DEVOIR DE PHYSIQUE-CHIMIE

Transcription

1 Lycée MARIEN N GOUABI Année Scolaire Classe de 1 ière D III 06 Novembre 2009 Prof. : M. SAWADOGO Antoine Durée : 2 h 00 mn DEVOIR DE PHYSIQUE-CHIMIE A/ CHIMIE Exercice I (4pts) 1 ) Nommer les alcanes de formules suivantes : * CH 3 CH CH 2 CH CH 3 CH 3 CH 3 C 2 H 5 * CH 3 C CH 2 CH CH 3 CH 3 CH 3 2 ) Ecrire les formules des alcanes suivants : * Le 2,2,3-triméthylbutane * Le 3-éthyl-2,4-diméthylhexane Exercice II (4pts) La combustion complète de 7cm 3 d un mélange d éthane et de butane fournit 16cm 3 de dioxyde de carbone, les deux volumes étant mesurés dans les mêmes conditions de température et de pression. Calculer : a)la composition pourcentage molaire du mélange, b) La densité du mélange ; c) Le volume de dioxygène nécessaire à la combustion. Exercice III (4pts) On analyse une substance organique ne contenant que du carbone, de l hydrogène et de l oxygène. La combustion de 0,33g de ce composé étant réalisée, les tubes à acide sulfurique voient leur masse s accroître de 0,198g pendant que ceux de potasse pèsent 0,484g de plus. 1 ) Déterminer la composition centésimale massique de chaque constituant. 2 ) Déterminer la masse molaire approchée, sachant que la densité de vapeur de la substance par rapport à l air est de 2,08. 3 ) Trouver la formule du composé. N.B. : On rappelle que l acide sulfurique fixe l eau et la potasse le dioxyde de carbone. Données : C = 12 ; O = 16 ; H = 1 ;

2 B/ PHYSIQUE Exercice I (4 pts) A Lors d une expérience,on obtient les atomes Z B On veut savoir si ce sont des 5 B ou des 5 B les deux isotopes possibles. Pour cela,on fait entrer en collision un des atomes avec un neutron dans la chambre à vide. L atome de bore étant pratiquement au repos, (V 1 = 0) on le bombarde avec un neutron à la vitesse V 2 = 10 6 m.s -1. L atome acquiert une vitesse V 1 = 1, m.s -1, dans la même direction et le même sens que V 2, pendant que le neutron «rebondit» dans le sens opposé avec V 2 = m.s ) Ecrire la quantité de mouvement de chaque particule, ainsi que celle du système {atome de bore ; neutron} avant et après le choc,en fonction de m N, A, V 1, V 2, V 1, V 2 et i,le vecteur unitaire tel que V 2 = V 2 i. 2 ) En déduire le nombre de masse A du bore et l identification de l isotope. (On rappelle que la masse d un atome vaut environs A.m N ) Exercice II (4 pts) Un motocycliste emprunte l axe Ouagadougou- Sapouy, supposé rectiligne, à la vitesse constante V 1 = 20m.s -1. La moto pèse 225kg et le conducteur 75kg. 1 ) Déterminer la norme du vecteur quantité de mouvement du système {moto ; conducteur}. Des «coupeurs de route» tendent une corde sur le passage, à une hauteur qui bloque la moto. Cette dernière s immobilise. 2 ) En supposant le système pseudo isolé, montrer que le conducteur est éjecté de la moto et déterminer la direction, le sens et la norme de son vecteur vitesse V 1 puis l évaluer en km.h ) Cette vitesse est supposée constante et «le vol plané» dure 0,25 secondes. A quelle distance de la moto immobilisée tombe le pauvre conducteur?

3 Lycée Privé Aorema Année Scolaire Classe de 1 ière D Novembre 2009 Prof. : M. SAWADOGO Antoine EXERCICES DE PHYSIQUE-CHIMIE 1 ) Nommer les alcanes de formules suivantes : * CH 3 CH CH 2 CH CH 3 CH 3 C 2 H 5 CH 3 * CH 3 C CH 2 CH CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 * CH 3 C CH CH 3 * CH 3 CH 2 CH CH 2 CH 3 CH 3 CH 3 CH CH 3 CH 2 CH 3 2 ) Ecrire les formules des alcanes suivants : * Le 2,,3-diméthyl, 4-éthylheptane * * Le 3-éthyl-2,4-diméthylpentane * Lycée Privé Aorema Année Scolaire Classe de 1 ière D Novembre 2009 Prof. : M. SAWADOGO Antoine Quelques noms d alcanes particuliers : PHYSIQUE-CHIMIE * C 10 H 22 : Décane * C 11 H 24 : Undécane * C 12 H 26 : Dodécane * C 13 H 28 : Tridécane * C 14 H 30 : Tétradécane * C 30 H 62 : Triacontane * C 40 H 82 : Tétracontane * C 50 H 102 : Pentacontane * C 100 H 202 : Hectane

