰进行反应时，反应速率很慢，反应经过720分钟后，仍然没有结束。
但将硝酸水溶液与过氧化氢水溶液混合制得双组分氧化溶液后，再与金属锰进行反应，如表1中的实施例1～17，反应速率明显提升。
尤其在实施例7中，双组分氧化溶液中的硝酸的质量分数为14.09％，过氧化氢的质量分数为22.71％，此时，整个反应时间只有4分钟，与对比实施例1～2相比，反应速率提高了180倍以上。
实施例1～17和对比实施例1～2中用来制备双组分氧化溶液所用的硝酸水溶液的质量分数为58％或65％。之所以用这两种规格的硝酸水溶液，是因为这两种规格的硝酸水溶液很容易直接购得。需要说明的是，本发明实施例所称的58％、65％的硝酸水溶液与市售所称的质量分数为58％、65％的浓硝酸本质上是一致的。
实施例1～17和对比实施例1～2中所使用的过氧化氢水溶液为市售的质量分数为30％的过氧化氢水溶液，可以理解的是，过氧化氢水溶液的浓度并不影响本发明技术方案的实施，本发明在此不作具体限定，本领域技术人员可以根据实际情况选择过氧化氢水溶液的浓度。
本发明将硝酸水溶液与过氧化氢水溶液混合，得到双组分氧化溶液后，用得到的双组分氧化溶液与金属锰反应得到硝酸锰溶液，与现有技术的直接用硝酸水溶液与金属锰反应得到硝酸锰溶液相比，反应速率显著提高，而且由于可以采用浓度相对较低的硝酸进行反应，降低了生产成本。
以上对本发明所提供的硝酸锰溶液的制备方法进行了详细介绍。本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其中心思想。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (5)
1.硝酸锰溶液的制备方法，其特征在于，该方法包括：
将硝酸水溶液与过氧化氢水溶液混合，制得双组分氧化溶液；
将金属锰与所述双组分氧化溶液混合后反应，得到硝酸锰溶液。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所制得的双组分氧化溶液中，硝酸的质量分数为8％～45％。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在所制得的双组分氧化溶液中，硝酸的质量分数为25％～43％。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所制得的双组分氧化溶液中，过氧化氢的质量分数为8％～27％。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在所制得的双组分氧化溶液中，过氧化氢的质量分数为8％～17％。
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