le corrigé - pages physique chimie

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identifiant:
Lundi 27 Mars 2006
Classification périodique en annexe
Donnée : NA = 6,02.1023
507
CHIMIE
Exercice 1 : Comprimé de vitamine C /4,5
2) Un comprimé de vitamine C 500 contient une masse m=500 mg de vitamine C de formule C6H8O6 .
a) calculer la masse molaire moléculaire de vitamine C.
-1
M = 6x12+8x1+6x16=176 g.mol
0.5
b) Quelle est la quantité de matière contenue dans 1,0 mg de vitamine C?
n=
m
M
=
1,0 ×10 −3
176
= 5,7x10-6 mol
1
c)Calculer le nombre de molécules de vitamine C dans un cachet ainsi que le nombre d’atomes correspondant.
Quantité de matière présente dans un comprimé
−3
n = m = 500 x10 = 2,84 x10−3 mol
176
M
2
nombre de molécules :
N = n x NA = 2,84 x 10-3 x 6,02 x 1023= 1,71 x 1021 molécules
nombre d’atomes dans un cachet :
Sachant qu’il y a 20 atomes par molécule, dans un cachet on aura :
20 x 1,71 x 10 21 = 3,42 x 1022 atomes
1
d) Quelle masse faut-il peser si on veut obtenir 5,0 x10-3 moles de vitamine C?
m = n M = 5,0 x10-3 x 176 = 0,88 g
Exercice 2 : Déshydratation du sulfate de cuivre /5
On dispose de sulfate de cuivre pentahydraté, solide de formule CuSO4,5 H2O, ce qui signifie que
chaque molécule de sulfate de cuivre est entourée de 5 molécules d’eau. Afin d’éliminer cette
eau, on chauffe avec un bec Bunsen une masse m1=3,5 g de sulfate de cuivre hydraté dans un tube à
essais, ce qui provoque la réaction suivante :
27/03/2006
cH
1 sur 4
CuSO4 , 5H 2 O → CuSO4 + 5 H 2 0 ( g )
a)Quelle est la couleur du sulfate de cuivre hydraté ? Du sulfate de cuivre anhydre ?
Le sulfate de cuivre hydraté est bleu, le sulfate de cuivre anhydre est blanc
b) Sous quel état physique l’eau va-t-elle d’échapper du tube a essais ?
L’eau est à l’état gazeux lorsqu’elle s’échappe du tube à essais
0,5
c) En déduire deux observations qui, lors de l’expérience, prouvent que la réaction ci-dessus se produit
effectivement.
On observe un changement de couleur du sulfate de cuivre
On observe également de la buée qui se condense sur les parois du tube
1
d)Calculer la masse molaire M1 du sulfate de cuivre pentahydraté. En déduire la quantité de matière n1
initialement présente dans le tube.
1
M1 = 63,5 + 32,1 +4x16 + 5 x ( 2x1+16) = 249,6 g.mol-1
n1 =
m1
= 1,4 x10 − 2 mol
M1
e)Que vaut la quantité de matière n2 de sulfate de cuivre anhydre obtenu lorsque la réaction est terminée ?
Justifier.
1
D’après l’équation de la réaction, pour 1 mol de sulfate de cuivre hydraté qui a
réagi, on obtient 1 mol de sulfate de cuivre anhydre
donc n2 = 1,4x10-2 mol
1
f)En déduire la masse m2 de sulfate de cuivre anhydre.
m2 = n2 x M2 = 1,4 x10-2 x 159,6 = 2,2 g
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cH
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Données pour les exercices 4 et 5
PHYSIQUE
masse de la Lune : ML= 7,34.1022 kg.
rayon de la Terre : RT= 6,38.106 m
masse de la Terre : MT= 5,98.1024 kg.
rayon de la planète Mars : RM= 3,40.106 m
masse de la planète Mars : MM= 6,42.1023 kg.
Distance Terre-Lune : d=3,84.105 km
Constante gravitationnelle : G=6,67.10-11 N.kg-2.m2
Pesanteur terrestre : gT=9.80 N.kg-1
Exercice 4 : Mouvement de la Lune /5,5
a)Représenter sur un schéma les forces d’interactions gravitationnelles existant entre la Terre et la Lune.
0,5
Terre
ρ
FL / T
ρ
FT / L
Lune
b) Quelle est la valeur des forces d’interaction gravitationnelle entre la Terre et la Lune. ?
(Formule littérale suivie de l’application numérique)
M T × M L 6,67 × 10 −11 × 5,98 ×10 24 × 7,34 × 10 22
F =G
=
d2
(3,84 × 108 ) 2
2
= 1,98 x1020 N
c)Définir le référentiel géocentrique. Décrire le mouvement de la Lune dans ce référentiel.
1
Le référentiel géocentrique est le globe terrestre privé de son mouvement de
rotation autour de son axe
Dans ce référentiel ;, le mouvement de la Lune est circulaire uniforme.
d)La Lune est-elle soumise à des forces qui se compensent ? Justifier.
Ce mouvement n’est pas rectiligne uniforme . Donc d’après le principe de
1
l’Inertie, les forces qui s’exercent sur la Lune ne se compensent pas
e)Quel est l’effet de la force gravitationnelle exercée par la Terre sur la Lune ?
Que se passerait-il si pour une raison quelconque cette force n’existait plus ?
La force gravitationnelle change continuellement la direction de la trajectoire1
de la Lune dans le référentiel géocentrique. En revanche, elle ne modifie pas la
valeur de la vitesse de la Lune.
Si cette force n’existait plus , la Lune quitterait son orbite . Son mouvement
serait alors rectiligne uniforme car plus aucune force ne s’exercerait sur elle .
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cH
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Exercice 5 : Pesanteur sur Mars/5
Un astronaute part en mission spatiale sur Mars. Il possède une masse m=80 kg.
a)Calculer le poids PT de cet astronaute à la surface de la Terre.
PT = m gT = 80 x 9,80 = 7,84 x 102 N
1
2)L’astronaute est désormais sur Mars. Exprimer la force gravitationnelle exercée par Mars sur
l’astronaute. Application numérique.
F=
M × m 6,67 × 10 −11 × 6,42 × 10 23 × 80,0
G M2 =
d
(3,40 × 106 ) 2
2
= 296 N
3)L’astronaute se sent-il plus lourd ou plus léger que sur la Terre ?
Cette force gravitationnelle est moins forte que PT , donc l’astronaute se
sent plus léger que sur Terre.
4)On considère que le poids PM de l’astronaute sur Mars correspond à
cette force gravitationnelle. En déduire la pesanteur gM de la planète rouge.
Est-ce en accord avec la réponse à la question précédente?
1,5
PM = F = m gM
donc gM =
27/03/2006
cH
F
m
=
296
=
80,0
0,5
3,70 N/kg
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