Chào các em! Hôm nay, cô trò mình sẽ cùng nhau chinh phục một bài toán hóa học thú vị. Bài toán này liên quan đến phản ứng hóa hợp giữa sắt(II) hiđroxit với oxi và nước tạo ra sắt(III) oxit.

Đề bài của chúng ta là:
Fe(OH )2y/x+O2 —>Fe2O3+H2o

Các em thấy không, trong đề bài có một chút sai sót về hóa trị của sắt và các nguyên tố khác. Đây là một điều khá phổ biến khi các em mới làm quen với việc viết phương trình phản ứng. Đừng lo lắng, cô sẽ hướng dẫn các em cách xác định đúng hóa trị và viết phương trình hóa học hoàn chỉnh, cân bằng nhé.

Bước 1: Xác định đúng công thức hóa học của các chất

Trong hóa học, để viết đúng phương trình, trước tiên chúng ta cần xác định đúng công thức hóa học của các chất tham gia và tạo thành.

* Sắt(II) hiđroxit: “Sắt(II)” cho biết sắt có hóa trị II. Nhóm hiđroxit là OH, có hóa trị I. Để công thức trung hòa về điện, ta cần 2 nhóm OH cho 1 nguyên tử Fe. Vậy công thức đúng là Fe(OH)₂.
* Oxi: Kí hiệu hóa học là O₂ (vì oxi tồn tại ở dạng phân tử gồm 2 nguyên tử oxi).
Sắt(III) oxit: “Sắt(III)” cho biết sắt có hóa trị III. “Oxit” có nghĩa là hợp chất với oxi, oxi có hóa trị II. Để công thức trung hòa về điện, ta cần 2 nguyên tử Fe (tổng hóa trị là 2 III = VI) và 3 nguyên tử O (tổng hóa trị là 3 * II = VI). Vậy công thức đúng là Fe₂O₃.
* Nước: Kí hiệu hóa học là H₂O.

Vậy, phương trình phản ứng của chúng ta sẽ có dạng:
Fe(OH)₂ + O₂ → Fe₂O₃ + H₂O

Bước 2: Cân bằng phương trình hóa học

Bây giờ, chúng ta sẽ cân bằng phương trình để số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế (trước và sau phản ứng) là bằng nhau.

Ta có phương trình chưa cân bằng:
Fe(OH)₂ + O₂ → Fe₂O₃ + H₂O

Chúng ta sẽ lần lượt cân bằng các nguyên tố:

* Sắt (Fe):
* Vế trái có 1 nguyên tử Fe.
* Vế phải có 2 nguyên tử Fe (trong Fe₂O₃).
* Để cân bằng Fe, ta đặt hệ số 2 trước Fe(OH)₂:
2Fe(OH)₂ + O₂ → Fe₂O₃ + H₂O

* Oxi (O):
* Bây giờ, đếm lại số nguyên tử O ở cả hai vế:
Vế trái: Trong 2Fe(OH)₂ có 2 2 = 4 nguyên tử O. Cộng với O₂ có 2 nguyên tử O. Tổng cộng là 4 + 2 = 6 nguyên tử O.
* Vế phải: Trong Fe₂O₃ có 3 nguyên tử O. Trong H₂O có 1 nguyên tử O. Tổng cộng là 3 + 1 = 4 nguyên tử O.
* Số nguyên tử O chưa bằng nhau. Chúng ta sẽ tạm thời bỏ qua O và cân bằng nguyên tố khác trước, hoặc cân bằng theo nguyên tố còn lại là Hidro.

* Hidro (H):
Vế trái: Trong 2Fe(OH)₂ có 2 2 = 4 nguyên tử H.
* Vế phải: Trong H₂O có 2 nguyên tử H.
* Để cân bằng H, ta đặt hệ số 2 trước H₂O:
2Fe(OH)₂ + O₂ → Fe₂O₃ + 2H₂O

* Kiểm tra lại nguyên tố Oxi (O) sau khi cân bằng Hidro:
Vế trái: Trong 2Fe(OH)₂ có 2 2 = 4 nguyên tử O. Cộng với O₂ có 2 nguyên tử O. Tổng cộng là 4 + 2 = 6 nguyên tử O.
Vế phải: Trong Fe₂O₃ có 3 nguyên tử O. Trong 2H₂O có 2 1 = 2 nguyên tử O. Tổng cộng là 3 + 2 = 5 nguyên tử O.
* Số nguyên tử O vẫn chưa bằng nhau. Đây là lúc ta cần điều chỉnh hệ số của O₂.

Chúng ta cần làm cho tổng số O ở vế trái bằng với tổng số O ở vế phải.
Số O ở vế phải là 3 (từ Fe₂O₃) + 2 (từ 2H₂O) = 5 nguyên tử O.
Số O ở vế trái là 4 (từ 2Fe(OH)₂) + số O từ O₂.
Để tổng O ở vế trái bằng 5, thì số O từ O₂ cần phải là 5 – 4 = 1 nguyên tử O.
Tuy nhiên, O₂ luôn có 2 nguyên tử. Điều này cho thấy cách làm từng bước có thể dẫn đến khó khăn nếu không có một hệ số chung.

