Q: دانشآموزی دو قطعه به دست آورده است: قطعهی اول زیر ضربهی چکش خم میشود و جریان برق را بهخوبی از خود عبور میدهد؛ قطعهی دوم زیر همان ضربه میشکند و جریان برق را از خود عبور نمیدهد. با توجه به مقایسهی فلز آهن و سنگ معدن آهن، بهترتیب قطعهی اول و قطعهی دوم کداماند؟

قطعهی اول فلز آهن و قطعهی دوم سنگ معدن آهن است. — فلز آهن نرم و چکشخوار است و زیر ضربه خم میشود، در حالی که سنگ معدن آهن شکننده است؛ از طرفی فلز آهن رسانای جریان برق است ولی سنگ معدن آهن نارساناست. بنابراین قطعهی اول (خمشونده و رسانا) فلز آهن و قطعهی دوم (شکننده و نارسانا) سنگ معدن آهن است، یعنی «قطعهی اول فلز آهن و قطعهی دوم سنگ معدن آهن است» درست است. «قطعهی اول سنگ معدن آهن و قطعهی دوم فلز آهن است» ویژگیها را دقیقاً برعکس نسبت میدهد. «هر دو قطعه فلز آهناند و فقط خلوص آنها متفاوت است» رد میشود، چون خلوصِ متفاوت نمیتواند رسانایی را کاملاً از بین ببرد یا چکشخواری را به شکنندگی تبدیل کند؛ این دو رفتار متضاد نشانهی دو مادهی متفاوت (فلز خالص در برابر ترکیب) است. «هر دو قطعه سنگ معدن آهناند که از دو معدن متفاوت استخراج شدهاند» هم رد میشود، چون طبق متن فصل سنگ معدن آهن همواره شکننده و نارساناست و منشأ معدنی نمیتواند نمونهای از آن را رسانا و چکشخوار کند. تلهٔ تستی: نام یکسان («آهن») باعث میشود گمان شود سنگ معدن آهن باید رفتاری شبیه فلز آهن داشته باشد، در حالیکه سنگ معدن یک ترکیب شیمیایی (اکسید آهن) است، نه فلز خالص، و رفتار فیزیکیاش کاملاً متفاوت است.

Q: بخشی از مواد موردنیاز بشر مستقیماً و بدون فرآوری از طبیعت گرفته میشوند و بخش بزرگتری نیاز به تغییر و فرآوری دارند. کدام گروه از مواد زیر، نمونهی درستی از دستهی «مستقیم» است؟

طلا، نمک و الماس — طبق متن فصل، طلا، نمک و الماس نمونههای موادی هستند که مستقیم و بدون فرآیند تغییردهنده از طبیعت به دست میآیند، پس «طلا، نمک و الماس» درست است. «فولاد، سیمان و شیشه» رد میشود چون هر سه محصول فرآوری صنعتیاند (فولاد از ذوب سنگ معدن با کربن، سیمان از حرارتدادن آهک و خاک رس، شیشه از ذوب ماسه) و هیچکدام مستقیم از طبیعت برداشته نمیشوند. «برنز، برنج و فولاد ساده» رد میشود چون اینها آلیاژند و آلیاژ همیشه محصول ذوب و ترکیب فلزهاست، نه مادهی خام طبیعی. «آهک، بتن و سفال» هم رد میشود چون آهک از حرارتدادن سنگ آهک، بتن از مخلوط چند مادهی فرآوریشده و سفال از پختن خاک رس به دست میآید. تلهٔ تستی: برخی گمان میکنند چون آهک یا سفال از یک مادهی طبیعی (سنگ آهک، خاک رس) شروع میشوند، خودشان هم «مستقیم» به حساب میآیند، در حالیکه تنها مادهی خامِ آنها طبیعی است، نه خودِ محصول فرآوریشدهی نهایی.

