الإمتحان التجريبي الموحد في الفيزياء و الكيمياء

ثانــوية الكتـبيـة
مراكش المدينة الإمتحان التجريبي الموحد في الفيزياء و الكيمياء
الثانية بكالوريا شعبة العلوم الفيزيائية
دورة أبريل2008 مدة الإنجاز:3س
المعامل 7 الصفحة:

يمكن استعمال الآلة الحاسبة
الكيمياء
يهتم الكثيرون بتربية الأسماك في الأحواض إلا أن حياة هذه الأخيرة تكون مهدد باستمرار بسبب عدة عوامل. لضمان عيش الأسماك في الأحواض يكون من الضروري المراقبة المستمرة لجودة الماء، ويعتبر pH الماء من المقادير الواجب قياسها مرة في الأسبوع على الأقل وبالتالي ضبطها عند اللزوم ، ذلك أن بعض الأسماك لا تنمو إلا في أوساط حمضية وبعضها يتطلب أوساطا قاعدية، وجميعها لا تتحمل وجودا مفرطا لأيونات الأمونيوم NH4+) ) أو النتريت NO2- ، لهذا يجب مراقبة دورة الآزوت و ذلك بتفادي الزيادة في عدد الأسماك داخل نفس الحوض وكثرة التغذية.
عن مجلة متخصصة بتصرف
يهدف التمرين إلى الوقوف عند بعض المعلومات الواردة في النص .
في البداية سوف نتطرق لمركب تجاري يستعمل للنقص من قيمة pH حوض الأسماك ثم بعد ذلك سوف نهتم بدراسة تكون أيونات الأمونيوم.
الجزءان 1 و 2 مستقلان عن بعضهما .
الجزء 1: دراسة محلول تجاري مستعمل لتخفيض pH الحوض.
نقرأ على لصيقة المنتوج أن المحلول التجاري S0 يحتوي على حمض الكلوريدريك (H3O+(aq) + Cl – (aq)) دون ذكر تركيز ه. فيما يلي سنعمل على تحديد تركيز المحلول S0 الذي نسميه C0 و الذي يمثل كذلك تركيز الأيونات H3O+ لأن كلورور الهيدروجين يتفكك كليا في الماء. لتحديد C0 عن طريق المعايرة الحمضية القاعدية نخفف المحلول التجاري50 مرة ( نحضر انطلاقا من المحلول S0 محلولا مخففا SA تركيزه CA = C0/50 )، نعاير بعدها حجما VA = 20,0mL من المحلول المخفف SA بواسطة محلول لهيدروكسيد الصوديوم SB
(Na+(aq) + HO – (aq)) تركيزه CB = 4,0  10 –2 mol.L–1 فنحصل على المنحنى التالي الذي تظهر عليه أيضا الدالة المشتقة ل pH بدلالة الحجم المضاف VB .















0.25 1-1أكتب معادلة التفاعل الحاصل أثناء المعايرة.


1-2 التكافؤ:
0.75 1.2.1/ عرف التكافؤ و حدد مبيانيا نقطة التكافؤ.
0.5 2.2.1 / أحسب تركيز أيونات الأوكسونيوم CA في المحلول المخفف .
0.25 3.2.1 / بين أن تركيز المحلول التجاري هو2,5mol.L-1 C0. هذه القيمة سوف نعتمدها في بقية التمرين .
0.5 1-3 نود خفض قيمة pH حوض السمك من القيمة 7 إلى قيمة تقارب 6. طريقة الإستعمال للمنتوج توصي يإضافة 20mL من المحلول التجاري في 100L من الماء.في حالة تطبيق طريقة الإستعمال و اعتبار أن الحجم النهائي يبقى مساويا 100L و أن العملية هي تخفيف للأيونات H3O+ ، كم تصبح قيمة pH الحوض؟.
1-4 الماء بطبيعته كلسي يحتوي على أيونات الهيدروجينو كربونات (HCO3-(aq)) والتي يجب أخذها بعين الإعتبار ذلك أن الأيونات H3O+ المضافة في الحوض تتفاعل معها طبقا للمعادلة التالية:


