Fe2O3 ra FeO: Fe2O3 + Fe → 3FeO, điều kiện, cân bằng

Trả lời nhanh

Fe₂O₃ ra FeO khi bị khử một phần (Fe có số oxi hoá +3 giảm xuống +2). Với sắt: Fe₂O₃ + Fe → 3FeO (nhiệt độ cao). Ngoài ra có thể dùng CO hoặc H₂ ở nhiệt độ vừa phải: Fe₂O₃ + CO → 2FeO + CO₂.

Phương trình Fe₂O₃ + Fe → FeO

Fe₂O₃ + Fe → 3FeO (điều kiện: nhiệt độ cao)

Chất tham gia: sắt(III) oxit Fe₂O₃ (rắn, màu đỏ nâu) và sắt Fe (bột, màu xám).
Sản phẩm: sắt(II) oxit FeO (rắn, màu đen).
Hiện tượng: hỗn hợp rắn đỏ nâu chuyển dần sang màu đen.
Loại phản ứng: oxi hoá – khử. Fe là chất khử, Fe₂O₃ là chất oxi hoá.

Cân bằng bằng phương pháp thăng bằng electron

Xác định số oxi hoá: Fe⁰ trong đơn chất, Fe⁺³ trong Fe₂O₃, Fe⁺² trong FeO. Cả hai chất ban đầu cùng tạo ra một sản phẩm chứa Fe⁺².

Quá trình oxi hoá: Fe⁰ → Fe⁺² + 2e
Quá trình khử: 2Fe⁺³ + 2e → 2Fe⁺² (vì mỗi phân tử Fe₂O₃ có 2 nguyên tử Fe)
Số electron cho = số electron nhận = 2, nên hệ số 1 cho Fe và 1 cho Fe₂O₃.
Tổng Fe⁺² tạo ra: 1 + 2 = 3, nên hệ số của FeO là 3.

Kiểm tra: vế trái có 3 Fe và 3 O; vế phải 3FeO cũng có 3 Fe và 3 O. Phương trình đã cân bằng.

Mẹo nhớ: đây là phản ứng “trung hoà số oxi hoá” – Fe(0) gặp Fe(+3) thì gặp nhau ở Fe(+2), giống như hai bạn đứng ở hai đầu cùng bước về điểm giữa.

Các cách khác để Fe₂O₃ ra FeO

Muốn dừng ở FeO, cần chất khử vừa đủ và nhiệt độ phù hợp. Nếu khử mạnh quá sẽ tiếp tục ra Fe.

Chất khử	Phương trình	Điều kiện
Fe	Fe₂O₃ + Fe → 3FeO	t° cao
CO	Fe₂O₃ + CO → 2FeO + CO₂	t° (khoảng 500–600°C là bước cuối của quá trình tạo FeO trong lò)
H₂	Fe₂O₃ + H₂ → 2FeO + H₂O	t°

Trong lò cao, quá trình khử diễn ra theo từng nấc: Fe₂O₃ → Fe₃O₄ → FeO → Fe. FeO là sản phẩm trung gian, nên khi CO dư và nhiệt độ cao sẽ tạo ra Fe kim loại.

Vì sao FeO khó thu được tinh khiết?

FeO kém bền ở nhiệt độ thấp hơn khoảng 570°C, dễ chuyển thành Fe₃O₄ và Fe.
Khi nung trong không khí, FeO bị oxi hoá tiếp thành Fe₃O₄ hoặc Fe₂O₃, nên cần điều kiện không có oxi.

Vì vậy ở bài tập phổ thông, đề thường ghi “hỗn hợp oxit” hoặc “phản ứng hoàn toàn” để em tính theo phương trình đã cho.

Lỗi sai thường gặp

Viết Fe₂O₃ + Fe → FeO mà quên cân bằng (thiếu hệ số 3).
Nhầm FeO với Fe₃O₄ (oxit sắt từ, chứa cả Fe⁺² và Fe⁺³).
Viết Fe₂O₃ + CO → 2FeO + CO₂ nhưng ghi sản phẩm là Fe, vì nhớ nhầm phản ứng luyện gang.

Bài tập vận dụng

Ví dụ (tự đặt). Nung 16 gam Fe₂O₃ với 5,6 gam Fe (không có không khí), phản ứng hoàn toàn. Tính khối lượng FeO.

Giải: n(Fe₂O₃) = 16/160 = 0,1 mol; n(Fe) = 5,6/56 = 0,1 mol, đúng tỉ lệ 1 : 1. Theo phương trình, n(FeO) = 0,3 mol, m = 0,3 × 72 = 21,6 gam. Kiểm tra: 16 + 5,6 = 21,6 gam (bảo toàn khối lượng).

Bài 1. Trộn 8 gam Fe₂O₃ với 5,6 gam Fe rồi nung hoàn toàn. Tính khối lượng FeO và chất dư.

Đáp án: n(Fe₂O₃) = 0,05 mol; n(Fe) = 0,1 mol, nên Fe dư 0,05 mol (2,8 gam). FeO = 0,15 mol, tức 10,8 gam. Kiểm tra: 10,8 + 2,8 = 13,6 gam = 8 + 5,6.

Bài 2. Cần bao nhiêu lít CO (đktc) để khử hết 32 gam Fe₂O₃ thành FeO? Thu được bao nhiêu gam FeO?

Đáp án: n(Fe₂O₃) = 0,2 mol, nên n(CO) = 0,2 mol, V = 0,2 × 22,4 = 4,48 lít. n(FeO) = 0,4 mol, m = 28,8 gam. Kiểm tra: 32 + 5,6 (CO) = 37,6 = 28,8 + 8,8 (CO₂).

Bài 3. Cho biết số mol electron trao đổi khi 0,2 mol Fe tác dụng vừa đủ với Fe₂O₃ tạo FeO.

Đáp án: mỗi Fe nhường 2e nên n(e) = 0,2 × 2 = 0,4 mol.

Câu hỏi thường gặp

Fe2O3 + Fe ra sản phẩm gì?

Ở nhiệt độ cao, Fe2O3 + Fe → 3FeO. Sản phẩm là sắt(II) oxit màu đen, đây là phản ứng oxi hoá – khử trong đó Fe là chất khử.

Fe2O3 + CO có ra FeO không?

Có. Khi CO phản ứng một phần: Fe2O3 + CO → 2FeO + CO2 (t°). Nếu CO dư và nhiệt độ cao hơn thì FeO bị khử tiếp thành Fe.

Fe2O3 + Fe có phải phản ứng hoá hợp không?

Về hình thức hai chất tạo một sản phẩm nên có thể xếp vào phản ứng hoá hợp, nhưng quan trọng hơn nó là phản ứng oxi hoá – khử vì số oxi hoá của sắt thay đổi.

Số oxi hoá của Fe trong FeO là bao nhiêu?

Trong FeO, oxi có số oxi hoá −2 nên sắt có số oxi hoá +2.