لإختبار الأول في مادة العلوم الفيزيائية

متقن الحكيم أبوعبد الله الزروالي – سيق – السنة الدراسية : 2007- 2008
المستوى : السنة الثالثة الشعبة : علوم تجريبية التاريخ : 03/12/07 المدة : 03 ساعات

اختبارالثلاثي الأول في مادة العلوم الفيزيائية



الجزء الأول : (12 نقطة)

التمرين الأول : (04 نقاط).

يتفكك الماء الأكسجيني ببطء حسب المعادلة H2O2 H2O + ½ O2
ثنائي بيرو كسيد الهيدروجين(H2O2) يتدخل في ثنائيتين اكسدة-ارجاع : H2O2 (aq) / H2O(l و O2 (g) / H2O2 (aq).
مرحلة1 : دراسة تفاعل التفكك
- اكتب المعادلتين النصفيتين للأكسدة الإرجاعية للثنائيتين التي ينتمي لها بيرو كسيد الهيدروجين .
مرحلة2 : الدراسة الحركية لتفكك بيرو كسيد الهيدروجين
التحول المدروس تم باستعمال وسيط لأيونات الحديد الثلاثي . نمزج 10,0 mL من المحلول التجاري للماء الأكسجيني مع 85 mL من الماء . في اللخظة t = 0 s ندخل في الجملة 5 mL من محلول كلوريد الحديد الثلاثي .خلال مدة زمنية محدودة ، ناخد 10,0 mL من المزيج المتفاعل ونسكبه في بيشر به ماء مجمد . نعاير محتوى البيشر بمحلول برمنغنات البوتاسيوم لكي نحدد تركيز البيروكسيد الهيدروجين الموجود في الوسط التفاعلي فنحصل على المنحنى المرفق في الملحق .
-لماذا استعمل الوسيط ؟
-بالاستعانة بمنحنى تطور تحول التركيز بالماء الأكسجيني بدلالة الزمن ، بين كيف تتطور سرعة التحول الكيميائي خلال الزمن .
-أعط تعريف زمن نصف التفاعل t1/2 ، ثم استخرج قيمته من البيان .
-إذا كان التحول الكيميائي المدروس ، تم عند درجة حرارة مرتفعة ، كيف يتطور زمن نصف التفاعل ؟ علل









التمرين الثاني 04 نقاط)

نعطي في الشكل المقابل منحنى التناقص الاشعاعي، بآلاف السنين، لعينة من الثوريوم 230.
1-عرّف نصف العمر لمادة مشعة، وحدّد قيمته بالنسبة للنظير
2-إن نواة الثوريوم 230 تتحول، بالتفكك الاشعاعي α، إلى الراديوم ، أكتب معادلة التفاعل النووي الموافق، محدّدا قيم الأعداد الكتلية والأعداد الشحنية للأنوية المعبّر عنها في التفاعل، واعط نصوص القوانين الفيزيائية المطبقة في ذلك.
1-اكتب العبارة الرياضية لقانون التناقص الإشعاعي، ثم أوجد قيمة الثابت الاشعاعي λ للثوريوم 230
2-هل يتأثر نصف عمر المادة المشعة عبر الزمن بتغير كمية العينة الابتدائية المشعة أم بتغير درجة الحرارة أم بتغير الضغط.
3- إن الثوريوم 230 ينتمي إلى عائلة اليورانيوم 238 وهو ينتج وفق سلسلة التفككات الاشعاعية المتوالية التالية:

- أوجد العددين : Z4 وَ Z5
4- يستخدم الثوريوم 230 في تأريخ المتحجرات المرجانية بطريقة تعتمد على النسبة التي تزداد خلال الزمن منذ بداية تشكل الكائنات المرجانية الحية، حيث يكون وجود الثوريوم 230 فيها معدوما حتى تبلغ هذه النسبة ما يسمى التوازن القرني حيث يكون عندها لكميتي و النشاط الاشعاعي(t)A نفسه.
- يعرّف النشاط الاشعاعي (t)A لمجموعة من النويات المتماثلة بـ ، برهن أن: .





التمرين الثالث: (04 نقاط)
معطيات خاصة بكل التمرين
u = 1.660 X10-27 Kg وحدة الكتلة الذرية
E = 931.5 MeV طاقة كتلة وحدة الكتلة الذرية
1eV = 1.60 X 10-19 J إلكترون فولط
1MeV = 1X 106 eV ميغاإلكترون فولط
c = 3,00 X 108 m.s-1 سرعة الضوء في الفراغ

