موضوع امتحان شهادة التعليم المتوسط BEM 2021 في العلوم الفيزيائية مع الحل — البيام — المنهاج الجزائري

الجزء الأول: (12 نقطة)

التمرين الأول: التفاعلات الكيميائية (06 نقاط)

نضع قطعة من الزنك (Zn) في محلول حمض كلور الماء (HCl) المخفف، فنلاحظ انطلاق فقاعات غازية واختفاء قطعة الزنك تدريجياً.

1. أذكر المشاهدة التي تدل على حدوث تفاعل كيميائي. (0.5 ن)
2. اكتب المعادلة الكيميائية لهذا التفاعل ثم وازنها. (1.5 ن)
3. كيف يمكن الكشف عن الغاز المنطلق؟ اذكر النتيجة. (1 ن)
4. أحسب كتلة الزنك اللازمة للحصول على 2.24 لتر من الغاز في الشرطين النظاميين (Vm=22.4 L/mol). (2 ن)
5. إذا كان الحجم الابتدائي لمحلول حمض كلور الماء هو 100 mL بتركيز 0.5 mol/L، أحسب كتلة الزنك التي تتفاعل كلياً. (1 ن)

التمرين الثاني: الكهرباء (06 نقاط)

نركب دارة كهربائية تضم مولداً قوته الكهرمحركة E=9V ومقاومته الداخلية r=1Ω، ومصباحين كهربائيين (L₁: 6V-300mA) و (L₂: 6V-200mA) مربوطين على التسلسل.

1. أحسب المقاومة الكهربائية لكل مصباح. (1 ن)
2. أحسب المقاومة المكافئة للدارة. (1 ن)
3. أحسب شدة التيار الكهربائي المار في الدارة. (1 ن)
4. هل يشتغل المصباحان في الظروف الاسمية؟ علل. (1.5 ن)
5. أحسب التوتر الكهربائي بين طرفي كل مصباح. (1.5 ن)

الجزء الثاني: مسألة (08 نقاط)

نريد تحضير محلول من حمض البنزويك (C₆H₅COOH) بواسطة إذابة كتلة m=1.22g من حمض البنزويك الصلب في الماء للحصول على محلول حجمه V=500mL. نأخذ حجماً Vb=20mL من هذا المحلول ونعايره بمحلول هيدروكسيد الصوديوم (NaOH) تركيزه Cb=0.05mol/L.

1. أحسب التركيز Ca للمحلول المحضر. (1.5 ن)
2. أحسب pH هذا المحلول علماً أن pKa(C₆H₅COOH/C₆H₅COO⁻)=4.2. (1 ن)
3. أكتب معادلة تفاعل المعايرة. (1 ن)
4. أحسب حجم NaOH اللازم للوصول إلى نقطة التكافؤ. (1.5 ن)
5. ما هو الوسط عند نقطة التكافؤ؟ علل. (1 ن)
6. اختر كاشفاً ملائماً لهذه المعايرة من بين الكواشف التالية: أزرق البروموثيمول (6.0-7.6)، الهليانثين (3.1-4.4)، الفينول فتالين (8.2-10.0). (2 ن)

✅ الحل النموذجي

التمرين الأول:

1. المشاهدة: انطلاق فقاعات غازية واختفاء قطعة الزنك تدريجياً يدل على حدوث تفاعل كيميائي.
2. المعادلة: Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑
3. الكشف عن غاز H₂: نقرب عود ثقاب مشتعل فتحدث فرقعة (انفجار صغير) مميزة.
4. n(H₂)=V/Vm=2.24/22.4=0.1mol. من المعادلة: n(Zn)=n(H₂)=0.1mol. m(Zn)=n×M=0.1×65=6.5g.
5. n(HCl)=C×V=0.5×0.1=0.05mol. من المعادلة: n(Zn)=n(HCl)/2=0.025mol. m(Zn)=0.025×65=1.625g.

التمرين الثاني:

1. R₁=U₁/I₁=6/0.3=20Ω. R₂=U₂/I₂=6/0.2=30Ω.
2. Réqu=R₁+R₂=20+30=50Ω. Rt=Réqu+r=50+1=51Ω.
3. I=E/Rt=9/51≈0.1765A=176.5mA.
4. لا، لأن شدة التيار المار في الدارة (176.5mA) أقل من التيار الاسمي للمصباحين (300mA و 200mA) فلا يضيئان بكامل سطوعهما.
5. U₁=R₁×I=20×0.1765=3.53V. U₂=R₂×I=30×0.1765=5.3V.

حل المسألة:

1. n=m/M=1.22/122=0.01mol. Ca=n/V=0.01/0.5=0.02mol/L.
2. pH=½(pKa-log Ca)=½(4.2-log0.02)=½(4.2+1.7)=½(5.9)=2.95.
3. C₆H₅COOH + NaOH → C₆H₅COONa + H₂O.
4. Ca×Va=Cb×VbE → 0.02×20=0.05×VbE → VbE=0.4/0.05=8mL.
5. الوسط عند نقطة التكافؤ قاعدي (pH>7) لأن الملح المتكون (بنزوات الصوديوم) يتأثر بالماء (قاعدة ضعيفة).
6. الفينول فتالين (8.2-10.0) مناسب لأن نقطة التكافؤ في وسط قاعدي.