Q: بیشتر فلزها در طبیعت بهصورت ترکیب (مانند اکسید) یافت میشوند، نه به شکل فلز خالص؛ آهن نمونهی بارز این قاعده است. کدام گزینه استثنای درستی برای این قاعده معرفی میکند؟

طلا، که گاهی بهصورت فلز خالص در طبیعت یافت میشود. — طبق «اشتباهات رایج دانشآموزان» در متن فصل، بیشتر فلزها بهجز طلا و گاهی مس و نقره در معدن بهشکل ترکیب هستند؛ یعنی طلا یکی از استثناهای شناختهشدهای است که میتواند بهصورت فلز خالص یافت شود، پس «طلا، که گاهی بهصورت فلز خالص در طبیعت یافت میشود» درست است. «آهن، که همیشه بهصورت فلز کاملاً خالص یافت میشود» دقیقاً برعکس متن فصل است؛ آهن نمونهی اصلی فلزی است که بهشکل ترکیب (اکسیدهای آهن) یافت میشود، نه استثنا. «آلومینیم، که بهدلیل فراوانی زیاد همیشه به شکل خالص است» هم نادرست است؛ فراوانی زیاد هیچ ربطی به خالصبودن ندارد و آلومینیم هم مانند آهن معمولاً بهشکل ترکیب (در سنگ معدن بوکسیت) یافت میشود. «کروم، که هرگز در معدن بهشکل ترکیب یافت نمیشود» هم نادرست است چون کروم هم مانند اغلب فلزها در طبیعت عمدتاً بهشکل ترکیب وجود دارد. تلهٔ تستی: فراوانیِ زیاد یک فلز در پوستهی زمین (مانند آلومینیم) با «خالصبودن» آن دو مفهوم کاملاً متفاوتاند؛ فراوانبودن دلیلی بر خالصبودن نیست.

Q: دانشآموزی دو نمونه سنگ معدن آهن جمعآوری کرده است: نمونهی اول قرمزرنگ است و هیچ واکنشی به آهنربا نشان نمیدهد؛ نمونهی دوم سیاهرنگ است و کمی به آهنربا جذب میشود. با توجه به نکات فصل دربارهی اکسیدهای آهن، بهترتیب نمونهی اول و نمونهی دوم کدام کانیاند؟

نمونهی اول هماتیت و نمونهی دوم مگنتیت است. — طبق «نکات فراتر از کتاب»، $Fe_2O_3$ (هماتیت) قرمزرنگ است و $Fe_3O_4$ (مگنتیت) سیاهرنگ است و خاصیت آهنربایی ضعیفی هم دارد. نمونهی اول (قرمز و بدون واکنش به آهنربا) هماتیت و نمونهی دوم (سیاه و کمی مغناطیسی) مگنتیت است، پس «نمونهی اول هماتیت و نمونهی دوم مگنتیت است» درست است. «نمونهی اول مگنتیت و نمونهی دوم هماتیت است» رنگها و خاصیت مغناطیسی را برعکس به کانیها نسبت میدهد. «هر دو نمونه هماتیتاند، فقط از دو معدن متفاوتاند» رد میشود چون هماتیت خاصیت آهنربایی ندارد و نمیتواند نمونهی دوم (مغناطیسی) را توضیح دهد. «هر دو نمونه مگنتیتاند، فقط درجهی خلوص متفاوتی دارند» هم رد میشود چون تفاوت رنگ قرمز در برابر سیاه ناشی از خلوص نیست، بلکه دو کانی متفاوت با ساختار شیمیایی متفاوتاند. تلهٔ تستی: رنگ و خاصیت مغناطیسی دو ویژگی مستقل بهنظر میرسند، اما در اینجا هر دو همزمان باید با یک کانی واحد سازگار باشند؛ نادیدهگرفتن یکی از دو نشانه باعث انتخاب گزینهی نادرست میشود.

Q: با اینکه آلومینیم فراوانترین فلز پوستهی زمین است و آهن در رتبهی دوم قرار دارد، در صنعت از آهن بسیار بیشتر از آلومینیم استفاده میشود. کدام گزینه دلیل علمی درستی برای این موضوع بیان میکند؟

