Máy tính định luật Faraday điện phân online (m = AIt/nF)

Định luật Faraday I (electrolysis):

m = A·I·t / (n·F)

hoặc cùng đơn vị:

m = A·Q / (n·F) = A·I·t / (n·F)

Trong đó:

• m: khối lượng chất thoát ra ở điện cực (g)
• A: khối lượng mol (g/mol)
• I: cường độ dòng điện (A)
• t: thời gian (giây)
• n: số electron trao đổi (vd Cu²⁺ + 2e → Cu thì n = 2)
• F = 96,500 C/mol: hằng số Faraday (= điện tích của 1 mol electron)

Có hiệu suất H% (do mất nhiệt, phản ứng phụ):

m_thực = m_lý × H% / 100

Ví dụ 1: Điện phân CuSO4 với I = 5A trong 30 phút. Tính m_Cu thu được.

• A_Cu = 64, n = 2, t = 30×60 = 1800s
• m = 64 × 5 × 1800 / (2 × 96500) = 576000 / 193000 ≈ 2.98 g

Ví dụ 2 — Điện phân nước: tính thời gian để thu 11.2 L O2 đktc với I = 10A.

• 2H2O → 2H2 + O2; n_O = 4 e
• n_O2 = 11.2/22.4 = 0.5 mol → m_O2 = 16 g
• t = m·n·F / (A·I) = 16 × 4 × 96500 / (32 × 10) = 6,176,000 / 320 = 19,300s ≈ 5h 22min

1. Để trống 1 trong 4 ô: m (khối lượng), A (khối lượng mol), I (cường độ), t (thời gian).
2. Nhập n: số electron trao đổi (số oxi hoá thay đổi).
3. (Tuỳ chọn) nhập H% hiệu suất điện phân (mặc định 100%).
4. Chọn đơn vị t: giây / phút / giờ.
5. Nhấn “Tính”. Kết quả: ô bỏ trống.

Lưu ý: Hằng số Faraday F = 96,500 C/mol. Đơn vị I là Ampe (A), t là giây (s), m là gam (g). Đối với khí thoát (H2, O2, Cl2), m = AIt/(nF) tính bằng gam → quy đổi sang thể tích đktc bằng V = m·22.4/A.

Tại sao định luật Hess lại hoạt động — nền tảng nhiệt động lực học

Định luật Hess là hệ quả trực tiếp của nguyên lý bảo toàn năng lượng (định luật 1 nhiệt động lực học): enthalpy là hàm trạng thái, chỉ phụ thuộc trạng thái đầu và cuối, không phụ thuộc con đường. Ý nghĩa thực tế: nhiều phản ứng hoá học không thể đo nhiệt trực tiếp vì xảy ra quá chậm, không hoàn toàn, hoặc kèm phản ứng phụ — định luật Hess cho phép tính ΔH°pư gián tiếp từ dữ liệu bảng tra.

Hai cách áp dụng định luật Hess trong thực tế: (1) Cộng các phương trình bước — ghép các phản ứng đã biết ΔH để ra phản ứng cần tính (ba thao tác cho phép: đảo chiều → đổi dấu ΔH, nhân hệ số → nhân cùng hệ số đó cho ΔH, cộng các phương trình → cộng các ΔH); (2) Dùng bảng ΔH°f — công thức tổng quát “sản phẩm trừ chất đầu” như bài gốc đã trình bày. Trong công nghiệp, phương pháp này được dùng để tối ưu quy trình Haber-Bosch tổng hợp amoniac — phản ứng N₂ + 3H₂ → 2NH₃ có ΔH° = −92 kJ/mol, cho biết cần kiểm soát nhiệt độ thế nào để vừa đủ tốc độ vừa không đảo chiều cân bằng.

Cách dùng máy tính nhiệt phản ứng Hess trên VJOL

1. Chọn chế độ tính: công cụ hỗ trợ hai chế độ — (A) nhập ΔH°f từng chất và hệ số cân bằng để tính ΔH°pư; (B) nhập các phương trình bước kèm ΔH từng bước để cộng theo định luật Hess.
2. Nhập hệ số cân bằng n: hệ số trong phương trình cân bằng (1, 2, ½…) nhân trực tiếp với ΔH°f. Nếu cần quy đổi giữa khối lượng và số mol trước khi nhập, máy tính số mol n trên VJOL tính nhanh n = m/M.
3. Nhập ΔH°f đúng trạng thái pha: H₂O(l) và H₂O(g) có ΔH°f khác nhau 44 kJ/mol — bảng trong bài gốc đã phân biệt rõ. Chọn đúng pha theo điều kiện đề bài (sản phẩm nước lỏng hay hơi nước).
4. Với chế độ B — đảo chiều phương trình: khi cần đảo chiều một phản ứng bước, tích ΔH với −1 trước khi nhập vào ô tương ứng. Đây là lỗi dấu phổ biến nhất nếu nhập thủ công.
5. Đọc kết quả: công cụ trả về ΔH°pư (kJ/mol) kèm nhãn TOẢ NHIỆT (ΔH < 0) hoặc THU NHIỆT (ΔH > 0) và bước tính trung gian để kiểm tra.

