Compétences indispensables réussir son année en physique chimie

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1 x Compétences indispensables réussir son année en physique chimie Comment ça marche? Première phase : le diagnostic. Pour que vous puissiez remédier à vos difficultés, vous devez d'abord les identifier. C'est le rôle des balises (#Balises). Lors d'une séance d'exercices en classe, d'un devoir, ou tout autre travail, le prof va vous indiquer la nature des erreurs commises grâce à une symbolique appelée #balise. Par exemple on peut utiliser le #EL pour les expressions littérales, #CALC pour les erreurs de calculs, #UNIT pour les conversions d'unités, etc Grâce à cet outil de suivi, vous pouvez identifier ce que vous savez faire et quels sont les points sur lesquels vous devez progresser. Deuxième phase : la remédiation. Une fois que vous êtes capable d'identifier la nature des erreurs que vous commettez de façon récurrente, grâce aux balises, il faut remédier à ces erreurs afin de ne plus les commettre. C'est le rôle de ce livret. Ce livret recense des rappels de cours et une série d'exercices d entraînement. La correction de chaque exercice est fournie une fois ceux-ci réalisé, ce qui vous permet de travailler de manière autonome, en revenant sur les règles de bases. Fonctionnement 1

2 1. Puissance de 10 (#10) ETAPE 1 : JE REVOIS L ESSENTIEL SUR LES PUISSANCES DE 10 Calculs = =10 10 =10 Votre réponse (avec le détail des calculs) = = =10 ETAPE 3 : JE ME CORRIGE () = = = () =10 =10 (10 ) 10 =10 ETAPE 4 : JE VALIDE Lien du questionnaire : 2. Notation scientifique (#NS) ETAPE 1 : JE REVOIS L ESSENTIEL SUR LA NOTATION SCIENTIFIQUE La notation scientifique (ou écriture scientifique) d un nombre décimal et l écriture est l écriture de ce nombre sous la forme 10, le nombre a ne possédant qu un chiffre non nul avant la virgule (1 a<10) et n un nombre entier Exemple : Pour passer 0,045 en écriture scientifique on pratique la démarche suivante : 1 / On respecte la règle donnée dans le document 1 en écrivant d abord 4,5 (a=4,5) 2 / On compte le nombre de fois que l on a décalé la virgule par rapport au nombre d origine pour obtenir le nombre a. Ici 2 fois vers la droite donc la valeur de la puissance sera de -2 (si on avait décalé 2 fois vers la gauche la puissance aurait été 2). Au final on a : 4,5 10 2

3 Valeurs Votre réponse 0, , ,4 10 0, , , , = 2, , =5, , , = 2, , , = 2, , = 3, ETAPE 3 : JE ME CORRIGE ETAPE 4 : JE VALIDE Lien du questionnaire : 3. Les conversions (#CONV) ETAPE 1 : JE REVOIS L ESSENTIEL SUR LES CONVERSIONS Vidéo de cours : Multiples Sous-Multiples Préfixe Tera- Giga- Méga- Kilo Hecto Déca Déci Centi Milli Micro Nano Symbole T G M k h da d c m µ n Exemple (masse) Tg Gg Mg kg hg dag g dg cg mg µg ng Puissance de Cas n 1 : Conversion d une unité multiple ou sous multiple en unité de base. Il suffit de remplacer le préfixe par sa puissance de 10. Exemple : Convertir 2,9 Mm en mètre. Le préfixe M (méga) est associé à 10, on peut donc écrire : 2,9 "# =2,9.10 # Cas n 2 : Conversion d une unité multiple ou sous multiple en une autre unité multiple ou sousmultiple La méthode la plus simple permet d effectuer de tête n importe quelle conversion à condition de connaitre les puissances de dix associées aux différents préfixes. Etape 1 : Pour convertir une valeur (en mètre par exemple) d une unité %# en une unité ym on commence par déterminer la puissance de dix (10 ) associées à %# puis celle associée à &# (10 ). Etape 2 : On effectue la différence ( () entre les exposants des deux unités. Etape 3 : la valeur convertie est alors &# =10 %# 3