چون استخراج آلومینیم از سنگ معدنش (بوکسیت) پرهزینهتر و پرانرژیتر از استخراج آهن است. — طبق «نکات فراتر از کتاب»، اگرچه آلومینیم فراوانترین فلز پوستهی زمین است (حدود ۸٪ از جرم پوسته)، استخراج آن از سنگ معدنش (بوکسیت) پرهزینهتر و پرانرژیتر از استخراج آهن است؛ به همین دلیل آهن با وجود فراوانی کمتر، کاربرد صنعتی بسیار بیشتری دارد، پس «چون استخراج آلومینیم از سنگ معدنش (بوکسیت) پرهزینهتر و پرانرژیتر از استخراج آهن است» درست است. «چون آلومینیم اصلاً در پوستهی زمین بهشکل ترکیب یافت نمیشود» رد میشود چون آلومینیم هم مانند بیشتر فلزها در طبیعت بهشکل ترکیب (در بوکسیت) یافت میشود، نه فلز خالص. «چون آهن برخلاف آلومینیم، فلز نیست و نوعی آلیاژ محسوب میشود» رد میشود چون آهن خودش یک فلز خالص است و تازه از ترکیب آن با کربن، آلیاژهایی مانند فولاد ساخته میشود. «چون آلومینیم فقط در اعماق غیرقابلدسترسِ زمین یافت میشود» هم رد میشود چون طبق متن، آلومینیم در پوستهی زمین (همان لایهی در دسترس) فراوانترین فلز است. تلهٔ تستی: فراوانی یک فلز در پوستهی زمین با آسانی و ارزانیِ استخراج آن دو موضوع کاملاً جداگانهاند؛ فراوانبودن بهتنهایی تضمینکنندهی کاربرد صنعتی گسترده نیست.

Question 1

دانش‌آموزی دو قطعه به دست آورده است: قطعه‌ی اول زیر ضربه‌ی چکش خم می‌شود و جریان برق را به‌خوبی از خود عبور می‌دهد؛ قطعه‌ی دوم زیر همان ضربه می‌شکند و جریان برق را از خود عبور نمی‌دهد. با توجه به مقایسه‌ی فلز آهن و سنگ معدن آهن، به‌ترتیب قطعه‌ی اول و قطعه‌ی دوم کدام‌اند؟

Accepted Answer

قطعه‌ی اول فلز آهن و قطعه‌ی دوم سنگ معدن آهن است. — فلز آهن نرم و چکش‌خوار است و زیر ضربه خم می‌شود، در حالی که سنگ معدن آهن شکننده است؛ از طرفی فلز آهن رسانای جریان برق است ولی سنگ معدن آهن نارساناست. بنابراین قطعه‌ی اول (خم‌شونده و رسانا) فلز آهن و قطعه‌ی دوم (شکننده و نارسانا) سنگ معدن آهن است، یعنی «قطعه‌ی اول فلز آهن و قطعه‌ی دوم سنگ معدن آهن است» درست است. «قطعه‌ی اول سنگ معدن آهن و قطعه‌ی دوم فلز آهن است» ویژگی‌ها را دقیقاً برعکس نسبت می‌دهد. «هر دو قطعه فلز آهن‌اند و فقط خلوص آن‌ها متفاوت است» رد می‌شود، چون خلوصِ متفاوت نمی‌تواند رسانایی را کاملاً از بین ببرد یا چکش‌خواری را به شکنندگی تبدیل کند؛ این دو رفتار متضاد نشانه‌ی دو ماده‌ی متفاوت (فلز خالص در برابر ترکیب) است. «هر دو قطعه سنگ معدن آهن‌اند که از دو معدن متفاوت استخراج شده‌اند» هم رد می‌شود، چون طبق متن فصل سنگ معدن آهن همواره شکننده و نارساناست و منشأ معدنی نمی‌تواند نمونه‌ای از آن را رسانا و چکش‌خوار کند. تلهٔ تستی: نام یکسان («آهن») باعث می‌شود گمان شود سنگ معدن آهن باید رفتاری شبیه فلز آهن داشته باشد، در حالی‌که سنگ معدن یک ترکیب شیمیایی (اکسید آهن) است، نه فلز خالص، و رفتار فیزیکی‌اش کاملاً متفاوت است.

Question 2

بخشی از مواد موردنیاز بشر مستقیماً و بدون فرآوری از طبیعت گرفته می‌شوند و بخش بزرگ‌تری نیاز به تغییر و فرآوری دارند. کدام گروه از مواد زیر، نمونه‌ی درستی از دسته‌ی «مستقیم» است؟

