التحليل العملي للأحماض والقواعد: امتحان تدريبي في الكيمياء

هذه ورقة تدريبية أصلية من tutorgum تتناول التطبيقات العملية لتحليل الأحماض والقواعد، باستخدام نطاق الموضوعات المقدم للكيمياء لعام 2017. وهي تقيّم قياسات الرقم الهيدروجيني (pH) والتوصيلية الكهربائية باستخدام الأجهزة الرقمية، وتحليل الحموضة في المنتجات المنزلية، وضبط الجودة بالمعايرة في الصناعة، وإجراء الدراسات المتعلقة بتحليل الأحماض والقواعد في سياقات مجتمعات السكان الأصليين وسكان جزر مضيق توريس بطريقة تحترم المجتمعات المعنية. هذه ورقة تركز على موضوع محدد، وليست امتحانًا للمقرر كاملًا، ولا ورقة امتحان رسمية أو معتمدة أو سابقة أو متوقعة من NESA.

01تعليمات الامتحان

هذه شروط مقترحة لهذه الورقة التدريبية، وليست بيانًا بالقواعد الرسمية للامتحانات.

النطاق الذي يجري تقييمه

تقيّم هذه الورقة نطاق الموضوعات المحدد والمقدم فقط:

• المجسات والأجهزة الرقمية المستخدمة في جمع بيانات الرقم الهيدروجيني والتوصيلية الكهربائية ومعالجتها وتقييمها.
• المعايرة وجودة أخذ العينات وقابلية تكرار النتائج ومدى ملاءمة الطرق التحليلية.
• تحليل الحموضة في المنتجات المنزلية، بما في ذلك المعايرة وعرض النتائج.
• المعايرة الصناعية وضبط الجودة واتخاذ القرارات المتعلقة بمواصفات المنتجات.
• إجراء الدراسات المتعلقة بتحليل الأحماض والقواعد في سياقات السكان الأصليين وسكان جزر مضيق توريس بطريقة تحترم المجتمعات المعنية، بما يشمل سلطة المجتمع والسياق الثقافي والإبلاغ المسؤول عن النتائج.

تُستبعد وحدات الكيمياء الأخرى والمحتويات التي تقع خارج هذا النطاق المحدد.

إرشادات الحل

• استخدم اللترات عند حساب كميات المادة انطلاقًا من التراكيز بوحدة mol L⁻¹.
• أدرج الوحدات في الإجابات العددية، باستثناء الكميات التي لا وحدة لها، مثل الرقم الهيدروجيني (pH).
• قرّب الإجابات إلى عدد مناسب من الأرقام المعنوية، بما يتوافق مع البيانات المقدمة.
• اقرأ كل سؤال بعناية. واذكر الأدلة التي تدعم استنتاجاتك، ولا سيما عند تقييم البيانات أو مدى ملاءمة إحدى الطرق.

02الأسئلة

السؤال 1 (8 درجات)

يريد أحد الطلاب قياس الرقم الهيدروجيني لمنتج تنظيف منزلي قلوي باستخدام مجس رقمي لقياس pH.

تمت معايرة المجس باستخدام محلولي معايرة منظمين عند pH 4.00 وpH 7.00. ثم يفحص فني أداءه باستخدام أجزاء جديدة من ثلاثة محاليل معايرة منظمّة ذات قيم معتمدة.

ينص معيار القبول على أن تكون قراءة كل عملية تحقق ضمن ±0.05 وحدة pH من القيمة المعتمدة.

(a) احسب الانحراف المطلق بين القيمة المعتمدة وقراءة المجس لكل محلول منظم. (3 درجات)

(b) قرر ما إذا كانت هذه النتائج تبرر استخدام المجس عبر نطاق pH كاملًا، بما في ذلك قياس منتج التنظيف القلوي. برّر قرارك بالاستناد إلى معيار القبول. (درجتان)

(c) وضّح إجراءً تصحيحيًا مناسبًا وخطوة تحقق ينبغي إتمامهما قبل استخدام المجس لقياس منتج التنظيف. (3 درجات)

السؤال 2 (9 درجات)

يجمع فريق ميداني ثلاث قراءات مكررة للرقم الهيدروجيني والتوصيلية الكهربائية من كل واحدة من ثلاث عينات مياه. وتمثل كل مجموعة من القراءات قياسات متكررة للعينة نفسها.

