Đáp án & Lời giải chi tiết: Đề thi tự luyện - Đề số 25 - Tư duy Khoa học (Đánh giá Tư duy (TSA))

Câu 1

Dựa vào thông tin sau và trả lời các câu hỏi:

Quy trình Merrill-Crowe là một phương pháp thu hồi vàng hiệu quả từ dung dịch cyanua, được phát triển vào đầu thế kỷ 20 và vẫn được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp khai thác vàng hiện đại. Quy trình này đặc biệt phù hợp với quặng có hàm lượng bạc cao và nồng độ vàng thấp. Nguyên lý cơ bản của quy trình dựa trên phản ứng trao đổi giữa ion complex cyanua-vàng [Au(CN)₂]⁻ với bột kẽm (Zn) trong môi trường kiềm. Phản ứng chính diễn ra như sau:

2[Au(CN)₂]⁻ + Zn → 2Au + [Zn(CN)₄]²⁻

Quy trình bao gồm các bước chính:

1. Làm trong dung dịch: Dung dịch cyanua chứa vàng được lọc qua thiết bị lọc áp lực hoặc lọc chân không để loại bỏ các chất rắn lơ lửng. Độ đục của dung dịch phải đạt dưới 1 NTU (Nephelometric Turbidity Unit) để đảm bảo hiệu quả kết tủa.

2. Khử oxy: Bước quan trọng nhất là loại bỏ oxy hòa tan trong dung dịch bằng cách tạo chân không. Nồng độ oxy cần giảm xuống dưới 1 mg/L theo phương trình:

2Au + 4CN⁻ + O₂ + 2H₂O → 2[Au(CN)₂]⁻+ 2OH⁻ + H₂O₂

Sự có mặt của oxy sẽ làm tiêu tốn kẽm và giảm hiệu suất thu hồi vàng do phản ứng:

2Zn + 2H₂O + O₂ + 8CN⁻ → 2[Zn(CN)₄]²⁻ + 4OH^–

3. Thêm bột kẽm: Bột kẽm mịn (kích thước 3-5 μm) được thêm vào với tỷ lệ Zn:Au khoảng 4-8:1. pH dung dịch duy trì ở 9.5-10 để tránh tạo hydroxide kẽm. Hiệu suất kết tủa (E) được tính theo công thức:

E = (C₀ - C)/C₀ × 100%

Trong đó:

C₀ là nồng độ vàng ban đầu (mg/L)

C là nồng độ vàng sau kết tủa (mg/L)

4. Lọc thu hồi: Kết tủa vàng kim loại được lọc và thu hồi bằng thiết bị lọc khung bản. Bã lọc chứa 2-5% Au được xử lý acid để hòa tan kẽm dư:

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất quy trình bao gồm: nồng độ oxy hòa tan, pH dung dịch, kích thước hạt kẽm, tỷ lệ Zn:Au, nhiệt độ và thời gian phản ứng. Quy trình Merrill-Crowe cho phép thu hồi trên 98% vàng từ dung dịch cyanua với chi phí vận hành thấp hơn so với phương pháp hấp phụ than hoạt tính.

Phản ứng chính của quy trình Merrill-Crowe mô tả quá trình nào sau đây?

A

Oxy hóa vàng trong môi trường kiềm.

B

Trao đổi ion giữa phức [Au(CN)₂]⁻ và Zn.

C

Hấp phụ vàng lên than hoạt tính.

D

Kết tủa vàng bằng bạc kim loại.

Lời giải

Bước 1: Đọc phương trình phản ứng

Chất tham gia gồm phức $[\mathrm{Au(CN)_2}]^-$ và $\mathrm{Zn}$ .

Sản phẩm gồm vàng kim loại $\mathrm{Au}$ và phức kẽm.

2 [Au (CN)_{2}]^{-} + Zn \to 2 Au + [Zn (CN)_{4}]^{2 -}

Bước 2: Xác định bản chất

Kẽm tác dụng trực tiếp với phức cyanua vàng, làm vàng tách khỏi phức.

Đây là quá trình trao đổi giữa phức $[\mathrm{Au(CN)_2}]^-$ và $\mathrm{Zn}$ .

Bước 3: Đối chiếu phương án

Chọn B. A sai vì không mô tả sự oxy hóa vàng; C sai vì không dùng than hoạt tính; D sai vì không kết tủa bằng bạc.

Phương án B đúng với phản ứng trao đổi giữa phức $[\mathrm{Au(CN)_2}]^-$ và $\mathrm{Zn}$ .

Đáp án: B — phản ứng chính là trao đổi giữa phức

[\mathrm{Au(CN)_2}]^-

và

\mathrm{Zn}

, tạo

\mathrm{Au}

kim loại.

