Cân bằng Fe(OH)2 với O2 tạo Fe2O3 và H2O
Lớp 9Hóa học

Fe(OH)2 ra Fe2O3: 4Fe(OH)2 + O2 → 2Fe2O3 + 4H2O

Trả lời nhanh

Fe(OH)2 chuyển thành Fe2O3 khi được nung nóng trong không khí, nơi có khí oxi: 4Fe(OH)2 + O2 → 2Fe2O3 + 4H2O (điều kiện: nhiệt độ). Chất rắn màu trắng xanh dần chuyển sang màu nâu đỏ và có hơi nước thoát ra. Sắt trong Fe(OH)2 bị oxi hoá từ +2 lên +3, còn nước được tách ra do nhiệt.

Phương trình hoá học đã cân bằng

Phản ứng của Fe(OH)2 với oxi khi đun nóng được viết như sau:

4Fe(OH)2 + O2 t°→ 2Fe2O3 + 4H2O

Đây là phản ứng oxi hoá – khử, đồng thời có sự tách nước. Nhiều bạn nhìn thấy cả O2 lẫn H2O trong phương trình nên dễ nhầm với phản ứng tạo Fe(OH)3. Ta sẽ phân biệt rõ hai con đường này ở phần sau.

Cân bằng bằng phương pháp thăng bằng electron

  1. Xác định số oxi hoá: Fe+2 trong Fe(OH)2 lên Fe+3 trong Fe2O3; O2 (số oxi hoá 0) xuống −2.
  2. Viết các quá trình: Fe+2 → Fe+3 + 1e và O2 + 4e → 2O−2.
  3. Thăng bằng electron: nhân quá trình oxi hoá với 4, quá trình khử với 1, nên cần 4 nguyên tử Fe và 1 phân tử O2.
  4. Đặt hệ số 4 trước Fe(OH)2, hệ số 2 trước Fe2O3 (đủ 4 nguyên tử Fe), sau đó cân bằng H được 4H2O.
  5. Kiểm tra oxi: vế trái 4 × 2 + 2 = 10; vế phải 2 × 3 + 4 = 10. Phương trình đã đúng.

Chất khử là Fe(OH)2, chất oxi hoá là O2. Còn việc tách nước chỉ là hệ quả của nhiệt độ cao, không làm thay đổi số oxi hoá.

Điều kiện và hiện tượng nhận biết

  • Điều kiện: đun nóng (nung) Fe(OH)2 khi có mặt không khí hoặc oxi.
  • Hiện tượng: chất rắn ban đầu màu trắng xanh (thường đã lẫn màu xanh lục nhạt do bị oxi hoá một phần) chuyển dần sang màu nâu đỏ của Fe2O3; thành ống nghiệm có hơi nước ngưng tụ.
  • Sản phẩm: Fe2O3 là chất rắn màu nâu đỏ, không tan trong nước, tan được trong dung dịch axit mạnh như HCl, H2SO4.

Fe(OH)2 có thể “đi” theo những hướng nào?

Chỉ cần thay đổi môi trường là sản phẩm khác hẳn. Bảng dưới đây giúp em tránh nhầm khi gặp các câu hỏi về sắt(II) hiđroxit.

Môi trường Phương trình Sản phẩm, màu sắc
Không khí ẩm, nhiệt độ thường 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3 Fe(OH)3 kết tủa nâu đỏ
Nung trong không khí 4Fe(OH)2 + O2 t°→ 2Fe2O3 + 4H2O Fe2O3 rắn nâu đỏ
Nung trong chân không hoặc khí trơ Fe(OH)2 t°→ FeO + H2O FeO rắn màu đen

Từ bảng có thể rút ra mẹo nhớ: có oxi thì sắt lên +3, không có oxi thì sắt vẫn giữ +2. Nước có tham gia phản ứng (ở vế trái) thì sản phẩm là hiđroxit, còn nung nóng thì nước bị đẩy ra (ở vế phải) và sản phẩm là oxit.

