الاختبار الثاني في مادة الفيزياء للسنة الثانية ثانوي 2022

الاختبار الثاني في مادة الفيزياء للسنة الثاني ثانوي 2022

ملاحظة: يوجد تصحيح الاختبار بصيغة الـ PDF في نهاية المقال

الاختبار الثاني في مادة الفيزياء للسنة الثانية ثانوي، محطة مهمة ضمن التقييم المستمر للطلاب خلال العام الدراسي. يغطي موضوعات الفصل الدراسي الثاني، والتي تشمل المفاهيم الأساسية، والمبادئ الفيزيائية التي تمت دراستها. يعتمد الاختبار على قياس فهم الطلاب للمفاهيم النظرية، وتطبيقها في حل المسائل العلمية.

التمرين الأول: (8 نقاط)

وجدت أستاذة العلوم الفيزيائية في مخبر الثانوية قارورة، تحتوي على محلول كلور الماء (H₃O⁺ + Cl^-) التجاري، بطاقتها تحـــمل المعلومة التـــــالية: الصـــيغة HCl، درجة النقاوة P = 37% ، الكثافة d = 1,19، الكتـلة  المولية M = 36,5 g/mol

1) أ - أكتب معادلة انحلال HCl في الماء؟

ب- بين بالحساب أن تركيز المحلول بالقارورة C = 12,1 mol/L؟

2 ـ للتأكد من هذه المعلومة السابقة، نخفف عينة من المحلول 100 مرة، ونعاير حجما V_a = 10 ml منها، بواسطة محلول هيدروكسيد الصوديوم (Na⁺ + OH^-)، تركيزه المولي C_b = 0,12 mol/L بقياس الناقلية النوعية σ للمزيج اثناء المعايرة.

أ- لماذا تم تخفيف المحلول قبل المعايرة ؟

ب ـ سم البيانات المرقمة ؟ ماذا نسمي هذا النوع من المعايرة ؟

ت ـ هل وضعية العين صحيحة، في قراءة الحجم المشار في العنصر1 ؟

ث ـ اكتب معادلة تفاعل المعايرة الحاصل في الزجاجية 3 ؟ مبينا الثنائيتين (أساس/أحمض)؟

3 ـ المنحنى التالي يمثل تغيرات σ، بدلالة حجم محلول هيدروكسيد الصوديوم V_b المضاف، اعتمادا على البيان σ = f(V_b)

أ ـ اكتب عبارة الناقلية النوعية σ ، بدلالة تركيز الشوارد المتواجدة في المحلول، قبل التكافؤ، عند التكافؤ، بعد التكافؤ؟

ب ـ لماذا الناقلية النوعية σ للمزيج عند نقطة التكافؤ غير معدومة ؟

ت ـ عين بيانيا الحجم V_b اللازم لبلوغ نقطة التكافؤ؟

ث ـ استنتج التركيز المولي للمحلول المخفف C_a بطريقتين مخلفتين؟

ج ـ استنتج تركيز المحلول بالقارورة C، هل المعلومات المرفقة بالقارورة صحيحة ؟

OH-	Na+	Cl-	H3O+	الشاردة
19,86	5,00	7,63	34,9	λ.10-3(Sm2/mol)

 التمرين الثاني: (6 نقاط)

1) - يحتوي مسعر حراري على كتلة m₁ = 200 g من الماء درجة حرارته θ₁ = 12 °C، نضيف له كتلة أخرى m₂ = 200 g ، من الماء درجة حرارته θ₂ = 27,9 °C ، عند التوازن تصبح درجة حرارة الجملة θ_f = 19,5°C

* احسب السعة الحرارية للمسعر C_cal ومكافئه المائي ؟

2) ندخل في المسعر قطعة جليد كتلتها m₃ = 50g ، درجة حرارتها الابتدائية θ₃ = - 30°C فيحدث توازن حراري عند θ₃' = 7,4 °C 

* أوجد قيمة السعة الحرارية L_f لانصهار الجليد ؟

 يعطى: C_g = 2100 (J/kg.°C) ، C_e = 4185 (J/kg.°C)

التمرين الثالث: (6 نقاط)

نمزج حجما V₁ = 250 ml من الماء الأكسجيني H₂O₂ ، مع حجم V₂ = 500 ml من محلول برمنغنات البوتاسيوم ( K⁺ + MnO₄^- ) ، تركيزه المولي C₂ = 0,1mol/L ، في وسط حمضي، فيكون حجم غاز ثنائي الأكسجين المنطلق هو V(O₂) = 2L ، علما أن الحجم المولي للغازات في الشروط النظامية هو V_M = 22,41/mol

1- أكتب المعادلتين النصفيتين للأكسدة والارجاع، ثم معادلة التفاعل الحادث، علما أن الثنائيتين  (Ox/Red) المشاركين في التفاعل هما: (MnO₄^-/Mn²⁺)، (O₂/H₂O₂).

