جواب فصل پنجم بخش سوم علوم تکمیلی هفتم ؛ در این مقاله به جواب و حل سوال های آزمایش کنید ، خود را بیازمایید و فعالیت تحقیق کنید صفحه ۳۷ ، ۳۸ ، ۳۹ و ۴۱ فصل پنجم «از معدن تا خانه» بخش سوم «منابع خدادادی در خدمت ما» علوم تجربی تکمیلی (ویژه مدارس استعداد درخشان) پایه هفتم متوسطه اول پرداخته ایم. در ادامه با بخش آموزش و پرورش ماگرتا همراه ما باشید.
همچنین بخوانید: گام به گام کتاب علوم تجربی تکمیلی (ویژه مدارس استعداد درخشان) هفتم
جواب آزمایش کنید صفحه ۳۷ فصل پنجم بخش سوم علوم تکمیلی هفتم
آزمایش استخراج مس
۱ـ مراحل زیر را به ترتیب انجام دهید: ۱ـ یک قاشقک از سنگ معدن مس (سنگ معدن مالاشیت) پودر شده یا به همین مقدار مس کربنات (CuCO۳) را روی یک تکه کاغذ یا داخل یک لیوان کوچک بریزید.
۲ـ دو قاشقک پودر کربن یا پودر زغال به آن اضافه کنید.
۳ـ مقداری از این مخلوط را بردارید و داخل یک کروزه (ظرف کوچک آزمایشگاهی که مقاومت بسیار زیادی در برابر حرارت دادن از خود نشان می‌دهد) بریزید و روی آن چند تکه زغال چوب قرار دهید.
۴ـ با استفاده از یک سه پایه و توری نسوز آن را به شدت حرارت دهید. البته در انجام این آزمایش حتماً از معلم خود کمک بگیرید و آزمایش را در زیر هواکش آزمایشگاهی (هود) انجام دهید.
۵ـ یک بِشِر (لیوان آزمایشگاهی) را تا نیمۀ آن آب کنید و با استفاده از گیرۀ مخصوص، کروزه را داخل آب قرار دهید تا مواد داخل آن وارد آب شوند. اگر لازم است مقدار بیشتری آب در بشر بریزید تا مواد به‌طور کامل وارد آب شود. ذره‌های فلز مس در ظرف آب قابل مشاهده‌اند.
⚫️ مالاشیت در واقع مس کربنات (CuCO۳ است که در اثر حرارت دادن، گاز کربن دی اکسید (CO۲) تولید می‌کند. معادلۀ واکنش تجزیۀ مالاشیت را بنویسید.
پاسخ: CuCO₃ ← CuO + CO₂
توضیح (مشروح): وقتی پودر سبزِ مالاشیت (مس کربنات) را به شدت حرارت می‌دهیم، این ماده تجزیه می‌شود؛ یعنی از یک ماده، دو مادۀ جدید ساخته می‌شود: مس اکسید (CuO) و گاز کربن دی‌اکسید (CO₂) که به شکل حباب در محیط آزاد می‌شود.
⚫️ نقش پودر زغال در این فرآیند چیست؟
پاسخ: پودر زغال (کربن) مس اکسید حاصل از تجزیۀ مالاشیت را به فلز خالص مس تبدیل می‌کند.
توضیح (مشروح): پودر زغال منبع کربن است. کربن عنصری است که اکسیژن را با علاقه فراوان از دستِ عناصر دیگر می‌گیرد و با آن ترکیب می‌شود.
در این آزمایش، کربن اکسیژنِ مس اکسید (CuO) را برمی‌دارد (می‌رباید) و خودش به CO₂ تبدیل می‌شود. به این فرآیند کاهش گفته می‌شود.
نتیجۀ نهایی: اکسیژن جدا می‌شود و ذره‌های فلز خالص مس (Cu) به دست می‌آید؛ همان ذره‌های قرمز-مسی که در ظرف آب دیده می‌شوند.
معادلۀ کلی این مرحله: CuO + C ← Cu + CO₂
بیشتر بدانید:
گاز گوگرد دی اکسید یکی از آلاینده‌های محیط زیست به شمار می‌رود؛ بنابراین باید مانع از ورود آن به جو (اتمسفر) زمین شد. معمولاً این گاز را به‌صورت لوله‌کشی وارد دستگاه‌هایی می‌کنند که در آنها سولفوریک اسید (H۲SO۴) ساخته می‌شود.
جواب خود را بیازمایید صفحه ۳۸ فصل ۵ بخش ۳ علوم تکمیلی هفتم
⚫️ سرب به‌صورت ترکیبی به نام سرب سولفید (PbS) در یک سنگ معدن به نام گالنا یافت می‌شود. برای استخراج سرب، ابتدا سنگ معدن آن را می‌سوزانند سپس آن را در مجاورت کربن قرار می‌دهند:
آ) تحقیق کنید که در این فرآیند چه گازی تولید خواهد شد؟
پاسخ: گاز گوگرد دی‌اکسید (SO۲).
