DS6 1S
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DS 6 Corrigé - Jeudi 23 mars 2017 1S7 Exercice 1 Préparation d’une solution 5 points 1.1 Les forces électriques attractives entre ions de charges opposées l’emportent sur les forces répulsives entre ions de même charge. 1.2 La dissolution d’un solide ionique dans l’eau se déroule en trois étapes : • la dissociation, durant laquelle les molécules d’eau, polaires, viennent arracher les ions à la surface du cristal par attraction électrostatique. • la solvatation, durant laquelle les molécules d’eau entourent l’ion décroché du cristal, toujours par attraction électrostatique. • la dispersion, qui correspond à l’étape où les ions solvatés s’éloignent du cristal et « laissent la place » à d’autres molécules d’eau. 1.3 Équation de dissolution du sulfate d’aluminium dans l’eau : Al2(SO4)3(s) eau 2 Al3+(aq) + 3 SO42–(aq) La masse molaire est M (Al2(SO4)3) = 2 · M (Al) + 3 · (M (S) + 4 · M (Al)) = 342,0 g · mol−1 . m n = soit m = c · M · V . L’élève veut une solution de concentration c = 0,50 mol · L−1 or c = V M ·V 1.4 Il devra donc peser une masse : m = 0, 50 × 342, 0 × 0, 100 = 17,1 g. 1.5 m = 17,1 g Concentration en ions aluminium et en ions sulfate : [Al ] = 2 · c = 1, 00 mol · L−1 , 3+ Exercice 2 [SO42–] = 3 · c = 1, 50 mol · L−1 . Polarité des solvants 2,5 points 2.1 Le cyclohexane n’est pas polaire car il s’agit d’un hydrocarbure. L’acétone et l’éthanol sont polaires à cause de l’oxygène, plus électronégatif que le carbone et l’hydrogène. Le tetrachlorure de carbone n’est pas polaire : la liaison C Cl est polaire, mais la polarisation de chacune des liaisons se compensent géométriquement. 2.2 Pour pouvoir former une liaison H, il faut un H chargé δ + et un atome électronégatif. La seule espèce qui remplit ces 2 conditions est l’éthanol. (R– représente CH3 CH2 − ) 2.3 Le sulfate de sodium, composé ionique, sera probablement insoluble dans les solvants apolaires : cyclohexane et CCl4. Exercice 3 3.1 Préparation du « latte » 4 points 220 g de lait passe de 4 à 60°C. L’énergie gagnée est E = m · c · (θf − θi ). A.N. : E = 0, 220 · 4, 18 · (60 − 4) soit E = 51,5 kJ 3.2 L’énergie perdue par la vapeur : La vapeur d’eau se refroidit de 120°C jusque 100°C (E1 ), elle se condense alors en eau liquide (E2 ) et se refroidit de 100°C à 60°C (E3 ). E1 = m · c · (θf − θi ) = m · 1, 85 · (100 − 120) = −37 · m E2 = −m · Evap = m · 2257 (signe moins car condensation à l’état liquide). E3 = m · c · (θf − θi ) = m · 4, 18 · (60 − 100) = −167, 2 · m La vapeur a perdu une énergie E = −E1 − E2 − E3 soit E = m · 2461, 2 (avec m en kg et E en kJ) Lycée Camille Vernet Corrigé - DS n° 6 - 1S7 - Jeudi 23 mars 2017 2/2 3.3 Sachant que l’énergie gagnée par le lait est égale à l’énergie perdue par la vapeur, on peut écrire E = m · 2461, 2 = 51, 5 avec m en kg et E en kJ. 51, 5 D’où m = = 0,0209 kg. La masse de vapeur nécessaire est donc de m = 21 g 2461, 2 Exercice 4 Alcanes et alcools 4,5 points 4.1 Un alcane est un hydrocarbure composé uniquement d’atomes de carbone et d’hydrogène liés par des liaisons de covalence simples. La formule brute générale des alcanes est CnH2n+2. 4.2 Masse molaire de l’alcane de formule brute CnH2n+2 : M = 12 × n + (2n + 2) × 1 = 14n + 2. On a donc : 14n + 2 = 72 d’où n = 5. L’alcane a donc pour formule brute C5H12 . 4.3 Justification des températures de fusion : plus une molécule est ramifiée, plus elle prend de place dans l’espace (encombrement supérieur). À l’état liquide, elle se trouve donc plus éloignée des autres molécules et les interactions électriques (ici, les forces de Van der Waals) sont donc plus faibles, puisqu’elles dépendent de l’inverse du carré de la distance entre molécules. La cohésion de l’état liquide est alors moins grande et la température de fusion plus basse. 4.4 L’alcool obtenu est le 2,2-diméthylpropanol Exercice 5 Champs scalaires et champs vectoriels 2 points 5.1 • Un champ de température est un champ scalaire. • Un champ de pression est champ scalaire. 5.2 Un exemple de champ vectoriel : champ de vitesse, champ électrique, champ magnétique, champ de gravitation... Un champ est appelé champ vectoriel lorsque la grandeur mesurable le caractérisant a les propriétés d’un → − → − − − vecteur (→ v , E, B,→ g , ...) 5.3 • Les courbes de niveau définissent un champ scalaire. • Les lignes de niveau resserrées correspondent à une variation importante de l’altitude sur de courte distance donc à un terrain montagneux. Exercice 6 Présentation - rédaction 2 points