4 LYCEE MARIEN N GOUABI ANNEE SCOLAIRE DATE : 01/12/2o1o CLASSE : 1 ère C DURRE : 2Heures Professeur: Mr SONG-ZABRE Devoir de Sciences physiques CHIMIE Exercice 1 : On soumet à l analyse 0,5046g d une substance organique ne contenant que du carbone, de l hydrogène et de l oxygène. La masse des tubes à acide sulfurique s accroît de 0,3692 g, celle des tubes à potasse de 0,8940g. On rappelle que l acide sulfurique fixe l eau et la potasse le gaz carbonique. 1) Trouver la composition centésimale et la masse molaire approchée de la substance, sachant que sa densité de vapeur par rapport à l air est 2,56. 2) Donner les formules semi-développées possibles de ce composé. On donne m c =12 ; m o =16 et m h =1g/mole. Exercice 2 : Compléter l organigramme suivant en précisant les noms des composés organiques Physique Exercice 1 : Désireuse d obtenir de l eau tiède pour se laver, Assita dépose une bassine d aire S=300cm 2, contenant 12l d eau à la température de 20 C en plein soleil de 12h à 12h50mn. La puissance transportée par le rayonnement solaire arrivant au lieu d exposition de la bassine est pratiquement constante et égale à 1,2kw/m 2. Le volume d eau qui s évapore est négligeable. En raison de la réflexion d une partie du rayonnement solaire, la quantité de chaleur absorbée par l environnement ne représente que 40% de celle transportée par le rayonnement solaire. 1) Calculer la puissance transférée à l eau par le rayonnement solaire. 2) Calculer la quantité de chaleur réellement absorbée par l eau pendant la durée de l exposition de la bassine. 3) Déterminer la température finale de l eau. 4) Calculer le temps qu il faudra laisser la bassine d eau en plein soleil pour obtenir une température finale de 38 C. Données : C e = 4, 185, KJ. Kg -1 k -1 ; a e = 1kg/l

5 Exercice 2 : On veut rendre autonome une maison en l équipant avec un système solaire. Le système doit remplacer la SONABEL, dont le compteur de 15A représente une puissance d environ p=4kw. Le système comprend des panneaux solaires et une batterie? L énergie vient du soleil et en sortie alimente la maison, considéré comme extérieure au système. La journée dure T=24h. 1) Faire un schéma des échanges d énergie. On rappelle qu la batterie est un convertisseur. 2) La batterie a un rendement de r 1 =75% et les panneaux solaires un rendement de r 2 +15%. Exprimer littéralement en fonction de P, T, r 1 et r 2 et sans les calculer : a) L énergie E 3 consommée par toute la maison en une journée pour remplacer cette énergie b) L énergie E 2 qu il faut fournir à la batterie en une journée pour remplacer cette énergie. c) L énergie E 1 qu il faut fournir aux panneaux solaires par jour. 3) Calculer E 1 4) On suppose qu au BURKINA, le rayonnement solaire apporte 400J chaque seconde. L ensoleillement dure en moyenne T=10h par jour. a) Calculer E l énergie reçue par mètre carré dans la journée. b) En déduire la surface des panneaux solaires à prévoir pour cette maison. Exercice 3 : Un calorimètre supposé parfaitement isolé, de capacité calorique µ=58,6jk -1, contient une masse d eau m=150g. L ensemble est en équilibre thermique à O 1 =19,2 C. 1) On introduit dans le système précédent un morceau de plomb de masse m'=217g, initialement porté à O 2 =70 C. Quelle est la température d équilibre O e? 2) En repartant des mêmes conditions initiales, on introduit maintenant une masse m"=20g de glace à -4 C dans le calorimètre. Quel est le nouvel état d équilibre? On donne : Capacités calorifiques massiques : Plomb: C pb =129,5J.kg -1 C -1 Eau: C e =4185J.kg -1 C -1 Glace : C g =2100kgJ.k -1 Chaleur latente de solidification de l eau : L s = 33KJ6.kg -1

