وزارة التربية الوطنية ثانوية الشهيد العربي بن ذهيبة قلتة سيدي سعد املوضوع األول

Transcript

1 وزارة التربية الوطنية ثانوية الشهيد العربي بن ذهيبة قلتة سيدي سعد 15/5/1 التاريخ : قسم : السنة الثالثة علوم تجريبية االمتحان التجرييب لشهادة البكالوريا يف مادة العلوم الفيزيائية 3 المدة : 15/14 السنة الدراسية : املوضوع األول ساعات ونصف على املرتشح اختيار موضوع واحد والتقيد به أثناء اإلجابة. ينصح بتقديم العالقات احلرفية قبل التطبيقات العددية. تنبيه : الكيمياء التمرين األول : )3 نقاط( شوارد الثيوكبريتات S O 3 تتفكك ذاتيا بوجود شوارد الهيدرونيوم وتؤدي إلى ظهور راسب صلب من الكبريت S الذي يعكر المحلول وينطلق غاز SO ينمذج التحول بالمعادلة التالية: S O 3 (aq) + H 3O + (aq) = S (s) + SO (g) + 3H O (l) استخرج الثنائيتين (Ox/Red) المشتركتين في هذا التفاعل نحضر 7 بياشر)بيشر( متشابهة نضع في المزيج كل واحد منها ما يلي : V 1 (ml) V 1 من محلول ثيوكبريتات V (ml) الصوديوم V 3 (ml) (ml) من محلول حمض كلور الماء الحجم الكلي V V 3 من الماء المقطر نقترح لمتابعة هذا التحول الطريقة التالية نضع تحت كل بيشر ورقة بيضاء كتب عليها الرمز X ونقيس المجال الزمني Δt التشكل التدريجي للكبريت S. قياس المدة الزمنية أعطت النتائج التالية : الموافق الختفاء الرمز السابق منذ بداية تحضير المزيج وذلك بسبب المزيج Δt(min) CH 3 اشرح كيفيا الوسيلة لمقارنة السرع المتوسطة لظهور الكبريت S. أ- بمقارنة النتائج المتحصل عليها ما تأثير كال من ] و[ 3 S ] H] 3 O + O ب- غير مرئية n =. 5mol تصبح العالمة X عندما تصبح كمية الكبريت المتشكلة هي 3. احسب السرعة المتوسطة الحجمية لكل مزيج. أ- من خالل هذه التجربة كيف يمكننا زيادة سرعة التفاعل ب- CH O CH 3 التمرين الثاني : )6 نقاط( I. بوتانوات الميثيل معطر غذائي له رائحة التفاح صيغته H C C الجزيئية نصف المفصلة معطاة بالشكل المقابل: O 4 1

2 ما هي العائلة الكيميائية التي ينتمي إليها بوتانوات الميثيل وما هي المجموعة المميزة لجزيئه يمكن اصناع بوتانوات الميثيل من تفاعل نوعين كيميائيين A و B النوع B حمض كربوكسيلي. ما هي العائلة الكيميائية التي ينتمي إليها النوع A أعط الصيغة نصف المفصلة واسم كل من المتفاعلين A و B. 4. اكتب معادلة التفاعل المنمذج لهذا االصطناع. ما هو اسم هذا التفاعل 5. n (B) = 1, mol مع كمية A من المتفاعل n (A) = 1, mol نمزج كمية t في اللحظة =.II المتفاعل B. من درجة حرارة الوسط التفاعلي تبقى ثابتة عند 5 C. فيما يلي سنكتب معادلة تفاعل االصطناع بالشكل: A (aq) + B (aq) = C (aq) + H O (l) حيث C هو بوتانوات الميثيل n(b)(mol),6,5,4 1. أنشئ جدول تقدم تفاعل االصطناع. n(c)(mol). أوجد العالقة بين كميات المادة n(c) n(b) و (B) n ثم أكمل الجدول التالي: 3. القياسات التجريبية سمحت بتحديد n(mol) كميات المادة للحمض الكربوكسيلي و بوتانوات الميثيل المتواجدة في المزيج أثناء تفاعل االصطناع ورسم المنحنيين التاليين: حد د مع التعليل منحنى تطور كمية كل من بوتانوات الميثيل والحمض الكربوكسيلي. 4. احسب نسبة التقدم النهائي للتحو ل t(h) المدروس. 5. ما هي خواص هذا التحو ل البارزة في هذه الدراسة 6. اقترح طريقة لتقليص مد ة التفاعل دون تغيير طبيعة المتفاعالت..III لتعيين كمية مادة الحمض الكربوكسيلي المتبقي في نهاية التفاعل الذي سنرمز له AH نأخذ عينة يساوي عشر V حجمها ( 1 1 ) حجم المزبج ونعايرها بمحلول الصود (Na+ + OH ) تركيزه V b,e = 17, ml حجم محلول الصود المضاف لبلوغ التكافؤ.C b =, mol/l 1. اكتب معادلة تفاعل المعايرة.. أنشئ جدول تقدم تفاعل المعايرة. 3. عر ف التكافؤ في المعايرة. اقترح طريقة لتحديد حالة التكافؤ. 4. احسب كمية مادة الحمض (AH) n واستنتج كمية مادة الحمض n(ah) المتبقي في نهاية تفاعل االصطناع. هل هذه النتيجة موافقة للمنحنى البياني لتطور كمية مادة الحمض الكربوكسيلي الفيزياء التمرين الثالث : )3 نقاط( توجد عدة طرق لتشخيص مرض السرطان منها طريقة التصوير الطبي التي تعتمد على تتبع جزيئات سكر الغلوكوز التي تستبدل فيها مجموعة ( OH) بذرة الفلور 18 المشع. 4

