National 2021 · SVT · session normale

NS 27F · 3 heures · Physique-chimie · SVT

Chimie — الكيمياء

7.0 pt(s)

الجزءان 1 و 2 مستقلان. تمكن تحولات الأكسدة ـ اختزال وحمض ـ قاعدة من تعرف تأثيرات بعض المحاليل الحمضية على الفلزات والتتبع الزمني لمجموعة كيميائية، ودراسة المحاليل المائية الحمضية والقاعدية. يهدف هذا التمرين إلى : دراسة التتبع الزمني لتطور مجموعة كيميائية ؛ تحديد ثابتة الحمضية لمزدوجة (قاعدة/حمض). الجزء 1 : التتبع الزمني لتطور مجموعة كيميائية. ننجز تجربة بإدخال، عند اللحظة t₀=0، كتلة من مسحوق الزنك قيمتها m(Zn)=1,0 g في حوجلة تحتوي على الحجم V=40 mL من محلول مائي (S) لحمض الكلوريدريك H₃O⁺_(aq) + Cl⁻_(aq) تركيزه المولي C_A=0,5 mol·L⁻¹. تتفاعل الأيونات H₃O⁺_(aq) مع الزنك Zn_(s) حسب تفاعل كيميائي معادلته : 2H₃O⁺_(aq) + Zn_(s)→H_2(g) + Zn²⁺_(aq) + 2H₂O_(ℓ). يمكن قياس حجم ثنائي الهيدروجين المتكون من تتبع التطور الزمني للتقدم x للتفاعل وخط المنحنى x=f(t). معطى : M(Zn)=65,4 g·mol⁻¹. لتسريع التفاعل السابق، نعيد التجربة باستعمال نفس كتلة الزنك m(Zn)=1,0 g والحجم V=40 mL لمحلول مائي (S′) لحمض الكلوريدريك تركيزه المولي C_A′=1 mol·L⁻¹. الجزء 2 : تحديد ثابتة الحمضية لمزدوجة (قاعدة/حمض). نعتبر محلولا مائيا لحمض البروبانويك C₂H₅CO₂H حجمه V وتركيزه المولي C=2·10⁻³ mol·L⁻¹ وله pH=3,79 عند 25 °C. نعتبر حمض البنزويك ذي الصيغة C₆H₅CO₂H. ترمز K_A2 لثابتة الحمضية للمزدوجة (C₆H₅CO₂H_(aq)/C₆H₅CO₂⁻_(aq)). لتحديد قيمة K_A2، نمزج نفس الحجم من المحلول المائي لحمض البروبانويك ومحلول مائي لبنزوات الصوديوم C₆H₅CO₂⁻_(aq) + Na⁺_(aq). للمحلولين نفس التركيز المولي. علما أن K=0,23.

C. 1.1احسب كميتي المادة n₀(Zn) و n₀(H₃O⁺) الموجودتين بدئيا في الخليط التفاعلي.0.5

C. 1.2انقل على ورقة تحريرك جدول التقدم للتفاعل الكيميائي، وأتممه.0.5

C. 1.3حدد المتفاعل المحد. علل جوابك.0.5

C. 1.4أوجد مبيانيا: أ. قيمة زمن نصف التفاعل t_1/2؛ ب. قيمة السرعة الحجمية للتفاعل، بالوحدة mol.L⁻¹.s⁻¹، عند اللحظة t=400 s، علما أن حجم الخليط التفاعلي هو V=40 mL.1.0

C. 1.5فسر، كيفيا، تغير السرعة الحجمية لهذا التفاعل.0.25

C. 1.6لتسريع التفاعل السابق، نعيد التجربة باستعمال نفس كتلة الزنك m(Zn)=1,0 g والحجم V=40 mL لمحلول مائي (S′) لحمض الكلوريدريك تركيزه المولي C_A′=1 mol.L⁻¹. أذكر العامل الحركي الذي يوجد وراء تسريع التفاعل.0.25