Chúng ta hãy làm lại một cách hệ thống hơn.

Phương trình:
Fe(OH)₂ + O₂ → Fe₂O₃ + H₂O

Cân bằng Fe:
2Fe(OH)₂ + O₂ → Fe₂O₃ + H₂O
(Vế trái có 2 Fe, vế phải có 2 Fe)

Cân bằng H:
2Fe(OH)₂ + O₂ → Fe₂O₃ + 2H₂O
(Vế trái có 2*2 = 4 H, vế phải có 2*2 = 4 H)

Bây giờ đếm O:
Vế trái: 2 2 (từ Fe(OH)₂) + 2 (từ O₂) = 4 + 2 = 6 nguyên tử O
Vế phải: 3 (từ Fe₂O₃) + 2 1 (từ H₂O) = 3 + 2 = 5 nguyên tử O

Vẫn chưa cân bằng. Chúng ta cần điều chỉnh hệ số của O₂.

Hãy thử với một hệ số khác cho Fe(OH)₂ để dễ cân bằng oxi hơn.
Nếu ta đặt hệ số cho O₂ là 1, tức là 1 phân tử O₂, thì ta có 2 nguyên tử O.

Hãy thử cách đặt hệ số chung cho Fe và O trước.

Nhìn vào Fe₂O₃, có 2 Fe và 3 O.
Nhìn vào Fe(OH)₂, có 1 Fe, 2 O, 2 H.
Nhìn vào O₂, có 2 O.
Nhìn vào H₂O, có 2 H, 1 O.

Để cân bằng Fe, ta đặt hệ số 2 trước Fe(OH)₂:
2Fe(OH)₂ + O₂ → Fe₂O₃ + H₂O

Bây giờ đếm nguyên tử ở hai vế:
Vế trái: 2 Fe, 4 O, 4 H
Vế phải: 2 Fe, 3 O, 2 H

Ta thấy H ở vế phải mới có 2, trong khi ở vế trái có 4. Ta cần 2 phân tử H₂O để có 4 H:
2Fe(OH)₂ + O₂ → Fe₂O₃ + 2H₂O

Bây giờ đếm lại O:
Vế trái: 2 * 2 (O trong Fe(OH)₂) + 2 (O trong O₂) = 4 + 2 = 6 nguyên tử O.
Vế phải: 3 (O trong Fe₂O₃) + 2 * 1 (O trong H₂O) = 3 + 2 = 5 nguyên tử O.

Vẫn chưa cân bằng. Các em thấy đấy, khi cân bằng oxi, nó lại ảnh hưởng đến các nguyên tố khác.
Chúng ta cần làm cho tổng số O ở hai vế bằng nhau.

Hãy tập trung vào nguyên tử O. Ở vế phải, ta có 3 O trong Fe₂O₃ và 1 O trong H₂O.
Ở vế trái, ta có 2 O trong Fe(OH)₂ và 2 O trong O₂.

Chúng ta cần một hệ số cho O₂ sao cho tổng số O ở hai vế bằng nhau.
Nếu ta đặt hệ số cho O₂ là a, thì phương trình có dạng:
2Fe(OH)₂ + aO₂ → Fe₂O₃ + 2H₂O

Bây giờ đếm O:
Vế trái: 2 2 + a 2 = 4 + 2a
Vế phải: 3 + 2 * 1 = 5

Ta có phương trình: 4 + 2a = 5
2a = 5 – 4
2a = 1
a = 1/2

Vậy hệ số của O₂ là 1/2. Tuy nhiên, chúng ta thường viết hệ số dưới dạng số nguyên. Để có số nguyên, ta nhân toàn bộ phương trình với 2.

Nhân toàn bộ với 2:
2 * [ 2Fe(OH)₂ + 1/2O₂ → Fe₂O₃ + 2H₂O ]
= 4Fe(OH)₂ + O₂ → 2Fe₂O₃ + 4H₂O

Bây giờ, hãy kiểm tra lại lần cuối.
4Fe(OH)₂ + O₂ → 2Fe₂O₃ + 4H₂O

Fe: Vế trái có 4 Fe. Vế phải có 2 2 = 4 Fe. (Cân bằng)
H: Vế trái có 4 2 = 8 H. Vế phải có 4 * 2 = 8 H. (Cân bằng)
O: Vế trái có 4 2 (từ OH) + 2 (từ O₂) = 8 + 2 = 10 nguyên tử O.
Vế phải có 2 3 (từ Fe₂O₃) + 4 1 (từ H₂O) = 6 + 4 = 10 nguyên tử O. (Cân bằng)

Vậy phương trình hóa học đã được cân bằng đúng là:
4Fe(OH)₂ + O₂ → 2Fe₂O₃ + 4H₂O

Đây là phản ứng oxi hóa sắt(II) hiđroxit thành sắt(III) oxit.
Các em thấy không, việc xác định đúng công thức và cân bằng phương trình là hai bước quan trọng nhất. Đừng ngại khi gặp sai sót, quan trọng là chúng ta biết cách sửa và học hỏi từ đó.

Chúc các em học tốt!