Données : Charge élémentaire :e = 1 ,60

Le 14 avril 2008
DS commun de SCIENCES PHYSIQUES
Durée 2 H 30. Seule la calculatrice collège est autorisée. La feuille annexe est à rendre avec votre copie.
PARTIE CHIMIE (30 points)
Données :
Masse du proton, masse du neutron : mp = mn = 1,67.10-27 kg ;
Symbole des atomes :
1
1
H ;
35
17
Cl ; 126C ;
Masses molaires :
52
24
Cr ;
27
13
Al
M(C)= 12,0 g.mo1 ; M(H)= 1,00 g.mo1-1; M(O)= 16,0 g.mo1-1 ; M( Cl ) = 35,5 g.mo1-1 ;
M( A ) = 27,0 g.mo1-1
Constante d’Avogadro: NA = 6,02x1023 mo1-1 ;
A 25°C et pression normale 1,013x105 Pa : Vm =24,0 L.mo1-1.
-1
Exercice 1 : Qui suis-je ?
(6 points)
Devinette : Je suis un atome avec pour caractéristique Z = 12, A = 24.
1. Quel est mon nom ? mon symbole ? Quelle est la composition de mon noyau ?
2. Quelle est ma masse approchée ?
3. Quelle est ma structure électronique ?
4. Dans l’eau, je forme facilement un ion. Quelle est la formule de cet ion ? Justifier celle-ci.
5. Parmi les atomes suivants lequel est isotope avec moi ?
23
Mg
12
52
24
Cr
12
6
C
24
13
Al
6. Quelle est ma place dans la classification ? Quel est le nom de ma famille ?
Exercice 2 : Maux de tête…
(6 points)
Une boîte de comprimés effervescents d’aspirine (acide acétylsalicylique) comporte l’information suivante :
COMPOSITION : Acide acétylsalicylique 500 mg, excipient q.s.p. un comprimé en hydrogénocarbonate de sodium. Le
gaz libéré lors de l’effervescence d’un comprimé est du dioxyde de carbone de formule brute CO2.
1. La formule brute de l’acide acétylsalicylique est C9H804 ; donner sa masse molaire moléculaire M.
2. Calculer la quantité de matière na d’acide acétylsalicylique présente dans un comprimé.
3. Quel est le nombre réel N de molécules d’acide acétylsalicylique correspondant?
4. Sur le plateau d’une balance, on pose deux comprimés ainsi qu’un bécher rempli d’eau. La balance affiche une
masse totale, notée mi égale à 164,87 g. On introduit les comprimés dans l’eau du bécher : la dissolution de
l’excipient des comprimés provoque une effervescence ; la valeur de la masse affichée par la balance diminue
rapidement et se stabilise à la valeur mf = 164,17 g.
a. Quelle est la masse mC de dioxyde de carbone CO2 libérée par la dissolution des deux comprimés ?
b. Calculer la quantité de matière nC de CO2 gazeux libéré lors de l’effervescence.
c. Quel est le volume V de CO2 gazeux libéré, dans le cas où la pression atmosphérique est normale et
la température égale à 25 °C?
Exercice 3 :
(5 points)
1. Ajuster les coefficients stoechiométriques des équations bilans sur l’annexe.
2. Dans la deuxième équation, la molécule de formule brute C 5H10 possède plusieurs isomères.
a) Que signifie le terme isomère ?
b) Donner les formules semi-développées (non cyclique) de deux de ces isomères (sans justifier).
Exercice 4 : Alu ou halu ?
(13 points)
La réaction entre l’aluminium et le chlorure d’hydrogène produit du chlorure d’aluminium et du dihydrogène. L’équation
6 HC ( g )  2 A ( s )  2 A C 3 ( s )  3 H 2( g )
chimique de la transformation est :
Partie 1 :
1.
2.
3.
4.
Donner la représentation de Lewis de la molécule de chlorure d’hydrogène.
Quel ion l’atome de chlore a-t-il tendance à former ? Justifier
Comment met- on en évidence le dihydrogène ?
Le chlorure d’aluminium a pour formule A C 3 . En déduire la formule de l’ion aluminium. Justifier.
Partie 2 :
1. Compléter le tableau d’avancement situé en annexe (en littéral). On notera n1  nHC et n2  nA
i
i
2. On utilise 3,6.10-2 mol de HC et 1,6. 10-2 mol de A .
a - Faire un bilan de matière à l’état final.