0.25 1.4.1 / أكتب تعبيرثابتة التوازن K1 المقرونة بمعادلة ( التفاعل 1) بدلالة تراكيز مختلف الأنواع الكيميائية الموجودة.
0.5 2.4.1/ عبر عن هذه الثابتة بدلالة ثابتة الحمضية KA للمزدوجة CO2(aq),H2O/HCO3-(aq) .
أحسب قيمة هذه الثابتة . نعطي KA = 10 – 6,4 .
5.1 الماء في الحوض كلسي للغاية بحيث أن تراكيز الأنواع الكيميائية البدئية التي تدخل في التفاعل 1 تجعل خارج التفاعل البدئي يأخذ القيمة Qr,i = 5,0.
0.25 1.5.1/ باستعمال معيار التطور التلقائي بين أن الأيونات H3O+ تستهلك في المياه الكلسية.
0.25 2.5.1/ هل القيمة النهائية ل pH الحوض سوف تتزايد أم تتناقص أم تبقى مساوية للقيمة المحصل عليها في السؤال 3.1
0.25 3.5.1/ ورد في ملصقة المنتوج التحذير الآتي :" تأكد باستمرار من أن الماء في الحوض كلسي لتفادي زيادة حمضية الحوض". لماذا هذا التحذير؟
الجزء2 : دراسة تكون أيونات الأمونيوم.
البولة ذات الصيغة الكيميائية (NH2)2CO هي من ملوثات الأحواض السمكية وتوجد في فضلات بعض الأسماك وتؤدي خلال تفاعل بطيئ إلى تكون أيونات الأمونيوم NH4+ وأيونات السيانات OCN- طبقا لمعادلة التفاعل :

يمكن تتبع حركية هذا التفاعل بقياس الموصلية. نحضر لهذا الغرض حجما V= 100,0 mL من محلول البولة تركيزه المولي C =0,020mol.L-1 ونتتبع تحلله في حمام مائي درجة حرارته 45°C بقياس،في تواريخ مختلفة، موصلية المحلول. باعتبار الأيونات H3O+ و OH- موجودة بكميات قليلة جدا يمكن إهمال مساهمتها في موصلية المحلول، نعبر عن موصلية المحلول بدلالة الموصليات المولية الأيونية كما يلي:
 =

0.25 2-1أعط تعبير تركيز أيونات الأمونيوم بدلالة الموصلية والموصليات المولية الأيونية.
2-2/ تطور المجموعة الكيميائية :
0.5 1.2.2/ أنقل و أتمم الجدول الوصفي لتطور المجموعة:



معادلة التفاعل

الحالة التقدم
(mol) كميات المادة
(NH2)2CO (aq) NH4+ (aq) OCN– (aq)
الحالة البدئية x = 0
الحالة أثناء التطور x
الحالة النهائية باعتبار التحول تام xmax
0.25 2.2.2/ استنتج العلاقة بين تركيز أيونات NH4+(aq) في المحلول وتقدم التفاعل وحجم المحلول v.
0.25 3.2.2/ أحسب التقدم القصوي xmax.
0.25 2-3 يمثل) الشكل 2( تطور تقدم التفاعل خلال الزمن. استنتج نسبة التقدم عند اللحظة التي تاريخها t = 110min.
0.25 2-4السرعة الحجمية للتفاعل تكتب على المنوال: v(t) =. صف منحى تغير هذه السرعة مع الزمن اعتمادا على منحنى)الشكل 2(.
0.5 2-5بعد تتبع التحول مدة كافية حصلنا على تركيز نهائي : [NH4+]f = 2,0  10 –2 mol.L–1 حدد نسبة التقدم النهائي لهذا التحول .استنتج .
0.5 2-6عرف ثم حدد مبيانيا زمن نصف التفاعل t1/2.
0.25 2-7 هل التفاعل السابق يتطلب مدة أقل أم أكثر داخل حوض السمك الذي درجة حرارته 27°C ؟
0.25 2-8 في النهاية تتحول أيونات الأمونيوم إلى أيونات النترات المضرة بالسمك و التي تشكل غذاء للنباتات الخضراء.استنتج أهمية النباتات الخضراء في أحواض السمك.
















