Pin nhiên liệu dòng chảy Vanadium (VRFB) là một hệ thống điện hóa lưu trữ năng lượng quy mô lớn, trong đó điện năng được tích trữ dưới dạng hóa năng của các ion kim loại vanadium hòa tan trong môi trường sulfuric acid (H₂SO₄). Hệ thống cơ bản gồm:

Anode (cực âm): Bồn chứa anolyte, dung dịch hệ V²⁺/V³⁺ được bơm vào buồng phản ứng. Quá trình xả điện xảy ra sự oxi hóa: V²⁺     →     V³⁺ + e.

                                (màu tím)   (màu xanh lá)

Cathode (cực dương): Bồn chứa catholyte, dung dịch hệ VO₂⁺/VO²⁺ được bơm vào buồng phản ứng. Quá trình xả điện xảy ra sự khử: VO₂⁺ + 2H⁺ + e → VO²⁺ + H₂O.

                                         (màu vàng)            (màu xanh dương)

Biodiesel (diesel sinh học) là một loại nhiên liệu lỏng, thân thiện hơn với môi trường so với diesel truyền thống. Biodiesel được sản xuất thông qua phản ứng giữa chất béo trong dầu đã qua sử dụng (dầu thải) với các alcohol mạch ngắn (thường là methanol), với xúc tác là kiềm, thu được biodiesel (ester của acid béo) và glycerol. Phương trình phản ứng tổng quát như sau:

(RCOO)₃C₃H₅ + 3CH₃OH 3RCOOCH₃ + C₃H₅(OH)₃.

Phân tích thành phần của 100 gam biodiesel cho kết quả như sau:

Biết rằng: Hệ số phát thải (kí hiệu EF) của nhiên liệu là tỉ số của khối lượng CO₂ tạo thành (gam) trên lượng nhiệt tạo thành khi cháy (MJ). Khi đốt cháy hoàn toàn 1 lít biodiesel (khối lượng riêng 0,880 kg/L) thu được 34,6 MJ (megaJoule) nhiệt lượng. Giá trị EF của loại biodiesel trên là bao nhiêu? (Không làm tròn kết quả các phép tính trung gian, chỉ làm tròn kết quả cuối cùng đến hàng phần mười).

Phần III. Thí sinh trả lời từ câu 1 đến câu 6.

Giấm ăn là dung dịch acetic acid (CH₃COOH) có nồng độ khoảng 2% đến 5%. Trong công nghiệp thực phẩm, để sản xuất giấm ăn, người ta thường tiến hành lên men hiếu khí (có mặt oxygen) các loại rượu loãng nhờ xúc tác của men giấm (vi khuẩn Acetobacter). Một cơ sở sản xuất muốn pha chế 96 lít giấm ăn có nồng độ 5%. Để có đủ lượng acetic acid cho mẻ giấm này, cơ sở đã tiến hành lên men V lít dung dịch rượu 11,5^o. Biết hiệu suất của toàn bộ quá trình lên men đạt 80%; khối lượng riêng của ethanol (C₂H₅OH) nguyên chất là 0,8 g/mL và khối lượng riêng của giấm ăn 5% là 1,0 g/mL. V có giá trị bằng bao nhiêu? (Không làm tròn kết quả các phép tính trung gian, chỉ làm tròn kết quả cuối cùng đến hàng đơn vị).

Glucose bị lên men tạo thành các sản phẩm khác nhau, tùy thuộc vào loại enzyme có trong men được sử dụng. Các phản ứng xảy ra như sau:

(1) C₆H₁₂O₆ 2X + 2Y.

(2) C₆H₁₂O₆ 2Z.

Phát biểu nào sau đây đúng?

Nhựa ABS có đặc tính cứng, rắn nhưng không giòn, cách điện, không thấm nước, bền với nhiệt độ và hoá chất. Nhựa này được sử dụng khá rộng rãi: làm vật liệu xây dựng, đồ chơi trẻ em, đồ gia dụng, mũ bảo hiểm,... Nhựa ABS có công thức cấu tạo như hình bên.

Cho các phát biểu sau:

(1) Nhựa ABS được tổng hợp bằng phản ứng đồng trùng hợp.

(2) Nhựa ABS có khả năng tham gia phản ứng cộng với dung dịch bromine.

(3) Do có mắt xích butadiene trong cấu trúc giúp cho nhựa ABS có đặc tính dẻo dai, chịu được va đập tốt mà không bị nứt vỡ (không giòn).

(4) Đốt cháy hoàn toàn một mẫu nhựa ABS trong khí oxygen dư, sản phẩm thu được chỉ gồm có khí CO₂ và H₂O.