إلكترون بروتون نيترون هيليوم راديوم رادون إسم النواة أو الجسيم






الرمز
5,49X 10-4 1,007 1,009 4,001 225,977 221,970 الكتلة بـ ( u )
1 – تفكك الراديوم
يحتوي الهواء على الرادون 222 بكميات أكثر أو أقل أهمية . إن هذا الغاز المشع طبيعيا يتولد من الصخور التي تحتوي على اليورانيوم والراديوم . يتشكل الرادون من تفكك الراديوم ( المتولد هو نفسه من العائلة المشعة لليورانيوم 238 ) ، طبقا لمعادلة التفاعل الذري التالية :
 +
1-1ماهونمط الإشعاع المطابق لتفاعل التفكك هذا ؟ علل الإجابة
1-2فقدان الكتلة .
1-2-1أعط العبارة النظرية لنقص الكتلةmΔ للنواة ذات الرمز X والكتلة الذرية mx
1-3 نقص الكتلة mΔ لكتلة الرادون Rn هو : 3,04X10-27 Kg
1-3- 1 أحسب بالجول طاقة الربط Eℓ (Rn) لنواة الرادون
1-3-2 تحقق من أن هذه الطاقة تساويMeV 1,7X1033
1-3-3 استنتج طاقة الربط لكل نوية لنواة الرادون . عبر عن هذه النتيجة بـ : MeV.nucléon-1
1-4الحصيلة الطاقوية
1-4-1أوجد العبارة النظرية لتغيرالطاقة ΔE للتفاعل (1) بدلالة mHe , mRn , mRa كتل أنوية الراديوم ، الرادون والهيليوم على التوالي .
1-4-2 أعط ΔE بالجول.
2- انشطار اليورانيوم 235
يحتوي عنصر اليورانيوم في الحالة الطبيعية أساسا على النظائر و . في المفاعلات النووية « ذات النيترونات البطيئة » يكون الوقود هو اليورانيوم « المخصب » .
عند انشطار نواة اليورانيوم 235 ، يمكن لعدد كبير من التفاعلات أن يحدث . من بين هذه التفاعلات هناك من تعطي أنوية الزركينيوم والتيلور ذات الرموز و .
2-1 عرف المصطلح « نظير »
2-2 الفائدة الطاقوية من الانشطار : 2-2-1 أعط تعريف الإنشطار .
2-2-2 أكتب معادلة الإنشطار لنواة اليورانيوم 235 مقذوفة بنيترون ، يؤدي إلى تشكل Zr و Te .
2-2-3 بين بوضوح على منحنى أستون ( ملحق يرجع مع الورقة ) في أي منطقة تتواجد الأنوية التي بمقدورها إعطاء انشطار .

الجزء الثاني 04 نقاط).
تمرين تجريبي: فيزياء ( كهرباء )
من أجل تعيين السعة (C) لمكثفة خلال حصة عمل مخبري، نستعمل التجهيز التالي:
مولد للتوتر الكهربائي الثابت مقاومته مهملة، ناقل أومي مقاومته R، مكثفة سعتها C ، بادلة ، أسلاك التوصيل.
1)ارسم المخطط الممثل للدارة الكهربائية، توضح من خلاله عمليتي شحن وتفريغ المكثفة.
2)عند اللحظة t=0 ، نبدأ بشحن المكثفة بالمولد السابق الذي يعطي تيــارا شــدته ثابــتة I=660µA . باستعمال راسم الاهتزاز المهبطي ذي مدخلين، يظهر على شاشته التوتران اللحظيان بين طرفي المولد وطرفي المكثفة.
2 -1) باستعمال الرسم التخطيطي السابق للدارة الكهربائية، بيّن كيفية ربط مدخلي راسم الاهتزاز المهبطي بهذه الدارة الكهربائية.
2-2) ارسم، كيفيا، المنحيين الممثلين للتوترين اللحظيين الملاحظين على الشاشة.
3)أثناء عملية الشحن ومن أجل كل قيمة لـ (t) نحسب قيمة شحنة المكثفة (q) فنحصل
على البيان التالي الذي يمثل تغيرات شحنة المكثفة بدلالة التوتر الكهربائي المطبق بين طرفيها( الوثيقة1).
3-1) بالاعتماد على الوثيقة ـ1ـ :عين سعة المكثفة.











3-2) إذا علمت أن القيمة المسجلة على المكثفة من طرف
الصانع هي: µF C=4700 بـ20℅
هل القيمة المتحصل عليها تجريبيا تتفق مع دقة الصانع ؟ علّل.
4)نبغي تفريغ المكثفة عند نهاية التجربة، كيف يتم ذلك؟

الجزء الثالث 04 نقاط) .
وضعية إدماجية : ( كيمياء )