Accepted Answer

طلا، نمک و الماس — طبق متن فصل، طلا، نمک و الماس نمونه‌های موادی هستند که مستقیم و بدون فرآیند تغییردهنده از طبیعت به دست می‌آیند، پس «طلا، نمک و الماس» درست است. «فولاد، سیمان و شیشه» رد می‌شود چون هر سه محصول فرآوری صنعتی‌اند (فولاد از ذوب سنگ معدن با کربن، سیمان از حرارت‌دادن آهک و خاک رس، شیشه از ذوب ماسه) و هیچ‌کدام مستقیم از طبیعت برداشته نمی‌شوند. «برنز، برنج و فولاد ساده» رد می‌شود چون این‌ها آلیاژند و آلیاژ همیشه محصول ذوب و ترکیب فلزهاست، نه ماده‌ی خام طبیعی. «آهک، بتن و سفال» هم رد می‌شود چون آهک از حرارت‌دادن سنگ آهک، بتن از مخلوط چند ماده‌ی فرآوری‌شده و سفال از پختن خاک رس به دست می‌آید. تلهٔ تستی: برخی گمان می‌کنند چون آهک یا سفال از یک ماده‌ی طبیعی (سنگ آهک، خاک رس) شروع می‌شوند، خودشان هم «مستقیم» به حساب می‌آیند، در حالی‌که تنها ماده‌ی خامِ آن‌ها طبیعی است، نه خودِ محصول فرآوری‌شده‌ی نهایی.

Question 3

بیشتر فلزها در طبیعت به‌صورت ترکیب (مانند اکسید) یافت می‌شوند، نه به شکل فلز خالص؛ آهن نمونه‌ی بارز این قاعده است. کدام گزینه استثنای درستی برای این قاعده معرفی می‌کند؟

Accepted Answer

طلا، که گاهی به‌صورت فلز خالص در طبیعت یافت می‌شود. — طبق «اشتباهات رایج دانش‌آموزان» در متن فصل، بیشتر فلزها به‌جز طلا و گاهی مس و نقره در معدن به‌شکل ترکیب هستند؛ یعنی طلا یکی از استثناهای شناخته‌شده‌ای است که می‌تواند به‌صورت فلز خالص یافت شود، پس «طلا، که گاهی به‌صورت فلز خالص در طبیعت یافت می‌شود» درست است. «آهن، که همیشه به‌صورت فلز کاملاً خالص یافت می‌شود» دقیقاً برعکس متن فصل است؛ آهن نمونه‌ی اصلی فلزی است که به‌شکل ترکیب (اکسیدهای آهن) یافت می‌شود، نه استثنا. «آلومینیم، که به‌دلیل فراوانی زیاد همیشه به شکل خالص است» هم نادرست است؛ فراوانی زیاد هیچ ربطی به خالص‌بودن ندارد و آلومینیم هم مانند آهن معمولاً به‌شکل ترکیب (در سنگ معدن بوکسیت) یافت می‌شود. «کروم، که هرگز در معدن به‌شکل ترکیب یافت نمی‌شود» هم نادرست است چون کروم هم مانند اغلب فلزها در طبیعت عمدتاً به‌شکل ترکیب وجود دارد. تلهٔ تستی: فراوانیِ زیاد یک فلز در پوسته‌ی زمین (مانند آلومینیم) با «خالص‌بودن» آن دو مفهوم کاملاً متفاوت‌اند؛ فراوان‌بودن دلیلی بر خالص‌بودن نیست.

Question 4

دانش‌آموزی دو نمونه سنگ معدن آهن جمع‌آوری کرده است: نمونه‌ی اول قرمزرنگ است و هیچ واکنشی به آهن‌ربا نشان نمی‌دهد؛ نمونه‌ی دوم سیاه‌رنگ است و کمی به آهن‌ربا جذب می‌شود. با توجه به نکات فصل درباره‌ی اکسیدهای آهن، به‌ترتیب نمونه‌ی اول و نمونه‌ی دوم کدام کانی‌اند؟

