LA MATIÈRE ET SES TRANSFORMATIONS. 25 mai Durée : 45 minutes. Nom : Prénom :

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1 Cycle d'orientation Direction générale Service de l'enseignement Secteur de l'évaluation AB/CC/ns EVACOM PHYSIQUE 9 e Regroupements A-B-H / 2 e semestre LA MATIÈRE ET SES TRANSFORMATIONS 25 mai 2010 Durée : 45 minutes Nom : Prénom : Classe : Signature des parents : Collège : Points : /41 Matériel autorisé : - L usage de la calculatrice est autorisé, mais les échanges de calculatrices entre élèves ainsi que l'utilisation d'un téléphone portable sont interdits pendant l épreuve.

2 Table de quelques valeurs physiques Ces renseignements te seront utiles pour résoudre certains exercices. Substance Température de fusion ( C) Température d ébullition ( C) Acide stéarique 69,6 361 Aluminium Argent Butane - 138,4-0,5 Caoutchouc Cuivre Diazote Fer Glycérine Mercure Naphtaline Or Plomb Propane - 187,1-42,2 Zinc 419,

3 Exercice 1 On chauffe dans de l eau deux éprouvettes contenant des substances différentes. On sort ensuite les éprouvettes de l eau, on constate que leur contenu est liquide et on les laisse refroidir à la température de la salle. Dès le début de ce refroidissement, on relève la température du contenu des éprouvettes toutes les cinq minutes. Les résultats de ces mesures sont présentés dans le graphique ci-dessous. température [ o C] Graphique de l évolution de la température en fonction du temps temps [min] 1) Quelle est la température de l eau avec laquelle on a chauffé les éprouvettes? 2) Quelle est la température de la salle dans laquelle l expérience a été réalisée? 3) Quel est le nom de la substance 1? Justifie ta réponse. 4) Pourquoi ne peut-on pas identifier la substance 2 d après sa courbe de température? Ex. 1 : / 5 pts 3

4 Exercice 2 Note si, selon toi, les affirmations suivantes sont V (vraies) ou F (fausses). Pour celles que tu considères fausses, entoure le mot faux (1 mot avec ou sans article) ou le nombre faux et indique ta correction (1 mot, avec ou sans article, ou un nombre) dans la case prévue à cet effet. Exemple : Affirmations Un gramme d eau contient autant de molécules qu un gramme de dihydrogène. V (vraie) / F (fausse) F Corrections moins 1) L ammoniaque, de formule chimique NH 3, contient l élément azote. 2) Selon le modèle moléculaire, un liquide n a pas de forme propre car ses molécules sont faiblement agitées. 3) 1 cm3 de fer à température ambiante contient autant de molécules que 1 cm 3 de fer à -200 C. 4) Le butane se condense à 138,4 C. 5) L air à l état liquide est incompressible. 6) Une combustion est une transformation physique. 7) Lorsque l on place 100 grammes d eau liquide au congélateur on obtient un glaçon de masse inférieure à 100 grammes. 8) La formule chimique du butane est CH 4. 9) L ébullition est une vaporisation rapide. 10) Lorsqu on plonge dans l eau bouillante une barre d aluminium, initialement à 20 C, on constate qu elle se contracte. Exercice 3 Ex. 2 : / 10 pts Pour étudier la combustion du carbone dans le dioxygène, Antoine utilise le matériel suivant : Une balance électronique : 0 g Un bâton de carbone parfaitement sec planté dans un bouchon : bâton de carbone Un récipient fermé rempli de dioxygène : O 2 4

5 Antoine chauffe au rouge le bâton de carbone et l introduit dans le récipient en prenant soin de bien enfoncer le bouchon. A ce moment la combustion du bâton devient vive. Il place ensuite le récipient sur la balance et constate que la masse de l ensemble est de 162,5 g. Malheureusement l affichage de la balance s éteint avant la fin de la combustion g Début de la combustion Fin de la combustion 1) Pourquoi la combustion s arrête-t-elle? 2) Cette combustion ne peut pas produire d eau. Explique pourquoi. 3) Ecris l équation d une réaction qui modélise cette combustion. 4) A la fin de la combustion la masse de l ensemble est-elle plus grande, plus petite ou égale à 162,5 g? Réponse : Justifie ta réponse : Ex. 3 : / 6 pts 5