3 18 يتمركز سكر الغلوكوز في الخاليا السرطانية التي تستهلك كمية كبيرة منه. تتميز نواة الفلور 9F بزمن نصف عمر 11min) t) 1/ = لذا تحضر الجرعة في وقت مناسب قبل حقن المريض بها حيث يكون نشاط العينة لحظة الحقن 1 8 Bq 6, تتفكك نواة الفلور أكتب معادلة التفكك وحدد طبيعة اإلشعاع الصادر.. 18 إلى نواة األكسجين 8O - بي ن أن ثابت التفكك λ يعطى بالعبارة: λ. = ln ثم احسب قيمته. t 1/ -3 أ- حض ر تقنيو التصوير الطبي جرعة )عي نة( D على الساعة التاسعة صباحا: ب- 18 تحتوي على 9F 18 أحسب عدد أنوية الفلور 9F لحظة الحقن. ما هو الزمن المستغرق حتى يصبح نشاط العينة مساويا 1% الساعة التاسعة التمرين الرابع : )4 نقاط( تتكون الدارة الكهربائية في الشكل المقابل من مولد لتوتر كهربائي ثابت E مكثفة سعتها C ناقلين أوميين مقاومتهما R 1 = 1kΩ و.K وبادلة R = kω.4 أ- ب- ج- توصل الدارة براسم اهتزاز مهبطي ذي مدخلين Y 1 و Y. نضع البادلة K في الوضع 1 ماذا يمثل المنحنيان المشاهدان بالمدخلين Y 1 و Y لراسم االهتزاز المهبطي يظهر على شاشة راسم االهتزاز المهبطي المنحنيان( a ) و( b ). ما هو المنحنى المعطى بالمدخل Y 1 برر اجابتك. اكتب المعادلة التفاضلية الموافقة لتطور المقدار الفيزيائي الذي يمثله المنحنى. جد قيمة ثابت الزمن τ 1 للدارة. حدد قيمة كال من E و C. احسب شدة التيار( i(t في اللحظة = t وفي اللحظة.t. 6s 5. بعد نهاية شحن المكثفة نضع البادلة K في الوضع في لحظة نعتبرها مبدأ األزمنة. أ- احسب قيمة في هذه الحالة وقارنها ب- τ بقيمة τ 1 ماذا تستنتج احسب قيمة الطاقة الكهربائية المحولة في الناقل األومي R في الساعة الثامنة صباحا لحقن مريض من النشاط الذي كان عليه في بفعل جول في اللحظة.t = τ التمرين اخلامس : )4 نقاط( I. لغرض حساب زاوية الميل α لمستو يميل عن األفق قام فوج من التالميذ بقذف جسم صلب (S) كتلته v نحو األعلى وفق خط الميل األعظم لمستو أملس m = 1 kg في اللحظة = t من النقطة O بسرعة )الشكل 4(. باستعمال تجهيز مناسب تمكن التالميذ من دراسة حركة مركز عطالة (S) والحصول على أحد مخططات السرعة f(t).v =.E.Y 1.R 1 1.C.K.Y.R 4 3