الفيزياء-1

اكتشاف فريد من نوعه
خلال الأعمال التحضيرية لبناء منشئة ترفيهية مائية، وخلال عملية الحفر لوضع دعامات البناء ثم العثور
على بقايا مستحث وهي عبارة عن جمجمة كاملة لإنسان قديم من صنف" النياندرتال" .واطلق عليه اسم "أندر" ANDER. نتيجة هذا الإكتشاف علقت السلطات الأشغال في المحطة لكي تترك للمختصين دراسة الموقع.عند انطلاق الحفر من جديد كانت المفاجئة كبيرة حيث وجدت أعضاء إنسان آخر قديم من صنف " سابينس"أطلق عليه اسم" سابياند" SAPIAND.
للعلم فقط فإن هذين النوعين من الإنسان القديم كانا يعيشان في أوروبا مابين (-60000 سنة و-30000 سنة).و المثير للتعجب هو أن هذين المستحثين وجدا على مقربة من
بعضهما البعض و أن المعاينة بينت بأن جمجمة "أندر"
تظهر علامات كسر ربما كانت سبب موته.
هل " سابياند" هو القاتل؟
للإجابة يجب التأكد من أن "أندر" عاصر " سابياند" و لأجل ذلك استعملت طريقة التأريخ بالكربون 14.
يتواجد الكربون في الطبيعة على شكل نظيرين و .في الطبقات العليا للغلاف الجوي يتم قذف نواة الآزوت بنوترون ناتج عن الإشعاعات الكونية و يتحول إلى كربون 14 (ذي النشاط الإشعاعي ) وانبعاث دقيقة أخرى.
I-دراسة الكربون 14.
0.25 1-أكتب معادلة التفاعل النووي المؤدي إلى تكون الكربون 14، ثم حدد الدقيقة المنبعثة معللا جوابك.
0.25 2-أكتب معادلة التفتت للكربون 14 .

0.25 3-عمر النصف t1/2 لنواة الكربون 14 يساوي 5570 سنة. ماذا يعني هذا المقدار؟
4-نسمي N0 عدد النوى المشعة الموجودة في عينة في لحظة نعتبرها أصلا للتواريخ.
0.75 1-4 عبر بدلالة N0 عن عدد نوى الكربون 14 المتبقية في العينة في التواريخ t1/2، 2 t1/2 ، 3 t1/2 ، t1/24 و 5 t1/2 .
0.5 2-4 حول النتائج المحصلة عليها إلى مبيان يبين تطور عدد النوى المشعة بدلالة الزمن .
0.5 2-5 أوجد العلاقة بين عمر النصف و ثابتة النشاط الإشعاعي ثم أحسب قيمتها.

II-تطبيق: التأريخ بالكربون 14.
مادامت المادة حية فإن التبادلات التي تقوم بها و التي يتدخل فيها ثنائي أوكسيد الكربون الموجود في الهواء تجعل نسبة عدد نوى الكربون 14 الموجود فيها على عدد نوى الكربون 12 تبقى ثابتة.
عند موت المادة الحية هذه التبادلات تتوقف مما يجعل النسبة السابقة تتناقص.
علما أن نشاط عينة مشعة هو و .
0.5 1-1 أعط المعادلة التفاضلية التي يحققها العدد N(t) ثم تأكد من أن حلها هو

دراسة الجمجمتين باعتماد الكربون 14 أعطت النتائج التالية
بقايا عظام أندر سابياند
N/N0 1,64.10-2 1,87.10-2
0.5 1-2 انطلاقا من الجدول حدد عمر أندر.
0.5 1-3 هل" سابياند"هو القاتل ؟



الفيزياء-2
لنقل المعلومات نستعمل الموجات الكهرمغنطيسية ، لايمكن لهذه الموجات الإنتشار في الهواء لمسافات كبيرة إلا إذا كان ترددها ينتمي لمجال الترددات العالية. لإرسال الإشارات المسموعة ذات ترددات منخفضة نحولها لإشارات كهربائية ذات نفس التردد ثم نظمها لموجات حاملة ذات ترددات عالية.
1-سلسلة الإرسال
يمثل الشكل أسفله تبيانة سلسلة مبسطة، تحتوي على عدة مركبات إلكترونية، لبث إشارة صوتية بتضمين الوسع.






