نمونه سوال فصل ۳ علوم نهم با جواب

یک‌سوم مصرف کل از زغال‌سنگ تأمین می‌شود؛ پس سهم زغال‌سنگ و باد به‌ترتیب برابر است با $300\div3=100\,\mathrm{kWh}$ و $300-100=200\,\mathrm{kWh}$. با استفاده از ضریب‌های جدول، انتشار اولیه برابر است با $100\times0.9+200\times0.01=92\,\mathrm{kg}$. اگر کل برق از نفت خام تأمین شود، انتشار برابر با $300\times0.7=210\,\mathrm{kg}$ خواهد بود. بنابراین افزایش انتشار برابر است با $210-92=118\,\mathrm{kg}$ (صفحهٔ ۳۶). پاسخ: گزینهٔ ۴

در چرخهٔ کربن، مقدار کل کربن ثابت است، اما کربن میان ذخیره‌های مختلف جابه‌جا می‌شود. سوختن سوخت‌های فسیلی بخشی از کربن ذخیره‌شده را به صورت کربن‌دی‌اکسید وارد هواکره می‌کند؛ بنابراین افزایش کربن‌دی‌اکسید هواکره با ثابت بودن مقدار کل کربن تناقضی ندارد. همچنین تشکیل سوخت‌های فسیلی بسیار کند است و نمی‌تواند هم‌سرعت با سوختن آن‌ها، کربن آزادشده را ذخیره کند (صفحه‌های ۲۷ و ۲۸). ارتباط چرخه‌های طبیعی نیز سبب می‌شود حتی تغییر اندک در یکی از آن‌ها بر دیگری اثر بگذارد (صفحهٔ ۲۶). پاسخ: گزینهٔ ۱

هیدروکربن‌ها تنها از کربن و هیدروژن تشکیل شده‌اند؛ بنابراین آب و نمک همراه نفت خام، هیدروکربن محسوب نمی‌شوند. پیوند اشتراکی مورد اشارهٔ متن نیز میان اتم‌های سازندهٔ هر مولکول برقرار است (صفحهٔ ۳۰). در مقایسهٔ هیدروکربن‌ها، افزایش تعداد اتم‌های کربن با افزایش ربایش بین مولکول‌ها و بالاتر رفتن نقطهٔ جوش همراه است. ایکوزان با فرمول $\mathrm{C_{20}H_{42}}$ نسبت به اوکتان با فرمول $\mathrm{C_8H_{18}}$ اتم‌های کربن بیشتری دارد؛ پس نقطهٔ جوش بالاتر آن با ربایش بین‌مولکولی بیشتر سازگار است. این توضیح به گسستن پیوندهای درون مولکول مربوط نیست (صفحه‌های ۳۰ و ۳۱). پاسخ: گزینهٔ ۳

در تقطیر ساده، اجزای مخلوط بر اثر تفاوت نقطهٔ جوش، در زمان‌های متفاوت تبخیر می‌شوند و بخار آن‌ها با سردشدن دوباره به مایع تبدیل می‌شود. این فرایند، جداسازی فیزیکی است و مولکول تازه‌ای ساخته نمی‌شود (صفحه‌های ۳۱ تا ۳۳). در مقابل، هنگام تشکیل پلی‌اتن، مولکول‌های اتن با تغییر در پیوند دوگانه و تشکیل پیوندهای اشتراکی جدید به یک زنجیر بلند متصل می‌شوند؛ بنابراین این فرایند شیمیایی است (صفحهٔ ۳۵). پاسخ: گزینهٔ ۴

حجم هر بشکه نفت خام برابر با $159\,\mathrm{L}$ است (صفحهٔ ۳۰). ابتدا تعداد بشکه‌هایی را که کاربردشان تغییر می‌کند به دست می‌آوریم: $\frac{1}{20}\times120\times10^6=6\times10^6$ بشکه. بنابراین حجم نفتی که به‌جای سوختن برای ساخت مواد به کار می‌رود، برابر است با $V=6\times10^6\times159=9.54\times10^8\,\mathrm{L}$. کاربرد نفت برای ساخت مواد، در برابر مصرف آن به‌عنوان سوخت، در صفحات ۲۹ و ۳۰ مطرح شده است. پاسخ: گزینهٔ ۲

سوزاندن نفت موجب ورود مقدار زیادی کربن‌دی‌اکسید به هواکره می‌شود؛ بنابراین مصرف نفت برای ساخت مواد را نباید با سوزاندن آن یکسان دانست (صفحهٔ ۳۵). بااین‌حال، پلاستیک‌ها به دلیل دوام زیاد، پس از تبدیل‌شدن به زباله نیز مدت زیادی باقی می‌مانند و انباشته‌شدن آن‌ها مشکل ایجاد می‌کند. از سوی دیگر، کنارگذاشتن کامل پلاستیک در شرایط کنونی امکان‌پذیر دانسته نشده است (صفحه‌های ۳۶ و ۳۷). پس ساخت پلاستیک به‌جای سوزاندن نفت، به‌تنهایی همهٔ مسائل محیط‌زیستی را برطرف نمی‌کند و باید رفتار مصرفی و برخورد با پسماند نیز تغییر کند. پاسخ: گزینهٔ ۱