4 v(m/s) v(m/s) v(m/s) 3,5 3,5 3,5 3,5 v(m/s) t(s) t(s) t(s) t(s) المنحنى المنحنى المنحنى المنحنى -3,5-3,5 بتطبيق القانون الثاني لنيوتن ادرس طبيعة حركة الجسم (S) بعد لحظة قذفه من O. من بين المخططات األربعة ما هو المخطط الموافق لحركة الجسم ( S ) علل. احسب قيمة الزاوية α..4 احسب المسافة المقطوعة بين اللحظتين = t و.t = s.ii في الحقيقة يخضع الجسم أثناء انزالقه على المستوي المائل إلى قوة احتكاك شدتها ثابتة f. مث ل القوى الخارجية المؤثرة على الجسم (S). ادرس حركة مركز عطالة (S). ثم استنتج العبارة الحرفية لتسارع حركته. احسب قيمة التسارع من أجل f. = 8N x α الشكل 4 (S) O x تعطى: s g = 9, 8m. حكمة: أنا ال أخشى على االنسان الذي يفكر وإن ضل. ألنه سيعود إىل احلق... ولكين أخشى على االنسان الذي ال يفكر وإن اهتدى, ألنه سيكون كالقشة يف مهب الريح.. الشيخ محمد الغزالي رمحه اهلل تذكر)ي(: فهم السؤال نصف اإلجابة متنياتنا لكم بالتوفيق والنجاح يف شهادة البكالوريا أساتذة املادة 4 4

5 وزارة التربية الوطنية ثانوية الشهيد العربي بن ذهيبة قلتة سيدي سعد 15/14 السنة الدراسية : املوضوع األول قسم : السنة الثالثة علوم تجريبية العالمة حل التمرين التمرين األول : )3 نقاط( الثنائيتين (Ox/Red) المشتركتين في التفاعل: (SO و (S O 3 (aq) /S (g) /S O ) 3 (aq) (s)).. أ- الشرح:. أ- ب- المجال الزمني Δt الموافق الختفاء الرمز X منذ بداية تحضير المزيج يتوقف على تركيب المزيج االبتدائي فكلما كان الزمن قصيرا كانت سرعة تشكل الكبريت كبيرة ب- تأثير كال من: : [H 3 O + ] في البيشرات 4 و 5 و 6 و 7 نالحظ زيادة في حجم محلول الهيدرونيوم و ثبات حجم محلول الثيوكبريتات و تناقص حجم الماء بحيث يكون للمحاليل نفس الحجم الكلي و منه في البيشرات يتزايد تركيز الهيدرونيوم و نالحظ أن المدة الزمنية تتناقص و عليه : كلما زاد تركيز شوارد الهيدرونيوم زادت سرعة التفاعل. :[S O 3 ] في البيشرات 1 و و 3 نالحظ زيادة حجم محلول الثيوكبريتات و ثبات حجم محلول الهيدرونيوم مع نقصان حجم الماء بحيث يكون للمحاليل نفس الحجم الكلي و منه في البيشرات يتزايد تركيز الثيوكبريتات نالحظ أن المدة الزمنية تتناقص و عليه : كلما زاد تركيز الثيوكبريتات زادة سرعة التفاعل السرعة المتوسطة الحجمية لكل مزيج: عبارة السرعة الحجمية المتوسطة : v m = 1 x V t حيث (S) x = n كمية مادة الكبريت المتشكل: v m = =. 7 t t بالتعويض في المعادلة نشكل الجدول التالي : رقم البيشر t 1,,77,55 1,45 1,5 1,15 1,1 v m (l) 7,14 9,7 1,98 4, ,1 6,49 من خالل التجارب السابقة يتبين أن زيادة تركيز أحد المتفاعلين يزيد من سرعة التفاعل.