توضیح (مشروح): وقتی سنگ معدن سرب سولفید (PbS) را در مجاورت هوا می‌سوزانیم، گوگردِ موجود در آن با اکسیژن هوا ترکیب شده و گاز آلایندۀ گوگرد دی‌اکسید (SO۲) تولید می‌کند.
ب) از گاز تولید شده هنگام حرارت دادن سرب سولفید چه مادۀ مفیدی را می‌توان تولید کرد؟
پاسخ: اسید پرکاربرد سولفوریک اسید (H۲SO۴).
توضیح (مشروح): این گاز سمی را از کارخانه‌ها جمع‌آوری کرده و طی فرآیندهای صنعتی در ساخت و تولید اسید سولفوریک به کار می‌برند تا هم به محیط زیست آسیب نرسد و هم از آن مادۀ مفید ساخته شود.
پ) چرا لازم است از ورود گاز آزاد شده در این فرآیند به اتمسفر جلوگیری شود؟
پاسخ: زیرا گازی بسیار سمی و آلاینده است و باعث باران اسیدی و آسیب شدید به طبیعت و جانداران می‌شود.
توضیح (مشروح): گاز گوگرد دی‌اکسید وقتی وارد هوا شود، با بخار آبِ ابرها ترکیب می‌شود و باران اسیدی می‌سازد که برای جنگل‌ها، دریاچه‌ها و تنفس انسان‌ها و حیوانات خطرناک است.
ت) توضیح دهید که نقش کربن در استخراج سرب چیست؟ در پاسخ خود از یک معادلۀ نوشتاری استفاده کنید.
پاسخ: کربن نقش کاهنده را دارد؛ یعنی اکسیژن را از سرب اکسید می‌گیرد تا فلز سرب خالص باقی بماند.
معادلۀ نوشتاری:
⚫️ مهم‌ترین روش صنعتی تولید آهن استفاده از کورۀ بلند است. با انجام تحقیق دربارۀ این فرآیند مشخص کنید:
آ) کدام ماده مهم‌ترین عامل در استخراج آهن است؟
پاسخ: کربن (کک) به‌عنوان مادۀ کاهنده.
توضیح (مشروح): برای خارج کردن اکسیژن از سنگ آهن، از کربن (در قالب کک) استفاده می‌شود تا اکسیژن را برباید و آهن خالص تولید شود.
ب) در یک کورۀ بلند، چه محصولات یا فرآورده‌های جانبی دیگری تولید می‌شوند؟
پاسخ: سرباره (مادۀ زائد مذاب) و گازهای خروجی مانند کربن دی‌اکسید (CO۲).
توضیح (مشروح): سنگ‌های آهکی که به کوره اضافه می‌شوند با ناخالصی‌ها ترکیب شده و مادۀ سبکی به نام سرباره را روی آهن مذاب تشکیل می‌دهند که به عنوان فرآورده‌ی جانبی خارج می‌شود.
پ) عمده‌ترین ناخالصی موجود در آهن به دست آمده از کورۀ بلند چیست؟
پاسخ: عنصر کربن.
توضیح (مشروح): آهنی که مستقیماً از کورۀ بلند بیرون می‌آید (چدن) مقداری کربنِ حل‌شده در خود دارد که به‌عنوان ناخالصی اصلی آن شناخته می‌شود.
پاسخ آزمایش کنید صفحه ۳۹ فصل پنجم بخش سوم علوم تکمیلی هفتم
استخراج سرب
یک قاشقک (اسپاتول) پودر کربن را با همین مقدار سرب اکسید مخلوط کنید.
ابتدا این مخلوط را به آرامی حرارت دهید و سپس این کار را با شدت بیشتری انجام دهید. به دنبال پیدا کردن نشانه‌هایی از انجام یک واکنش شیمیایی در لولۀ آزمایش باشید.
⚫️ آیا می‌توانید دانه‌های نقره‌ای رنگی را که بعد از انجام واکنش تولید می‌شوند، ببینید؟
پاسخ: بله، دانه‌های کوچک و براقِ نقره‌ای‌رنگِ فلز سرب در لولۀ آزمایش قابل مشاهده است.
توضیح (مشروح): وقتی مخلوط پودر کربن و سرب اکسید را حرارت می‌دهیم، کربن به خاطر داشتن واکنش‌پذیریِ بیشتر، اکسیژن را از سرب اکسید می‌رباید و آن را آزاد می‌کند. در نتیجۀ این واکنش (که در آن کربن جانشین سرب می‌شود)، پودر زردرنگِ سرب اکسید به فلز سربِ خالص تبدیل می‌شود که به صورت دانه‌ها یا قطرات ریز و براقِ نقره‌ای‌رنگ در ظرف دیده می‌شود.
کربن واکنش پذیرتر از سرب است. بنابراین می‌تواند جانشین آن در سرب اکسید شود:
کربن دی اکسید + سرب ⭢ کربن + سرب اکسید
توجه داشته باشید برای انجام این آزمایش از ماسک و عینک استفاده کنید تا دچار آلودگی سرب نشوید.