C. 1.7هل يزداد زمن نصف التفاعل t_1/2 أم يتناقص؟ علل جوابك.0.5

C. 2.1اكتب المعادلة الكيميائية المنمذجة للتفاعل بين حمض البروبانويك والماء.0.5

C. 2.2احسب قيمة نسبة التقدم τ للتفاعل. استنتج.0.5

C. 2.3بين أن تعبير ثابتة الحمضية K_A1 للمزدوجة (C₂H₅CO₂H_(aq) / C₂H₅CO_2(aq)⁻) يكتب: K_A1=10^−2.pHC − 10^−pH. تحقق أن K_A1=1,43.10⁻⁵.0.75

C. 2.4مثل مخطط الهيمنة للنوعين الكيميائيين للمزدوجة (C₂H₅CO₂H_(aq) / C₂H₅CO_2(aq)⁻) الموجودين في المحلول المدروس.0.5

C. 2.5اكتب المعادلة الكيميائية للتفاعل الحاصل بين حمض البروبانويك C₂H₅CO₂H_(aq) وأيون البنزوات C₆H₅CO_2(aq)⁻.0.5

C. 2.6انقل على ورقة تحريرك رقم السؤال، واكتب الحرف الموافق للاقتراح الصحيح. تعبير ثابتة التوازن K الموافقة للمعادلة الكيميائية لهذا التفاعل هو: A — K=K_A2K_A1؛ B — K=K_A1.K_A2؛ C — K=K_A1K_A2؛ D — K=1K_A1.K_A2.0.5

C. 2.7احسب قيمة K_A2 علما أن K=0,23.0.25

Ondes — الموجات

3.5 pt(s)

انتشار الموجات على سطح الماء. التشوهات المتوالية المحدثة على سطح الماء، موجات ميكانيكية. وحسب الظروف التجريبية، ينتج عن انتشارها ظواهر مختلفة. تمكن دراسة هذه الظواهر من الوصول إلى معلومات حول هذا الانتشار وكذا من تحديد بعض مميزاته. يهدف هذا التمرين إلى دراسة انتشار الموجات على سطح الماء في وضعيتين مختلفتين. 1. نحدث، عند اللحظة t₀=0، بواسطة هزاز تردده قابل للضبط، في نقطة S من سطح الماء لحوض الموجات، موجات متوالية جيبية. تنتشر هذه الموجات دون خمود ولا انعكاس. نضبط تردد الهزاز على القيمة N=50 Hz. تعطي وثيقة الشكل (1) مظهر سطح الماء عند لحظة معينة. معطى : d=15 mm. نعتبر نقطة M من سطح الماء حيث SM=17,5 mm. 3. نضبط تردد الهزاز على القيمة N′=100 Hz، فتصبح قيمة طول الموجة هي λ′=3 mm. 4. نضبط تردد الهزاز من جديد على القيمة N=50 Hz، ونضع في الماء الموجود في حوض الموجات حاجزا به فتحة عرضها a=4,5 mm (الشكل 2).

O. 1.1عرف الموجة الميكانيكية المتوالية.0.5

O. 1.2انقل على ورقة تحريرك رقم السؤال، واكتب الحرف الموافق للاقتراح الصحيح. قيمة طول الموجة λ للموجة المنتشرة على سطح الماء هي: A — λ=15 mm؛ B — λ=7,5 mm؛ C — λ=5 mm؛ D — λ=1,5 mm.0.25

O. 1.3قيمة السرعة v لانتشار الموجة على سطح الماء هي: A — v=0,75 m.s⁻¹؛ B — v=0,35 m.s⁻¹؛ C — v=0,25 m.s⁻¹؛ D — v=0,15 m.s⁻¹.0.5

O. 1.4نعتبر نقطة M من سطح الماء حيث SM=17,5 mm. الاستطالة y_M(t) للنقطة M بدلالة الاستطالة y_S(t) للمنبع تكتب: A — y_M(t)=y_S(t−0,07)؛ B — y_M(t)=y_S(t−0,35)؛ C — y_M(t)=y_S(t+0,07)؛ D — y_M(t)=y_S(t+0,35).0.5

O. 1.5نضبط تردد الهزاز على القيمة N′=100 Hz: فتصبح قيمة طول الموجة λ′=3 mm. هل الماء وسط مبدد؟ علل جوابك.0.75

O. 2.1نضبط تردد الهزاز من جديد على القيمة N=50 Hz، ونضع في الماء الموجود في حوض الموجات حاجزا به فتحة عرضها a=4,5 mm (الشكل 2). سم الظاهرة التي تحدث. علل جوابك.0.5