تُعبَّر التوصيلية الكهربائية بوحدة الميكروسيمنز لكل سنتيمتر (µS cm⁻¹).

• العينة A
• العينة B
• العينة C

(a) احسب متوسط pH للعينتين A وC، مع إعطاء كل إجابة مقربة إلى منزلتين عشريتين. (درجتان)

(b) حدّد العينة التي تُظهر أقل قابلية لتكرار نتائج قياس pH. احسب مدى قراءاتها. (درجتان)

(c) احسب متوسط التوصيلية الكهربائية للعينة B. أدرج الوحدة المناسبة. (درجتان)

(d) اذكر استنتاجًا واحدًا تدعمه بيانات التوصيلية الكهربائية للعينة B. ثم اذكر استنتاجًا واحدًا لا يمكن التوصل إليه بشأن العينة اعتمادًا على التوصيلية الكهربائية وحدها. (درجتان)

(e) حدّد فحصًا إجرائيًا واحدًا ينبغي إجراؤه قبل قبول نتائج قياس pH للعينة B. (درجة واحدة)

السؤال 3 (11 درجة)

يدرس أحد الطلاب حموضة مشروب ليمون منزلي باستخدام المعايرة.

بلغت قيمة pH للمشروب الأصلي، التي قِيست بصورة منفصلة، 2.84.

يسحب الطالب باستخدام ماصة حجمًا قدره 10.00 mL من المشروب ويضعه في دورق حجمي سعته 100.0 mL، ثم يخففه بالماء المقطر حتى علامة المعايرة. بعد ذلك، تُعايَر كمية حجمية قدرها 20.00 mL من هذا المحلول المخفف، أي جزء مقاس منه، باستخدام محلول هيدروكسيد الصوديوم NaOH بتركيز 0.1000 mol L⁻¹.

حجم المعايرة (titre) هو حجم المحلول المعايِر الذي يُضاف للوصول إلى نقطة نهاية المعايرة.

أحجام المعايرة الثلاثة هي:

لأغراض الحسابات، افترض أن حمض الستريك هو الحمض الوحيد الذي يساهم في حجم المعايرة. استخدم معادلة التفاعل المقدمة:

\[ \ce{C6H8O7 + 3NaOH -> Na3C6H5O7 + 3H2O} \]

(a) احسب متوسط حجم المعايرة. (درجة واحدة)

(b) احسب كمية NaOH، بالمول، التي أُضيفت عند متوسط حجم المعايرة. (درجتان)

(c) احسب تركيز حمض الستريك في المشروب المخفف، بوحدة mol L⁻¹. (3 درجات)

(d) احسب تركيز حمض الستريك في المشروب الأصلي، بوحدة mol L⁻¹. (درجتان)

(e) اشرح لماذا تصف قيمة pH المقاسة والتركيز المحسوب من المعايرة خاصيتين مختلفتين للمشروب. (درجتان)

(f) اذكر سببًا واحدًا قد يجعل القيمة المحسوبة مختلفة عن التركيز الفعلي لحمض الستريك في مشروب حقيقي. (درجة واحدة)

السؤال 4 (12 درجة)

ينتج مصنع صناعي محلول تنظيف يحتوي على حمض أحادي البروتون يُمثَّل بالرمز HZ. ويتفاعل الحمض أحادي البروتون مع مول واحد من NaOH لكل مول من الحمض.

يجري فني ضبط الجودة معايرة عينة حجمها 25.00 mL من كل دفعة باستخدام محلول NaOH قياسي التركيز، بعد توحيد تركيزه، وقدره 0.1500 mol L⁻¹.

