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DEVOIR COMMUN DE SECONDE
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Première partie 10 points
Exercice 1 : Montage à reflux : cherchez l'erreur
Parmi ces quatre montages de chauffage à reflux, trois présentent des erreurs. Expliquez les erreurs et
indiquez quel est le bon montage.
a
Eau
tiède
Eau
froide
Eau
tiède
d
c
b
Eau
tiède
Eau
froide
Eau
froide
Exercice 2 : Classification périodique
La structure électronique d'un ion possédant 2 charges négatives est (K)2 (L)8.
1. Quelle est la structure électronique de l'atome correspondant à cet ion ?
2. Quelle est la place de cet élément dans la classification périodique ? (indiquer la ligne et la colonne)
3. Indiquer le numéro atomique et le nom de cet élément.
4. Cet atome peut-il engager des liaisons covalentes ? Si oui, combien ?
Exercice 3 : Représentation de Lewis
Le pentane est un solvant utilisé en chimie organique. Sa formule brute est C5H12. Donner les 3 isomères
possibles en formules semi-développées.
Données : 6C ; 1H
Les représentations de Lewis suivantes sont incomplètes.
H O
|
a) | F – F |
b)
O=C–O
c) H – C – C – Cl
|
O
|
||
H
|
d) H – N – C – C – H
|
H
H
1. Écrire la formule brute de chacune des molécules.
2. Ajouter les doublets liants ou non liants en justifiant votre réponse.
|
H
Exercice 4 : Une boisson allégée
La canette d'une boisson allégée indique qu'il y a dans la boisson 70 mg d'un édulcorant artificiel appelé
aspartame, et de formule C14H18N2O5.
Le pouvoir sucrant de l'aspartame est 160 fois plus élevé que celui du saccharose (sucre de table) de
formule C12H22O11. Cela signifie qu'une mole de C14H18N2O5 peut être remplacé par 160 moles de C12H22O11
pour obtenir la même sensation sucrée.
1. Déterminer la quantité de matière d'aspartame dans la boisson.
2. Déterminer le nombre de molécules d'aspartame contenues dans la canette.
3. Quelle quantité de matière de saccharose aurait-il fallu introduire dans la canette pour obtenir le
même goût sucré ?
4. Calculer la masse de saccharose qu'il aurait fallu introduire dans la canette.
Donnée : NA = 6,02.1023 mol-1
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Deuxième partie : Questionnaire à choix multiple (QCM) 5 points
Retrouver la bonne réponse a) ou b) ou c) .... et indiquer sur la feuille de copie le
numéro de la question et la lettre correspondant à la réponse exacte :
1. La
a)
b)
c)
mesure h = 12,10 m possède :
2 chiffres significatifs ;
3 chiffres significatifs ;
4 chiffres significatifs.
2. La
a)
b)
c)
d)
e)
longueur d = 12,5 cm peut s’écrire :
1250 m ;
0,0125 m ;
1,25 m ;
125 mm ;
1,25 mm.
3. L’ordre de grandeur du rayon du noyau d’un
atome est :
a) 0,1 nm ;
b) 10-10 m :
c) 10-15 m ;
7. On considère une réfraction à la surface de
séparation entre l’air et un milieu d’indice n. Si
le rayon réfracté fait un angle r avec la normale
à la surface, l’angle incident entre le rayon
incident et la normale s’écrit :
sinr
a) i = sin-1 (n sinr) b) i = sin (n sinr) c) i=
n
8. Le spectre émis par un gaz monoatomique de
faible pression est :
a) un spectre continu comportant des raies
sombres ;
b) un spectre continu ;
c) un spectre de raies colorées sur fond noir.
9. On donne la masse du soleil Ms = 2,0.1027
tonnes, celle de vénus Mv = 4,9.1021 tonnes, la
distance entre ces deux astres étant de
D = 1,08.1011 m, G = 6,67.10-11 SI.
La valeur de l’intensité de la force d’attraction
du soleil sur vénus est :
4. Si d est la distance parcourue dans le vide par la
a) 5,6.1016 N
lumière et t la durée nécessaire à ce parcours,
b) 5,6.1022 N
alors :
c) 6,05.1033 N
a) d = c×Δt ;
b) d = c/Δt ;
c) Δt = d×c ;
10. La représentation de la force d’attraction du
soleil sur vénus est :
5. La réfraction au niveau de la séparation air-eau
a)
se schématise par :
v
S

F S/ V
v
b)
S
a
b
c
6. Lorsque le rayon incident arrive
perpendiculairement à la surface d’un milieu
transparent :
a) Il est réfléchi ;
b) Sa déviation dépend de l’indice du milieu
transparent ;
c) Il n’est pas dévié.

