Fe3O4, còn được gọi là oxit sắt từ, là một hợp chất hóa học quan trọng của sắt. Việc xác định chính xác số oxi hóa của Fe trong Fe3O4 là nền tảng để hiểu rõ tính chất hóa học và ứng dụng của nó.
Số Oxi Hóa Của Fe Trong Fe3O4 Là Bao Nhiêu?
Số oxi hóa của Fe trong Fe3O4 là +8/3. Đây là một giá trị trung bình, vì Fe3O4 thực chất là một hợp chất hỗn hợp của FeO và Fe2O3.
Đáp án C
Giải Thích Chi Tiết Cách Xác Định Số Oxi Hóa
Để xác định số oxi hóa của Fe trong Fe3O4, ta áp dụng quy tắc tổng số oxi hóa trong một hợp chất bằng 0. Oxi luôn có số oxi hóa là -2 (trừ một số trường hợp ngoại lệ).
Gọi x là số oxi hóa của Fe trong Fe3O4. Ta có phương trình:
3x + 4(-2) = 0
3x – 8 = 0
3x = 8
x = +8/3
Vậy, số oxi hóa của Fe trong Fe3O4 là +8/3.
Các Quy Tắc Xác Định Số Oxi Hóa Cần Nhớ
Nắm vững các quy tắc xác định số oxi hóa là rất quan trọng để giải quyết các bài tập hóa học liên quan. Dưới đây là các quy tắc cơ bản:
Quy tắc 1: Trong đơn chất, số oxi hóa của nguyên tử bằng 0. Ví dụ: H2, N2, O2, Fe, Zn,…
Quy tắc 2: Trong hợp chất, số oxi hóa của H thường là +1, của O thường là -2. Các kim loại điển hình có số oxi hóa dương và bằng số electron hóa trị.
Ví dụ:
| Nguyên tử | Hydrogen | Oxygen | Kim loại kiềm (IA) | Kim loại kiềm thổ (IIA) | Aluminium |
|---|---|---|---|---|---|
| Số oxi hóa | +1 | -2 | +1 | +2 | +3 |
Quy tắc 3: Trong hợp chất, tổng số oxi hóa của các nguyên tử trong phân tử bằng 0.
Ví dụ: CO2, tổng số oxi hóa = (+4) + (-2).2 = 0.
Quy tắc 4: Trong ion đơn nguyên tử, số oxi hóa của nguyên tử bằng điện tích ion; trong ion đa nguyên tử, tổng số oxi hóa của các nguyên tử bằng điện tích ion.
Ví dụ: NH4+, tổng số oxi hóa = (-3) + (+1).4 = +1.
Trường hợp ngoại lệ:
- Số oxi hóa của H là -1 trong NaH, AlH.
- Số oxi hóa của O là -1 trong H2O2, Na2O2. Số oxi hóa của O là +2 trong OF2.
Bài Tập Vận Dụng Liên Quan Đến Số Oxi Hóa
Ví dụ 1: Cân bằng phản ứng oxi hóa – khử
Fe3O4 + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + H2O
Hướng dẫn:
Bước 1: Xác định sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tử.
Fe3O4 + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + H2O
Chất khử: Fe3O4 (Fe tăng số oxi hóa)
Chất oxi hóa: HNO3 (N giảm số oxi hóa)
Bước 2: Biểu diễn quá trình oxi hóa và khử.
Quá trình oxi hóa: Fe3(+8/3) → 3Fe(+3) + 1e
Quá trình khử: N(+5) + 3e → N(+2)
Bước 3: Cân bằng electron.
Bước 4: Cân bằng phương trình hóa học.
3Fe3O4 + 28HNO3 → 9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O
Ví dụ 2: Phản ứng của Carbon monoxide với Iron (III) oxide
Fe2O3 + CO → Fe + CO2
Hướng dẫn:
Bước 1: Xác định số oxi hóa.
Fe2O3 + CO → Fe + CO2
Bước 2: Viết quá trình oxi hóa và khử.
Quá trình oxi hóa: C(+2) → C(+4) + 2e
Quá trình khử: Fe(+3) + 3e → Fe(0)
Bước 3: Cân bằng electron.
Bước 4: Hoàn thành phương trình.
Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2
Câu Hỏi Trắc Nghiệm Về Số Oxi Hóa
Câu 1. Số oxi hóa của Fe trong Fe3O4 bằng bao nhiêu?
A. +2
B. +8/3
C. +3
D. +2 và +3
Đáp án: B
Câu 2. Số oxi hóa của N trong Ca(NO3)2 là:
A. +5
B. -5
C. -4
D. +4
Đáp án: A
Câu 3. Số oxi hóa của nitrogen trong NH4+, NO2- , và HNO3 lần lượt là:
A. +5, -3, +3.
B. -3, +3, +5
C. +3, -3, +5
D. +3, +5, -3.
Đáp án: B
Câu 4. Hóa trị và số oxi hóa của N trong phân tử NH4Cl lần lượt là:
A. 4, -3
B. 4, +5
C. 3, +5
D. 3, -3
Đáp án: A
Câu 5. Trong phản ứng:
3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Số phân tử nitric acid (HNO3) đóng vai trò chất oxi hóa là:
A. 8
B. 6
C. 4
D. 2
Đáp án: D
Câu 6. Cho các chất sau: Mn, MnO2, MnCl2, KMnO4. Số oxi hóa của nguyên tố Mn trong các chất lần lượt là:
A. 2; – 2; – 4; + 8
B. 0; + 4; + 2; + 7
C. 0; + 4; – 2; + 7
D. 0; + 2; – 4; – 7
Đáp án: B