معادلة التفاعل هي:

\[ \ce{HZ + NaOH -> NaZ + H2O} \]

تشترط مواصفات المنتج أن يتراوح تركيز الحمض بين 0.185 و0.195 mol L⁻¹، شاملًا الحدين.

سُجّلت أحجام المعايرة الآتية.

(a) احسب متوسط حجم المعايرة لكل دفعة. (درجتان)

(b) احسب تركيز الحمض في كل دفعة، بوحدة mol L⁻¹. (4 درجات)

(c) حدّد الدفعة التي تستوفي مواصفات المنتج. ادعم قرارك بأدلة عددية. (درجتان)

(d) اشرح سببًا واحدًا لجمع أحجام معايرة مكررة. واذكر قيدًا واحدًا للاعتماد على القياسات المكررة وحدها. (درجتان)

(e) اقترح إجراءين مناسبين لضبط الجودة للدفعة B قبل السماح باستخدامها. (درجتان)

السؤال 5 (10 درجات)

يقود فريق من حراس الأراضي التابع لمجتمع من السكان الأصليين مشروعًا خياليًا معاصرًا للرصد البيئي. يختار الفريق موقعين للرصد ويجمع بين ملاحظاته المستندة إلى معرفته بالمكان والقياسات المأخوذة باستخدام مجسات رقمية لقياس pH وأجهزة قياس التوصيلية الكهربائية.

يُعدّ شريك بحثي مسودة تقرير يصف المشروع بأنه «طريقة تقليدية للسكان الأصليين لتحديد المياه الحمضية»، مستندًا فقط إلى قراءات الأجهزة. ويقترح الشريك أيضًا نشر المواقع الدقيقة للعينات وملاحظات الفريق من دون الحصول على موافقة إضافية من المجتمع.

هذا السيناريو خيالي. ولا يصف مجتمعًا بعينه أو ممارسة ثقافية محددة أو نظامًا معرفيًا معينًا.

(a) اشرح ما الذي يمكن أن تثبته قياسات pH والتوصيلية الكهربائية، كلٌّ على حدة، بشأن عينة مياه. واذكر قيدًا واحدًا لكل قياس. (4 درجات)

(b) حدّد إجراءين من شأنهما دعم التعاون القائم على الاحترام، وتعزيز سيطرة المجتمع على المعارف والبيانات المرتبطة بالمشروع. (درجتان)

(c) قيّم الوصف المقترح للمشروع. واقترح طريقة أكثر دقة لوصف العمل في مورد تعليمي منشور. (درجتان)

(d) حدّد فحصين علميين ينبغي إجراؤهما قبل الإبلاغ عن القياسات الميدانية. (درجتان)

03الحلول المفصلة ودليل التصحيح

تُمنح درجات متابعة الحل عندما يطبّق الطالب طريقة صحيحة على نتيجة عددية سابقة، حتى إذا كانت تلك النتيجة تتضمن خطأ. تُقبل الطرق المكافئة رياضيًا، والتقريبات المناسبة، والإجراءات البديلة الصحيحة عندما يسمح السؤال بذلك.

حل السؤال 1

(a) احسب الانحرافات المطلقة. (3 درجات)

الانحراف المطلق هو القيمة المطلقة للفرق بين قراءة المجس وقيمة pH المعتمدة.

بالنسبة إلى المحلول المنظم عند pH 4.00:

\[ |4.02-4.00|=0.02 \]

بالنسبة إلى المحلول المنظم عند pH 7.00:

\[ |6.99-7.00|=0.01 \]

بالنسبة إلى المحلول المنظم عند pH 10.00:

\[ |9.62-10.00|=0.38 \]

الانحرافات هي 0.02 و0.01 و0.38 وحدة pH، على التوالي.

التصحيح:

• درجة واحدة لحساب انحراف المحلول المنظم عند pH 4.00.
• درجة واحدة لحساب انحراف المحلول المنظم عند pH 7.00.
• درجة واحدة لحساب انحراف المحلول المنظم عند pH 10.00.

(b) قيّم مدى ملاءمة المجس. (درجتان)

لا يستوفي المجس معيار القبول عبر نطاق pH كاملًا.