6 Exercice 4 La formation de la rouille est une transformation chimique qu on peut modéliser par une réaction dont les réactifs sont le fer et le dioxygène. 1) Ecris les coefficients manquants de l équation de cette réaction. Fe + O 2 2 Fe 2 O 3 Pour étudier cette transformation, Eléane réalise l expérience suivante : au fond d une éprouvette remplie d air, elle place de la laine de fer, puis elle retourne cette éprouvette dans un récipient rempli d eau. Elle observe son dispositif 10 jours plus tard et 20 jours plus tard. état initial. état après 10 jours : - une partie du fer a rouillé. - le niveau d eau dans l éprouvette est monté. état après 20 jours : même état qu après 10 jours. 2) Pourquoi l état de la paille de fer et le niveau de l eau ont-ils changé les dix premiers jours et n ont ils plus évolué entre le 10 ème et le 20 ème jour? 3) Représente dans le cadre ci-dessous, selon le modèle moléculaire, un échantillon de l air initialement contenu dans l éprouvette. Légende : 4) Représente dans le cadre ci-dessous, selon le modèle moléculaire, un échantillon du gaz contenu dans l éprouvette après 20 jours. Ajoute la légende. Légende : Ex. 4 : / 7 pts 6

7 Exercice 5 Un élève remplit complètement d'eau colorée et à 20 C un erlenmeyer (récipient en verre à col étroit) et il le ferme avec un bouchon traversé par un tube. L eau colorée monte alors dans le tube (voir photo). Il plonge ensuite cet erlenmeyer dans un bac d'eau à 4 C. 1) Indique comment le niveau de l eau colorée dans le tube évolue. Coche ci-dessous la case qui correspond à ta réponse. Le niveau de l eau colorée dans le tube : monte ne change pas baisse 2) Quel est le principal phénomène physique responsable de cette évolution? Entoure ta réponse. évaporation solidification contraction dissolution diffusion dilatation compressibilité 3) Explique ce phénomène à l aide du modèle moléculaire. Ex. 5 : / 3 pts 7

8 Exercice 6 Deux flacons remplis de la même quantité d eau sont posés côte à côte sur une table. On place au fond de chaque flacon un morceau de sucre et on le ferme au moyen d un bouchon. On prend une première photo des deux flacons et on attend cinq minutes sans intervenir. Cinq minutes plus tard, on prend une deuxième photo des deux flacons. Voici ci-dessous ces photos. flacon 1 flacon 2 état initial flacon 1 flacon 2 état au bout de cinq minutes 1) Quel est le nom du phénomène physique observé dans ces deux flacons? 2) Explique ce phénomène à l aide du modèle moléculaire. 3) Explique la raison pour laquelle du sucre est encore visible au bout de cinq minutes dans le flacon 2, mais plus dans le flacon 1. 4) Que devrait-on mesurer pour vérifier ta réponse ci-dessus? 8

9 5) Que peut-on dire de l évolution de la masse du flacon 1 et de son contenu au cours des cinq minutes? Coche ci-dessous la case qui correspond à ta réponse. a augmenté La masse du flacon 1 et de son contenu : n a pas changé a diminué Justifie ta réponse à l aide du modèle moléculaire : Exercice 7 Ex. 6 : / 7 pts On chauffe de l eau dans une casserole à l aide d une plaque électrique dont la température est de 400 C. 1) Quelle est la température maximale que peut atteindre l eau dans la casserole? Justifie ta réponse. 2) Que peut-on dire de l évolution de la masse d eau dans la casserole pendant ce chauffage? Coche la case qui correspond à ta réponse. La masse d eau dans la casserole : augmente ne change pas diminue Justifie ta réponse à l aide du modèle moléculaire : 3) Que contiennent les bulles que l on observe dans l eau lorsqu elle est en ébullition? Total de l épreuve : 41 points Ex. 7 : / 3 pts 9