پاسخ فعالیت – تحقیق کنید صفحه ۴۱ فصل ۵ بخش ۳ علوم تکمیلی هفتم
راه‌های حفاظت از منابع طبیعی:
مهم‌ترین راه حفاظت از منابع معدنی درست استفاده کردن می‌باشد منظور از درست استفاده کردن یعنی نوع استخراج و برداشت طبق اصول و استانداردهای سازمان زمین‌شناسی باشد.
راه دیگر بازیافت می‌باشد؛ (یعنی استفاده مجدد از مواد) این روش می‌تواند کمک زیادی در حفاظت از منابع معدنی انجام دهد.
مورد دیگری که می‌تواند در حفاظت منابع طبیعی کمک کند کاهش مصرف توسط مصرف‌کنندگان می‌باشد؛ این صرفه‌جویی فواید زیر را دارا می‌باشد.
۱ـ کاهش هزینه‌های اقتصادی
۲ـ کاهش استخراج منابع طبیعی
۳ـ کمک به محیط زیست و کاهش آلودگی محیط زیست
تحقیق کنید
به نظر شما چه موارد دیگری به حفاظت از منابع طبیعی کمک می‌کند آنها را در کلاس ارائه دهید.
پاسخ خلاصه: علاوه بر مواردی که در کتاب ذکر شد، استفاده از انرژی‌های پاک و تجدیدپذیر (مثل خورشیدی و بادی)، تفکیک زباله از مبدأ، تعمیر وسایل خراب به‌جای دور ریختن آنها، فرهنگ‌سازی و آموزش همگانی و وضع قوانین سخت‌گیرانه برای کارخانه‌ها از مهم‌ترین راه‌های حفاظت از منابع طبیعی است.
پاسخ مشروح (کامل برای ارائه در کلاس):
علاوه بر «درست استخراج کردن»، «بازیافت» و «کاهش مصرف»، راهکارهای بسیار مهم دیگری نیز وجود دارد که به حفظ منابع طبیعی و کرهٔ زمین کمک می‌کند:
۱. استفاده از منابع انرژی جایگزین و تجدیدپذیر:
به‌جای استفاده‌ی بی‌رویه از سوخت‌های فسیلی (نفت، گاز و زغال‌سنگ) که منابعی تجدیدناپذیرند، از انرژی‌های پاک مانند انرژی خورشیدی، بادی و زمین‌گرایی (زمین‌گرمایی) استفاده کنیم.
۲. تفکیک زباله و مدیریت پسماند:
جدا کردن زباله‌های خشک (مثل کاغذ، پلاستیک، شیشه و فلزات) از زباله‌های تر در خانه و مدرسه، کار کارخانه‌های بازیافت را بسیار آسان‌تر می‌کند و از دفن یا سوزاندن بی‌رویهٔ آنها جلوگیری می‌نماید.
۳. ترویج فرهنگ «تعمیر به‌جای دور ریختن» (Reduce & Repair):
خیلی از وسایل (مانند لباس‌ها، وسایل برقی کوچک یا اسباب‌بازی‌ها) با یک تعمیرِ ساده دوباره قابل استفاده می‌شوند؛ این کار از تولید زباله و مصرف مواد اولیه برای ساخت وسایل جدید جلوگیری می‌کند.
۴. حفاظت از آب، جنگل‌ها و خاک:
صرفه‌جویی در مصرف آب (که مایهٔ حیات است)، جلوگیری از قطع درختان جنگل‌ها (که ریه‌های زمین هستند) و حفظ خاک از فرسایش، از نابودی منابع حیاتی زمین جلوگیری می‌کند.
۵. وضع قوانین و آموزش عمومی:
دولت‌ها باید با وضع قوانین سخت‌گیرانه، کارخانه‌ها و شرکت‌ها را مجبور کنند که استانداردهای محیط‌زیستی را رعایت کنند و آموزش‌های لازم از طریق مدارس و رسانه‌ها به مردم داده شود تا همه در حفظ منابع طبیعی مسئولیت‌پذیر باشند.
توجه: شما دانش آموز پایه هفتم متوسطه اول می توانید برای دسترسی سریع و آسان تر به معنی مطالب آموزشی و جواب سوالات درس های کتاب علوم تجربی تکمیلی (ویژه مدارس استعداد درخشان) پایه هفتم متوسطه اول ، در انتهای عنوان خود عبارت «ماگرتا» را نیز در گوگل جستجو کنید.
پاسخ فصل بعدی:
پاسخ فصل قبلی: جواب فصل چهارم بخش دوم علوم تکمیلی هفتم
📝 در انتها امیدواریم که مقاله جواب فعالیت ها و تمرین های فصل پنجم بخش سوم کتاب علوم تجربی تکمیلی ویژه استعداد درخشان پایه هفتم متوسطه اول، برای شما دانش آموزان عزیز مفید بوده باشد و توانسته باشید تا از آن استفاده و بهره برده باشید.