6 التمرين الثاني : )6 نقاط( 1. العائلة الكيميائية التي ينتمي إليها بوتانوات الميثيل: اإلسترات.المجموعة المميزة لجزيئه هي: O العائلة الكيميائية التي ينتمي إليها النوع : A الكحوالت C O الصيغة نصف المفصلة واسم كل من المتفاعلين A و B: CH 3 CH CH COOH حمض البوتانويك : B CH 3 OH ميثانول : A اكتب معادلة التفاعل المنمذج لهذا االصطناع: C 3 H 7 COOH (aq) + CH 3 OH (aq) = C 3 H 7 COO CH 3 (aq) + H O (l) التفاعل يسمى تفاعل األسترة. جدول تقدم تفاعل االصطناع: معادلة التفاعل التقدم حالة الجملة C 3 H 7 COOH (aq) + CH 3 OH (aq) = C 3 H 7 COOCH 3 (aq) + H O (l).4.i.ii x = 1mol 1. mol االبتدائية x 1 x 1 x x x االنتقالية النهائية 1 1 العالقة بين كميات المادة n(c) n(b) و (B) :n n(c) = x { n(b) = n (B) x n(b) = n (B) n(c) n(c) = n (B) n(b) n(b)(mol),6,5,4 n(c)(mol).4.6 منحنى تطور كمية بوتانوات الميثيل هو : ألنها متزايد. منحنى تطور كمية بالحمض الكربوكسيلي هو : ألنها متناقص. حساب نسبة التقدم النهائي للتحو ل المدروس: 4. من المنحنى: x f = n(c) =. 67mol من جدول التقدم: = 1mol ومنه: τ = x f. 67mol τ = τ =. 67 τ% =. 67% 1mol خواص هذا التحو ل: بطيء عكوس الحراري محدود لتقليص مد ة التفاعل دون تغيير طبيعة المتفاعالت نرفع درجة الحرارة أو نضيف وسيط شوارد + O H 3 أو نزيد كمية مادة أحد المتفاعلين..5.6

7 معادلة تفاعل المعايرة: معادلة التفاعل حالة الجملة AH (aq) + OH (aq) = A (aq) + H O (l) جدول تقدم تفاعل المعايرة: ( mol )التقدم AH (aq) + OH (aq) = A (aq) + H O (l) x = n C b V be االبتدائية.III x n x C b V be x x x االنتقالية النهائية n C b V be 3. تعر يف التكافؤ في المعايرة: هو حالة الجملة لحظة تغي ر المتفاعل المحد فيكون المتفاعالن بنسبة ستوكيومترية ( أي عند اختفاء المتفاعالن تماما (. يمكن تحديد حالة التكافؤ هنا بتغي ر لون الكاشف الملون المضاف في بداية التجربة. 4. عند التكافؤ: n (AH) = C b V be n (AH) = mol l n l (AH) = mol بما أن العينة حجمها V يساوي عشر ) 1 ( حجم المزبج ومنه: 1 n(ah) = 1 n (AH) n(ah) = mol n(ah) =. 34mol وهذه النتيجة موافقة للمنحنى البياني لتطور كمية مادة الحمض الكربوكسيلي التمرين الثالث : )3 نقاط( F 8 O + 1 n N(t) = N e λt 1- معادلة التفكك: طبيعة اإلشعاع الصادر: اإلشعاع + β - حسب قانون التناقص اإلشعاعي: حيث : t = t 1 N (t 1 ) = N e λt 1 = N e λt1 = 1 λt 1 = ln λ = N = λ = ln 11 6s λ = s 1 A =, Bq { N: عدد األنوية اإلبتدائية t عدد األنوية المتبقية عند اللحظة N: ln t 1 أ- 18 أحسب عدد أنوية الفلور 9F لحظة الحقن. A λ N = A = λn, 6 18 Bq s 1 N =