Câu 2

Dựa vào thông tin sau và trả lời các câu hỏi:

Quy trình Merrill-Crowe là một phương pháp thu hồi vàng hiệu quả từ dung dịch cyanua, được phát triển vào đầu thế kỷ 20 và vẫn được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp khai thác vàng hiện đại. Quy trình này đặc biệt phù hợp với quặng có hàm lượng bạc cao và nồng độ vàng thấp. Nguyên lý cơ bản của quy trình dựa trên phản ứng trao đổi giữa ion complex cyanua-vàng [Au(CN)₂]⁻ với bột kẽm (Zn) trong môi trường kiềm. Phản ứng chính diễn ra như sau:

2[Au(CN)₂]⁻ + Zn → 2Au + [Zn(CN)₄]²⁻

Quy trình bao gồm các bước chính:

1. Làm trong dung dịch: Dung dịch cyanua chứa vàng được lọc qua thiết bị lọc áp lực hoặc lọc chân không để loại bỏ các chất rắn lơ lửng. Độ đục của dung dịch phải đạt dưới 1 NTU (Nephelometric Turbidity Unit) để đảm bảo hiệu quả kết tủa.

2. Khử oxy: Bước quan trọng nhất là loại bỏ oxy hòa tan trong dung dịch bằng cách tạo chân không. Nồng độ oxy cần giảm xuống dưới 1 mg/L theo phương trình:

2Au + 4CN⁻ + O₂ + 2H₂O → 2[Au(CN)₂]⁻+ 2OH⁻ + H₂O₂

Sự có mặt của oxy sẽ làm tiêu tốn kẽm và giảm hiệu suất thu hồi vàng do phản ứng:

2Zn + 2H₂O + O₂ + 8CN⁻ → 2[Zn(CN)₄]²⁻ + 4OH^–

3. Thêm bột kẽm: Bột kẽm mịn (kích thước 3-5 μm) được thêm vào với tỷ lệ Zn:Au khoảng 4-8:1. pH dung dịch duy trì ở 9.5-10 để tránh tạo hydroxide kẽm. Hiệu suất kết tủa (E) được tính theo công thức:

E = (C₀ - C)/C₀ × 100%

Trong đó:

C₀ là nồng độ vàng ban đầu (mg/L)

C là nồng độ vàng sau kết tủa (mg/L)

4. Lọc thu hồi: Kết tủa vàng kim loại được lọc và thu hồi bằng thiết bị lọc khung bản. Bã lọc chứa 2-5% Au được xử lý acid để hòa tan kẽm dư:

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất quy trình bao gồm: nồng độ oxy hòa tan, pH dung dịch, kích thước hạt kẽm, tỷ lệ Zn:Au, nhiệt độ và thời gian phản ứng. Quy trình Merrill-Crowe cho phép thu hồi trên 98% vàng từ dung dịch cyanua với chi phí vận hành thấp hơn so với phương pháp hấp phụ than hoạt tính.

Bước khử oxy trong quy trình Merrill–Crowe nhằm mục đích chính là:

A

Tăng tốc độ phản ứng kết tủa.

B

Ngăn chặn sự tiêu hao kẽm do oxy.

C

Giảm pH dung dịch.

D

Tăng nồng độ ion [Au(CN)₂]⁻.

Lời giải

Bước 1: Xác định tác hại của oxy

Oxy hòa tan trực tiếp tiêu hao kẽm theo phản ứng phụ.

Vì vậy, oxy làm giảm lượng kẽm tham gia kết tủa vàng.

2 Z n + 2 H_{2} O + O_{2} + 8 C N^{-} \to 2 [Z n (C N)_{4}]^{2 -} + 4 O H^{-}

Bước 2: Suy ra mục đích khử oxy

Loại oxy nhằm ngăn phản ứng phụ, bảo toàn kẽm cho phản ứng tạo vàng kim loại.

Bước 3: Đối chiếu phương án

Chọn B: ngăn chặn sự tiêu hao kẽm do oxy; A, C, D sai vì khử oxy không nhằm trực tiếp tăng tốc độ, giảm pH hay tăng nồng độ $[Au(CN)_2]^-$ .

Đáp án: B — khử oxy nhằm ngăn oxy tiêu hao kẽm, từ đó duy trì hiệu suất kết tủa vàng.

Câu 3

Dựa vào thông tin sau và trả lời các câu hỏi:

Quy trình Merrill-Crowe là một phương pháp thu hồi vàng hiệu quả từ dung dịch cyanua, được phát triển vào đầu thế kỷ 20 và vẫn được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp khai thác vàng hiện đại. Quy trình này đặc biệt phù hợp với quặng có hàm lượng bạc cao và nồng độ vàng thấp. Nguyên lý cơ bản của quy trình dựa trên phản ứng trao đổi giữa ion complex cyanua-vàng [Au(CN)₂]⁻ với bột kẽm (Zn) trong môi trường kiềm. Phản ứng chính diễn ra như sau:

2[Au(CN)₂]⁻ + Zn → 2Au + [Zn(CN)₄]²⁻

Quy trình bao gồm các bước chính:

1. Làm trong dung dịch: Dung dịch cyanua chứa vàng được lọc qua thiết bị lọc áp lực hoặc lọc chân không để loại bỏ các chất rắn lơ lửng. Độ đục của dung dịch phải đạt dưới 1 NTU (Nephelometric Turbidity Unit) để đảm bảo hiệu quả kết tủa.

