word - Physique

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Contrôle de sciences physiques n°2
Calculatrice autorisée. Les exercices peuvent être traités dans le désordre.
I - Extraction des espèces colorées du paprika [ / 5,5 ]
On souhaite extraire les pigments responsable de la coloration du paprika. Pour cela, on place deux spatules de poudre de paprika dans 10 cm3
d'éthanoate d'éthyle. On fait chauffer le mélange en utilisant un montage de chauffage au reflux pendant 30 min. On filtre
ensuite le mélange à l'aide d'un montage de filtration simple. Enfin on réalise une chromatographie sur couche mince.
1. Définir ce qu'on entend par l'expression "faire l'extraction des pigments du paprika". (/0,5)
2. Convertir 10 cm3 en cL. (/1,5)
3. a- Faire le schéma légendé de la filtration (/1)
b- Indiquer à quoi sert une filtration. (/0,5)
4. Après élution, le chromatogramme obtenu est représenté ci-contre. La tache la plus proche du front de l'éluant a une
coloration jaune, celle du milieu est rouge et la troisième est orange. Que peut-on déduire de ce chromatogramme ?
(/0,5)
5. Indiquer comment il aurait fallu procéder pour vérifier que la tache jaune correspond à du β-carotène et préciser ce
qu'on aurait observé. (/1)
6. La formule topologique du β-carotène est donnée ci-dessous. Expliquer pourquoi le β-carotène est considéré comme une molécule
organique. (/0,5)
II - Optique géométrique - Loupe [ / 8,5 ]
Un photographe utilise une loupe pour observer un détail sur une photo. La taille du détail dont il veut faire l'image vaut
mm5,0AB 
. La loupe
est une lentille convergente de vergence C = 12,5 δ.
1. Calculer la distance focale de cette loupe. (/1)
2. Le centre optique O de la loupe est située à 6,0 cm de la photo. Calculer
OA'
où A' est l'image du point A sur le détail au travers de la
loupe. (/2)
3. Retrouver la valeur de
OA'
par une construction graphique sur le papier millimétré au dos de la feuille. Prendre une échelle 1/2 pour
l'axe horizontal et une échelle 1 pour l'axe vertical. (/2)
4. Calculer le grandissement, noté γ. (/1)
5. Indiquer si valeur du grandissement obtenue est cohérente avec le tracé réalisé à la question 3. Justifier la réponse (/1)
6. Indiquer s'il est possible de former l'image
B'A'
de l'objet
AB
sur un écran. Justifier la réponse et si oui, indiquer comment procéder.
(/0,5)
Le photographe pose sa loupe et à présent regarde un oiseau.
Le schéma de l'œil du photographe est donné ci-contre. La distance entre le centre optique du cristallin et la
rétine vaut 17 mm.
7. L'oiseau est à 150 m devant le photographe et on peut donc considérer que l'oiseau est "à l'infini"
devant l'œil du photographe. En s'aidant de la relation de conjugaison, déterminer quelle est la
distance focale du cristallin lorsque le photographe voit l'oiseau net. (/1)
Donnée : Relation de conjugaison :
f
1
OA
1
OA'
1
III - Aluminothermie [ / 6 ]
Une technique de soudure de rails de chemin de fer consiste à produire du fer en utilisant une transformation chimique. Cette technique est
appelée aluminothermie.
La réaction chimique qui a lieu lors de cette transformation fait intervenir côté réactifs un oxyde de fer Fe2O3 (s) et de l’aluminium Al (s). Les
produits de la réaction sont un oxyde d’aluminium Al2O3 (s) et le métal fer Fe (s).
1. Écrire l’équation de la réaction et l’équilibrer. (/1)
2. On dispose d’une quantité de matière d’oxyde de fer n0(Fe2O3) = 0,250 mol. Déterminer n0(Al), la quantité de matière d’aluminium
nécessaire pour que la réaction ait lieu dans les proportions stœchiométriques. Justifier la réponse. (/1)
3. Remplir le tableau d'avancement ci-dessous. (/2)
Avancement
(en )
État initial
État
intermédiaire
État final
numérique
4. Calculer la masse de Fe qu'on s'attend à produire. (/1)
5. On réalise l'expérience en laboratoire. Indiquer la démarche à suivre pour calculer le rendement de la réaction. (/1)
Données : M(Al) = 27,0 g.mol-1 ; M(Fe2O3) = 159,2 g.mol-1 ; M(Fe) = 55,85 g.mol-1 ; M(Al2O3) = 102 g.mol-1