المطويات - كتاب الكيمياء - الصف 10 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

سؤال 1: لخص ملاحظاتك عن الشمعة في أثناء احتراقها وبعد إطفائها.

الإجابة: س1: يشتعل الفتيل (ضوء/حرارة) وينصهر الشمع ويقل مستواه. بعد الإطفاء يتصاعد دخان ثم يتصلب الشمع وتتفحم الفتيلة.

خطوات الحل:

1. **الشرح:** لنفهم هذا السؤال، فهو يطلب ملاحظة التغيرات التي تحدث للشمعة في مرحلتين: أثناء الاحتراق وبعد إطفائها. أثناء الاحتراق، نلاحظ أن الفتيل يشتعل مما ينتج عنه ضوء وحرارة، وهذا هو مصدر الطاقة. كما أن الشمع الصلب حول الفتيل يسخن فينصهر (يذوب) ويصبح سائلاً، وبالتالي نلاحظ أن مستوى الشمع في الوعاء يقل تدريجياً لأنه يتحول إلى وقود للاشتعال. بعد إطفاء الشمعة، تتوقف عملية الاحتراق فوراً. نلاحظ أولاً تصاعد دخان من الفتيل الساخن، ثم يبدأ الشمع المنصهر (السائل) بفقدان الحرارة فيبرد ويتصلب مرة أخرى، بينما يتحول طرف الفتيل المحترق إلى مادة سوداء متفحمة بسبب الاحتراق غير الكامل. إذن الإجابة هي: **يشتعل الفتيل (ضوء/حرارة) وينصهر الشمع ويقل مستواه. بعد الإطفاء يتصاعد دخان ثم يتصلب الشمع وتتفحم الفتيلة.**

سؤال 2: قوّم أين ذهبت المادة التي فقدت؟

الإجابة: س2: تحولت المادة لنواتج غازية ($CO_2$ وبخار ماء) ودخان انتشرت بالهواء، فقلت الكتلة لأن النظام مفتوح.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** نتذكر أن قانون حفظ الكتلة ينص على أن المادة لا تفنى ولا تُستحدث في التفاعل الكيميائي المغلق، لكنها تتحول من شكل إلى آخر. في حالة احتراق الشمعة، يكون التفاعل مع الهواء (الأكسجين).
2. **الخطوة 2 (التطبيق):** بتطبيق هذا على السؤال، عندما نلاحظ أن مستوى الشمع يقل (أي أن هناك مادة 'فقدت')، فهذا لا يعني أنها اختفت. بل إن الشمع (وهو هيدروكربون) يتفاعل مع أكسجين الهواء في عملية الاحتراق. هذا التفاعل الكيميائي يحول المادة الصلبة/السائلة (الشمع) إلى نواتج غازية.
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** إذن، المادة التي 'فقدت' قد تحولت إلى نواتج غازية غير مرئية في الغالب، مثل ثاني أكسيد الكربون ($CO_2$) وبخار الماء ($H_2O$). كما أن بعض الجسيمات الصلبة الدقيقة تظهر كدخان. لأن النظام مفتوح (الهواء يدخل ويخرج)، تنتشر هذه الغازات في الهواء، وهذا هو سبب ملاحظتنا لنقص الكتلة أو المستوى. لذلك الإجابة هي: **تحولت المادة لنواتج غازية ($CO_2$ وبخار ماء) ودخان انتشرت بالهواء، فقلت الكتلة لأن النظام مفتوح.**

سؤال استقصاء: استقصاء هل يمكن أن تختلف كمية المادة المفقودة؟ صمم استقصاء لتحديد العوامل التي يمكن أن تسهم في إعطاء نتيجة مختلفة.

