موضوع امتحان شهادة التعليم المتوسط BEM 2025 في العلوم الفيزيائية مع الحل — البيام — المنهاج الجزائري

الجزء الأول: (12 نقطة)

التمرين الأول: التحولات الكيميائية (06 نقاط)

يعتبر صدأ الحديد من الظواهر الكيميائية الشائعة التي نلاحظها في الحياة اليومية. يتفاعل الحديد (Fe) مع ثنائي الأكسجين (O₂) الموجود في الهواء في وجود الماء لتكوين أكسيد الحديد الثلاثي (Fe₂O₃).

1. اكتب المعادلة الكيميائية لتفاعل أكسدة الحديد (صدأ الحديد) ثم وازنها. (1.5 ن)
2. ما نوع هذا التفاعل الكيميائي (حادّ أم بطيء)؟ علل. (1 ن)
3. اقترح طريقتين للوقاية من صدأ الحديد. (1 ن)
4. احسب كتلة أكسيد الحديد المتكون إذا تفاعل 112g من الحديد كلياً مع كمية كافية من الأكسجين.

   المعطيات: الكتل الذرية: Fe=56 g/mol, O=16 g/mol (2.5 ن)

التمرين الثاني: الكهرباء (06 نقاط)

تتكون دارة كهربائية من مولد (12V)، مقاومتين: R₁=60Ω و R₂=40Ω موصولتين على التوازي، ومصباح كهربائي (6V, 200mA) موصول على التوالي مع المجموعة.

1. ارسم مخطط الدارة الكهربائية. (1 ن)
2. احسب المقاومة المكافئة للمقاومتين R₁ و R₂. (1.5 ن)
3. احسب شدة التيار الكلي المار في الدارة. (1 ن)
4. هل يضيء المصباح بشكل طبيعي؟ علل. (1 ن)
5. احسب شدة التيار المار في كل مقاومة. (1.5 ن)

✅ الحل النموذجي

التمرين الأول:

1. المعادلة: 4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃ (موزونة).
2. تفاعل بطيء لأنه يستغرق وقتاً طويلاً (أياماً أو أشهراً) مقارنة بالتفاعلات الحادة.
3. طريقتان: (1) الطلاء (الدهان) لعزل الحديد عن الهواء والرطوبة. (2) التغليف بمعدن آخر كالزنك (الجلفنة).
4. حساب الكتلة:

   n(Fe) = m/M = 112/56 = 2 mol

   من المعادلة: 4 mol Fe → 2 mol Fe₂O₃ → 2 mol Fe → 1 mol Fe₂O₃

   n(Fe₂O₃) = 1 mol

   M(Fe₂O₃) = 2×56 + 3×16 = 112 + 48 = 160 g/mol

   m(Fe₂O₃) = n × M = 1 × 160 = 160g

التمرين الثاني:

1. رسم تخطيطي يظهر المولد متصلاً بالمصباح على التوالي مع مجموعة المقاومات الموصولة على التوازي.
2. 1/Réq = 1/R₁ + 1/R₂ = 1/60 + 1/40 = (2+3)/120 = 5/120 → Réq = 120/5 = 24Ω
3. Rtotale = Réq + Rlampe = 24 + (6/0.2=30) = 54Ω → I = U/R = 12/54 = 0.222A = 222mA
4. لا، لأن شدة التيار (222mA) أكبر من التيار الاسمي للمصباح (200mA)، مما قد يؤدي إلى احتراقه.
5. U(montage parallèle) = Réq × I = 24 × 0.222 = 5.33V

   I₁ = U/R₁ = 5.33/60 = 0.089A = 89mA

   I₂ = U/R₂ = 5.33/40 = 0.133A = 133mA

الجزء الثاني: مسألة (08 نقاط)

في مخبر الفيزياء، نريد تحديد التركيز المولي لمحلول من حمض كلور الماء (HCl) بواسطة المعايرة. نأخذ حجماً Vb = 20mL من محلول هيدروكسيد الصوديوم (NaOH) تركيزه Cb = 0.1 mol/L، ونضيف إليه كاشفاً ملوناً مناسباً. نعاير هذا المحلول بمحلول حمض كلور الماء المجهول التركيز (Ca). يتغير لون الكاشف عند إضافة حجم Va = 16mL من المحلول الحمضي.

1. اكتب معادلة تفاعل المعايرة. (1 ن)
2. ما اسم الكاشف الملون المناسب لهذه المعايرة؟ (1 ن)
3. أذكر تعريف نقطة التكافؤ. (1 ن)
4. احسب التركيز المولي Ca لمحلول حمض كلور الماء. (2 ن)
5. ما هو الرقم الهيدروجيني (pH) للمحلول عند نقطة التكافؤ؟ علل. (1 ن)
6. إذا أردنا الحصول على 500mL من محلول HCl بتركيز Ca المحسوب، احسب حجم محلول HCl التجاري اللازم علماً أن تركيزه التجاري Ccom = 11.6 mol/L. (2 ن)

✅ حل المسألة:

1. HCl + NaOH → NaCl + H₂O (أو H⁺ + OH⁻ → H₂O).
2. ثنائي اللون (الهليانثين – Helianthine) أو أزرق البروموثيمول (Bromothymol Blue – BBT).
3. نقطة التكافؤ هي النقطة التي يكون فيها عدد مولات الحمض مساوياً لعدد مولات القاعدة، أي n(HCl) = n(NaOH).
4. عند التكافؤ: Ca × Va = Cb × Vb

   → Ca × 16 = 0.1 × 20

   → Ca = (0.1 × 20)/16 = 2/16 = 0.125 mol/L

5. عند نقطة التكافؤ، pH = 7 (محايد) لأن التفاعل بين حمض قوي وقاعدة قوية يعطيان ملحاً لا يتأثر بالماء.
6. Ccom × Vcom = Ca × Vfinal

   → 11.6 × Vcom = 0.125 × 0.5

   → Vcom = (0.125 × 0.5)/11.6 = 0.00539 L ≈ 5.39 mL