2. Khử oxy: Bước quan trọng nhất là loại bỏ oxy hòa tan trong dung dịch bằng cách tạo chân không. Nồng độ oxy cần giảm xuống dưới 1 mg/L theo phương trình:

2Au + 4CN⁻ + O₂ + 2H₂O → 2[Au(CN)₂]⁻+ 2OH⁻ + H₂O₂

Sự có mặt của oxy sẽ làm tiêu tốn kẽm và giảm hiệu suất thu hồi vàng do phản ứng:

2Zn + 2H₂O + O₂ + 8CN⁻ → 2[Zn(CN)₄]²⁻ + 4OH^–

3. Thêm bột kẽm: Bột kẽm mịn (kích thước 3-5 μm) được thêm vào với tỷ lệ Zn:Au khoảng 4-8:1. pH dung dịch duy trì ở 9.5-10 để tránh tạo hydroxide kẽm. Hiệu suất kết tủa (E) được tính theo công thức:

E = (C₀ - C)/C₀ × 100%

Trong đó:

C₀ là nồng độ vàng ban đầu (mg/L)

C là nồng độ vàng sau kết tủa (mg/L)

4. Lọc thu hồi: Kết tủa vàng kim loại được lọc và thu hồi bằng thiết bị lọc khung bản. Bã lọc chứa 2-5% Au được xử lý acid để hòa tan kẽm dư:

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất quy trình bao gồm: nồng độ oxy hòa tan, pH dung dịch, kích thước hạt kẽm, tỷ lệ Zn:Au, nhiệt độ và thời gian phản ứng. Quy trình Merrill-Crowe cho phép thu hồi trên 98% vàng từ dung dịch cyanua với chi phí vận hành thấp hơn so với phương pháp hấp phụ than hoạt tính.

Tỷ lệ tối ưu giữa kẽm và vàng trong dung dịch để đạt hiệu suất cao nhất là khoảng:

A

1–2 : 1.

B

4–8 : 1.

C

10–12 : 1.

D

0.5–1 : 1.

Lời giải

Bước 1: Xác định dữ kiện tỷ lệ

Thông tin quy trình cho biết tỷ lệ bột kẽm so với vàng khoảng $4\text{--}8:1$ .

Zn : Au = 4 - 8 : 1

Bước 2: Đối chiếu với yêu cầu

Tỷ lệ cần chọn phải nằm trong khoảng $4\text{--}8:1$ để đạt hiệu suất cao.

Bước 3: Đối chiếu phương án

Chọn $\mathrm{Zn}:\mathrm{Au}=4\text{--}8:1$ , tương ứng phương án B. A, C, D sai vì lần lượt cho tỷ lệ thấp hơn, cao hơn hoặc không phù hợp khoảng tối ưu.

Đáp án: B — tỷ lệ tối ưu giữa kẽm và vàng là

4\text{--}8:1

.

Câu 4

Dựa vào thông tin sau và trả lời các câu hỏi:

Quy trình Merrill-Crowe là một phương pháp thu hồi vàng hiệu quả từ dung dịch cyanua, được phát triển vào đầu thế kỷ 20 và vẫn được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp khai thác vàng hiện đại. Quy trình này đặc biệt phù hợp với quặng có hàm lượng bạc cao và nồng độ vàng thấp. Nguyên lý cơ bản của quy trình dựa trên phản ứng trao đổi giữa ion complex cyanua-vàng [Au(CN)₂]⁻ với bột kẽm (Zn) trong môi trường kiềm. Phản ứng chính diễn ra như sau:

2[Au(CN)₂]⁻ + Zn → 2Au + [Zn(CN)₄]²⁻

Quy trình bao gồm các bước chính:

1. Làm trong dung dịch: Dung dịch cyanua chứa vàng được lọc qua thiết bị lọc áp lực hoặc lọc chân không để loại bỏ các chất rắn lơ lửng. Độ đục của dung dịch phải đạt dưới 1 NTU (Nephelometric Turbidity Unit) để đảm bảo hiệu quả kết tủa.

2. Khử oxy: Bước quan trọng nhất là loại bỏ oxy hòa tan trong dung dịch bằng cách tạo chân không. Nồng độ oxy cần giảm xuống dưới 1 mg/L theo phương trình:

2Au + 4CN⁻ + O₂ + 2H₂O → 2[Au(CN)₂]⁻+ 2OH⁻ + H₂O₂

Sự có mặt của oxy sẽ làm tiêu tốn kẽm và giảm hiệu suất thu hồi vàng do phản ứng:

2Zn + 2H₂O + O₂ + 8CN⁻ → 2[Zn(CN)₄]²⁻ + 4OH^–

3. Thêm bột kẽm: Bột kẽm mịn (kích thước 3-5 μm) được thêm vào với tỷ lệ Zn:Au khoảng 4-8:1. pH dung dịch duy trì ở 9.5-10 để tránh tạo hydroxide kẽm. Hiệu suất kết tủa (E) được tính theo công thức:

E = (C₀ - C)/C₀ × 100%

Trong đó:

C₀ là nồng độ vàng ban đầu (mg/L)

C là nồng độ vàng sau kết tủa (mg/L)

4. Lọc thu hồi: Kết tủa vàng kim loại được lọc và thu hồi bằng thiết bị lọc khung bản. Bã lọc chứa 2-5% Au được xử lý acid để hòa tan kẽm dư:

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất quy trình bao gồm: nồng độ oxy hòa tan, pH dung dịch, kích thước hạt kẽm, tỷ lệ Zn:Au, nhiệt độ và thời gian phản ứng. Quy trình Merrill-Crowe cho phép thu hồi trên 98% vàng từ dung dịch cyanua với chi phí vận hành thấp hơn so với phương pháp hấp phụ than hoạt tính.