يقع فحصا pH 4.00 وpH 7.00 ضمن الانحراف المسموح به، وهو ±0.05. لكن فحص pH 10.00 يُظهر انحرافًا قدره 0.38، وهو أكبر من الحد المسموح به.

لذلك، لا تبرر النتائج استخدام المجس لقياس منتج التنظيف القلوي قبل معالجة مشكلة المعايرة.

التصحيح:

• درجة واحدة للاستنتاج الصحيح بأن المجس غير مقبول عبر النطاق الكامل.
• درجة واحدة لتحديد فشل فحص pH 10.00 ومقارنة انحرافه بحدود السماح.

(c) اقترح إجراءً تصحيحيًا. (3 درجات)

يمكن اتباع إجراء مناسب يتضمن ما يأتي:

1. تنظيف المجس وشطفه، وفحصه بحثًا عن أي تلف، والتحقق من أنه خُزّن بالطريقة الصحيحة.
2. إعادة معايرته باستخدام محاليل منظمة جديدة وملائمة، بما فيها محاليل pH 7.00 وpH 10.00 لتغطية النطاق القلوي المتوقع.
3. التحقق من المعايرة باستخدام معيار معروف ومناسب قبل قياس منتج التنظيف. ينبغي عدم استخدام المجس لإصدار نتائج قبل أن تستوفي الفحوص معيار القبول. وإذا استمر فشله، فينبغي صيانته أو استبداله.

التصحيح:

• درجة واحدة لخطوة مناسبة تتعلق بالتنظيف أو الفحص أو الصيانة.
• درجة واحدة لإعادة المعايرة باستخدام محاليل منظمة جديدة ومناسبة.
• درجة واحدة للتحقق باستخدام معيار معروف، واتخاذ إجراء مناسب إذا استمر فشل المجس.

حل السؤال 2

(a) احسب متوسط pH للعينتين A وC. (درجتان)

يُحسب المتوسط بجمع القراءات المكررة ثم القسمة على ثلاثة.

بالنسبة إلى العينة A:

\[ \begin{aligned} \text{متوسط pH} &=\frac{6.42+6.48+6.43}{3}\\ &=\frac{19.33}{3}\\ &=6.44 \end{aligned} \]

بالنسبة إلى العينة C:

\[ \begin{aligned} \text{متوسط pH} &=\frac{7.21+7.24+7.22}{3}\\ &=\frac{21.67}{3}\\ &=7.22 \end{aligned} \]

التصحيح:

• درجة واحدة لمتوسط pH الصحيح للعينة A.
• درجة واحدة لمتوسط pH الصحيح للعينة C.

(b) حدّد العينة الأقل قابلية لتكرار النتائج. (درجتان)

العينة B هي الأقل قابلية لتكرار النتائج، لأن قراءاتها تتباين بدرجة أكبر بكثير من قراءات العينتين A وC.

المدى هو أعلى قراءة ناقص أدنى قراءة:

\[ \begin{aligned} \text{المدى}&=7.82-5.12\\ &=2.70\text{ وحدة pH} \end{aligned} \]

يشير هذا المدى الكبير إلى عدم اتساق قياسات pH المكررة للعينة B.

التصحيح:

• درجة واحدة لتحديد العينة B.
• درجة واحدة لحساب المدى، وهو 2.70 وحدة pH.

(c) احسب متوسط التوصيلية الكهربائية للعينة B. (درجتان)

متوسط التوصيلية الكهربائية هو:

\[ \begin{aligned} \text{متوسط التوصيلية الكهربائية} &=\frac{620+625+618}{3}\\ &=\frac{1863}{3}\\ &=621\text{ µS cm}^{-1} \end{aligned} \]

التصحيح:

• درجة واحدة لحساب المتوسط بصورة صحيحة.
• درجة واحدة للإجابة الصحيحة مع الوحدة.