2- انجز جدول تقدم التفاعل الحادث؟

3- اثبت أن التقدم الأعظمي X_max يعطى بالعلاقة التالية: X_max = V_f(O₂)/5V_M . ثم احسب قيمته ؟

4- اذا كان الماء الأكسجيني هو المتفاعل المحد، أوجد كمية مادته الابتدائية، واستنتج التركيز المولي له ؟

5- احسب كمية مادة برمنغنات البوتاسيوم المتبقية في نهاية التفاعل؟

تصحيح الاختبار الثاني 2022

تصحيح التمرين الأول: (8 نقاط)

1 ـ أ ـ كتابة معادلة إنحلال HCl في الماء:

HCl_(g) + H₂O_(l) = H₃O⁺_(aq) + Cl^-_(aq)

ب ـ إثبات أن C = 12,1 mol/L حسابيا:

لدينا:

$$C=\frac{10\cdot P\cdot d}{M}=\frac{10\cdot 37\cdot 1.19}{36.5}$$

ومنه: C = 12,1 mol/L

2 ـ أ ـ نخفف المحلول قبل المعايرة لتسهيل الوصول الى نقطة التكافؤ.

ب ـ تسمية البيانات المرقمة:

1 ـ سحاحة مدرجة، 2 ـ حامل، 3 ـ بيشر، 4 ـ محلول حمض كلور الماء، 5 ـ مخلاط مغناطيسي، 6 ـ جهاز قياس الناقلية

ـ نسمي هذا النوع من المعايرة، المعايرة عن طريق قياس الناقلية.

ت ـ وضعية العين غير صحيحة في قراءة الحجم المشار إليه، (يجب أن تكون عين المجرب في المستوي الأفقي لسطح السائل)

ث ـ معادلة تفاعل المعايرة:

H₃O⁺_(aq) + HO^-_(aq) = 2H₂O_(l)

الثنائيات (أساس/حمض) هي:

(H₂O/HO^-) ، (H₃O⁺/H₂O)

3 ـ أ ـ كتابة عبارة الناقلية النوعية σ بدلالة تركيز الشوارد المتواجدة في المحلول:

* قبل التكافؤ:

σ = [H₃O⁺] · λ_H3O⁺ + [Cl^-] · λ_Cl^- + [Na⁺] · λ_Na

* عند التكافؤ:

$$\sigma =[{\text{Cl}}^{-}]\cdot {\lambda }_{{\text{Cl}}^{-}}+[{\text{Na}}^{+}]\cdot {\lambda }_{{\text{Na}}^{+}}$$

* بعد التكافؤ:

$$\sigma =[{\text{HO}}^{-}]\cdot {\lambda }_{{\text{HO}}^{-}}+[{\text{Cl}}^{-}]\cdot {\lambda }_{{\text{Cl}}^{-}}+[{\text{Na}}^{+}]\cdot {\lambda }_{{\text{Na}}^{+}}$$

ب ـ الناقلية النوعية σ للمزيج عند نقطة التكافؤ غير معدومة لأنها توجد شوارد غير فعالة في المزيج

ت ـ بيانيا:V_bE = 10 mL  

ث ـ إستنتاج التركيز المولي للمحلول المخفف C_a بطريقتين مختلفتين:

الطريقة الأولى: عند نقطة التكافؤ:

$$\frac{C_a \cdot V_a}{1} = \frac{C_b \cdot V_b}{1}$$

ومنه$C_a$:

$$C_a = \frac{C_b \cdot V_b}{V_a}$$

ت ع:

$$C_a = \frac{0.12 \cdot 10}{10}$$

ومنه:

$$C_a = 0.12 \, \text{mol/L}$$

الطريقة الثانية:

$$\sigma =[{\text{H}}_3{\text{O}}^{+}]\cdot {\lambda }_{{\text{H}}_3{\text{O}}^{+}}+[{\text{Cl}}^{-}]\cdot {\lambda }_{{\text{Cl}}^{-}}$$

[H₃O⁺] = [Cl^-] = C_a

ومنه:

$$\sigma = C_a \cdot \left( \lambda_{\text{H}_3\text{O}^+} + \lambda_{\text{Cl}^-} \right)$$

• ومنه:

$$C_a=\frac{\sigma }{{\lambda }_{{\text{H}}_3{\text{O}}^{+}}+{\lambda }_{{\text{Cl}}^{-}}}$$

ت ع:

$$C_a = \frac{510 \times 10^{-2}}{(34.9 + 7.63) \times 10^{-3}}$$

ومنه:

$$C_a=119.91{\text{mol/m}}^3$$

ج ـ إستنتاج تركيز المحلول بالقارورة:

C = 100C_a = 100×0,12 = 12 mol/L

ومنه: المعلومات المرفقة بالقارورة صحيحة. 