الإجابة: س: استقصاء نعم تختلف. التصميم: 1) المتغير المستقل (زمن/تهوية). 2) الثوابت (الشمعة/المكان). 3) الخطوات: زن، احرق، زن، احسب الفرق. 4) كرر وقارن.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (فهم السؤال وتحديد الهدف):** السؤال يسأل أولاً: هل يمكن أن تختلف كمية المادة المفقودة (أي نقصان كتلة الشمعة بعد الاحتراق)؟ الجواب البديهي هو نعم، فقد تختلف بناءً على ظروف التجربة. ثم يطلب تصميم استقصاء (تجربة) لتحديد العوامل التي قد تؤثر على هذه النتيجة.
2. **الخطوة 2 (تصميم الاستقصاء - المتغيرات):** لتصميم استقصاء علمي، نحدد أولاً: 1) **المتغير المستقل:** وهو العامل الذي نغيره لنجرب تأثيره. مثالان محتملان: زمن الاحتراق (مدة ترك الشمعة مشتعلة) أو درجة التهوية (كمية الهواء المتاح). 2) **المتغير التابع:** وهو ما نقيسه، وهو هنا 'كمية المادة المفقودة' (الفرق في الكتلة قبل وبعد). 3) **المتغيرات الثابتة:** وهي الأشياء التي نحافظ عليها كما هي في كل تجربة لضبق النتائج، مثل: نوع الشمعة وكتلتها الابتدائية، المكان، طريقة الإطفاء.
3. **الخطوة 3 (تصميم الاستقصاء - الخطوات والاستنتاج):** الخطوات العملية ستكون: - الخطوة 1: نزن الشمعة بدقة قبل التجربة ونسجل الكتلة. - الخطوة 2: نشعل الشمعة تحت الظروف المحددة (مثلاً، لزمن معين أو في مكان ذو تهوية معينة). - الخطوة 3: نطفئ الشمعة، نتركها تبرد، ثم نزنها مرة أخرى. - الخطوة 4: نحسب الفرق في الكتلة (المادة المفقودة). - الخطوة 5: نكرر التجربة مع تغيير قيمة المتغير المستقل فقط (مثلاً، نزيد زمن الاحتراق) مع الحفاظ على كل الثوابت الأخرى. - الخطوة 6: نقارن قيم 'المادة المفقودة' من التجارب المختلفة. إذا اختلفت النتائج بشكل ملحوظ، فهذا يدل على أن المتغير المستقل (مثل الزمن أو التهوية) عامل مؤثر. إذن، تصميم الاستقصاء هو: **نعم تختلف. التصميم: 1) المتغير المستقل (زمن/تهوية). 2) الثوابت (الشمعة/المكان). 3) الخطوات: زن، احرق، زن، احسب الفرق. 4) كرر وقارن.**

ما هي الخطوات الأساسية للطريقة العلمية كما وردت في النشاط؟

• أ) التجربة، التحليل، الاستنتاج، التقرير
• ب) الملاحظة، الفرضية، التجارب، النتيجة
• ج) السؤال، البحث، التخطيط، التنفيذ
• د) المشكلة، الحل، التطبيق، التقييم

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: الملاحظة، الفرضية، التجارب، النتيجة

الشرح: تتبع الطريقة العلمية خطوات منهجية: 1. الملاحظة: جمع المعلومات الأولية. 2. الفرضية: اقتراح تفسير مؤقت. 3. التجارب: اختبار الفرضية. 4. النتيجة: تحليل البيانات واستخلاص الاستنتاجات.

تلميح: فكر في المراحل المنطقية التي يمر بها البحث العلمي من البداية إلى النهاية.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل

في تجربة احتراق الشمعة، لماذا تقل كتلتها بعد الاحتراق في نظام مفتوح؟

• أ) لأن المادة تتحول إلى طاقة حرارية وضوئية تفنى.
• ب) لأن جزءاً من الشمع يتبخر كسائل ولا يتحول كيميائياً.
• ج) لأن المادة تتحول إلى نواتج غازية (مثل ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء) تنتشر في الهواء.
• د) لأن الميزان غير دقيق في قياس الكتل بعد التعرض للحرارة.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: لأن المادة تتحول إلى نواتج غازية (مثل ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء) تنتشر في الهواء.

الشرح: 1. يخضع التفاعل لقانون حفظ المادة (المادة لا تفنى). 2. الشمع (هيدروكربون) يتفاعل مع أكسجين الهواء. 3. ينتج عن التفاعل مواد غازية (CO₂, H₂O). 4. في النظام المفتوح، تنتشر هذه الغازات في الوسط المحيط، مما يظهر كنقص في الكتلة المقاسة.

تلميح: تذكر قانون حفظ المادة وماذا يحدث للمواد في التفاعلات الكيميائية عندما تكون معرضة للهواء.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

أي مما يلي يمثل متغيراً ثابتاً محتملاً في تصميم استقصاء لتجربة احتراق الشمعة؟

• أ) زمن احتراق الشمعة
• ب) نقصان الكتلة بعد الاحتراق
• ج) نوع الشمعة وكتلتها الابتدائية
• د) كمية الدخان المتصاعد

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: نوع الشمعة وكتلتها الابتدائية

الشرح: في التصميم التجريبي: 1. المتغير المستقل: ما نغيره (مثل زمن الاحتراق). 2. المتغير التابع: ما نقيسه (نقص الكتلة). 3. المتغيرات الثابتة: عوامل يجب التحكم فيها وثباتها، مثل: (أ) نوع الشمعة، (ب) كتلتها الابتدائية، (ج) مكان التجربة، لضمان أن أي تغيير في النتيجة يعزى فقط للمتغير المستقل.

تلميح: المتغير الثابت هو العامل الذي يجب أن يبقى كما هو في جميع التجارب للمقارنة العادلة.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: صعب