(d) فسّر بيانات التوصيلية الكهربائية. (درجتان)

يبلغ متوسط التوصيلية الكهربائية للعينة B مقدار 621 µS cm⁻¹، وهو أعلى بكثير من متوسط التوصيلية الكهربائية للعينة A، البالغ 182 µS cm⁻¹، أو للعينة C، البالغ نحو 206 µS cm⁻¹.

يدعم ذلك الاستنتاج بأن العينة B تحتوي على كمية أكبر من الأيونات المتحركة الذائبة. ومع ذلك، لا تستطيع التوصيلية الكهربائية وحدها تحديد الأيونات الموجودة أو إثبات ما إذا كانت العينة حمضية أم قلوية.

التصحيح:

• درجة واحدة لاستنتاج معقول يستند إلى ارتفاع التوصيلية الكهربائية.
• درجة واحدة لتوضيح قيد صحيح، مثل عدم القدرة على تحديد أيونات معينة أو تحديد الحموضة اعتمادًا على التوصيلية الكهربائية وحدها.

(e) اقترح فحصًا إجرائيًا واحدًا. (درجة واحدة)

يمكن للفني شطف مجس pH، ووضعه في جزء جديد من العينة B، وانتظار استقرار القراءة، ثم تكرار القياس. وبدلًا من ذلك، يمكنه التحقق من معايرة المجس باستخدام محاليل منظمة مناسبة.

قد تساعد أي من الطريقتين في تحديد ما إذا كانت القراءات غير المتسقة ناتجة عن إجراء القياس أم عن الجهاز نفسه.

التصحيح:

• درجة واحدة لفحص إجرائي صحيح.

حل السؤال 3

(a) احسب متوسط حجم المعايرة. (درجة واحدة)

\[ \begin{aligned} \text{متوسط حجم المعايرة} &=\frac{12.35+12.45+12.40}{3}\\ &=12.40\text{ mL} \end{aligned} \]

التصحيح:

• درجة واحدة لمتوسط حجم المعايرة الصحيح.

(b) احسب كمية NaOH. (درجتان)

أولًا، حوّل متوسط حجم المعايرة إلى لترات:

\[ 12.40\text{ mL}=0.01240\text{ L} \]

تُحسب كمية المادة المذابة، \(n\)، بضرب تركيزها، \(c\)، في حجمها، \(V\)، بوحدة اللتر.

\[ \begin{aligned} n(\ce{NaOH})&=cV\\ &=0.1000\times0.01240\\ &=0.001240\text{ mol} \end{aligned} \]

إذن، كمية NaOH المضافة هي \(1.240\times10^{-3}\) mol.

التصحيح:

• درجة واحدة لتحويل حجم المعايرة إلى لترات واستخدام العلاقة الصحيحة.
• درجة واحدة لحساب كمية المادة الصحيحة بالمول.

(c) احسب التركيز في المشروب المخفف. (3 درجات)

توضح المعادلة المقدمة أن مولًا واحدًا من حمض الستريك يتفاعل مع ثلاثة مولات من NaOH.

لذلك:

\[ \begin{aligned} n(\text{حمض الستريك}) &=\frac{n(\ce{NaOH})}{3}\\ &=\frac{0.001240}{3}\\ &=4.133\times10^{-4}\text{ mol} \end{aligned} \]

حجم الجزء الذي خضع للمعايرة هو 20.00 mL، أي 0.02000 L.

يُحسب تركيز حمض الستريك في المشروب المخفف كما يأتي:

\[ \begin{aligned} c&=\frac{n}{V}\\ &=\frac{4.133\times10^{-4}}{0.02000}\\ &=0.02067\text{ mol L}^{-1} \end{aligned} \]

التصحيح:

• درجة واحدة للتطبيق الصحيح للنسبة المولية 1:3 بين حمض الستريك وNaOH.
• درجة واحدة للقسمة على حجم الجزء المعايَر الصحيح بوحدة اللتر.
• درجة واحدة لحساب التركيز الصحيح مع الوحدة.

(d) احسب التركيز في المشروب الأصلي. (درجتان)

خُففت العينة الأصلية، التي كان حجمها 10.00 mL، إلى حجم نهائي قدره 100.0 mL.