O. 2.2انقل على ورقة تحريرك رقم السؤال، واكتب الحرف الموافق للاقتراح الصحيح. قيمتا طول الموجة وسرعة الانتشار للموجات على سطح الماء بعد اجتيازها الفتحة هما: A — λ=3 mm و v=0,15 m.s⁻¹؛ B — λ=15 mm و v=0,10 m.s⁻¹؛ C — λ=5 mm و v=0,20 m.s⁻¹؛ D — λ=5 mm و v=0,25 m.s⁻¹.0.5

Nucléaire — التحولات النووية

3.0 pt(s)

الطب النووي. التصوير الومضي تقنية لاستكشاف جسم الإنسان تمكن من تشخيص الأمراض، وتسعى إلى الحقن بمادة مشعة تثبت مؤقتا على بعض الأنسجة أو الأعضاء. في حالة التصوير الومضي للعضام، تكون المادة المشعة عبارة عن مركب ثنائي الفوسفونات المقترن بالتيكنيسيوم غير المستقر، والذي يرمز إليه بالرمز ⁹⁹Tc^* وهو باعث للإشعاع γ. يهدف هذا التمرين إلى دراسة استعمال للتيكنيسيوم في مجال الطب. معطيات، الكتلة بالوحدة u : إلكترون 5,486·10⁻⁴ ؛ ⁹⁹₄₂Mo : 98,884 ؛ ⁹⁹₄₃Tc : 98,882 ؛ 1 u=931,5 MeV·c⁻². 1. إنتاج التيكنيسيوم ⁹⁹Tc^* : داخل المولدات (موليبدين/تيكنيسيوم)، يتفتت الموليبدين ⁹⁹₄₂Mo حسب المعادلة : ⁹⁹₄₂Mo→⁹⁹₄₃Tc^* + ^A_ZX. 2. التصوير الومضي للعضام باستعمال التيكنيسيوم : لإجراء التصوير العظمي، قامت ممرضة، عند اللحظة t₀=0، بحقن مريض بجرعة من مادة تحتوي على التيكنيسيوم ⁹⁹Tc^*. يمثل منحنى الشكل جانبه، تطور نشاط الجرعة بدلالة الزمن خلال تفتت التيكنيسيوم ⁹⁹Tc^*. تم إنجاز اختبار بعد ثلاث (3) ساعات من الحقن بالجرعة.

N. 1.1حدد، معللا جوابك، نوع هذا التفتت.0.5

N. 1.2حدد، بالوحدة MeV، قيمة الطاقة المحررة E_libérée=|ΔE| خلال تفتت نواة واحدة من ⁹⁹₄₂Mo.0.5

N. 2.1أوجد مبيانيا قيمة عمر النصف t_1/2 للتيكنيسيوم ⁹⁹Tc^*.0.5

N. 2.2انقل على ورقة تحريرك رقم السؤال، واكتب الحرف الموافق للاقتراح الصحيح. قيمة الثابتة الإشعاعية λ للتيكنيسيوم ⁹⁹Tc^* هي: A — λ=0,1155 h⁻¹؛ B — λ=1,453.10⁻² h⁻¹؛ C — λ=1,521.10⁻² h⁻¹؛ D — λ=2,253.10⁻² h⁻¹.0.5

N. 2.3تم إنجاز اختبار بعد ثلاث (3) ساعات من الحقن بالجرعة. انقل على ورقة تحريرك رقم السؤال، واكتب الحرف الموافق للاقتراح الصحيح. العدد N لنوى التيكنيسيوم ⁹⁹Tc^* عند إجراء الاختبار هو: A — N=1,23.10¹³؛ B — N=4,32.10¹³؛ C — N=5,25.10¹⁴؛ D — N=7,12.10¹⁴.0.5

N. 2.4هل يمكن إعادة إنجاز نفس الاختبار للمريض بعد 48 ساعة من الحقن بالجرعة؟ علل جوابك.0.5

Électricité — الكهرباء

6.5 pt(s)