Vì sao Fe(OH)2 dễ bị oxi hoá như vậy?

Sắt trong Fe(OH)2 đang ở mức oxi hoá trung gian +2, nên có thể nhường thêm một electron để lên +3 bền hơn. Khi tiếp xúc với oxi trong không khí, điều này diễn ra rất nhanh. Vì thế, trong phòng thí nghiệm muốn giữ Fe(OH)2 trắng xanh lâu, người ta phải đun sôi nước để đuổi hết khí hoà tan, rồi phủ một lớp dầu lên bề mặt hoặc làm trong môi trường khí trơ.

Lỗi sai thường gặp

  • Viết sản phẩm là Fe2O3 nhưng quên điều kiện nhiệt độ. Không có nhiệt thì phản ứng với oxi chỉ dừng lại ở Fe(OH)3.
  • Cân bằng sai hệ số: viết 2Fe(OH)2 + O2 → Fe2O3 + 2H2O. Phương trình này thiếu một nửa oxi ở vế phải (vế trái 6 O, vế phải 5 O).
  • Nhầm Fe2O3 (sắt(III) oxit, nâu đỏ) với Fe3O4 (oxit sắt từ, đen) hoặc FeO (đen).

Bài tập luyện tập có đáp án

Bài 1. Nung 0,2 mol Fe(OH)2 trong không khí đến khối lượng không đổi. Tính khối lượng Fe2O3 thu được và thể tích O2 (đktc) đã phản ứng.

Đáp án: theo phương trình, cứ 4 mol Fe(OH)2 tạo 2 mol Fe2O3 nên n(Fe2O3) = 0,1 mol, khối lượng = 0,1 × 160 = 16 gam. Số mol O2 = 0,2 : 4 = 0,05 mol, thể tích = 0,05 × 22,4 = 1,12 lít.

Bài 2. Nhỏ dung dịch NaOH vào dung dịch FeCl2 rồi để kết tủa ngoài không khí. Nêu hiện tượng và viết các phương trình.

Đáp án: xuất hiện kết tủa trắng xanh, sau đó chuyển dần sang nâu đỏ. FeCl2 + 2NaOH → Fe(OH)2↓ + 2NaCl; sau đó 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3↓.

Bài 3. Nung Fe(OH)2 trong bình kín đã hút hết không khí thì thu được chất gì? Vì sao khác với trường hợp nung trong không khí?

Đáp án: thu được FeO (màu đen) và hơi nước vì không có oxi nên sắt giữ nguyên số oxi hoá +2: Fe(OH)2 t°→ FeO + H2O.

Tóm lại

Để Fe(OH)2 “ra” Fe2O3 chỉ cần hai điều kiện: có oxi và có nhiệt độ. Nhớ hệ số 4 – 1 – 2 – 4 và nhớ rằng sắt tăng từ +2 lên +3 là em có thể tự lập lại phương trình bất cứ lúc nào.

Câu hỏi thường gặp

Fe(OH)2 nung trong không khí tạo ra chất gì?

Tạo ra Fe2O3 (nâu đỏ) và hơi nước theo phương trình 4Fe(OH)2 + O2 → 2Fe2O3 + 4H2O, điều kiện nhiệt độ.

Fe(OH)2 để ngoài không khí ẩm có thành Fe2O3 không?

Không. Ở nhiệt độ thường có hơi nước, Fe(OH)2 chuyển thành Fe(OH)3 kết tủa nâu đỏ: 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3. Cần nung thì Fe(OH)3 mới mất nước thành Fe2O3.

Vì sao nung Fe(OH)2 trong chân không lại ra FeO?

Vì không có oxi nên sắt không bị oxi hoá, chỉ xảy ra sự phân huỷ nhiệt tách nước: Fe(OH)2 → FeO + H2O.

Bài học liên quan