تصحيح التمرين الثاني: (6 نقاط)

1 ـ حساب السعة الحرارية للمسعر C_cal:

الجملة المدروسة هي: (مسعر + ماء 1 + ماء2 )

عند التوازن: Q_cal + Q₁ + Q₂ = 0 

ومنه:

C_cal(θ_f – θ₁) + m₁.C_e(θ_f – θ₁) + m₂.C_e(θ_f – θ₂) = 0

ت ع: C_cal = 100,44 J/°C

* حساب المكافئ المائي للمسعر (µ):

لدينا:

$$\mu = \frac{C_{\text{cal}}}{C_e} = \frac{100.44}{4185}$$

ومنه:

$$\mu = 0.024 \, \text{kg}$$

2 ـ حساب السعة الكتلية  L_f لانصهار الجليد:

الجملة المدروسة هي: (المسعر + الماء + قطعة الجليد)

المسعر: يفقد تحويلا حراريا Q₁

الماء: يفقد تحويلا حراريا Q₂

الجليد: يكتسب تحويلا حراريا Q₃

عند التوازن نجد: Q₁ + Q₂ + Q₃ = 0 → (1)

Q₁ = C_cal(θ_f' – θ_f) = 100,44(7,4 - 19,5)

ومنه: Q₁ = -1215,32 (J)

Q₂ = (m₁ + m₂).C_e(θ_f' – θ_f)

ومنه: Q₂ = -20255,4 (J)

Q₃ = Q₁' + Q₂' + Q₃'

ومنه:

Q₃ = m.C_g(0 – θ₃) + m.L_f + m.C_e(θ_f' – 0)

Q₃ = 0,05×2100(0 + 30) + 0,05L_f + 0,05×4185(7,4- 0)

ومنه: Q₃ = 0,05L_f + 4698,45

بالتعويض في العلاقة (1) نجد:

-1215,32 – 20255,4 + 0,05L_f + 4698,45 = 0

ومنه: L_f = 335445,4 (J/Kg)

ومنه: L_f = 335,445 (J/g)

تصحيح التمرين الثالث: (6 نقاط)

كتابة المعادلتين النصفيتين للأكسدة و الارجاع:

المعادلة النصفية للأكسدة:

(H₂O₂ = O₂ + 2H⁺ + 2é)×5

المعادلة النصفية للإرجاع:

(MnO₄^- + 8H⁺ + 5é = Mn²⁺ + 4H₂O)×2

المعادلة الاجمالية (أكسدة ـ ارجاع):

 5H₂O₂ + 2MnO₄^- + 6H⁺ = 5O₂ + 2Mn²⁺ + 8H₂O

2 ـ جدول تقدم التفاعل:

5H2O2  +   2MnO4-   +   6H+   =   5O2   +  2Mn2+  +  8H2O						معادلة التفاعل
كميات المادة n(mol)						التقدم x(mol)	حالة الجملة
بوفرة	0	0	بوفرة	C2.V2	C1.V1	0	حالة ابتدائية
بوفرة	2x	5x	بوفرة	C2.V2 – 2x	C1.V1 – 5x	x	حالة انتقالية
بوفرة	2xmax	5xmax	بوفرة	C2.V2 – 2xmax	C1.V1 – 5xmax	xmax	حالة نهائية

3 ـ إثبات أن التقدم الأعظمي xmax يعطى بالعلاقة x_max = V_f(O₂)/5V_M:

لدينا:   n_f(O₂) = 5x_max

• ومنه:

$$\frac{V_f(\text{O}_2)}{V_M} = 5 \cdot x_{\text{max}}$$

• ومنه:

$$x_{\text{max}}=\frac{V_f({\text{O}}_2)}{5\cdot V_M}$$

حساب قيمة x_max:

 x_max = 2/5×22,4 = 0,018 mol

4 ـ حساب كمية المادة الابتدائية للماء الأكسجيني:

لدينا: H2O2 هو المتفاعل المحد ، هذا يعني:

C₁.V₁ – 5x_max = 0 ومنه: n₁ – 5x_max = 0

ومنه: n₁ = 0,09 mol

إستنتاج التركيز المولي للماء الأكسجيني:

n₁ = C₁.V₁ 

ومنه:

C₁ = n₁/V₁ = 0,09/0,25 = 0.36 mol/L

5 ـ حساب كمية مادة برمنغنات البوتاسيوم المتبقية:

لدينا: n(MnO₄^-)_f = C₂.V₂ – 2x_max

ومنه: n(MnO₄^-)_f = 0,1×0,5 - 2×0,018

ومنه: n(MnO₄^-)_f = 0,014 mol

الموضوع بصيغة الـ PDF