معامل التخفيف هو:

\[ \text{معامل التخفيف}=\frac{100.0}{10.00}=10.00 \]

لذلك، يكون التركيز الأصلي أكبر بعشرة أضعاف من التركيز في المحلول المخفف:

\[ \begin{aligned} c_{\text{الأصلي}} &=0.02067\times10.00\\ &=0.2067\text{ mol L}^{-1} \end{aligned} \]

يُقدَّر تركيز حمض الستريك في المشروب الأصلي بمقدار \(0.2067\text{ mol L}^{-1}\)، وفقًا للافتراض المذكور.

التصحيح:

• درجة واحدة لتحديد معامل التخفيف 10.00 وتطبيقه.
• درجة واحدة لحساب التركيز الأصلي الصحيح مع الوحدة.

(e) اشرح الفرق بين pH ونتائج المعايرة. (درجتان)

تشير قيمة pH البالغة 2.84 إلى مدى حموضة المشروب الأصلي وقت القياس. وترتبط هذه القيمة بفعالية أيونات الهيدروجين في المحلول.

تقيس المعايرة كمية NaOH اللازمة لمعادلة الأحماض حتى نقطة النهاية المختارة. وبموجب الافتراض المذكور، يتيح ذلك تقدير تركيز حمض الستريك. وبصورة أعم، يمكن استخدام المعايرة لتحديد الحموضة القابلة للمعايرة، وهي خاصية تختلف عن pH.

تجيب القياسات عن سؤالين مختلفين؛ لذلك لا يمكن التعويض عن قيمة pH مباشرةً في حسابات المعايرة.

التصحيح:

• درجة واحدة لتوضيح ما تشير إليه قيمة pH.
• درجة واحدة لتوضيح ما تقيسه المعايرة والتمييز بينها وبين pH.

(f) اذكر أحد القيود. (درجة واحدة)

قد يحتوي المشروب الحقيقي على أحماض أخرى تتفاعل أيضًا مع NaOH. وإذا وُجدت هذه الأحماض، فقد تقيس المعايرة الحموضة الكلية القابلة للمعايرة في المشروب بدلًا من قياس التركيز الفعلي لحمض الستريك وحده.

التصحيح:

• درجة واحدة لتحديد قيد صحيح، مثل وجود أحماض أخرى أو عدم اليقين في تحديد نقطة النهاية.

حل السؤال 4

(a) احسب متوسط حجم المعايرة لكل دفعة. (درجتان)

بالنسبة إلى الدفعة A:

\[ \begin{aligned} \text{متوسط حجم المعايرة} &=\frac{31.55+31.60+31.65}{3}\\ &=31.60\text{ mL} \end{aligned} \]

بالنسبة إلى الدفعة B:

\[ \begin{aligned} \text{متوسط حجم المعايرة} &=\frac{34.20+34.15+34.25}{3}\\ &=34.20\text{ mL} \end{aligned} \]

التصحيح:

• درجة واحدة لمتوسط حجم المعايرة الصحيح للدفعة A.
• درجة واحدة لمتوسط حجم المعايرة الصحيح للدفعة B.

(b) احسب تركيز الحمض في كل دفعة. (4 درجات)

تكون النسبة المولية بين HZ وNaOH في التفاعل 1:1. لذلك، تساوي كمية الحمض في كل عينة كمية NaOH المضافة عند متوسط حجم المعايرة.

بالنسبة إلى الدفعة A:

\[ \begin{aligned} n(\ce{NaOH}) &=cV\\ &=0.1500\times0.03160\\ &=0.004740\text{ mol} \end{aligned} \]

يُحسب تركيز الحمض كما يأتي:

\[ \begin{aligned} c(\ce{HZ}) &=\frac{0.004740}{0.02500}\\ &=0.1896\text{ mol L}^{-1} \end{aligned} \]

بالنسبة إلى الدفعة B:

\[ \begin{aligned} n(\ce{NaOH}) &=0.1500\times0.03420\\ &=0.005130\text{ mol} \end{aligned} \]

يُحسب تركيز الحمض كما يأتي:

\[ \begin{aligned} c(\ce{HZ}) &=\frac{0.005130}{0.02500}\\ &=0.2052\text{ mol L}^{-1} \end{aligned} \]

التركيزان المحسوبان هما 0.1896 mol L⁻¹ للدفعة A و0.2052 mol L⁻¹ للدفعة B.