Mở rộng — các dạng bài liên quan đến định luật Hess

Định luật Hess kết nối với nhiều dạng bài nhiệt hoá học khác nhau. Bảng dưới tóm tắt các hướng mở rộng thường gặp trong chương trình đại học và thi đại học:

Dạng bài cuối — kết hợp BTKL và nhiệt lượng — thường gặp trong bài toán hỗn hợp sắt oxit tác dụng với axit. Sau khi xác định số mol Fe và O bằng hệ phương trình BTKL + BTe, máy tính quy đổi hỗn hợp sắt oxit trên VJOL giải nhanh bước đó để bạn tập trung vào phần tính nhiệt lượng toả ra.

Sai lầm thường gặp khi tính nhiệt phản ứng theo Hess

• Đảo chiều phương trình mà quên đổi dấu ΔH: đây là lỗi số 1 theo tổng hợp từ Albert.io AP Chemistry (2026). Nếu đảo chiều A → B thành B → A, ΔH phải nhân −1. Không đổi dấu là sai về bản chất vật lý.
• Nhầm trạng thái pha của H₂O: H₂O(l) có ΔH°f = −285,83 kJ/mol; H₂O(g) có ΔH°f = −241,83 kJ/mol — chênh 44 kJ/mol (nhiệt hoá hơi). Đề cho “hơi nước thoát ra” mà dùng giá trị lỏng sẽ sai 44 × n_H₂O kJ.
• Quên ΔH°f của đơn chất bền = 0: O₂(g), H₂(g), C(graphite), Fe(s)… đều có ΔH°f = 0. Tra nhầm giá trị khác 0 cho đơn chất làm sai toàn bộ kết quả.
• Nhân hệ số phương trình mà không nhân ΔH: nếu nhân đôi phương trình (từ 1 mol ra 2 mol sản phẩm), ΔH cũng phải nhân đôi. ΔH là hàm dung độ (extensive property) — tỉ lệ với lượng chất.
• Dùng sản phẩm trừ chất đầu nhưng nhầm chiều: công thức đúng là Σ(sp) − Σ(chất đầu), không phải ngược lại. Tính ngược cho kết quả đúng độ lớn nhưng sai dấu — suy luận TOẢ/THU NHIỆT đảo hoàn toàn.

Câu hỏi thường gặp

ΔH°f của đơn chất bền luôn bằng 0 — tại sao?

Vì ΔH°f định nghĩa là nhiệt tạo thành 1 mol chất từ các đơn chất bền ở điều kiện chuẩn. Đơn chất bền tạo thành chính nó → không có phản ứng → ΔH°f = 0. Lưu ý: carbon graphite = 0, nhưng carbon diamond ≠ 0.

Tại sao có thể cộng các phương trình bước tuỳ ý?

Vì enthalpy là hàm trạng thái — chỉ phụ thuộc điểm đầu và điểm cuối. Mọi con đường trung gian hợp lệ đều cho cùng ΔH tổng, miễn là trạng thái đầu và cuối của các chất giống nhau.

Định luật Hess có áp dụng được cho phản ứng sinh học không?

Có. Hóa sinh dùng Hess để tính ΔH của quá trình trao đổi chất phức tạp — ví dụ đốt cháy glucose trong cơ thể (C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O, ΔH° ≈ −2803 kJ/mol) được tính gián tiếp từ nhiều bước oxy hoá riêng lẻ.

Kết quả ΔH tính ra dương — phản ứng đó có xảy ra được không?

ΔH > 0 (thu nhiệt) không có nghĩa phản ứng không xảy ra. Chiều tự phát phụ thuộc năng lượng Gibbs ΔG = ΔH − TΔS. Phản ứng thu nhiệt vẫn tự phát nếu TΔS đủ lớn (entropy tăng mạnh).

Máy tính nhiệt phản ứng Hess trên VJOL tự động hoá bước tra bảng và tính Σ(n·ΔH°f) — phần dễ nhầm dấu và nhầm hệ số nhất trong nhiệt hoá học. Nắm vững hai quy tắc cốt lõi — đảo chiều đổi dấu, nhân hệ số nhân ΔH — giúp bạn kiểm tra kết quả công cụ thay vì chấp nhận mù quáng.

Xem thêm các công cụ liên quan

• giải phương trình bậc hai online — giải nhanh phương trình ax² + bx + c = 0, tính delta và nghiệm.
• máy tính diện tích xây dựng — tính diện tích sàn, diện tích thông thuỷ và các chỉ số xây dựng theo quy định.
• VJOL — trang chủ Tạp chí Khoa học Việt Nam trực tuyến, kho tra cứu bài báo khoa học thuộc Bộ Khoa học và Công nghệ.