0.75 1-1-تعرف على أرقام المركبات الإلكترونية التالية: الهوائي، الدارة المتكاملة التي تنجز الجداء، مضخم التردد العالي HF ، مولد التردد العالي.
0.75 1-2-من بين الإشارات التالية، تعرف على الإشارات المحصل عليها عند B ،ِC و D .
• الإشارة الحاملة uP(t) = UP(max)cos(2Ft)
• الإشارة المضمنة ذات تردد منخفض BF : uS(t) + U0
• الإشارة المُضمًنة : um(t)
0.25 1-3-إذا كانت الإشارة المستقبلة عند A هي uS(t) فما هو دور العلبة المركبة بين A و B .
0.25 1-4- المركبة  تنجز عملية رياضية بسيطة قد تكون:
• (uS(t) + U0) + uP(t)
• (uS(t) + U0) × uP(t)
إختر الإجابة الصحيحة علما أن الإشارة المحصل عليها هي : um(t) = k (U0 + uS(t))UP(max)cos(2Ft)
2-تضمين الوسع
عند ربط المدخل x لكاشف التذبذب بالنقطة B و المدخل Y بالنقطة D نحصل على الرسم التذبذبي المبين أسفله:
0.5 2-1-عين مبيانيا TP دور الموجة الحاملة و TS دور الموجة المضمَنة ثم استنتج الترددين FP و fS .
2-2-تعرف نسبة التضمين بالعلاقة :
0.5 أ-أحسب القيمتين القصوية Um(max) و الدنوية Um(min) للإشارة المضمًنة.
0.25 ب-استنتج قيمة m .
0.25 ج-ماذا تمثل الحالة m>1 .
2-3-يعبر كذلك على نسبة التضمين بالعلاقة: حيث Us(max) القيمة القصوية للتوتر uS(t) و U0 المركبة المستمرة للتوتر.
0.25 أ-ما هو الشرط الذي يجب أن تحققه المركبة U0 للحصول على تضمين جيد؟
0.25 ب-ما هو الشرط الثاني اللازم للحصول على تضمين جيد؟


















الفيزياء-3
يتكون البرد في السحاب المسمى(السّحاب الأسود ) ( cumulo-nimbus)و الذي يقع بين الإرتفاعين 1000m و 10000m حيث تكون درجة الحرارة جد منخفضة ، تصل إلى -40°C . يسقط البرد عندما لايستطيع البقاء في السحاب. عند وصوله للأرض يمكن لسرعته أن تصل إلى 160 km/h.ندرس هنا قطعة برد كتلتها 13g و التي تسقط بدون سرعة بدئية، من نقطة O ارتفاعها 1500m. يمكن اعتبار قطعة البرد كرة قطرها 3,0cm .
نأخذ النقطة O أصلا لمحور Oz موجه نحو الأسفل و نعتبر شدة الثقالة ثابتة و تساوي go = 9,80 m.s-2 .
المعطيات: عبارة حجم كرة : V =
الكتلة الحجمية للهواء:  = 1,3 kg.m-3
1-السقوط الحر
نعتبر أن البرد يسقط سقوطا حرا.
0.75 أ-بتطبيق القانون الثاني لنيوتن، حدد المعادلات الزمنية التي تعطي سرعة و موضع مركز القصور G لقطعة البرد، بدلالة مدة السقوط t .
0.5 ب-أحسب قيمة السرعة عند و صول القطعة إلى الأرض. هل النتيجة معقولة؟ برر إجابتك.
2-السقوط الحقيقي
في الحقيقة تخضع قطعة البرد لقوتين، دافعة أرخميدس و قوة الإحتكاك المائع المتناسبة مع مربع السرعة بحيث F = K×v².
0.5 أ-باستعمال تحليل الأبعاد، حدد وحدة المعامل K في النظام العالمي.
0.5 ب-أعط عبارة شدة دافعة أرخميدس، ثم أحسب قيمتها و قارنها مع قيمة وزن قطعة البرد.
ماذا تستخلص؟
3-نهمل دافعة أرخميدس.
0.75 أ-أوجد المعادلة التفاضلية للحركة.بين أنه يمكن كتابتها على الشكل .

نريد حل هذه المعادلة التفاضلية بطريقة رقمية: طريقة أولير.
الجدول التالي هو عبارة عن نسخة لورقة حساب قيم كل من (v) و التسارع (a) بدلالة الزمن(t) بالنسبة
ل A = 9,80 m.s-2 و B = 1,5610-2 m-1 و خطوة التغيير الزمني t = 0,5 s .
t (s) v(m.s-1) a (m.s-2)
0,00 0,00 9,80
0,50 4,90 9,43
1,00 9,61 8,36
1,50 13,8 6,83
2,00 17,2 a4
2,50 v5 3,69
3,00 21,6 2,49
0.5 ب-حدد a4 و v5 بتفصيل الحسابات.
0.5 ج-أعط العبارة الحرفية للسرعة الحدية التي تبلغها قطعة البرد و ذلك بدلالة A و B، ثم أحسب قيمتها.
0.5 د-نعطي أسفله منحنى تغير السرعة بدلالة الزمن. أوجد مبيانيا قيمة السرعة التي تم حسابها في الفقرة السابقة.
0.5 ه-حدد مبيانيا الزمن المميز للحركة.