Trong quy trình Merrill–Crowe, nếu dung dịch cyanua chứa hàm lượng bạc rất cao, hiện tượng nào có thể xảy ra trong quá trình kết tủa?

A

Bạc bị khử trước vàng.

B

Bạc bị oxy hóa thành Ag₂O.

C

Vàng kết tủa trước bạc.

D

Bạc không bị ảnh hưởng.

Lời giải

Bước 1: Xác định phản ứng khử

Kẽm đẩy kim loại ra khỏi phức cyanua; với bạc, phản ứng có dạng:

2 [A g (C N)_{2}]^{-} + Z n \to 2 A g + [Z n (C N)_{4}]^{2 -}

Bước 2: So sánh khả năng khử

Phức bạc có thế khử thuận lợi hơn phức vàng nên bạc nhận electron trước.

Vì vậy, khi bạc rất cao, bạc kết tủa trước và có thể tiêu hao kẽm.

E_{A g}^{\circ} > E_{A u}^{\circ}

Bước 3: Đối chiếu phương án

Chọn A. B, C, D sai vì bạc không bị oxy hóa, phương án C đảo ngược thứ tự kết tủa, còn phương án D phủ nhận sự khử bạc.

Đáp án: A — Bạc bị khử trước vàng vì phức bạc có khả năng nhận electron thuận lợi hơn trong môi trường cyanua.

Câu 5

Dựa vào thông tin sau và trả lời các câu hỏi:

Quy trình Merrill-Crowe là một phương pháp thu hồi vàng hiệu quả từ dung dịch cyanua, được phát triển vào đầu thế kỷ 20 và vẫn được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp khai thác vàng hiện đại. Quy trình này đặc biệt phù hợp với quặng có hàm lượng bạc cao và nồng độ vàng thấp. Nguyên lý cơ bản của quy trình dựa trên phản ứng trao đổi giữa ion complex cyanua-vàng [Au(CN)₂]⁻ với bột kẽm (Zn) trong môi trường kiềm. Phản ứng chính diễn ra như sau:

2[Au(CN)₂]⁻ + Zn → 2Au + [Zn(CN)₄]²⁻

Quy trình bao gồm các bước chính:

1. Làm trong dung dịch: Dung dịch cyanua chứa vàng được lọc qua thiết bị lọc áp lực hoặc lọc chân không để loại bỏ các chất rắn lơ lửng. Độ đục của dung dịch phải đạt dưới 1 NTU (Nephelometric Turbidity Unit) để đảm bảo hiệu quả kết tủa.

2. Khử oxy: Bước quan trọng nhất là loại bỏ oxy hòa tan trong dung dịch bằng cách tạo chân không. Nồng độ oxy cần giảm xuống dưới 1 mg/L theo phương trình:

2Au + 4CN⁻ + O₂ + 2H₂O → 2[Au(CN)₂]⁻+ 2OH⁻ + H₂O₂

Sự có mặt của oxy sẽ làm tiêu tốn kẽm và giảm hiệu suất thu hồi vàng do phản ứng:

2Zn + 2H₂O + O₂ + 8CN⁻ → 2[Zn(CN)₄]²⁻ + 4OH^–

3. Thêm bột kẽm: Bột kẽm mịn (kích thước 3-5 μm) được thêm vào với tỷ lệ Zn:Au khoảng 4-8:1. pH dung dịch duy trì ở 9.5-10 để tránh tạo hydroxide kẽm. Hiệu suất kết tủa (E) được tính theo công thức:

E = (C₀ - C)/C₀ × 100%

Trong đó:

C₀ là nồng độ vàng ban đầu (mg/L)

C là nồng độ vàng sau kết tủa (mg/L)

4. Lọc thu hồi: Kết tủa vàng kim loại được lọc và thu hồi bằng thiết bị lọc khung bản. Bã lọc chứa 2-5% Au được xử lý acid để hòa tan kẽm dư:

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất quy trình bao gồm: nồng độ oxy hòa tan, pH dung dịch, kích thước hạt kẽm, tỷ lệ Zn:Au, nhiệt độ và thời gian phản ứng. Quy trình Merrill-Crowe cho phép thu hồi trên 98% vàng từ dung dịch cyanua với chi phí vận hành thấp hơn so với phương pháp hấp phụ than hoạt tính.

Khi tăng thời gian phản ứng từ 10 phút lên 60 phút nhưng không khuấy trộn, hiệu suất không tăng do:

A

Hạn chế khuếch tán ion [Au(CN)₂]⁻ tới bề mặt Zn.

B

Phản ứng đã đạt cân bằng hóa học.

C

pH dung dịch giảm.

D

Tạo màng ZnO trên bề mặt kẽm.

Lời giải

Bước 1: Xác định trở ngại

Phản ứng xảy ra tại bề mặt kẽm, nơi ion $[\mathrm{Au(CN)_2}]^-$ phải tiếp cận.

