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2014-2015 Révision Bac 8 juin 15 p. 9
EXERCICES DE REVISION - CORRECTION
I. Mécanismes réactionnels :
1. Groupes d'atomes correspondent respectivement
aux lettres R et R' : acétate d'éthyle = éthanoate
d'éthyle
CH 3COOH
, donc
R=−CH3
; Ethanol
CH3CH 2−OH
donc
R'=−C2H5
2. Etapes 1 à 5 complétées en rouge.
3. Flèches courbes : déplacement de charge
(électrons) d'un site donneur vers un site accepteur.
4. Catégorie des réactions :
(1) étapes 2 : addition (de
R'−OH
)
(2) étape 4 : élimination (de
H2O
) .
5. Rôle joué par H+ :
H+
est un catalyseur car il
initie la réaction (étape 1) et est totalement
reformé à la fin de la réaction (étape 5).
II. Analyse spectrale
1. Formules semi-développées
(1) éthanol :
(2) éthanal :
2. Groupe fonctionnel de l'éthanol : groupe hydroxyde ; famille des alcools.
3. Groupe fonctionnel de l'éthanal : groupe carbonyle ; famille des aldéhydes.
4. En utilisant les données spectroscopiques du document suivant, associer chaque spectre infrarouge (IR) à la
molécule correspondante en justifiant.
Liaison C - C C - O C = O (carbonyle) C - H O - H
Nombre d'onde (cm-1)1000-1250 1050-1450 1650-1740 2800-3000 3200-3700
spectre 1
C-OH C-H
C=O
absent
CH3C
H
H
OH
CH3CO
H

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5. Rapports
h1
h2
=3
et
h3
h2
=2
.
6. Groupes de protons équivalents
de l'éthanol : 1 H seul pour
h2
;
3H équivalents pour
h1
et 2H
équivalents pour
h3
.
7. Le massif de pics situé au
déplacement chimique 1,25 ppm
correspond à
h1
soit au 3H
équivalents qui ont 2H pour
voisins. Cela donne donc 2+1 =
un triplet.
III. Stéréochimie
Deux molécules A et B présentent les formules semi-développées suivantes :
1. Fonction chimique présente dans A et B : c'est la fonction ester (groupe carboxyle en milieu de chaîne)
2. Ethanoate de 3-méthylbutyle : c'est la molécule A (2C avant le groupe carboxyle donnent le préfixe éthanoate).
3. Formule brute de A et B :
C7H14 O2
est identique pour les deux → isomères de constitution.
4. La molécule A ne présente aucun carbone asymétrique car il faut quatre groupements différents sur un tel carbone.
5. Le composé B présente deux stéréoisomères B1 et B2 dessinés ci-dessous
a. Le type de stéréoisomérie qui lie les composés B1 et B2 est une énantiomérie car le
C2
(à partir du carbone
fonctionnel ester) est un carbone asymétrique et les groupes
−H
et
−CH 3
sont inversés entre
B1
et
B2
.
6. Triplet si il y a deux voisins (molécule A) et quadruplet si il y a trois voisins (molécule B).
IV. Synthèse d'un polypeptide
1. Soit les deux acides aminés suivants notés A et B :
Il est possible d'obtenir 4 dipeptides à partir de ces deux réactifs. Les formules topologiques de deux d'entre eux
sont données ci-dessous. Donner celles des deux autres.
dipeptide 1 : ; dipeptide 2 : ;
dipeptide 3 : ; dipeptide 4 :
a. Fonction de chacun des réactifs A et B devant être protégée afin d'obtenir uniquement le dipeptide 1 : pour A il
faut protéger le groupement acide et pour B le groupement amine.
Spectre 2
C-H
C-OH
absent C=O
NH2
RO
N
H
R O
OH
NH2
R
O
N
H
R1
O
OH

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b. Suite de transformations chimiques à mettre en place afin de réaliser la synthèse du dipeptide 1.
V. MOUVEMENT DANS UN CHAMP ÉLECTRIQUE
Un ion aluminium
Al3+
de masse
m
quitte la chambre d'ionisation d'un accélérateur avec une vitesse négligeable en
O. Il est attiré par une électrode percée d'un trou A qu'il traverse avec une vitesse
VA
. Une tension
UOA
est
appliquée entre les armatures
A
et
O
.
On définit un repère
(O ,
⃗
i ,
⃗
j)
dans lequel
⃗
i
et
⃗
j
sont indiqués sur la figure.
