Nom : Le …/…/……… Prénom : Classe :…………… Devoir n°5 de
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Le …/…/……… Classe :…………… Nom : ......................................... ................................................................. Prénom : .................................... ................................................................. Devoir n°5 de Physique et Chimie Vous devez faire des phrases et justifier vos réponses. Vous disposez des données suivantes : .Vous disposez des 4 premières lignes de la classification périodique des éléments. 1 2 H 3 He 4 Li 11 Na 19 K 5 Be B 12 13 Mg 20 Ca 6 Al 21 Sc 22 Ti 23 V 24 25 Cr Mn 26 Fe 27 Co 28 Ni 29 Cu 30 31 Zn Ga 7 C 14 Si 32 Ge 8 N 15 P 33 As 9 O 16 S 34 Se 10 F 17 Cl 35 Br Ne 18 Ar 36 Kr Exercice 1:Le phosgène (2,5 points) Le phosgène a pour formule brute Cl2CO ; l’atome de carbone est lié aux trois autres atomes. 1) Combien de liaisons covalentes chaque atome forme- t-il ? Justifie. (1 point) L’atome de Chlore a pour structure électronique (K)2(L)8(M)7 , il lui manque un électron pour respecter la règle de l’octet il va donc former une liaison pour se stabiliser. (Il engage un électron dans la liaison il lui reste donc 6 électrons externes, il aura 3 doublets non liants) L’atome de Carbone a pour structure électronique (K)2(L)4, il lui manque 4 électrons pour respecter la règle de l’octet il va donc former 4 liaisons pour se stabiliser. (Il n’a plus d’électrons donc il n’a pas de doublets non liants) L’atome d’oxygène a pour structure électronique (K)2(L)6, il lui manque 2 électrons pour respecter la règle de l’octet il va donc former 2 liaisons pour se stabiliser. (Il engage 2 électrons dans la liaison il lui reste donc 4 électrons externes, il aura 2 doublets non liants) 2) Donner la représentation de Lewis de la molécule de phosgène, Cl2CO en précisant les doublets liants et non liants de la molécule. (1 point) 3) Donner la géométrie de la molécule autour de l’atome de carbone. (0,5 point) Le carbone est entouré de trois liaisons qui restent dans un même plan donc la géométrie est plane autour du carbone. Exercice 2: Le vinaigre (4 points) Le vinaigre est obtenu par dissolution de l'acide éthanoïque dans l'eau. La formule de l'acide éthanoïque est donnée ci-contre: 1) Donner la géométrie autour de l’atome de carbone du groupement CH3 ainsi que la représentation de Cram de la molécule. (1 point) Le carbone est entouré de 4 liaisons donc la géométrie est tétraédrique autour du carbone. 2) Donner la formule brute de l'acide éthanoïque. (0,5 point) la formule brute est : C2H4O2 3) Dans cette molécule combien y a t-il de liaisons simples? De liaisons doubles? De liaisons triples? Justifie (1 point) Dans cette molécule, il y a une liaison double (deux doublets liants) et 6 liaisons simples(un doublet liant). 4) Que peut-on dire des molécules suivantes ? Justifier en donnant une définition. (1,5 points) Ces molécules sont isomères car elles possèdent la même formule brute mais un enchaînement d’atome différent (formule développées différentes). Exercice 3 : Un tableau périodique… bien utile… (3,5 points) 1) La première ébauche de tableau périodique a été proposée en 1860 par Mendeleïev. Quels sont les critères qu’il a utilisés pour classer ces différents éléments ? (1 point) Les critères utilisés par Mendeleïev pour classer les atomes étaient les masses atomiques et les propriétés physiques et chimiques. 2) Le béryllium (symbole : Be) appartient à la famille des alcalino-terreux. a) Citer un autre élément de cette famille. (0,5 point) Le Magnésium Mg fait aussi partie de cette famille b) Quel ion est-il susceptible de former ? Justifier. (1 point ) Le Béryllium ( (K)2 (L)2) est susceptible de perdre 2 électrons pour ressembler au gaz noble le plus proche ( l’Hélium ) et former l’ion Be 2+ . c) L’atome de Baryum (Ba) apparient à cette famille. Quel ion forme –t-il ? Justifier. (1 point) Comme l’atome de Baryum est dans la même colonne il possède le même nombre d’électrons sur sa couche externe il va donc perdre aussi 2 électrons et former : Ba2+ Exercice 4: la relativité du mouvement (2 points) Sur le plancher d’un ascenseur, un enfant fait tourner une maquette d’automobile le long d’un circuit circulaire. 1) L’ascenseur est au rez-de-chaussée. Il est immobile par rapport au référentiel terrestre. Décrire la trajectoire de la voiture par rapport à l’ascenseur puis par rapport au sol. (1 point) La voiture a une trajectoire circulaire par rapport à l’ascenseur et par rapport au sol. 2) L’ascenseur monte maintenant à vitesse constante. Répondre aux mêmes questions. (1 point) La voiture a une trajectoire circulaire par rapport à l’ascenseur et une trajectoire en tire bouchon par rapport au sol. Exercice 5 : Mouvement (4,5 points) Voici la chronophotographie d’une voiture télécommandée. Les positions sont repérée toutes les 1,5 s. ● ● ● ● ●● 1) Qu’est-ce qu’une trajectoire ? (1 point) Une trajectoire est l’ensemble des positions successives occupées par le système au cours du mouvement. 2) Quelle est la trajectoire de la voiture ? (précise le référentiel) (0,5 point) La trajectoire est rectiligne par rapport au sol. 3) Quelle est la vitesse moyenne de la voiture ? (1 point) v= d/t V=0,058 /(1,5×5) = 0,0077m/s =7,7 × 10-3 m/s La vitesse moyenne de la voiture est 7,7 × 10-3 m/s 4) Quelle est la vitesse au point A2 et au point A5 ? (1,5 point) V(A2) = V(A5) = [𝐴1𝐴3] =0,0375/(2×1,5)=0,0125 m/s =1,25 × 10-2 m/s La vitesse en A2 est 1,25× 10-2 m/s 2𝜏 [𝐴4𝐴6] 2𝜏 =0,01/(2×1,5)=0,0033 m/s =3,3 × 10-3 m/s La vitesse en A2 est 3,33× 10-3 m/s 5) Comment varie la vitesse ? (0,5 point) La vitesse diminue donc le mouvement est ralenti. Exercice 6: Une grue (3,5 points). Une grue soulève une charge, de masse m=500 kg, verticalement et à vitesse constante. Le fil d’acier exerce sur la charge une force de valeur 500N. (On néglige les frottements de l’air sur la charge) 1) Dans quel référentiel décrit-on le mouvement de la charge ? (0,5 point) le mouvement est décrit dans le référentiel terrestre. 2) Quelles sont les forces qui s’exercent sur la charge. (1 point) Les forces qui s’exercent sur la charge sont le poids (force exercée par la Terre sur la charge) et la force exercée par le câble sur la charge. 3) Enoncer le principe d’inertie. (1 point) Tout corps persévère dans son état de repos ou de mouvement rectiligne et uniforme si les forces qui s’exercent sur lui se compensent. 4) Le principe d’inertie peut-il s’appliquer à cette situation ? Que peut-on dire alors, des forces qui s’exercent sur la charge ? (1 point) Oui le principe d’inertie s’applique à cette situation puisque le mouvement est rectiligne et uniforme on peut en déduire que les forces qui s’appliquent à la charge se compensent.