طلب من التلاميذ في حصة العملي متابعة تطور التحول الكيميائي لجملة خطوة بخطوة ، فشغلت بال المجموعة بعض الأسئلة التالية :
-كيف يمكن متابعة هذا التطور الكيميائي لحظة بلحظة حتى توقفه ؟
-هل يمكن إيقاف تحول كيميائي معين قبل بلوغه نهايته وماهي الطرق المستعملة في متابعة هذا التحول ؟ وهل هي طرق كيميائية فقط أم تتعدى على طرق فيزيائية ؟
-ماهو دور العوامل الحركية في تطور التحول الكيميائي لجملة ؟
للإجابة عن هذه التساؤلات وضع الأستاذ بين أيدي التلاميذ ، الوسائل اللازمة والمتوفرة في المخبر :
-زجاجيات مختلفة متنوعة شكلا و حجما.
-محاليل مائية : حمضية، و أساسية و ملحية .
-قطع من الجليد
-ميقاتية ( كرونومتر يدوي )
-كواشف ملونة مختلفة: (فينول فتاليين، هليانتين، أزرق البروموتيمول)
-و عدد قليل من أدوات القياس تتمثل في : محرار، جهاز قياس الضغط و جهاز قياس الناقلية ، جهاز قياس الـpH .
1 – اذكر البروتوكول التجريبي الذي سوف يطبقه التلاميذ مبرزا، بدقة الوسائل والمواد المستعملة و الطريقة المتبعة للإجابة عن التساؤل الثاني والثالث .
2 – قام التلاميذ بدراسة تطور التحول الكيميائي ، لمزيج يتكون من محلولين K+ +I- ,2K+ + S2O82-
وفي لحظة معينة قاموا بمزج المحلول بأخد حجم V1 = 10,0 mL لمحلول يود البوتاسيوم(K+(aq) + I-(aq)) بتركيز مولي c1 = 5,0×10-1 mol.L-1 ، وحجم ثاني V2 = 10,0 mL لمحلول بيروكسيدالكبريتات الصوديوم(2Na+(aq) + S2O82-(aq)) بتركيز مولي c2 = 5,0×10-3 mol.L-1.

أ‌)أكتب معادلة التفاعل الحادث
ب‌)أوجد تقدم التفاعل في اللحظة
ت‌)ضع جدول تطور التفاعل




إنتهى




و بالتوفيق أساتذة المادة









وثائق ملحقة ترجع مع ورقة الإجابة
منحنى خاص بالتمرين الأول للجزء الأول




































مخطط أستون


































سلم تصحيح الموضوع النموذجي للفيزياء- شعبة العلوم التجريبية

الجزء الأول:
التمرين الأول : كيمياء(04 نقاط) .
السؤال الاجابة النقطة
مرحلة1 الثنائيةH2O2 (aq) / H2O (l) H2O2 (aq) + 2 e– + 2 H+(aq) = 2 H2O(l) 0.5
الثنائيةO2 (g) / H2O2 (aq) O2 (g) + 2 e– + 2 H+(aq) = H2O2 (aq

0.5

مرحلة2 2 - نستعمل الوسيط لزيادة في سرعة التحول في سرعة التحول الكيميائي
3- يمثل معامل توجيه المماس لمنحنى [H2O2] بدلالة الزمن ، في اللحظة t = 0 minمعامل التوجيه يكون سالبا والمنحنى يتزايد بسرعة .ادن السرعة الحجمية للتحولتكون كبيرة . وخلال الزمن مماس المنحنى في تناقص ومائلا ، ادن السرعة تتناقص. 0.75



0.5
4ـ هو المدة اللازمة للتقدم أن يصل نصف قيمته النهائية x(t1/2) = .
- بيانيا فاصلة إحداثيات نقطة التراتيب [H2O2] = = 3,6510–2 mol.L–1
ولتكن 7.30cm ادن t1/2 تقع بين 12 و 13 دقيقة.
5- درجة الحرارة هي عامل حركي ، درجة حرارة مرتفعة تزيد في السرعة الحجمية للتحول .التركيز الإبتدائي يكون نفسه ، قد يتناقص بسرعة وزمن نصف التفاعل يكون قصيرا . 0.5


0.5


0.75
التمرين الثاني: (4نقاط)

السؤال الإجابة العلامة
س1 - نصف العمر هو المدة الزمنية اللأزم انقضاؤها لتفكك نصف كمية المادة المشعة.
من البيان
0.25

025
س2
بتطبيق انحفاظ مجموع الأعداد الكتلية A=230-4=226
بتطبيق انحفاظ مجموع الأعداد الشحنية: Z=88+2=90 0.5
0.25
0.25
س3
عند t=t1/2 تكونmol N=10-2 ومنه
0.5
0.5
س4 لا علاقة لنصف العمر بالعوامل الذكورة في السؤال 0.5
س5 Z4 =92 لأنه يتعلق بنظير اليورانيوم .
=90 Z5 لأنه يتعلق بنظير الثوريوم.
التحول (1) نشاط إشعاعي من نوع α؛
التحول (2) " " " " -β
التحول (3) " " " " -β
التحول(4) " " " " α
0.25