التصحيح:

• درجة واحدة لحساب كمية NaOH للدفعة A بصورة صحيحة.
• درجة واحدة لحساب تركيز الحمض في الدفعة A بصورة صحيحة.
• درجة واحدة لحساب كمية NaOH للدفعة B بصورة صحيحة.
• درجة واحدة لحساب تركيز الحمض في الدفعة B بصورة صحيحة.

(c) حدّد الدفعة التي تستوفي المواصفات. (درجتان)

تستوفي الدفعة A المواصفات، لأن تركيزها البالغ 0.1896 mol L⁻¹ يقع ضمن النطاق المسموح به، من 0.185 إلى 0.195 mol L⁻¹.

أما الدفعة B فلا تستوفي المواصفات، لأن تركيزها البالغ 0.2052 mol L⁻¹ يتجاوز الحد الأعلى البالغ 0.195 mol L⁻¹.

التصحيح:

• درجة واحدة لتحديد الدفعة A بصورة صحيحة على أنها مستوفية للمواصفات، والدفعة B على أنها غير مستوفية لها.
• درجة واحدة لدعم القرار بالتراكيز المحسوبة وحدود المواصفات.

(d) اشرح الغرض من أحجام المعايرة المكررة وأحد قيودها. (درجتان)

تساعد أحجام المعايرة المكررة في تقييم قابلية تكرار النتائج. فالنتائج المتقاربة تقدم دليلًا على أن إجراء القياس ينتج نتائج متسقة، بينما قد تشير نتيجة غير معتادة إلى خطأ عشوائي أو مشكلة إجرائية.

ومع ذلك، لا تكشف القياسات المكررة بالضرورة عن الأخطاء المنهجية. فعلى سبيل المثال، قد يؤثر جهاز قياس لم تتم معايرته بصورة صحيحة، أو تركيز غير دقيق لمحلول NaOH، في جميع التجارب بطريقة متشابهة.

التصحيح:

• درجة واحدة لتوضيح كيفية مساعدة أحجام المعايرة المكررة في تقييم الاتساق أو تحديد النتائج الشاذة.
• درجة واحدة لتحديد أحد القيود، مثل عدم القدرة على اكتشاف خطأ منهجي بالتكرار وحده.

(e) اقترح إجراءين لضبط جودة الدفعة B. (درجتان)

أولًا، ينبغي حجز الدفعة B وعدم السماح باستخدامها ما دامت النتيجة خارج نطاق المواصفات.

ثانيًا، ينبغي جمع عينة جديدة ممثلة للدفعة وإعادة المعايرة باستخدام معدات تم التحقق من صلاحيتها ومحلول NaOH موحّد التركيز. وإذا تأكدت النتيجة، فينبغي التحقيق في عملية الإنتاج وتطبيق الإجراء التصحيحي المعتمد في المصنع قبل إعادة اختبار الدفعة.

التصحيح:

• درجة واحدة للتوصية بحجز الدفعة إلى حين تأكيد النتيجة.
• درجة واحدة للتوصية بأخذ عينة جديدة أو إعادة الاختبار أو إجراء تحقيق مناسب قبل السماح باستخدام الدفعة.

حل السؤال 5

(a) اشرح ما الذي تثبته قياسات pH والتوصيلية الكهربائية. (4 درجات)

يشير pH إلى مدى حموضة عينة المياه أو قاعديتها. ومع ذلك، لا يحدد قياس pH وحده المادة المسؤولة عن الحموضة المقاسة، ولا يفسر مصدرها.