(5) Một loại nhựa ABS có tỉ lệ khối lượng acrylonitrile (15,41%), butadiene (39,24%) còn lại là styrene thì tỉ lệ giữa các mắt xích x : y : z là 2 : 5 : 3.

Trong các phát biểu trên, hãy liệt kê các phát biểu đúng (theo thứ tự tăng dần).

Một nhóm học sinh tiến hành thực hành chế tạo "pin chanh" để tìm hiểu về sự chuyển hóa hóa năng thành điện năng. Các em cắm một thanh kim loại kẽm (Zn) và một thanh kim loại đồng (Cu) vào một quả chanh (sao cho không chạm vào nhau), sau đó dùng dây dẫn nối hai thanh kim loại với một vôn kế (hình bên). Tiếp theo, các em thử dùng hệ pin này để thắp sáng một bóng đèn LED nhỏ (hoạt động ở hiệu điện thế tối thiểu 1,5V) nhưng đèn không sáng do sức điện động của một "pin chanh" này đo được chỉ khoảng 0,9V.

Cho các phát biểu sau:

(a) Thanh kẽm đóng vai trò là cực âm (anode), tại đây kẽm bị oxi hóa thành ion Zn²⁺ tan vào dịch quả chanh.

(b) Tại bề mặt thanh đồng (cực dương), xảy ra quá trình khử ion Cu²⁺ thành kim loại Cu bám vào điện cực.

(c) Để bóng đèn LED có thể phát sáng, nhóm học sinh có thể mắc nối tiếp hai hoặc ba "pin chanh" lại với nhau.

(d) Dịch nước chanh (chứa citric acid, ascorbic acid...) đóng vai trò là môi trường chất điện li, cho phép các ion di chuyển để khép kín mạch điện.

(e) Nếu thay thanh kẽm bằng một chiếc đinh sắt (Fe) và giữ nguyên thanh đồng, sức điện động của "pin chanh" tạo ra sẽ lớn hơn 0,9V.

Số phát biểu đúng là

Theo QCVN 01-1:2018/BYT, hàm lượng sắt tối đa cho phép trong nước sinh hoạt là 0,30 mg/L. Một loại nước giếng khoan có mùi tanh do chứa hàm lượng sắt cao gấp 3 lần ngưỡng cho phép (90 % dạng Fe²⁺, 10 % dạng Fe³⁺). Người ta loại bỏ sắt ra khỏi loại nước trên bằng cách thêm một lượng vôi tôi, kết hợp khuấy trộn và sục không khí. Các phản ứng chính xảy ra như sau:

    4Fe²⁺(aq) + O₂(aq) + 10H₂O(l) → 4Fe(OH)₃(s) + 8H⁺(aq).

    H⁺(aq) + OH^-(aq) → H₂O(l).

    Fe³⁺(aq) + 3OH^-(aq) → Fe(OH)₃(s).

Khối lượng vôi tôi cần vừa đủ cho các phản ứng trên để loại bỏ hoàn toàn sắt ra khỏi 70 m³ nước là bao nhiêu gam? Giả sử vôi tôi đã dùng chỉ chứa Ca(OH)₂. (Không làm tròn kết quả các phép tính trung gian, chỉ làm tròn kết quả cuối cùng đến hàng phần mười).

Phần II. Thí sinh trả lời từ câu 1 đến câu 4. Trong mỗi ý a), b), c), d) ở mỗi câu, thí sinh chọn đúng hoặc sai.

 Trong công nghiệp hóa dầu, nước thải thường chứa phenol (C₆H₅OH) - một hợp chất rất độc đối với sinh vật thủy sinh. Để loại bỏ phenol, các kỹ sư tiến hành thêm dung môi diisopropyl ether vào nước thải, khuấy trộn kỹ để phenol chuyển từ pha nước sang pha dung môi, sau đó để yên cho hỗn hợp tách thành hai lớp chất lỏng không đồng nhất và tiến hành tách lấy từng lớp. Nguyên lý của phương pháp dựa trên định luật phân bố Nernst: Ở trạng thái cân bằng, tỉ số giữa nồng độ chất tan trong dung môi hữu cơ (C_hc) và trong nước (C_n) là một hằng số, gọi là hệ số phân bố (K_D): \({{\mathop{\rm K}\nolimits} _D} = \frac{{{C_{hc}}}}{{{C_n}}}\). Để đánh giá hiệu quả, các kỹ sư sử dụng công thức tính phần trăm chất tan còn lại trong nước sau một lần xử lý (q): \({\mathop{\rm q}\nolimits} = \frac{{m{}_{sau}}}{{{m_{truoc}}}}\).

Trong đó: m_sau, m_trước là khối lượng chất tan trong nước sau và trước khi xử lý.