تفريغ مكثف عبر ثنائيات قطب مختلفة. الوشيعة والمكثف مركبتان ذات أهمية بالغة في الدارات الكهربائية. يتعلق اشتغال هذه الدارات بكيفية ربط هاتين المركبتين، الشيء الذي يسمح ببروز ظواهر مختلفة. وتبعا لذلك، يمكن دراسة شحن وتفريغ مكثف، ودراسة إقامة أو انعدام التيار، ودراسة التذبذبات الكهربائية الحرة وكذا دراسة التبادلات الطاقية في هذه الدالات. يهدف هذا التمرين إلى دراسة تفريغ مكثف في موصل أومي، ثم في وشيعة. نعتبر الدارة الكهربائية المبينة في الشكل (1) والمتكونة من : مولد مؤمثل للتوتر قوته الكهرمحركة E=6 V ؛ مكثف سعته C غير مشحون بدئيا ؛ قاطع التيار K ذي موضعين ؛ ثنائي القطب D. 1. نضع عند اللحظة t₀=0، قاطع التيار K في الموضع (1). القيمة القصوى لشحنة المكثف هي Q₀=3 μC. 2. ننجز ثلاث تجارب ① و ② و ③ باستعمال ثنائي القطب D، والذي يمكن أن يكون : موصلا أوميا مقاومته R (التجربة ①) ؛ وشيعة b₁(L₁ ; r₁=0) (التجربة ②) ؛ وشيعة b₂(L₂ ; r₂=10 Ω) (التجربة ③). بالنسبة لكل تجربة، نشحن المكثف كليا، ثم نفرغه بوضع قاطع التيار في الموضع (2) عند t₀=0. نحصل بواسطة جهاز مسك ملائم على تغيرات التوتر u_C(t) بين مربطي المكثف بالنسبة للتجارب الثلاث (الشكل 2). 3. في الحالة الموافقة للتجربة ② : حل المعادلة التفاضلية يكتب : q(t)=Q_m.cos(2πT₀t + φ).

E. 1.1عند اللحظة t₀=0، نضع قاطع التيار K في الموضع (1). القيمة القصوى لشحنة المكثف هي Q₀=3 μC. بين أن C=0,5 μF.0.5

E. 2.1اقرن، معللا جوابك، كل منحنى بالتجربة التي توافقه.0.5

E. 2.2حدد بالنسبة للتجربة (1) قيمة ثابتة الزمن τ للدارة. استنتج قيمة R.0.5

E. 2.3في الحالة الموافقة للتجربة (3): أ. سم نظام التذبذبات الذي تم إبرازه. ب. فسر من منظور طاقي شكل المنحنى المحصل. ج. حدد قيمة شبه الدور T.1.0

E. 3.1في الحالة الموافقة للتجربة (2): حدد قيمة الدور الخاص T₀.0.25

E. 3.2أوجد قيمة L₁.0.5

E. 3.3بين أن المعادلة التفاضلية التي تحققها الشحنة q(t) للمكثف تكتب: d²qdt² + 1L₁.C.q=0.0.5

E. 3.4حل المعادلة التفاضلية يكتب: q(t)=Q_m.cos(2πT₀.t + φ). انقل على ورقة تحريرك رقم السؤال، واكتب الحرف الموافق للاقتراح الصحيح. أ. التعبير العددي للشحنة q بالوحدة كولوم هو: A — q(t)=3.10⁻⁶.cos(500.π.t)؛ B — q(t)=0,5.10⁻⁶.cos(500.π.t)؛ C — q(t)=6.10⁻⁶.cos(500.π.t + π2)؛ D — q(t)=3.10⁻⁶.cos(500.π.t + π). ب. القيمة القصوى I_max لشدة التيار الكهربائي المار في الدارة هي: A — I_max=7,33 mA؛ B — I_max=6,85 mA؛ C — I_max=5,22 mA؛ D — I_max=4,71 mA.1.25

E. 3.5الطاقة الكلية E للدارة تنحفظ. فسر لماذا.0.5

E. 3.6احسب قيمة الطاقة الكلية E للدارة.0.5

E. 3.7احسب القيمة المطلقة |q| للشحنة q(t) للمكثف في الحالة التي تكون فيها الطاقة الكهربائية E_e المخزونة في المكثف مساوية للطاقة المغنطيسية E_m المخزونة في الوشيعة.0.5

التصحيح كاملا، سؤالا سؤالا، مع سلّم التنقيط.

شاهد التصحيح