8 ب- ما هو الزمن المستغرق حتى يصبح نشاط العينة مساويا 1% من النشاط الذي كان عليه في الساعة التاسعة A(t) = A e λt A(t) { e λt = e λt =. 1 A A =. 1A { ln 1 λt = ln(. 1) t = t = s λ t = 1h1min49s التمرين الرابع: )4 نقاط( Y المنحنيان المشاهدان بالمدخلين Y 1 المنحنى المشاهد بالمدخل و لراسم االهتزاز المهبطي: ( U R1 (t)) = U R1 يمثل : (t) المنحنى المشاهد بالمدخل Y يمثل : (t) U C. يظهر على شاشة راسم االهتزاز المهبطي المنحنيان( a ) و( b ). أ- المنحنى المعطى بالمدخل Y 1 هو المنحنى (a). U R1 وهو منحنى متناقص التبرير: ألنه يمثل منحنى (t) ب- كتابة المعادلة التفاضلية الموافقة لتطور المقدار الفيزيائي الذي يمثله المنحنى: لدينا حسب قانون جمع التوترات: U R1 (t) = R 1 i(t) i(t) = dq(t) dt q(t) = CU C (t) U C (t) + U R1 = E du C (t) dt + du R 1 (t) dt U R1 (t) = R 1 C du C(t) dt = Y 1 du C(t) dt باشتقاق الطرفين نجد: = 1 R 1 C U R 1 (t) ولدينا: ومنه: du R1 (t) + 1 dt R 1 C U R 1 (t) = ج- قيمة ثابت الزمن τ 1 للدارة: من البيان: U R1 (τ 1 ) =. 37E U R1 (τ 1 ) =. V باإلسقاط: τ 1 =. 8s E = U R1 () = 6V τ 1 = R 1 C C = τ 1 R 1 C =. 8s قيمة كال من E و C : من البيان وفي النظام الدائم: ولدينا:. 4 حساب شدة التيار( i(t : 1Ω C = 8μF في اللحظة = t :

9 :t = τ U C () = U R1 () = R 1 i() = E i() = E R 1 i() = 6V 1Ω i() = A في اللحظة :t. 6s لدينا: t > 5τ 1 أي أننا في النظام الدائم ومنه: U C ( t) = E U R1 (t) = R 1 i(t) = i(t) = 5. بعد نهاية شحن المكثفة نضع البادلة K في الوضع في لحظة نعتبرها مبدأ األزمنة. أ- حساب قيمة : τ = R C τ = Ω 1 4 F τ =. s τ ب- المقارنة: τ =. s τ = τ 1 نستنتج أنه في هذه الدارة عملية الشحن أسرع بالضعف من عملية التفريغ حساب قيمة الطاقة الكهربائية المحولة في الناقل األومي بفعل جول في اللحظة R t = τ U C (τ ) =. 37E U C (τ ) =. V الطاقة الكهربائية المحولة في الناقل األومي :R E R = E E C E R = 1 C(E U C ) E R = ((6) (. ) ) E R = j بتطبيق القانون الثاني لنيوتن: التمرين الخامس: )4 نقاط( F ext = ma P + R = ma باإلسقاط على محاور المعلم :(Ox) P x = ma mg sin α = ma a = g sin α < وبما أن سرعته متناقصة الى أن تنعدم فإن: a v < ومنه الحركة مستقيمة متغيرة بانتظام متناقصة من بين المخططات األربعة ما x هو المخطط الموافق لحركة الجسم ( S ) علل. المخطط الموافق لحركة الجسم (S): R هو المخطط ألن الجسم يقذف وفق المستو y المائل بسرعة ابتدائية تبدأفي التناقص الى أن (S) P تنعدم ثم يبدأ الجسم في الهبوط وفق المستو الشكل 4 المائل فتزداد سرعته لكن بقيمة سالبة ألن اتجاه α O x y السرعة عكس اتجاه المحور المختار. حساب قيمة الزاوية α: لدينا: a = dv v t dt dv = adt v v = at v = at + v v.i

10 بالمقارنة بين العالقة النظرية والعالقة البيانية نجد أن التسارع a يمثل ميل المستقيم أي: a = v 3. 5 a = a = 3. 5m/s t 1 a = g sin α sin α = a ( 3. 5) sin α = sin α =. 357 α g 9. 8 =. 9 حساب المسافة المقطوعة بين اللحظتين = t و t: = s من البيان: { t = v = 3. 5m/s t = s v = 3. 5m/s v v = ax x = v v a x = ( 3. 5) (3. 5) = ( 3. 5) ألن الجسم المقذوف انطلق على المستو المائل صعودا ثم عاد هبوطا الى نفس نقطة االنطالق x في الحقيقة يخضع الجسم أثناء انزالقه على المستوي المائل إلى قوة احتكاك شدتها ثابتة f. (S) R 1. تمث يل القوى الخارجية المؤثرة على الجسم (S): y f P الشكل 4 α. بتطبيق القانون الثاني لنيوتن: O x y F ext = ma P + R + f = ma باإلسقاط على محاور المعلم :(Ox).4.II 1 P x f = ma mg sin α f = ma a = g sin α f m حساب قيمة التسارع من أجل f: = 8N a = g sin α f 1. 8 a = 3. 5 a = 5. 3m/s m 1

11