Données :
AO=d=20 cm
UAO=−1000 V
m=4,48 .10−23 g
e=1,6.10−19 C
Recherche de la vitesse des ions au passage en A :
1. Accélérateur étudié : il est linéaire car le champ électrique entre deux plaques parallèles (condensateur) est
uniforme et orienté perpendiculairement aux plaques (suivant
⃗
i
). Comme
⃗
F=q.
⃗
E
,
⃗
F=F.
⃗
i
et l'accélération des
ions est donc suivant
⃗
i
(2ème loi de Newton). Les ions resterons sur la droite OA, leur trajectoire est rectiligne.
2. Expression de la force électrostatique
⃗
F
:
⃗
F=q.E.
⃗
i
avec
q=3e
et
E=UOA
d
donc
⃗
F=3e.UOA
d.
⃗
i
.
3. Expression du vecteur accélération de l’ion : La deuxième loi de Newton s'écrit
m. ⃗ a=
⃗
F
soit
⃗ a=3e.E.
⃗
i
m
. Or
⃗
a=ax.
⃗
i+ay.
⃗
j
donc
ay=0m/s2
et
a=ax=3e.E
m
.
4. Expression de la composante horizontale de la vitesse :
d
⃗
v
dt =
⃗ a
donc
⃗ v= ⃗ a.t+
⃗
cste
, soit
⃗ v=3e.E.t
m.
⃗
i+
⃗
cste
avec
⃗
cste= ⃗ v(t=0s)=
⃗
0
car la vitesse est négligeable en O. On a donc
v=vx=3e.E.t
m
5. Position
x(t)
: on a
dx
dt =vx
donc
x=3e.E.t2
2m+cste
avec cste = 0 car
xO=0m
. Donc
x=
3e.UOA
d.t2
2m
soit
x=3e.UOA .t2
2. m.d
.
6. Vitesse en A :
xA=d
donc
tA=
√
2.m.d.xA
3e.UOA
=
√
2.m.d2
3e.UOA
et
O
i
jAl3+ F
A
+
+
+
+
+
+
Al3+
-
-
-
-
-
-

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vA=3e.E.tA
m=3e.E m
√
2. m.d2
3e.UOA
=3e.UOA
m.d
√
2.m.d2
3e.UOA
=
√
9e2. UOA
2.2m.d2
m2.d2.3e.UOA
=
√
6e.UOA
m
:
vA=
√
6e.UOA
m
ne
dépend pas de d !
7. Valeur de
vA
:
vA=4629m.s−1
soit avec 2 c.s
vA=4,6.102m.s−1
VI.MOUVEMENT DANS UN CHAMP DE PESANTEUR (sans calculatrice)
Un motard avec sa moto s’élance sans vitesse initiale depuis le point A sur une portion rectiligne et horizontale. On
repère la position du système {motard+moto}, de masse
m=280kg
, à l’aide de son centre de gravité M.
Arrivé
6,0 s
plus tard au point
B
, la vitesse du système est alors
vB=30 m.s–1
. Puis il s’engage sur un tremplin
faisant un angle
β=30∘
avec l’horizontale. On prendra
g=10 N.kg–1
.
1. Phase d’élan :
a. Référentiel d'étude : référentiel terrestre supposé galiléen.
b. Trajet
AB
: le système est pseudo-isolé (
Σ
⃗
F=
⃗
0
) si il satisfait à la première loi de Newton : "un système est
pseudo-isolé si le mouvement est rectiligne uniforme". Ici le mouvement est rectiligne accéléré (
vA=0m.s−1et vB=30 m.s−1
) , le système n'est pas pseudo-isolé.
c. Accélération moyenne :
amoy =VA−VB
Δt =30−0 6,0 =5,0 m.s−2
.
d. Sur le tremplin : ici le mouvement est rectiligne uniforme donc d'après la première loi de Newton, le
mouvement est pseudo-isolé.
2. Phase de saut :
Le motard quitte le tremplin en
C
, à la date
t=0s
, avec une vitesse
⃗
v0
. Il est alors considéré en chute libre
jusqu’à ce qu’il retouche le sol. Son mouvement est étudié dans le repère (Oxy).
a. Coordonnées du vecteur accélération que subit le système lors du saut : deuxième loi de Newton →
m.
