FeO + O2 ra Fe2O3: Phương trình, hiện tượng, bài tập

Trả lời nhanh

FeO tác dụng với O₂ khi đun nóng tạo Fe₂O₃ theo phương trình: 4FeO + O₂ → 2Fe₂O₃ (điều kiện: nhiệt độ cao). Đây là phản ứng oxi hoá – khử: sắt tăng số oxi hoá từ +2 lên +3, còn oxi giảm từ 0 xuống −2. Chất rắn màu đen chuyển dần sang màu đỏ nâu.

Phương trình hoá học FeO + O₂ → Fe₂O₃

Phương trình đã cân bằng:

4FeO + O₂ —t°→ 2Fe₂O₃

Chất	Vai trò	Đặc điểm
FeO	Chất khử	Chất rắn màu đen
O₂	Chất oxi hoá	Chất khí, có trong không khí
Fe₂O₃	Sản phẩm	Chất rắn màu đỏ nâu

Cân bằng bằng phương pháp thăng bằng electron

Xác định số oxi hoá: Fe⁺²O + O₂⁰ → Fe₂⁺³O₃⁻².
Viết quá trình:
- Quá trình oxi hoá: Fe⁺² → Fe⁺³ + 1e
- Quá trình khử: O₂ + 4e → 2O⁻²
Cân bằng electron: nhân quá trình oxi hoá với 4 rồi cộng lại: 4Fe⁺² + O₂ → 4Fe⁺³ + 2O⁻².
Đặt hệ số: 4FeO + O₂ → 2Fe₂O₃. Kiểm tra: vế trái 4 Fe, 4 + 2 = 6 O; vế phải 4 Fe, 6 O. Cân bằng.

Mẹo nhớ: mỗi nguyên tử O₂ cần 4 electron, mỗi Fe²⁺ chỉ nhường 1 electron, nên cần đúng 4 FeO cho 1 phân tử O₂.

Điều kiện và hiện tượng phản ứng

Điều kiện: đun nóng (nhiệt độ cao), có mặt oxi hoặc không khí.
Hiện tượng: chất rắn FeO màu đen chuyển dần thành Fe₂O₃ màu đỏ nâu.

Về bản chất, FeO không bền khi gặp không khí nóng. Trong thực tế, phản ứng thường đi qua oxit trung gian Fe₃O₄ (6FeO + O₂ → 2Fe₃O₄), nếu oxi dư và nhiệt độ đủ cao thì cuối cùng thu được Fe₂O₃. Ở bài tập phổ thông, ta thường viết thẳng phương trình tạo Fe₂O₃.

Tính chất hoá học liên quan của FeO

FeO có số oxi hoá +2 – mức trung gian giữa 0 và +3 – nên vừa là chất khử, vừa là chất oxi hoá:

Thể hiện tính khử khi gặp chất oxi hoá mạnh: O₂, HNO₃, H₂SO₄ đặc nóng. Phản ứng ở trang này thuộc nhóm này.
Thể hiện tính oxi hoá khi gặp chất khử mạnh: FeO + CO → Fe + CO₂ (đun nóng); FeO + H₂ → Fe + H₂O (đun nóng).
Là oxit bazơ: FeO + 2HCl → FeCl₂ + H₂O.

Lỗi sai thường gặp

Viết sản phẩm là Fe₃O₄ hay FeO₂ khi đề yêu cầu tạo Fe₂O₃.
Cân bằng sai thành 2FeO + O₂ → Fe₂O₃ (vế trái 2 Fe, vế phải 2 Fe nhưng O: 2 + 2 = 4 ≠ 3, không cân bằng).
Quên điều kiện nhiệt độ, dẫn đến nghĩ FeO bị oxi hoá hoàn toàn ngay ở điều kiện thường.
Nhầm FeO (đen) với Fe₂O₃ (đỏ nâu) khi mô tả màu sắc.

Bài tập vận dụng có đáp án

Bài 1. Nung 14,4 gam FeO trong oxi dư đến khi phản ứng hoàn toàn. Tính khối lượng Fe₂O₃ thu được và thể tích O₂ đã phản ứng (đkc, 1 mol khí = 24,79 lít).

Giải: n(FeO) = 14,4 : 72 = 0,2 mol. Theo phương trình, n(Fe₂O₃) = 0,2 : 2 = 0,1 mol, m = 0,1 × 160 = 16 gam. n(O₂) = 0,2 : 4 = 0,05 mol, V = 0,05 × 24,79 ≈ 1,24 lít.

Kiểm tra bằng bảo toàn khối lượng: 14,4 + 0,05 × 32 = 16 gam. Khớp.

Bài 2. Nung 7,2 gam FeO trong không khí, sau một thời gian thu được 7,6 gam chất rắn gồm FeO dư và Fe₂O₃. Tính khối lượng từng chất trong chất rắn (giả sử không tạo Fe₃O₄).

Giải: Khối lượng tăng = khối lượng O₂ phản ứng = 7,6 − 7,2 = 0,4 gam, tức 0,0125 mol. FeO phản ứng = 4 × 0,0125 = 0,05 mol = 3,6 gam. Fe₂O₃ tạo thành = 0,025 mol = 4,0 gam. FeO dư = 7,2 − 3,6 = 3,6 gam. Kiểm tra: 3,6 + 4,0 = 7,6 gam.

Bài 3. Tổng hệ số (số nguyên, tối giản) của phương trình FeO + O₂ → Fe₂O₃ là bao nhiêu?

Đáp án: 4 + 1 + 2 = 7.

Tóm tắt

Phương trình: 4FeO + O₂ → 2Fe₂O₃ (t°).
FeO là chất khử, O₂ là chất oxi hoá; Fe tăng từ +2 lên +3.
Tỉ lệ mol FeO : O₂ : Fe₂O₃ = 4 : 1 : 2; khối lượng chất rắn tăng chính bằng khối lượng O₂ phản ứng.

Câu hỏi thường gặp

FeO + O2 tạo ra chất gì?

Khi đun nóng, FeO tác dụng với O2 tạo Fe2O3 theo phương trình 4FeO + O2 → 2Fe2O3. Ở một số điều kiện, sản phẩm trung gian có thể là Fe3O4.

Hiện tượng của phản ứng FeO + O2 là gì?

Chất rắn màu đen của FeO chuyển dần sang chất rắn màu đỏ nâu của Fe2O3.

Vì sao FeO bị oxi hoá được thành Fe2O3?

Sắt trong FeO có số oxi hoá +2, là mức trung gian nên có thể nhường thêm 1 electron để lên +3. Oxi là chất oxi hoá nên nhận electron của Fe2+.

Muốn tính nhanh lượng O2 phản ứng thì làm thế nào?

Lấy khối lượng chất rắn sau phản ứng trừ khối lượng FeO ban đầu, hiệu số chính là khối lượng O2 đã phản ứng, theo định luật bảo toàn khối lượng.