b - Quel volume de dihydrogène et quelle masse de chlorure d’aluminium obtient-on en fin de réaction ?
c - Calculer les quantités de matière des réactifs restants et des produits formés lorsque l’avancement de la
réaction est x= 2,0.10-3 mol.
3. On veut obtenir à l’état final 3,0.10-2mol de H2. Si le réactif limitant est HC , quelle est la quantité de
matière de chlorure d’hydrogène à l’état initial ?
PARTIE PHYSIQUE (20 points)
Données :
Indices de réfraction de l’eau et de l’air pour la lumière blanche: n air = 1,00 ; neau= 1,33.
Vitesse de la lumière dans le vide
c  3,00  10 8 m.s-1 ;
Intensité de la pesanteur : g = 9,81 N.kg-1 ; Constante de gravitation universelle :
G  6, 67 1011 SI ;
Masse du Soleil: Ms = 1,97.1030 kg ; masse de la Lune : ML = 1/83 de la masse de la Terre ;
Masse de la Terre: MT = 5,98.1024 kg
Distance Terre-Soleil: DT-S = 150 millions de kilomètres ; distance Terre-Lune : DT-L = 3,80.105 km.
Exercice 1 : Ce n’est pas la mer à boire !
(6 points)
Un pêcheur observe un petit poisson dans l’eau. On considère que son œil O perçoit un mince rayon lumineux venant
du poisson. Cette situation est représentée sur la figure en annexe.
1. Quel est le nom du phénomène lumineux que l’on peut observer ? En quoi consiste-t-il ?
2. Légender la figure (voir feuille annexe).
3. L’angle d’incidence valant 30,0°, calculer l’angle réfracté r.
4. Calculer la vitesse vlum de la lumière dans l’eau.
Exercice 2 : Ne jetez pas la pierre, Pierre !
(7 points)
Un transporteur de matériaux est constitué par un tapis roulant horizontal et un tapis roulant incliné de 20° par rapport
au plan horizontal.
On considère une pierre, de masse m = 30 kg, entrainée par le tapis roulant. Par rapport au sol, la pierre se déplace de
A vers D, à vitesse constante.
Cette situation est représentée en annexe.
1. Quel est le mouvement de la pierre sur les tapis (tapis AB et tapis CD) par rapport au référentiel lié au sol ?
2. Que peut-on en déduire pour les forces ? Justifier.
3. Etablir le diagramme pierre – interactions.
4. Faire l’inventaire des forces qui s’exercent sur la pierre, donner leurs caractéristiques.
5. Schématiser ces forces sur le schéma en annexe sur AB puis CD. (échelle : 1 cm  200 N)
Exercice 3 : Croâ- croâ…
(3 points)
Pour atteindre un nénuphar situé à 40 cm, une grenouille effectue un saut en s’élançant avec une vitesse initiale
vo= 2,0 m.s-1 du point Go (assimilé au centre d’inertie de la grenouille sur le premier nénuphar).
Ce saut a été enregistré en chronophotographie
L’analyse des clichés à l’aide d’un logiciel informatique a permis d’obtenir les positions successives occupées par la
grenouille. La première position du centre d’inertie Go de la grenouille sur le document est l’origine du repère. La durée
entre deux positions de la grenouille est de  = 20 ms.
1. Décrire le mouvement de la grenouille.
2. Déterminer la vitesse instantanée de la grenouille en G3.
Exercice 4 : Au soleil !
(4 points)
Les centres du Soleil, de la Terre et de la Lune sont parfois alignés.
1. Exprimer, puis calculer la valeur de la force d’attraction gravitationnelle
FS / T exercée par le Soleil sur la Terre.
2. Exprimer, puis calculer la valeur de la force d’attraction
la Lune sur la Terre.
FL / T exercée par
Numéro :……………………
14 avril 2008
ANNEXE
PARTIE CHIMIE
Exercice 3 :
CO32-
+
C5H10
Al3+
+
O2

Al2O3
+

CO2
+
CO2
H2O
Exercice 4 :
Equation:
Etat du
système
Avancement
6 HC
(g)
2A
(s)
2 A C
3 (s)
 3 H 2( g )
Quantités de matière (mol)
Etat initial
Etat
intermédiaire
Etat final
PARTIE PHYSIQUE
Exercice 1 :
Exercice 2 :
A
B C
Exercice 3 :
Echelle : 1/2
D