Fe ra Fe2O3: phương trình, điều kiện và các cách điều chế
Lớp 9Hóa học

Fe ra Fe2O3: phương trình, điều kiện và các cách điều chế

Trả lời nhanh

Fe ra Fe2O3 khi sắt tác dụng với oxi ở nhiệt độ cao: 4Fe + 3O2 → 2Fe2O3 (t°). Sắt bị oxi hoá từ 0 lên +3, oxi bị khử từ 0 xuống −2. Fe2O3 là chất rắn màu đỏ nâu, thành phần chính của gỉ sắt. Cần lưu ý: đốt sắt trong oxi tinh khiết thường cho Fe3O4.

Phương trình Fe + O2 → Fe2O3

4Fe + 3O2 → 2Fe2O3 (nhiệt độ cao, oxi dư)

Nội dung Chi tiết
Chất tham gia Sắt (Fe), khí oxi (O2)
Điều kiện Nhiệt độ cao, oxi dư
Sản phẩm Sắt(III) oxit Fe2O3, chất rắn màu đỏ nâu
Loại phản ứng Hoá hợp; oxi hoá – khử

Cân bằng bằng phương pháp electron

  1. Xác định số oxi hoá: Fe0 + O20 → Fe2+3O3−2.
  2. Quá trình oxi hoá: Fe → Fe+3 + 3e.
  3. Quá trình khử: O2 + 4e → 2O−2.
  4. Cân bằng electron: nhân quá trình oxi hoá với 4, quá trình khử với 3 (cùng nhường/nhận 12e).
  5. Đặt hệ số: 4Fe + 3O2 → 2Fe2O3. Kiểm tra: 4 Fe và 6 O ở cả hai vế.

Mẹo nhớ: vế phải có Fe2O3 thì số O là số lẻ × 2 → cần 3 O2 để có 6 O, từ đó có 2 Fe2O3 và 4 Fe.

Vì sao dễ nhầm giữa Fe2O3 và Fe3O4?

Sắt có hai mức oxi hoá thường gặp là +2 và +3, nên sản phẩm cháy phụ thuộc điều kiện:

  • Đốt dây sắt nóng đỏ trong bình oxi (thí nghiệm SGK lớp 8, 9): sắt cháy sáng chói, bắn tia lửa, tạo oxit sắt từ: 3Fe + 2O2 → Fe3O4 (t°).
  • Nung sắt lâu ở nhiệt độ cao trong không khí/oxi dư, hoặc oxi hoá tiếp Fe3O4, thì thu được Fe2O3.

Vì vậy khi đề bài ghi “oxi dư, nhiệt độ cao” và yêu cầu viết sản phẩm là Fe2O3 thì dùng phương trình 4Fe + 3O2 → 2Fe2O3. Còn thí nghiệm đốt dây sắt thì viết Fe3O4.

Các cách khác để từ Fe đi đến Fe2O3

1. Qua gỉ sắt (ăn mòn trong không khí ẩm)

4Fe + 3O2 + 2xH2O → 2Fe2O3·xH2O. Đây là lí do đồ sắt để ngoài trời bị phủ lớp gỉ nâu đỏ, xốp, không bảo vệ được kim loại bên trong.

2. Qua muối sắt(III) và hiđroxit

  • 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3 (t°)
  • FeCl3 + 3NaOH → Fe(OH)3↓ + 3NaCl (kết tủa nâu đỏ)
  • 2Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2O (t°)

3. Các phản ứng tạo Fe2O3 khác cần nhớ

  • 4Fe(OH)2 + O2 → 2Fe2O3 + 4H2O (t°)
  • 4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2 (t°, đốt quặng pirit)
  • 4FeCO3 + O2 → 2Fe2O3 + 4CO2 (t°)
  • 4Fe3O4 + O2 → 6Fe2O3 (t°)

Tính chất của Fe2O3 và ứng dụng

  • Là oxit bazơ, không tan trong nước; tan trong axit: Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2O (dung dịch chuyển màu vàng nâu).
  • Bị khử ở nhiệt độ cao: Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2 (t°) – cơ sở luyện gang trong lò cao.
  • Dùng làm bột màu đỏ, nguyên liệu luyện kim.

Bài tập vận dụng

Bài 1. Nung 5,6 g Fe trong oxi dư tới khi chỉ tạo Fe2O3. Tính khối lượng Fe2O3 và thể tích O2 (đktc) đã phản ứng.

Giải: nFe = 5,6/56 = 0,1 mol. Theo phương trình, nFe2O3 = 0,1/2 = 0,05 mol → m = 0,05 × 160 = 8 g. nO2 = 0,1 × 3/4 = 0,075 mol → V = 0,075 × 22,4 = 1,68 lít. (Kiểm tra bảo toàn khối lượng: 5,6 + 0,075 × 32 = 8 g ✔.)

Bài 2. Cần bao nhiêu gam Fe để thu được 3,2 g Fe2O3?

Giải: nFe2O3 = 3,2/160 = 0,02 mol → nFe = 0,04 mol → m = 0,04 × 56 = 2,24 g.

Bài 3. Viết dãy phản ứng: Fe → FeCl3 → Fe(OH)3 → Fe2O3.

Giải: 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3 (t°); FeCl3 + 3NaOH → Fe(OH)3↓ + 3NaCl; 2Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2O (t°).

Lỗi sai thường gặp

  • Viết Fe + O2 → Fe2O3 mà quên cân bằng (đúng là 4 : 3 : 2).
  • Nhầm sản phẩm đốt dây sắt trong oxi là Fe2O3 (thực tế là Fe3O4).
  • Quên ghi điều kiện nhiệt độ hoặc điền sai số mol O2 (phải là 3/4 số mol Fe).

Câu hỏi thường gặp

Fe ra Fe2O3 bằng phương trình nào?

4Fe + 3O2 → 2Fe2O3 (nhiệt độ cao, oxi dư). Sắt tăng số oxi hoá từ 0 lên +3, oxi giảm từ 0 xuống −2.

Đốt dây sắt trong oxi có tạo Fe2O3 không?

Thí nghiệm đốt dây sắt nóng đỏ trong bình oxi tinh khiết cho sản phẩm chính là Fe3O4: 3Fe + 2O2 → Fe3O4. Fe2O3 hình thành khi oxi hoá mạnh, kéo dài ở nhiệt độ cao hoặc từ Fe3O4, Fe(OH)3.

Fe2O3 có màu gì?

Fe2O3 là chất rắn màu đỏ nâu, không tan trong nước và là thành phần chính của gỉ sắt.

Cần bao nhiêu mol O2 để oxi hoá hết 1 mol Fe thành Fe2O3?

Theo phương trình 4Fe + 3O2 → 2Fe2O3, 1 mol Fe cần 0,75 mol O2.

Bài học liên quan