اختبار في مادة الفيزياء والكمياء 3تقني رياضي مع الحل

الشعبة : 3 تقني رياضي المدة : 2ساعات

اختبار في مادة الفيزياء والكيمياء

التمرين الاول :
نضع في كأس بيشر حجما V = 100 mL من محلول حمض الآزوت ( H+ + NO3-) تركيزه المولي 1 mol/L C = ، نضيف له كتلة m = 19,2 g من النحاس ( Cu ).
1/- علما أن الثنائيتين OX/ Red الداخلتان في التفاعل هما Cu+2/Cu) ( و NO3-/NO) (
أ/- بين أن المعادلة المعبرة عن التفاعل المنمذج للتحول السابق هي:

3 Cu(s) + 2 NO3-(aq) + 8 H+(aq) 3 Cu2+(aq) + 2 NO(g) + 4 H2O(L)
ب/- احسب كمية المادة الابتدائية للمتفاعلات.
جـ/- أنشئ جدول تقدم التفاعل المنمذج للتحول السابق.
د/- حدد المتفاعل المحد.
2/- علما أن التجربة أجريت في درجة الحرارة 250c وتحت الضغط P = 105 pa
أ/- بين أن الحجم المولي للغازات في شروط التجربة هو VM=24 L
ب/- اوجد العلاقة بين حجم غاز أكسيد
الازوت ( VNO ) المنطلق والتقدم ( x)
3/- يعطي الشكل المرافق تغير حجم غاز في اللحظة t= 20 s
أكسيد الازوت VNO بدلالة الزمن
أ/- عرف سرعة التفاعل واحسب قيمتها
في اللحظة t= 20 s
ب/- استنتج التركيب المولي للمزيج في
اللحظة t = 30 s
4/- أعط عبارة الناقلية النوعية (t) للمحلول
بدلالة التقدم ( x)

يعطى : : قانون الغازات : PV(G)=nGRT ؛ R=8.31j°K-1MoL-1؛ M(Cu)=64g/moL
H+ = 35 ms m2/moL ؛ NO3- = 7.14 ms m2/moL ؛ Cu2+ = 10.4ms m2/moL

التمرين الثاني
1/- إن نظير اليورانيوم ( 238U ) يشكل العائلة الإشعاعية التي تؤدي إلى نظير الرصاص
المستقر ( 20682Pb )مع ملاحظة عدة تفككات متتالية بالإشعاعيين () و (-).
بافتراض عدم وجود أي منتوج وسطي يمكن كتابة الحصيلة وفق المعادلة التالية:

23892U x + y- + 20682Pb

نرمز لأنويه اليورانيوم في اللحظة ( t =0) بـ NU(0) و في اللحظة (t ) بـ NU(t) على الترتيب
و بفرض أن العينة لا تحتوي في البداية سوى على انويه اليورانيوم
أ/- أكمل معادلة التفاعل السابقة معطيا قيمة كل من (x ) و ( y )
ب/- أكتب قانون التناقص الإشعاعي.
جـ/- اثبت ان الزمن الذي يكون فيه عدد الانوية المتبقية N=N0/16 هو t=4 t1/2
د/- بين أن عدد أنويه الرصاص المتشكلة في اللحظة ( t ) يمكن حسابها وفق العلاقة
NPb(t) =NU(0) (1 – e-λt )
2/- تشتغل محركات إحدى الغواصات النووية بالطاقة الناشئة عن التحول المنمذج لتفاعل اليورانيوم المعبر عنه بالمعادلة السابقة.
أ/- احسب الطاقة المتحررة من التفاعل السابق
ب/- احسب الطاقة الناتجة عن انشطار كتلة قدرها m = 1 g من اليورانيوم
جـ/- احسب كتلة اليورانيوم المستهلكة خلال 30 يوما من تنقل الغواصة علما أن
محركاتها لها استطاعة تحويل قدرها p = 25 x106w

يعطى : m(U) = 238.0003u ؛m(Pb)=205.9295u ؛ m(He)=4.0015u ؛ m(e)=0.00054u ؛mol-1 A=6.023x1023 ؛ 1 MeV=1.6x10-13j؛ 1u=931.5Mev/C2

















و- تستعمل هذه العينة بعد خمسة (05) أشهر من تحضيرها:
- ماهو مقدار النشاط الإشعاعي للعينة حينئذ؟ وما هي النسبة المئوية لأنوية السيزيوم المتفككة؟