4 Exemple 1 : Conversion de 22,5 )#*+,# Le préfixe giga est associé à 10, le préfixe kilo est associé à 10 Différence entre les exposants 9 3=6 On a donc : 22,5 )# = 22,5.10,# Exemple 2 : Conversion de 3,26 nm en m Le préfixe nano est associé à 10, le mètre est associé à 10 Différence entre les exposants 9 0= 9 On a donc : 3,26 +# =3,26.10 # Convertir : 42 mv =4,2.10 V =4,2.10 kv 0,15 A 0,15.10 =1,5.10 ka 0,15.10 =1,5.10 ma 2653 ma =2,653 A =2, ka 0,0024 ka 0, =2,4 A 0, =2,4.10 ma 0, =2,4.10 µa 265 µa =2,65.10 A =2,65.10 ma 2,75 kω 2,75.10 Ω 3 mm 3.10 cm 3.10 dm 0,35x10 3 dm 0, =3,5.10 mm 0,35.10 =3,5.10 µa 740 nm =7,40.10 m =7,40.10 mm =7,40.10 µm ETAPE 3 : JE ME CORRIGE ETAPE 4 : JE VALIDE Lien du questionnaire : 4. Chiffres significatifs (#CS) ETAPE 1 : JE REVOIS L ESSENTIEL SUR LES CHIFFRES SIGNIFICATIFS Pour exprimer un résultat, on doit garder un nombre de chiffres significatifs qui indique la précision. Dans un nombre tous les chiffres sont significatifs à partir du premier chiffre non nul. Exemples : 317,0 : 4 chiffres significatifs 0,0326 : 3 chiffres significatifs (3,2 et 6) Remarque : un nombre entier est considéré comme possédant un nombre infini de chiffres significatifs. Par exemple l atome d hélium contient 2 protons, exactement 2. On pourrait écrire 2,0000 avec autant de zéros que l on veut. Le résultat d un calcul ne doit pas être exprimé avec une précision supérieure à celle de la donnée utilisée la moins précise. Exemple à maitriser : Après une multiplication ou/et une division, le résultat ne doit pas comporter plus de chiffres significatifs que le nombre qui en a le moins. Exemple :, 4,6=25, le résultat doit être arrondi à : 25, Pour aller plus loin : 4

5 Après une addition ou/et une soustraction, le résultat ne doit pas comporter plus de décimales que le nombre qui en a le moins. Exemple : 20,312+9,5+420,7=450,512 le résultat doit être arrondi à : 400,5. Règle d arrondi : Pour écrire une valeur avec le nombre de décimales souhaitées, il faut arrondir cette valeur à celle qui est la plus proche. Pour un chiffre strict inférieur à 5 : ne pas changer la changer la dernière décimale prise en compte. Pour un chiffre supérieur ou égal à 5 : ajouter 1 à la dernière décimale prise en compte. Donner le nombre de chiffres significatifs : Données m 520 mg 0,0052 L 40,240 g.l -1 3 atomes 21,56 Hz N 0,010 mol CS Infini Données 0,0002 cm 4 molécules 00,035 g 0,200 N 3,05x10² ml 2354,01 kg CS 1 Infini Faire les calculs suivants en conservant le bon nombre de chiffres significatifs : 4,35 02,1=9,1 4,0 2,0=8,0 4,00+2 =6,, =2,00,, =0,49 ETAPE 3 : JE ME CORRIGE ETAPE 4 : JE VALIDE Lien du questionnaire : 5. Les expressions littérales (#EL) ETAPE 1 : JE REVOIS L ESSENTIEL SUR LES EXPRESSIONS LITTERALES Lorsque l on dispose d une relation, la grandeur que l on cherche à déterminer est parfois différent de celle exprimée. Il faut donc exprimer cette grandeur en fonction des autres. Pour savoir comment transformer les expressions voici deux vidéos qui vous rappellent comment procéder pour isoler le terme souhaité : Vidéo 1 : Vidéo 2 : 5

6 Compléter le tableau : Niveau 1 : Relation littérale entre grandeur Grandeur à isoler Grandeur à isoler 1 = 2 2 = =# 6 # = = = 5 # 7 = = # " + =9 : 8 = 1 7 # =+ " 9 = + : " = # + : = : =9 : 9 = 9 : : : = 9 : 9 Niveau 2 : Relation littérale entre grandeur Grandeur à isoler Grandeur à isoler ; =5 (4 < 4 = ) 5 = ; 4 < 4 = 4 = =4 < ; 5 1 = =1 (4 4 ) 4 = = # +# " = (# +# ) " + # =+ " # + > =? :? :? = + > +? : :? = + > 1: ; = 1 2 # 1 +# 1 =A2(; # )/# 7 C =(? 7 D )/(?+7 D )? = E7 D(7 C +1)F (7 C 1) ETAPE 3 : JE ME CORRIGE ETAPE 4 : JE VALIDE Lien du questionnaire : # = : ; D =?(1 7 C) (1+7 C ) 6. Les unités (#Unité) ETAPE 1 : JE REVOIS L ESSENTIEL SUR LES UNITES Toute grandeur physique doit être écrite avec son unité. Celle-ci est nécessaire pour comparer les valeurs d une même gradeur physique. Le système international d unité (S.I) est le plus utiliser dans le monde. On définit 7 unités de base qui sont à connaitre par cœur (sauf pour le candela). Toutes les autres unités de la physique sont des dérivées de celle-ci. Pour les curieux voici quelques vidéos expliquant l origine de chaque unité SI : 6