FV / S
c)
v
S

F S/ V
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Troisième partie : Exercice de Physique
Chute d'une bille dans l'huile (5 points)
Les parties A, B et C sont indépendantes.
Données pour l’exercice :
a) Rayon de la bille en acier : r = 0,50 cm
b) Masse volumique de l’acier : ρA = 7850.10-6 kg.cm-3
c) Masse volumique de l’huile : ρH = 920.10-6 kg.cm-3
d) L’intensité de la pesanteur sera considérée comme constante et de valeur go = 9,80 N.kg-1.
e) Intensité de la poussée d’Archimède exercée sur une bille de volume V plongée dans
l’huile :
FA = ρH.V.gO
f) volume d’une sphère : V =
4
π×r 3
3
On réalise la chronophotographie de la chute d’une bille sphérique en acier dans l’huile. Pour ce
faire, on filme la bille dans une éprouvette remplie d’huile, avec un caméscope numérique au
rythme de 50 images par seconde. Grâce à un traitement adéquat des images, on obtient le
document 1 (voir en fin de sujet). On repère ensuite la position, sur chaque image, du centre
d’inertie de la bille : M0 correspond à sa position initiale, celle-ci étant lâchée, à l’instant t0 pris
comme origine des dates, sans vitesse initiale.
La bille est soumise à trois forces :
- son poids ;
- la poussée d’Archimède ;
- la force de frottement fluide .
A. Exploitation de l’enregistrement
1. En vous aidant du document 2 (en fin de sujet), donner la vitesse moyenne notée v lim du
mouvement entre les positions M15 et M21.
2. En déduire la nature du mouvement entre les positions M15 et M21.
3. Quelle particularité présentent les forces exercées sur la bille en mouvement entre les
positions M15 et M21 ? Justifier.
4. A partir des conditions de prise de vue données ci-dessus, justifier l’intervalle de temps
τ = 20 ms entre chaque image qui apparaît dans la colonne temps t (ms) du tableau du
document 2.
B. Étude cinématique
Le point M0 étant pris comme origine des espaces et des temps (y = 0 et t = 0), on repère les
différentes hauteurs réelles de chute de la bille dans l’huile, notées y, aux dates t
correspondantes. On calcule alors les vitesses correspondantes. Les différentes grandeurs sont
notées dans le tableau du document 2.
1. Donner l’expression de la vitesse instantanée v6 de la bille pour la position M6 et la calculer
en m.s-1.
2. Tracer la courbe v = f(t). Échelle : 1 cm ↔ 40 ms et 1 cm ↔ 0,10 m.s-1
C. Étude dynamique
1. Montrer que la masse m de la bille est : m = 4,1 g.
2. Exprimer l’intensité P du poids de la bille en fonction de m et g0 et la calculer.
3. Calculer la valeur FA de la poussée d’Archimède s’exerçant sur la bille plongée dans l’huile.
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Documents :
Troisième partie : Exercice de Physique
Positions
de la bille
M0
M1
M2
M3
M4
M5
M6
M7
M8
M9
M10
M11
M12
M13
M14
M15
M16
M17
M18
M19
M20
M21
t (ms)
y (mm)
v (m/s)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
300
320
340
360
380
400
420
0,0
4,5
9,0
18,0
27,5
41,0
53,0
69,0
83,0
101,0
118,0
137,0
155,0
174,0
193,0
211,0
231,0
249,0
269,0
287,0
307,0
325,0
0,00
0,23
0,34
0,46
0,58
0,64
0,75
0,80
0,88
0,90
0,93
0,93
0,95
0,93
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
Document 2 :
tableau donnant la vitesse de la
bille suivant sa position
Document 1 :
chronophotographie de la chute
d’une bille d’acier dans l’huile
Deuxième partie : Exercices de chimie
Donnée :
classification symbolique simplifiée
I
K
L
M
N
1
II
III
H
Li
4
Na
12
6,9
11
K
39,1
Be
5
9,0
23,0
19
V
VI
VII
X
VIII
2
masse molaire
(g.mol-1)
1,0
3
IV
Z
Mg
24,3
20
Ca
40,1
B
6
Al
14
10,8
13
27,0
C
7
12,0
Si
28,1
He
4,0
N
8
14,0
15
P
31,0
O
9
S
17
16,0
16
32,1
F
10
Cl
18
19,0
35,5
Ne
20,2
Ar
39,9