0.25
س6 1-
2-


ومنه
0.25

0.25
التمرين الثالث: (3نقاط)
السؤال الإجابة العلامة
1 نمط الإشعاع من نوع ألفا تصدر مع نواة الهيليوم 0.5
2 m = (Z.mP + (A-Z).mn ) – mX 0.25
3 m(Ra) = (Z.mP + (A-Z).mn ) – mRa
m(Ra) = (881,007) + (226–88)1,009) – 225,977
m(Ra) = 227,858 – 225,977 m(Ra) = 1,881 u 0.5
4 El(Rn) = m.c² El(Rn) = 3,0410–27  (3,00108 )²
El(Rn) = 2,73610–10 J soit 2,7410–10 J
Mev: El(Rn) = = 1,71103 MeV
0.25
5 El/A = El(Rn)/ 222 = 7,70 MeV.nucléon 0.5
6  +
E = [ ( mRn + mHe ) – mRa ] .c² 0.25
7 E = [(221,970 + 4,001) – 225,977 ]  1,6605410–27  (3,00108 )²
E = –8,9710–13 J سالبة لأن كل تفاعل نووي يصحبه نقص في الكتلة . ونواة الراديوم تتخلى عن الطاقة للوسط الخارجي . 0.5
8 نقول ان نواتين متناظرتين إذا كان لهما نفس العدد الذريZ ويختلفان في العدد الكتليA 0.25
9 الإنشطار : عند الإنشطار عدد كبير من الأنوية الغير مستقرة ، تحت تأثير النيوترون ، تنقسم إلى نواتين صغيرتين . هذا التفاعل النووي يصحبه انطلاق طاقة. 0.25
10 U + n  Zr + Te + 3 n
منحنى أستون 0.5

0.5

.



الجزء الثاني: التمرين التجريبي(04 نقاط).

العلامة الإجابة النموذجية
السؤال



0.5 1) الرسم التخطيطي للدارة:





س1




1





0.25X2
2-1)






2-2) البيان (1) يمثل التوتر بين طرفي المولد وهو ثابت
البيان(2) يمثل التوتر بين طرفي المكثفة حيث يتطور التوتر خلال عملية الشحن حيث يصل إلى قيمة ثابتة.



س2


0.5×2

0.5 3-1) سعة المكثفة من البيان:
q= KUc ………..1
q=CUc ……….2 : K=C من 1و2 : K= ∆q/∆U=4.3 ×10-3
C=4.3 ×10-3 F و منه :
∆c0=c0 ×0.2=540µF 3-2)
C0=(4700±540) µF
بما أن C=4300 µF تنتمي الى المجال،فان السعة التجريبية تتفق مع دقة الصانع س3
0.5
) لتفريغ المكثفة نضع البادلة في الوضع(1)2
س4



الجزء الثالث: شـبـكـة تـقـيـيـم الوضعية الإدماجية (04 نقاط)

المعيار السؤال المؤشرات العلامة العلامة الإجمالية
1- الترجمة السليمة للوضعية س 1 البروتوكول التجريبي:
- تحديد الأدوات والمادة اللازمة للتمديد : دورق،
مخبار مدرج، ماصة عيارها 10ml ،ماء مقطر.
- تحديد أدوات المعايرة: بيشر، مخلاط، سحاحة،
ماصة، حامل
-محلول يود البوتاسيوم ، محلول ثيوكبريتات
البوتاسيوم



0.25

0.25

0.25

0.25



1
2- كتابة معادلة التفاعل الحادث س2 أ I2(aq) / I–(aq) 2I–(aq) = I2(aq) + 2 e–
S2O82–(aq) / SO42–(aq) S2O82–(aq) + 2 e– = 2 SO42–(aq
2I– (aq) + S2O82–(aq) = I2 (aq) + 2 SO42– (aq) 0.25


1.00
0.25
0.25
0.25

تقدم التفاعل




س 2 ب c1.V1 – 2xmax = 0
xmax = = xmax = 2,510–3 mol
إذا كان S2O82–(aq) هو المتفاعل المحد فإن c2.V2 – xmax = 0
إذن xmax = c2.V2 = 5,010–3  10,010–3
xmax = 5,010–5 mol 0.25


0.25



0.5



س2 ث جدولتطور التفاعل :0.50

معادلة التفاعل 2I– (aq) + S2O82–(aq) = I2 (aq) + 2 SO42– (aq)
حالة الجملة التقدم كمية المادة mol
الحالة الإبتدائية x = 0 c1.V1 c2.V2 0 0
أثناء التحول x c1.V1 – 2x c2.V2 – x x 2x
الحالة النهائية xmax c1.V1 – 2xmax c2.V2 – xmax xmax 2xmax

تعيين نصف زمن التفاعل من المنحنى









[quote][right]