Không khuấy trộn làm giảm sự vận chuyển ion trong dung dịch.

J \propto - D \nabla c

Bước 2: Liên hệ với hiệu suất

Khi khuếch tán bị hạn chế, lượng ion vàng đến bề mặt $\mathrm{Zn}$ không tăng đáng kể.

Vì vậy, kéo dài thời gian từ $10$ đến $60$ phút không làm hiệu suất tăng.

Bước 3: Đối chiếu phương án

Chọn A. B, C, D sai vì chưa có cơ sở kết luận phản ứng đạt cân bằng, dung dịch giảm pH hoặc hình thành màng $\mathrm{ZnO}$ ; nguyên nhân phù hợp là hạn chế khuếch tán ion $[\mathrm{Au(CN)_2}]^-$ đến bề mặt $\mathrm{Zn}$ .

Đáp án: A — Không khuấy trộn làm hạn chế khuếch tán ion

[\mathrm{Au(CN)_2}]^-

tới bề mặt

\mathrm{Zn}

.

Câu 6

Dựa vào thông tin sau và trả lời các câu hỏi:

Quy trình Merrill-Crowe là một phương pháp thu hồi vàng hiệu quả từ dung dịch cyanua, được phát triển vào đầu thế kỷ 20 và vẫn được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp khai thác vàng hiện đại. Quy trình này đặc biệt phù hợp với quặng có hàm lượng bạc cao và nồng độ vàng thấp. Nguyên lý cơ bản của quy trình dựa trên phản ứng trao đổi giữa ion complex cyanua-vàng [Au(CN)₂]⁻ với bột kẽm (Zn) trong môi trường kiềm. Phản ứng chính diễn ra như sau:

2[Au(CN)₂]⁻ + Zn → 2Au + [Zn(CN)₄]²⁻

Quy trình bao gồm các bước chính:

1. Làm trong dung dịch: Dung dịch cyanua chứa vàng được lọc qua thiết bị lọc áp lực hoặc lọc chân không để loại bỏ các chất rắn lơ lửng. Độ đục của dung dịch phải đạt dưới 1 NTU (Nephelometric Turbidity Unit) để đảm bảo hiệu quả kết tủa.

2. Khử oxy: Bước quan trọng nhất là loại bỏ oxy hòa tan trong dung dịch bằng cách tạo chân không. Nồng độ oxy cần giảm xuống dưới 1 mg/L theo phương trình:

2Au + 4CN⁻ + O₂ + 2H₂O → 2[Au(CN)₂]⁻+ 2OH⁻ + H₂O₂

Sự có mặt của oxy sẽ làm tiêu tốn kẽm và giảm hiệu suất thu hồi vàng do phản ứng:

2Zn + 2H₂O + O₂ + 8CN⁻ → 2[Zn(CN)₄]²⁻ + 4OH^–

3. Thêm bột kẽm: Bột kẽm mịn (kích thước 3-5 μm) được thêm vào với tỷ lệ Zn:Au khoảng 4-8:1. pH dung dịch duy trì ở 9.5-10 để tránh tạo hydroxide kẽm. Hiệu suất kết tủa (E) được tính theo công thức:

E = (C₀ - C)/C₀ × 100%

Trong đó:

C₀ là nồng độ vàng ban đầu (mg/L)

C là nồng độ vàng sau kết tủa (mg/L)

4. Lọc thu hồi: Kết tủa vàng kim loại được lọc và thu hồi bằng thiết bị lọc khung bản. Bã lọc chứa 2-5% Au được xử lý acid để hòa tan kẽm dư:

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất quy trình bao gồm: nồng độ oxy hòa tan, pH dung dịch, kích thước hạt kẽm, tỷ lệ Zn:Au, nhiệt độ và thời gian phản ứng. Quy trình Merrill-Crowe cho phép thu hồi trên 98% vàng từ dung dịch cyanua với chi phí vận hành thấp hơn so với phương pháp hấp phụ than hoạt tính.

Điền số thích hợp vào chỗ trống dưới đây:

Một dung dịch có nồng độ vàng ban đầu C₀ = 10 mg/L, sau kết tủa còn C = 0.2 mg/L. Hiệu suất kết tủa E = [[____]] %.

Đáp án đúng: 98

Lời giải

Bước 1: Viết công thức

Áp dụng công thức hiệu suất kết tủa.

E = \frac{C _{0} - C}{C _{0}} \times 100%

Bước 2: Thay số và tính

Thay $C_0=10$ và $C=0.2$ vào công thức.

E = \frac{10 - 0.2}{10} \times 100% = 98%

Đáp án:

98

— vì

E=\frac{10-0.2}{10}\times100\%=98\%

.