Accepted Answer

نمونه‌ی اول هماتیت و نمونه‌ی دوم مگنتیت است. — طبق «نکات فراتر از کتاب»، $Fe_2O_3$ (هماتیت) قرمزرنگ است و $Fe_3O_4$ (مگنتیت) سیاه‌رنگ است و خاصیت آهن‌ربایی ضعیفی هم دارد. نمونه‌ی اول (قرمز و بدون واکنش به آهن‌ربا) هماتیت و نمونه‌ی دوم (سیاه و کمی مغناطیسی) مگنتیت است، پس «نمونه‌ی اول هماتیت و نمونه‌ی دوم مگنتیت است» درست است. «نمونه‌ی اول مگنتیت و نمونه‌ی دوم هماتیت است» رنگ‌ها و خاصیت مغناطیسی را برعکس به کانی‌ها نسبت می‌دهد. «هر دو نمونه هماتیت‌اند، فقط از دو معدن متفاوت‌اند» رد می‌شود چون هماتیت خاصیت آهن‌ربایی ندارد و نمی‌تواند نمونه‌ی دوم (مغناطیسی) را توضیح دهد. «هر دو نمونه مگنتیت‌اند، فقط درجه‌ی خلوص متفاوتی دارند» هم رد می‌شود چون تفاوت رنگ قرمز در برابر سیاه ناشی از خلوص نیست، بلکه دو کانی متفاوت با ساختار شیمیایی متفاوت‌اند. تلهٔ تستی: رنگ و خاصیت مغناطیسی دو ویژگی مستقل به‌نظر می‌رسند، اما در این‌جا هر دو هم‌زمان باید با یک کانی واحد سازگار باشند؛ نادیده‌گرفتن یکی از دو نشانه باعث انتخاب گزینه‌ی نادرست می‌شود.

Question 5

با اینکه آلومینیم فراوان‌ترین فلز پوسته‌ی زمین است و آهن در رتبه‌ی دوم قرار دارد، در صنعت از آهن بسیار بیشتر از آلومینیم استفاده می‌شود. کدام گزینه دلیل علمی درستی برای این موضوع بیان می‌کند؟

Accepted Answer

چون استخراج آلومینیم از سنگ معدنش (بوکسیت) پرهزینه‌تر و پرانرژی‌تر از استخراج آهن است. — طبق «نکات فراتر از کتاب»، اگرچه آلومینیم فراوان‌ترین فلز پوسته‌ی زمین است (حدود ۸٪ از جرم پوسته)، استخراج آن از سنگ معدنش (بوکسیت) پرهزینه‌تر و پرانرژی‌تر از استخراج آهن است؛ به همین دلیل آهن با وجود فراوانی کمتر، کاربرد صنعتی بسیار بیشتری دارد، پس «چون استخراج آلومینیم از سنگ معدنش (بوکسیت) پرهزینه‌تر و پرانرژی‌تر از استخراج آهن است» درست است. «چون آلومینیم اصلاً در پوسته‌ی زمین به‌شکل ترکیب یافت نمی‌شود» رد می‌شود چون آلومینیم هم مانند بیشتر فلزها در طبیعت به‌شکل ترکیب (در بوکسیت) یافت می‌شود، نه فلز خالص. «چون آهن برخلاف آلومینیم، فلز نیست و نوعی آلیاژ محسوب می‌شود» رد می‌شود چون آهن خودش یک فلز خالص است و تازه از ترکیب آن با کربن، آلیاژهایی مانند فولاد ساخته می‌شود. «چون آلومینیم فقط در اعماق غیرقابل‌دسترسِ زمین یافت می‌شود» هم رد می‌شود چون طبق متن، آلومینیم در پوسته‌ی زمین (همان لایه‌ی در دسترس) فراوان‌ترین فلز است. تلهٔ تستی: فراوانی یک فلز در پوسته‌ی زمین با آسانی و ارزانیِ استخراج آن دو موضوع کاملاً جداگانه‌اند؛ فراوان‌بودن به‌تنهایی تضمین‌کننده‌ی کاربرد صنعتی گسترده نیست.

آلیاژ	اجزا	کاربرد
فولاد	آهن + کربن	ساختمان، خودرو، ابزار
فولاد زنگ‌نزن	آهن + کروم + نیکل	وسایل آشپزخانه و پزشکی
برنز	مس + قلع	مجسمه، سکه، ابزار
برنج	مس + روی	شیرآلات، زیورآلات

فصل 05 (علوم تجربی هفتم)

خلاصه‌ی درسنامه

فصل 05 (علوم تجربی هفتم)

اندوخته‌های زمین

چطور به آهن می‌رسیم؟

متالورژیست و آلیاژ

سرپناهی ایمن: آهک، سیمان، بتن

ظرف‌های آشپزخانه از کجا می‌آیند؟

منابع تا کِی دوام می‌آورند؟

اشتباه‌های رایج

نمونه سؤال با پاسخ

جمع‌بندی

نمونه تست

مباحث مرتبط

ادامه‌ی این مبحث رو ببین