7 Grandeur (symbole de la grandeur) Longueur (L) Masse (m) Temps (t) Intensité électrique (I) Température (T) Intensité lumineuse Quantité de matière (n) Unité SI (symbole de l unité) Mètre (m) Kilogramme (kg) Seconde (s) Ampère (A) Kelvin (K) Candela (cd) Mole (mol) ETAPE 2 : JE COMPLETE LE TABLEAU A cours de l année on va rencontrer de nouvelles grandeurs et donc de nouvelles unités. Afin de se souvenir des unités associées à chaque grandeur, il sera nécessaire de remplir le tableau ci-dessous : Grandeur (symbole de la grandeur) Unité SI (symbole de l unité) 7. Quantité de matière (#QM) ETAPE 1 : JE REVOIS L ESSENTIEL SUR LA QUANTITE DE MATIERE En chimie, pour compter les atomes, les ions ou les molécules on ne le compte pas 1 à 1 cela nous donnerait des nombres extrêmes grands et donc pas facile à manipuler. On les compte donc par paquet. On fait des paquets de 6, , atomes ions ou molécules. Cependant ces paquets d entités chimiques n ont la même masse pour faire le lien entre la masse et le nombre de paquets (appelé quantité de matière) on utilise deux grandeurs : La masse molaire atomique d un élément chimique est la masse d une mole d atomes de cet élément. Elle s exprime en g.mol -1. la masse molaire moléculaire M d une espèce chimique est la masse d une mole de ses molécules. Elle s exprime en g.mol -1. La masse molaire moléculaire est égale à la somme des masses molaires atomiques des atomes présents dans la molécule. 7

8 Exemple pour l eau de formule H 2O on sait que : La masse molaire atomique de l hydrogène est "(G) =1 6.#HI La masse molaire atomique de l oxygène est "(J)=16 6.#HI La masse molaire moléculaire est donc d après la formule de l eau est : "(G J)=2 "(G)+"(J) =2 1+16=18 6.#HI Formules à connaitre : Pour passer de la masse à la quantité de matière puis au nombre d entité chimique ou inversement, on utilise les formules suivantes : Exercice 1 : Donner ou calculer les masses molaires "(9) =12 6.#HI "(K*) = 55,86.#HI "(L) =146.#HI "(9I) = 35,56.#HI "(L)=236.#HI "(M) = 32 6.#HI "(G) = 1 6.#HI "(J)=16 6.#HI "(93G6J)=586.#HI "(9G4)=16 6.#HI "(LG3)=176.#HI "(2NH%&2* 2*?O(H+*) = "(9J ) =44 6.#HI "(92G6J) =46 6.#HI "(MJ ) = 96 6.#HI "(96G12J6)=180 6.#HI Exercice 2 1 / Calcul de la masse molaire du sulfure de sodium "(L M)=2 "(L)+1 "(M)= =78 6.#HI 2 / On cherche à calculer la quantité de matière connaissant la masse. On utilise la formule suivante : + = # " Or M a été calculé à la question 1 / "(L M)=78 6.#HI. On obtient ainsi : + = 1, =1,67.10 #HI 8

9 3 / Pour déterminer le nombre d atome on utilise le tableau suivant Quantité de matière Nombre d entité chimique 1 6, ,67.10 N L =1, ,02.10 =1,0.10 #HIé?QI*R N A=6, mol -1 Exercice 3 1 / La formule reliant la quantité de matière et la concentration est 9 = + STUVWé : STUXW On cherche à connaitre la quantité de matière connaissant la concentration et le volume ainsi : + STUVWé =9 : STUXW 2 / On calcule d abord la quantité de matière : + STUVWé =0,250 0,50=0,125 #HI On calcule ensuite la masse molaire moléculaire du saccharose : "(9 G J )=12 "(9)+22 "(G)+11 "(J)=331 6.#HI On calcule la masse avec la formule suivante : # =+ " =331 0,125=41,8 6 Exercice 4 1 / On cherche à calculer la concentration d une dose. On utilise donc la formule suivante : 9 = + STUVWé = 6,2.10 =0,31 #HI.Y : STUXW / La grandeur conservée au cours d une dilution est la quantité de matière. 3 / On chercher la concentration de la solution préparée connaissant la concentration de la solution mère et son volume et le volume de solution fille à préparer. C 0=0,31 mol.l -1 V 0= 20 ml V 1= 250 ml C 1 est la concentration que l on cherche. Lors d une dilution on a : 9 : =9 : On cherche C 1. Ainsi : 9 = 9 : = 0,31 0,020 =0,0248 #HI.Y : 0,250 4 / Lors d une dilution la teinte de la coloration de la solution diminue. Exercice 5 1 / On cherche à calculer la quantité de matière à l aide de la formule suivante : + =9 : =0,05 0,01=0,0005 #HI On calcule la masse molaire moléculaire de l éosine "( 9 G J ZO L )=20 "(9)+6 "(G)+5 "(J)+4 "(ZO)+2 "(L) =6886.#HI On calcule ensuite la masse # =+ " =688 0,0005=0,344 6 Exercice 6 1 / + =9 [ : 9 Attention il faut convertir les ml en L

10 2 / + =0, =0,04 #HI # =+ " =0,04 132,0=5 6 3 / Lors d une dilution on a : 9 [ : [ =9 < : < On cherche C 1. Ainsi : : [ = 9 : = 0, =5 10 Y 9 0,2 La méthode à utiliser est celle de la dilution. 10