DS n°5

1ère S
Sciences Physiques – Contrôle n°4
 Durée : 1 heure
 Calculatrice autorisée
Exercice n°1 :
Données : Numéros atomiques : H (Z=1)
; C (Z = 6) ; F (Z=9)
Le difluoroéthylène a pour formule brute C 2H2F2.
1. Combien de liaisons covalentes établissent les atomes d’hydrogène, de carbone, de fluor ?
Expliquer la règle utilisée.
2. Donner la représentation de Lewis des deux molécules répondant à cette formule brute.
3. Prévoir la géométrie de ces deux molécules. Justifier.
4. Y-a-t-il des isomères Z/E du difluroroéthène ? Justifier. Si oui, dessiner et identifier ces isomères.
Une molécule a pour formule brute C 4H8
5. Ecrire la formule semi-développée de tous les isomeres possibles de cette molécule.
6. L’une d’elles présente une isomérie Z/E. Laquelle ? Justifier.
7. Dessiner les isomères Z et E de cette molécule (formule topologique).
Exercice n°2 :
L’ion calcium, de numéro atomique Z=20 et de nombre de masse A=40, porte la charge électrique +2e. L’ion
chlorure, de numéro atomique Z=17 et de nombre de masse A=35 porte la charge électrique -e.
Déterminer et détailler la composition en nucléons des noyaux de calcium et de chlorure
Les centres des noyaux des ions calcium et chlorure d’un cristal sont distant de d = 2,8.10 -10 m.
Calculer la force électromagnétique s’exerçant entre un ion calcium et un ion chlorure
Calculer la masse de chacun des ions en les assimilant à la masse de leur noyau.
Calculer la force gravitationnelle s’exerçant entre un ion calcium et un ion chlorure.
Calculer le rapport des deux forces En déduire quel type d'interaction prédomine.
Données: mp = mn = 1,67.10-27 kg ; k = 9,0.109 USI ; e = 1,6.10-19 C et G = 6,67 10-11 m3.kg-1.s-2 .
Contrôle N°5
Avancement – Interactions
1ère S
Exercice 1 : A l’échelle du noyau
Exercice
3: 3m 3 comporte deux protons et un neutron. On suppose que les centres des nucléons sont
Le noyau
d’h éli3
tous placés dans le même plan, ces nucléons étant jointifs.
On admet que deux protons dans un noyau d’hélium 3 sont séparés par une distance d = 2,4.10 -15 m.
1)
Donner
l’expression,
calculer la valeur de la force d’interaction gravitationnelle F g s’exerçant entre ces
Partie
A : Un
satellite enpuis
orbite
deux
protons.
Cette
interaction
est-elle restant
attractive
ou répulsive
? du même point de la Terre. Cette situation
Un satellite géostationnaire est un satellite
toujours
au-dessus
2)
l’expression,
puis calculer
la valeur
de ladeforce
électrique
entre deux
protons.
interaction
n’estDonner
possible
que si le satellite
se trouve
au dessus
l’équateur
à uneF ealtitude
de h=
36 000Cette
km environ.
est-elle
attractive
ou
répulsive
?
Le satellite géostationnaire Météosat8, lancé en décembre 2005 par Ariane 5, collecte des informations sur
3)
Calculer leterrestre
rapport en
entre
des forces
calculées etetcommenter
ce résultat.
l’atmosphère
vueles
desvaleurs
prévisions
météorologiques
d’autres applications.
4) Pourquoi les 2 interactions gravitationnelle et électrique ne permettent-elles pas d’expliquer la cohésion du
noyau d’hélium
Comment
expliquer
la cohésion
de l’atome
d’hélium
?
1) Calculer
la valeur?de
la distance
d entre alors
le centre
de la Terre
et Météosat.
On donne
R T (voir ci-dessous), le
rayon de la Terre.
-19
9
-11
: qp= 1,60.10
C ; k puis,
= 9,00.10
SI ;la
G valeur
= 6,67.10
; mpd’interaction
=1,67.10-27 kggravitationnelle exercée par la terre sur le
Données
2) Donner
l’expression
calculer
de la SI
force
satellite.
3) Quelle est la valeur de la force qu’exerce le satellite sur la terre ?
Partie B : Charges inconnues
Une charge qA négative située à une distance d = 15 cm d'une charge qB positive et de même valeur, subit une
force électrostatique d'intensité F =1,2.10-3 N.
1) L'interaction est-elle attractive ou répulsive ?
3) Donnez l'expression littérale de la valeur F de cette force.
4) Quelle est la valeur des charges qA et qB ?
5) Que peut-on dire de la force exercée par la charge qA sur la charge qB ? Justifiez votre réponse.
Données :
Constante de Coulomb k = 9 ,0.109 SI ; Constante gravitationnelle : G = 6.67.10-11 SI
Rayon de la terre : RT = 6400 km ; masse de la terre : mT = 5,98.1024 kg ; Masse de Météosat : mS =2,0.103 kg.
Exercice 4 : Couleur d’un système à l’état final
Les ions permanganate MnO4-(aq) et les ions fer (II), en présence d’ions H+(aq) en excès, réagissent selon la reaction
d’équation :
5 Fe2+ (aq) + MnO4-(aq) + 8H+ (aq)  5 Fe3+ (aq) + Mn2+ (aq)
4H2O
En solution aqueuse, les ions fer (II) sont vert pâle, les ions fer (III) sont jaunes et les ions permanganates sont
violets.
La composition du mélange à l’état initial est : ni(MnO4-) = 5,0 mmol et ni(Fe2+)= 4,0 mmol.
1) Compléter le tableau descriptif de l’évolution du système.
2) Déterminer le réactif limitant et la valeur de l’avancement maximal.
3) Quel sera la composition du système à l’état final ? (compléter la dernière ligne du tableau)
4) Quelles sont les espèces chimiques colorées présentes à l’état final ?
5) En déduire la couleur du système chimique à l’état final.
Equation chimique
état du
système
avancement
5 Fe2+ (aq) + MnO4-(aq) + 8H+ (aq)
 5 Fe3+ (aq)
+
Mn2+ (aq) +
4H2O
quantités de matière en mmol
Etat initial
0
Excès
Excès
En cours de
transformati
on
x
Excès
Excès
Excès
Excès
Etat final
xmax=