يعطى: 1u =1.6610-27kg, , mp = 1.00728 u , mn =1.00866 u , mCs=136.90581u
1u=931.5Mev/C2, m(X)= 136.905812 u , 1Mev = 1.610-13J .
ثابت أفوقادروNA=6,0231023mol-1
الحل
[right]
التمرين الاول :
1/- أ- التاكد من المعادلة :
3( Cu Cu+2 + 2e -) 0.50
2( NO3- + 3e - + 4H+ NO + 2H2O) 0.50
3Cu + 2NO3- +8H+ 3Cu+2 + 2NO + 4H2O 0.50
ب/- حساب كمية المادة الابتدائية للمتفاعلات
n(Cu) = m/M ومنه n=0.3moL 0.50
n(NO3-) = C.V ومنه n=0.1moL 0.50
جـ/- جدول التقدم : 0.50

3Cu+2 2NO 2NO3- 3Cu المعادلة
0 0 0.1 0.3 الح إ
3x 2x 0.1 – 2x 0.3 – 3x الح و
3Xm 2Xm 0.1 – 2Xm 0.3 – 3 Xm الح ن

د/المتفاعل المحد:
0.1 – 2Xm=0 ومنه Xm = 0.05moL 0.25
0.3 – 3Xm=0 ومنه Xm=0.1moL 0.25
وعليه فان حمض الازوت هو المتفاعل المحد 0.25
2-أ/حساب الحجم المولي للغازات في شروط التجربة:
لدينا pV=nRT ولدينا n = 1moL 0.25
وعليه فان V=RT/P ومنه V=0.024m3=24L 0.50
ب/ العلاقة بين التقدم (x)وحجم الغاز (VNO)
من الجدول لدينا n = 2x 0.25
ولدينا n= VNO /Vm 0.25
ومنه x= VNO /2Vm وعليه فان x=0.02VNO 0.50
3-أ/ سرعة التفاعل :
V= dx/dt 0.25
ومنه v=0.02(dV/dt) 0.50
ومنه v= 7x10-4moL/S (ميل المماس للبيان عند الفاصلة t=30s) 0.50
التركيب المولي للمزيج:
لدينا x=0.02V
ومن المنحنى نجد ان V=2.28L 0.50
وعليه فان x= 0.045moL 0.25
وبالتعويض في جدول التقدم في الحالة الوسطية نجد x40.25
3x 2x 0.1 – 2x 0.3 – 3x الح و
0.14moL 0.09moL 0.01moL 0.16moL
عبارة الناقلية:
[NO3-]λNO3-+[Cu+2]λCu+2 =[H+]λH+ + 0.50
ومنه =C. λH+ +(3x)/V λCu+2+(0.1-2x)/V. λNO3- 0.50
ومنه =42.14+169.2x 0.50


التمرين الثاني :
1-أ/ كتابة معادلة التفاعل :
حسب قانون انحفاظ العدد الكتلي : 238 = 4 x +206 ومنه x = 8 0.50
حسب قانون انحفاظ العدد الشحني : 92=16 –y + 82 ومنه y=6 0.50
23892U 842He + 60-1 e 20682Pb 0.25
ب/ قانون التناقص الاشعاعي :
N = N0 e-λt 0.25
جـ/ اثبات ان t = 4t1/2:
لدينا N=N0/16 ومنه N0/16 = N0 e-λt 0.25
وعليه 1/16 =e-λt و منه Ln(1/16) = -λt 0.50
منه 4Ln2= Ln2 t/t1/2 ومنه t = 4 t1/2 0.50
د/ عدد انوية الرصاص:
عدد انوية الرصاص المتشكلة هو نفسه عدد انويه اليورانيوم المتفككة(N’) 0.50
ومنه N’ = N0 –N 0.50
ومنه N’ = N0( 1 – e-λt) 0.25
وعليه فان N(Pb) = N0(1 –e-λt) 0.50
2-أ/ حساب الطاقة المتحررة من التفاعل
لدينا E = Δm C² 0.25
ولدينا Δm = mu-(8 m He + 6 me + m pb ) 0.25
ومنه Δm = 0.056 u 0.50
ومنه E ≈ 52 MeV 0.50
ب/ حساب الطاقة المتحررة من انشطار 1 g
E1 = N. E 0.50
حساب N
N = (m/M ) A 0.25
ومنه N = 2.53 x1021 0.50
ومنه E1 = 1.3 x 1023 MeV 0.50
ومنه E1 = 2.1 x 1010 J 0.50
جـ/ حساب كتلة اليورانيوم المستهلكة في الغواصة
• نحسب الطاقة الناتجة في الغواصة
لدينا E2 = P t 0.25
ومنه E2 = (25 x 106) (30 x 24 x3600) = 6.48 x10 13 J 0.50
وعليه فان m= E2/E1 0.50
ومنه m ≈ 3 Kg 0.50

ليس لي علاقة بصح كاين الي يستفاد