Câu 7

Dựa vào thông tin sau và trả lời các câu hỏi:

Quy trình Merrill-Crowe là một phương pháp thu hồi vàng hiệu quả từ dung dịch cyanua, được phát triển vào đầu thế kỷ 20 và vẫn được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp khai thác vàng hiện đại. Quy trình này đặc biệt phù hợp với quặng có hàm lượng bạc cao và nồng độ vàng thấp. Nguyên lý cơ bản của quy trình dựa trên phản ứng trao đổi giữa ion complex cyanua-vàng [Au(CN)₂]⁻ với bột kẽm (Zn) trong môi trường kiềm. Phản ứng chính diễn ra như sau:

2[Au(CN)₂]⁻ + Zn → 2Au + [Zn(CN)₄]²⁻

Quy trình bao gồm các bước chính:

1. Làm trong dung dịch: Dung dịch cyanua chứa vàng được lọc qua thiết bị lọc áp lực hoặc lọc chân không để loại bỏ các chất rắn lơ lửng. Độ đục của dung dịch phải đạt dưới 1 NTU (Nephelometric Turbidity Unit) để đảm bảo hiệu quả kết tủa.

2. Khử oxy: Bước quan trọng nhất là loại bỏ oxy hòa tan trong dung dịch bằng cách tạo chân không. Nồng độ oxy cần giảm xuống dưới 1 mg/L theo phương trình:

2Au + 4CN⁻ + O₂ + 2H₂O → 2[Au(CN)₂]⁻+ 2OH⁻ + H₂O₂

Sự có mặt của oxy sẽ làm tiêu tốn kẽm và giảm hiệu suất thu hồi vàng do phản ứng:

2Zn + 2H₂O + O₂ + 8CN⁻ → 2[Zn(CN)₄]²⁻ + 4OH^–

3. Thêm bột kẽm: Bột kẽm mịn (kích thước 3-5 μm) được thêm vào với tỷ lệ Zn:Au khoảng 4-8:1. pH dung dịch duy trì ở 9.5-10 để tránh tạo hydroxide kẽm. Hiệu suất kết tủa (E) được tính theo công thức:

E = (C₀ - C)/C₀ × 100%

Trong đó:

C₀ là nồng độ vàng ban đầu (mg/L)

C là nồng độ vàng sau kết tủa (mg/L)

4. Lọc thu hồi: Kết tủa vàng kim loại được lọc và thu hồi bằng thiết bị lọc khung bản. Bã lọc chứa 2-5% Au được xử lý acid để hòa tan kẽm dư:

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất quy trình bao gồm: nồng độ oxy hòa tan, pH dung dịch, kích thước hạt kẽm, tỷ lệ Zn:Au, nhiệt độ và thời gian phản ứng. Quy trình Merrill-Crowe cho phép thu hồi trên 98% vàng từ dung dịch cyanua với chi phí vận hành thấp hơn so với phương pháp hấp phụ than hoạt tính.

Điền từ/cụm từ thích hợp vào chỗ trống dưới đây:

Bước đầu tiên của quy trình là làm trong dung dịch, nhằm loại bỏ [[____]] có thể gây cản trở quá trình lọc và kết tủa.

Đáp án đúng: chất rắn lơ lửng

Lời giải

Bước 1: Xác định mục đích

Bước làm trong dùng để loại bỏ các chất rắn còn lơ lửng trong dung dịch.

Bước 2: Điền đáp án

Cụm từ thích hợp vào chỗ trống là: chất rắn lơ lửng.

Đáp án: Chất rắn lơ lửng — đây là tạp chất được loại bỏ ở bước làm trong dung dịch.

Câu 8

Dựa vào thông tin sau và trả lời các câu hỏi:

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng quy trình chiết xuất vi mô sau đây để phân lập ba hợp chất được trình bày trong Hình 1, mỗi chất trong số chúng đều có ứng dụng dược phẩm. Benzoic acid được sử dụng trong các phương pháp điều trị nấm, trong khi 9-Fluorenone là một thành phần của một số thuốc chống sốt rét. Ethyl 4-aminobenzoate có thể được sử dụng trong thuốc gây mê đường uống. Các tính chất vật lý của các phân tử này được thể hiện trong Bảng 1.

e3abbe18-bb97-47e6-b4a8-5c987817eece

9e0f1fcc-94b8-4512-8cf9-5ffcc60b7d74

Dựa vào đặc điểm vật lý và hóa học của từng chất, một sinh viên thực hành quá trình chiết hỗn hợp Benzoic acid, Ethyl 4-aminobenzoate, 9-Fluorenone theo các bước sau:

Bước 1: Hòa tan hỗn hợp trong dung môi

- Hòa tan 50 mg mỗi hợp chất (Benzoic acid, Ethyl 4-aminobenzoate, 9-Fluorenone) vào 4 mL diethyl ether.

Bước 2: Tách và thu hồi chất A bằng HCl/NaOH

- Thêm 2 mL HCl 3M vào hỗn hợp, lắc đều để tạo hệ hai pha.

+ Lớp nước : Chứa muối của chất A

+ Lớp hữu cơ : Chứa dung môi và chất B, C.

- Tách lớp nước. Thêm NaOH 6M vào lớp nước đã tách đến pH kiềm. Làm lạnh hỗn hợp trong bể nước đá để kết tủa chất A. Lọc rửa kết tủa bằng nước cất, sấy khô và xác định khối lượng/điểm nóng chảy.

Bước 3: Tách và thu hồi chất B bằng NaOH/HCl

- Chiết lớp hữu cơ (sau bước 2) với hai phần 2 mL NaOH 3M.

+ Lớp nước : Chứa muối của chất B

+ Lớp hữu cơ: Chứa dung môi và chất C.