⃗
a=m.g.(−
⃗
j)
donc
⃗
a=g.(−
⃗
j)
soit
⃗ a
{
ax=0
ay=−g
b. Equations horaires :
d
⃗
v
dt =
⃗ a
donc
⃗ v
{
vx=v0x
vy=−g.t+v0y
avec
{
v0x=v0.cos β
v0y=v0.sin β
et
d
⃗
OM
dt =
⃗
v
soit
⃗
OM
{
x=v0x.t+xC
y=-1
2.g.t2+v0y.t+yC
avec
{
xC=0m
yC=0m
c. Allure de la fonction
vy(t)
:
vy
est une fonction linéaire (décroissante) du temps (
vy=−g.t+v0y
) donc c'est
la courbe 3 qui correspond à
vy
.
d. Allure de la fonction
x(t)
:
x(t)
est une fonction linéaire croissante du temps (
x=v0x.t+xC
) donc c'est la
courbe 1 qui correspond à
x(t)
.
e. Expression littérale de l’altitude maximale
yS
atteinte : pour
yS
,
vyS=0m.s−1
donc
tS=v0y
g
et
yS=-1
2.g.tS
2+v0y.tS+yC=-v0y
2
2g+v0y
2
g=v0y
2
2g
.
A
C
β
AA
v0
β
O
y
x
h
B

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VII.Quantité de mouvement :
Une carabine à injection lance des projectiles composés d'une seringue contenant un médicament. L'intérêt de la
méthode est surtout d'administrer commodément et de loin un tranquillisant ou un médicament à un animal indocile.
Cette carabine à injection a une masse de
mc=4kg
, elle est initialement immobile puis expulse un dard tranquillisant
de
md=20 g
avec une vitesse horizontale
vd
de
1000m.s−1
.
Déterminer la vitesse de recul de la carabine
vc
et comparer les énergies cinétiques du dard et de la carabine
immédiatement après le tir.
1. Le système est initialement immobile → première loi de Newton → système pseudo isolé
m. ⃗ p=
⃗
0
avec
⃗
p
le
vecteur quantité de mouvement et m la masse de l'ensemble "carabine + dard".
2. Après le tir aucune force extérieure n'est intervenue donc on a toujours
m. ⃗ p=
⃗
0
mais avec
⃗
p=
⃗
pcar +
⃗
pdard
.
et
⃗
pcar=mc.vc.(−
⃗
i)
si le dard part dans le sens du vecteur
⃗
i
(
⃗
pdard=md.vd.(
⃗
i)
). Finalement on a
mc.vc.(−
⃗
i)+md.vd.(
⃗
i)=
⃗
0
ou
mc.vc=md.vd
. Donc
vc=md.vd
mc
=20.10−3×1000
4=5m.s−1
3.
Ec(car )=1
2mc.vc
2=2×25=50 J
et
Ec(dard)=1
2md.vd
2=10.10−3×106=104J
L'essentiel de l'énergie est
transférée au dard.
VIII.Mouvements du satellite SPOT
Les mouvements sont étudiés dans le référentiel lié au centre de la
Terre, appelé référentiel géocentrique. Ce référentiel est supposé
galiléen. Le satellite a un mouvement circulaire à l'altitude
h=832km
et une période de révolution
TS=101,4 min
. Le
Rayon moyen de la Terre est
RT=6,38×103km
et sa période de
révolution est
TT=23 h56 min
.
1. Deuxième loi de Kepler : Le rayon de giration (distance
"centre de la Terre - satellite") balaye toujours la même aire
pendant une même durée quelle que soit sa position sur sa
trajectoire.
2. Nature du mouvements du satellite SPOT : si le mouvement est circulaire le rayon de giration est constant. Alors
pour une même durée la distance parcourue par Spot est la même : sa vitesse est constante , le mouvement est dit
circulaire uniforme.
3. Vitesse v du satellite SPOT : la période est telle que
Ts=D
vs
avec
{
Tsen h
D=périmètre en km
vsen km
h
donc
vs=2.π.(RT+h)
Ts
soit
vs=2.π.(6380+832)
101,4/60 =26813 km/h
:
vs=26,8.103km /h
( 3 c.s.)
4. Troisième loi de Kepler : Le carré de la période de révolution d'un satellite est proportionnelle au cube du demi-
grand axe de la trajectoire elliptique.
5. Altitude
hM
du satellite Météosat : on a
T2
r3=cste
donc
TS
2
(RT+h)3=TM
2
(RT+hM)3
avec
TM=TT
car géostationnaire.
On a donc
3
√
TS
2
(RT+h)3=3
√
TM
2
(RT+hM)3
soit
3
√
TS
2
(RT+h)=
3
√
TM
2
(RT+hM)
et
RT+hM=(RT+h)× 3
√
TM
2
TS
2
et
hM=(RT+h)× 3
√
TM
2
TS
2−RT
on obtient
hM=(6,38.103+832)× 3
√
(23×60+56)2
101,42−6,38.103=35,8.103km
(le temps a
été exprimé en min dans le rapport
TM
TS
)
T
S
même aire pour
une même durée
AB