اتن با فرمول $\mathrm{C_2H_4}$ در واکنش بسپارشی‌شدن به زنجیر پلی‌اتن تبدیل می‌شود. در این فرایند، مولکول‌های اتن با ایجاد پیوندهای اشتراکی جدید به هم متصل می‌شوند؛ بنابراین هر مولکول اولیه، دو اتم کربن و چهار اتم هیدروژن در زنجیر دارد (صفحهٔ ۳۴ و صفحهٔ ۳۵). اگر تعداد مولکول‌های اتن را $n$ بگیریم، داریم: $2n=600\Rightarrow n=300$. پس تعداد اتم‌های هیدروژن برابر است با $4n=4\times300=1200$. پاسخ: گزینهٔ ۲

نفت خام مخلوطی از هیدروکربن‌های گوناگون است و ویژگی این مواد با تعداد اتم‌های سازندهٔ آن‌ها ارتباط دارد. در هیدروکربن‌های بررسی‌شده، افزایش تعداد کربن‌ها باعث افزایش نیروی ربایش بین مولکول‌ها و افزایش نقطهٔ جوش می‌شود (صفحهٔ ۳۰ و صفحهٔ ۳۱). در برج تقطیر، جداسازی بر پایهٔ تفاوت نقطهٔ جوش انجام می‌شود؛ بااین‌حال، اجزایی با نقطهٔ جوش نزدیک ممکن است به‌صورت مخلوط در یک برش جمع‌آوری شوند. بنابراین، یک برش لزوماً ماده‌ای خالص با مولکول‌های یکسان نیست و می‌تواند هیدروکربن‌هایی با تعداد کربن متفاوت داشته باشد (صفحهٔ ۳۲ و صفحهٔ ۳۳). پاسخ: گزینهٔ ۴

بر اساس داده‌های جدول، اختلاف نقطهٔ جوش متان و بوتان برابر است با: $\Delta T_1=(-0.5)-(-168)=167.5\,^{\circ}\mathrm{C}$. اختلاف نقطهٔ جوش اوکتان و ایکوزان نیز برابر است با: $\Delta T_2=343-125=218\,^{\circ}\mathrm{C}$. بنابراین اختلاف دوم به اندازهٔ $\Delta T_2-\Delta T_1=218-167.5=50.5\,^{\circ}\mathrm{C}$ از اختلاف اول بیشتر است. این محاسبه بر داده‌های جدول هیدروکربن‌ها تکیه دارد. (صفحهٔ ۳۰ و ۳۱) پاسخ: گزینهٔ ۴

در تشکیل پلی‌اتن، مولکول‌های کوچک اتن به مولکول‌های بزرگ تبدیل می‌شوند. مطابق توضیح کتاب، پیوند دوگانهٔ میان اتم‌های کربن در اتن تغییر می‌کند و پیوندهای اشتراکی جدید، مولکول‌های اولیه را به یکدیگر متصل می‌کنند. بنابراین این فرایند، نه تجمع فیزیکی مولکول‌های دست‌نخورده است و نه نیازمند ورود عنصر تازه؛ بلکه نوعی تغییر شیمیایی است. (صفحهٔ ۳۴ و ۳۵) پاسخ: گزینهٔ ۲

کتاب، چرخه‌های طبیعی را مرتبط با یکدیگر معرفی می‌کند و شکوفه‌دهی زودهنگام در زمستان را نمونه‌ای از پیامدهای برهم خوردن توازن این چرخه‌ها می‌داند. همچنین سوزاندن سوخت‌های فسیلی، کربن‌دی‌اکسید فراوانی وارد هواکره می‌کند و افزایش بیش از اندازهٔ این گاز می‌تواند با گرم‌شدن زمین و تغییر فصل‌ها همراه شود. بنابراین پیوند پیشنهادی میان تغییرات چرخهٔ کربن، فصل‌ها و زندگی گیاهان با متن سازگار است؛ ولی از مشاهدهٔ شکوفه‌دهی زودهنگام، نمی‌توان تنها علت آن را با قطعیت تعیین کرد. زمان طولانی تشکیل سوخت نیز دلیلی بر تأخیر مشابه در پیامدهای سوزاندن آن نیست. (صفحهٔ ۲۶ تا ۲۸) پاسخ: گزینهٔ ۱

پیش‌بینی کتاب دربارهٔ تهدید گونه‌های جانوری، مشروط به ادامه یافتن تولید کربن‌دی‌اکسید با آهنگ فعلی است؛ همچنین کاهش آهنگ تولید این گاز به‌عنوان راهی برای جلوگیری از بحران مطرح شده است. پس این پیش‌بینی، سرنوشتی قطعی و مستقل از اقدامات انسان نیست. پایش مقدار تولید نیز به معنای پیگیری و بررسی آن است و نباید با کاهش واقعی تولید یکسان گرفته شود (صفحهٔ ۲۸). از سوی دیگر، چرخه‌های طبیعی به هم وابسته‌اند و تغییر در یک چرخه می‌تواند بر چرخه‌های دیگر و شرایط زندگی جانداران اثر بگذارد (صفحهٔ ۲۶). پاسخ: گزینهٔ ۱