- Thêm HCl 6M vào lớp nước đến pH acid (khoảng pH 2) trong bể nước đá để tái tạo chất B dạng kết tủa.

- Lọc rửa kết tủa bằng nước cất, sấy khô và xác định khối lượng/điểm nóng chảy.

Bước 4: Thu hồi chất C

- Rửa lớp hữu cơ bằng nước cất để loại tạp chất.

- Thêm 250 mg Na₂SO₄ khan vào để hút ẩm, khuấy đều trong 2 phút.

- Lọc bỏ Na₂SO₄ bằng pipet lọc.

- Làm bay hơi diethyl ether (bằng bình nón đặt trong bể cát ấm) để thu hồi C.

Cân và xác định điểm nóng chảy.

Phát biểu sau đây đúng hay sai?:

Ethyl 4-aminobenzoate có độ tan trong nước lớn hơn Benzoic acid nhờ nhóm NH₂.

A

Đúng.

B

Sai.

Lời giải

Bước 1: Xét dạng tồn tại trong nước

Ethyl 4-aminobenzoate ở dạng tự do có phần vòng thơm và nhóm ester kém phân cực, nên ít tan trong nước.

Nhóm $\mathrm{NH_2}$ chỉ làm tăng độ tan khi nhận $\mathrm{H^+}$ trong môi trường acid.

Bước 2: Đối chiếu độ tan

Trong nước, Ethyl 4-aminobenzoate dạng tự do không có độ tan lớn hơn Benzoic acid.

Quy trình chiết dùng HCl để chuyển chất này thành muối tan trong lớp nước, không chứng minh chất tự do tan hơn.

Bước 3: Đối chiếu phương án

Chọn B — Sai. A sai vì khẳng định Ethyl 4-aminobenzoate dạng tự do tan trong nước lớn hơn Benzoic acid chỉ do có nhóm $\mathrm{NH_2}$ .

Đáp án: B — Sai, vì nhóm

\mathrm{NH_2}

chỉ làm tăng độ tan khi proton hóa thành muối; chất tự do không tan trong nước lớn hơn Benzoic acid.

Câu 9

Dựa vào thông tin sau và trả lời các câu hỏi:

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng quy trình chiết xuất vi mô sau đây để phân lập ba hợp chất được trình bày trong Hình 1, mỗi chất trong số chúng đều có ứng dụng dược phẩm. Benzoic acid được sử dụng trong các phương pháp điều trị nấm, trong khi 9-Fluorenone là một thành phần của một số thuốc chống sốt rét. Ethyl 4-aminobenzoate có thể được sử dụng trong thuốc gây mê đường uống. Các tính chất vật lý của các phân tử này được thể hiện trong Bảng 1.

e3abbe18-bb97-47e6-b4a8-5c987817eece

9e0f1fcc-94b8-4512-8cf9-5ffcc60b7d74

Dựa vào đặc điểm vật lý và hóa học của từng chất, một sinh viên thực hành quá trình chiết hỗn hợp Benzoic acid, Ethyl 4-aminobenzoate, 9-Fluorenone theo các bước sau:

Bước 1: Hòa tan hỗn hợp trong dung môi

- Hòa tan 50 mg mỗi hợp chất (Benzoic acid, Ethyl 4-aminobenzoate, 9-Fluorenone) vào 4 mL diethyl ether.

Bước 2: Tách và thu hồi chất A bằng HCl/NaOH

- Thêm 2 mL HCl 3M vào hỗn hợp, lắc đều để tạo hệ hai pha.

+ Lớp nước : Chứa muối của chất A

+ Lớp hữu cơ : Chứa dung môi và chất B, C.

- Tách lớp nước. Thêm NaOH 6M vào lớp nước đã tách đến pH kiềm. Làm lạnh hỗn hợp trong bể nước đá để kết tủa chất A. Lọc rửa kết tủa bằng nước cất, sấy khô và xác định khối lượng/điểm nóng chảy.

Bước 3: Tách và thu hồi chất B bằng NaOH/HCl

- Chiết lớp hữu cơ (sau bước 2) với hai phần 2 mL NaOH 3M.

+ Lớp nước : Chứa muối của chất B

+ Lớp hữu cơ: Chứa dung môi và chất C.

- Thêm HCl 6M vào lớp nước đến pH acid (khoảng pH 2) trong bể nước đá để tái tạo chất B dạng kết tủa.

- Lọc rửa kết tủa bằng nước cất, sấy khô và xác định khối lượng/điểm nóng chảy.

Bước 4: Thu hồi chất C

- Rửa lớp hữu cơ bằng nước cất để loại tạp chất.

- Thêm 250 mg Na₂SO₄ khan vào để hút ẩm, khuấy đều trong 2 phút.

- Lọc bỏ Na₂SO₄ bằng pipet lọc.

- Làm bay hơi diethyl ether (bằng bình nón đặt trong bể cát ấm) để thu hồi C.

Cân và xác định điểm nóng chảy.

Điền số thích hợp vào chỗ trống:

Điểm nóng chảy của Benzoic acid là khoảng [[____]] °C.

Đáp án đúng: 122

Lời giải

Bước 1: Xác định chất cần xét

Trong quy trình, chất A được thu hồi là Benzoic acid.