تشير التوصيلية الكهربائية إلى مدى قدرة المحلول على توصيل التيار الكهربائي، وهو أمر يعتمد على وجود الأيونات المتحركة الذائبة وسلوكها. ومع ذلك، لا تستطيع التوصيلية الكهربائية وحدها تحديد الأيونات الموجودة على وجه التحديد، ولا إثبات ما إذا كانت المياه حمضية أم قلوية.

توفر القياسات معلومات متكاملة. لكن أيًا منها لا يحدد بمفرده سبب حدوث تغير في جودة المياه.

التصحيح:

• درجة واحدة لتوضيح ما تشير إليه قيمة pH.
• درجة واحدة لذكر أحد قيود قياسات pH.
• درجة واحدة لتوضيح ما تشير إليه التوصيلية الكهربائية.
• درجة واحدة لذكر أحد قيود قياسات التوصيلية الكهربائية.

(b) اقترح إجراءين لدعم التعاون القائم على الاحترام. (درجتان)

من الإجراءات المناسبة:

1. الحصول على موافقة مستنيرة من المجتمع المعني واتباع بروتوكولاته قبل استخدام الملاحظات أو معلومات المواقع أو مشاركتها أو نشرها.
2. الاتفاق على كيفية احتفاظ المجتمع بالسيطرة على معارفه وبياناته ومراجعتها وتفسيرها والموافقة على استخدامها، بما يشمل الإسناد المناسب للمصادر والقيود المفروضة على مشاركة المواقع الحساسة.

تتنوع شعوب السكان الأصليين وسكان جزر مضيق توريس. ولا ينبغي للباحثين افتراض أن بروتوكولات مجتمع معين أو معارفه أو تفضيلاته تنطبق على مجتمع آخر.

التصحيح:

• درجة واحدة لإجراء مناسب يتعلق بالموافقة أو التشاور أو بروتوكولات المجتمع.
• درجة واحدة لإجراء مناسب يتعلق بالسيطرة على البيانات أو الموافقة على النشر أو الإسناد أو حماية المعلومات الحساسة.

(c) قيّم الوصف المقترح. (درجتان)

لا تدعم الأدلة المقدمة هذا الوصف. فاستخدام المجسات الرقمية في مشروع معاصر يقوده المجتمع لا يثبت، في حد ذاته، أن الطريقة تقليدية. كما أن استخدام الأجهزة في مشروع واحد لا يبرر تعميم هذا الادعاء على جميع شعوب السكان الأصليين وسكان جزر مضيق توريس.

يمكن استخدام الوصف الأكثر دقة الآتي:

مشروع معاصر لرصد المياه يقوده المجتمع، ويجمع بين الملاحظات المستندة إلى معرفة المكان وقياسات pH والتوصيلية الكهربائية، ويُوصف العمل وتُشارك نتائجه بموافقة المجتمع المشارك.

ينبغي عدم وصف أي معرفة أو ممارسة ثقافية محددة إلا بالاستناد إلى أدلة وسياق مناسبين، وبعد الحصول على الإذن وتقديم الإسناد الملائم.

التصحيح:

• درجة واحدة لتوضيح سبب عدم دعم الوصف المقترح بالأدلة أو سبب تعميمه المفرط.
• درجة واحدة لاقتراح وصف بديل دقيق يراعي السياق المناسب.

(d) حدّد فحصين علميين. (درجتان)

تشمل الفحوص المناسبة ما يأتي:

• التحقق من معايرة مجس pH وجهاز قياس التوصيلية الكهربائية باستخدام معايير مناسبة قبل العمل الميداني وبعده.
• جمع قياسات مكررة باتباع إجراء موحد، وشطف المجسات بين العينات، وتسجيل ظروف أخذ العينات ذات الصلة.

تساعد هذه الفحوص في تحديد مدى موثوقية القياسات وإمكانية مقارنة النتائج بطريقة ذات معنى.

التصحيح:

• درجة واحدة لفحص صحيح لمعايرة الأجهزة أو التحقق منها.
• درجة واحدة لفحص صحيح يتعلق بأخذ العينات أو تكرار القياسات أو جودة القياس.