Cần dùng điểm nóng chảy đặc trưng của chất này.

Bước 2: Ghi giá trị điểm nóng chảy

Giá trị điểm nóng chảy của Benzoic acid khoảng $122\,^{\circ}\text{C}$ .

T_{n c} (Benzoic acid) \approx 122^{\circ} C

Đáp án:

122\,^{\circ}\text{C}

— Benzoic acid có điểm nóng chảy đặc trưng khoảng

122\,^{\circ}\text{C}

.

Câu 10

Dựa vào thông tin sau và trả lời các câu hỏi:

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng quy trình chiết xuất vi mô sau đây để phân lập ba hợp chất được trình bày trong Hình 1, mỗi chất trong số chúng đều có ứng dụng dược phẩm. Benzoic acid được sử dụng trong các phương pháp điều trị nấm, trong khi 9-Fluorenone là một thành phần của một số thuốc chống sốt rét. Ethyl 4-aminobenzoate có thể được sử dụng trong thuốc gây mê đường uống. Các tính chất vật lý của các phân tử này được thể hiện trong Bảng 1.

e3abbe18-bb97-47e6-b4a8-5c987817eece

9e0f1fcc-94b8-4512-8cf9-5ffcc60b7d74

Dựa vào đặc điểm vật lý và hóa học của từng chất, một sinh viên thực hành quá trình chiết hỗn hợp Benzoic acid, Ethyl 4-aminobenzoate, 9-Fluorenone theo các bước sau:

Bước 1: Hòa tan hỗn hợp trong dung môi

- Hòa tan 50 mg mỗi hợp chất (Benzoic acid, Ethyl 4-aminobenzoate, 9-Fluorenone) vào 4 mL diethyl ether.

Bước 2: Tách và thu hồi chất A bằng HCl/NaOH

- Thêm 2 mL HCl 3M vào hỗn hợp, lắc đều để tạo hệ hai pha.

+ Lớp nước : Chứa muối của chất A

+ Lớp hữu cơ : Chứa dung môi và chất B, C.

- Tách lớp nước. Thêm NaOH 6M vào lớp nước đã tách đến pH kiềm. Làm lạnh hỗn hợp trong bể nước đá để kết tủa chất A. Lọc rửa kết tủa bằng nước cất, sấy khô và xác định khối lượng/điểm nóng chảy.

Bước 3: Tách và thu hồi chất B bằng NaOH/HCl

- Chiết lớp hữu cơ (sau bước 2) với hai phần 2 mL NaOH 3M.

+ Lớp nước : Chứa muối của chất B

+ Lớp hữu cơ: Chứa dung môi và chất C.

- Thêm HCl 6M vào lớp nước đến pH acid (khoảng pH 2) trong bể nước đá để tái tạo chất B dạng kết tủa.

- Lọc rửa kết tủa bằng nước cất, sấy khô và xác định khối lượng/điểm nóng chảy.

Bước 4: Thu hồi chất C

- Rửa lớp hữu cơ bằng nước cất để loại tạp chất.

- Thêm 250 mg Na₂SO₄ khan vào để hút ẩm, khuấy đều trong 2 phút.

- Lọc bỏ Na₂SO₄ bằng pipet lọc.

- Làm bay hơi diethyl ether (bằng bình nón đặt trong bể cát ấm) để thu hồi C.

Cân và xác định điểm nóng chảy.

Phát biểu sau đây đúng hay sai?

A

Chất có LogP cao hơn sẽ nằm chủ yếu trong lớp hữu cơ khi chiết hai pha.

B

Ethyl 4-aminobenzoate có độ tan cao trong dung môi hữu cơ hơn trong nước.

Câu này chưa có lời giải.

Đáp án & lời giải chi tiết: Đề thi tự luyện - Đề số 25 - Tư duy Khoa học

Tư duy Khoa học

Câu 1

Lời giải

Bước 1: Đọc phương trình phản ứng

Bước 2: Xác định bản chất

Bước 3: Đối chiếu phương án

Câu 2

Lời giải

Bước 1: Xác định tác hại của oxy

Bước 2: Suy ra mục đích khử oxy

Bước 3: Đối chiếu phương án

Câu 3

Lời giải

Bước 1: Xác định dữ kiện tỷ lệ

Bước 2: Đối chiếu với yêu cầu

Bước 3: Đối chiếu phương án

Câu 4

Lời giải

Bước 1: Xác định phản ứng khử

Bước 2: So sánh khả năng khử

Bước 3: Đối chiếu phương án

Câu 5

Lời giải

Bước 1: Xác định trở ngại

Bước 2: Liên hệ với hiệu suất

Bước 3: Đối chiếu phương án

Câu 6

Lời giải

Bước 1: Viết công thức

Bước 2: Thay số và tính

Câu 7

Lời giải

Bước 1: Xác định mục đích

Bước 2: Điền đáp án

Câu 8

Lời giải

Bước 1: Xét dạng tồn tại trong nước

Bước 2: Đối chiếu độ tan

Bước 3: Đối chiếu phương án

Câu 9

Lời giải

Bước 1: Xác định chất cần xét

Bước 2: Ghi giá trị điểm nóng chảy

Câu 10