6 LYCEE MARIEN N GOUABI ANNEE SCOLAIRE DATE : 18/01/2o11 CLASSE : 1 ère D DURRE : 2Heures Professeur: Mr SOULAMA Devoir N 3 de Sciences physiques CHIMIE Question de cours 1) D une manière analogue à la nitration du benzène, l acide sulfurique réagit sur le benzène pour donner un composé mono sulfoné. a) Ecrire l équation de la réaction b) Donner le nom du composé obtenu On donne : acide sulfurique : H 2 SO 4. 2) a) Quelle différence faites-vous entre la réaction du benzène avec le dichore à la lumière et la réaction du benzène et du dichore en présence de AC l l? 3 d) Ecrire les équations bilans. 3) La molécule de l acide picrique (2, 4,6-trinitrophénol) s explose par chauffage en produisant de l eau, du dioxyde de carbone, du diazote ainsi que du carbone. a) Donner la formule de la molécule b) Ecrire l équation bilan de la réaction de décomposition. Exercice On considère un alcane B de formule brute C 2 H 6. La monochloration d une masse m=10g de B en présence de lumière donne une masse m d un composé D avec rendement de 0,82. a) Donner le nom de D b) Calculer la masse m de D PHYSIQUE Exercice N 1 On plonge dans un calorimètre de capacité thermique C = 100 J. C -1 contenant une masse d eau m1=200g ă la température ϑ 1 =20 C,un bloc de fer de masse m 2 =50g et un bloc d aluminium de masse m 3 =80g tous les deux à la température ϑ 2 =100 C Calculer la température d équilibre ϑ e. Données : C e =4180 J. C -1 kg -1 C Αl = 890 J C -1 kg CF e = 460 J. C kg Exercice n 2 On considère un glaçon de masse m=80g ā la température de ϑ 1 = 20 C Quelle quantité d énergie doit-on fournir au glaçon pour obtenir m=80g de vapeur d eau ā la température ϑ 2 = 100 C?

7 1 1 On donne : C( ) 4180 J. C = kg ; eau L KJ kg 1 f ( glace) = 335. ; C( ) = 2100J C kg glace L = 2260 KJ. kg υ ν

8 Exercice I (04pts) LYCEE MARIEN N GOUABI ANNEE SCOLAIRE CLASSE: 1 ère C DATE: 1 er /03/2010 Professeur :Mr SONG-ZABRE Durée : 3 heures DEVOIR DE SCIENCES PHYSIQUES A) 2,5 g d éthanol ont subi une oxydation dite biologique, en acide éthanoïque par l oxygène de l air. Le rendement de la réaction a été de 75%. On étant le mélange obtenu à 100 cm 3 et on fait un prélèvement de 10 cm 3 dans lequel on verse quelques gouttes de phtaléine. Quel volume de solution d hydroxyde de sodium de concentration 0,25 mol/l faut il verser pour faire virer l indicateur? B) L analyse d un ester a donné les pourcentages en masse suivants : C :54,5% et H : 9,1%. Déterminer la formule brute et les formules semi-développées possibles. Exercice II (04pts) On désire mesurer la f.. éme d une pille Daniell dont la résistance interne est grande r = 5000Ω. 1) On réalise une mesure directe en branchant un voltmètre aux bornes de la pile. La résistance du voltmètre vaut R = Ω. Pile (E,r) On lit U = 730 PN mv 2) On réalise maintenant le montage suivant pour mesurer la f.. ém de la pile. L ensemble { A. O. + Voltmètre} constitue un voltmètre électrique. On lit sur le Voltmètre U = 1,1V Pile (E,r) V a) Quelle est l intensité du courant dans le circuit? b) En déduire la valeur de la f.. éme? c) Peut on affirmer que la tension lue par le voltmètre est égale à la f.. ém de la pile. s a) Que vaut l intensité Pile( Er. du ) courant I +? Quelle est la valeur de la tension à l entrée e b) En déduire la valeur de f.. éme de la pile. c) Comparer ces deux mesures est conclure.. Exercice III (04pts) Dans le montage suivant : R 1 1 = KΩ et R = 3KΩ. 2 U.

9 Y R A 2 R 1 Y B GBF La tension délivrée par le GBF est une tension en créneaux ; l oscillogramme représente la tension de la voie Y. Les réglages sont : A - Vitesse de balayage : 1ms/cm - Sensibilité verticale : 2v/cm 1) Quelle est la fréquence des tensions d entrée et de sortie? 2) Reproduire l oscillogramme et le compléter en faisant figurer la courbe correspondant à la voie Y. B R vaut maintenant 10KΩ. Représenter l oscillogramme que l on obtient avec la sensibilité de 5V.cm -1. 3) On suppose que 2 Exercice IV (4,5pts) Une batterie d accumulateur est constituée de 6 éléments identiques montés en série. Lorsque la batterie fonctionne en générateur, chaque élément possède une féme.. = 2V et une 0 résistancer 0 = 20mΩ. Lorsqu on charge la batterie, chaque élément fonctionne en récepteur, sa féme.. = 2,2V et sa résistance interne est r' = r ) Quelles sont les caractéristiques électriques E et r de la batterie en fonctionnant en générateur? 2) Faire un schéma du montage électrique en mentionnant les différentes grandeurs citées cidessus et en indiquant les polarités. 3) La batterie, complètement déchargée, est mise en charge par l intermédiaire d un chargeur maintenant une tension U = 13,9 V à ses bornes. On suppose que toutes les grandeurs citées

10 restent constantes pendant la charge. Calculer l intensité I du courant électrique dans la batterie. 4) Calculer la puissance électrique consommée au cours de la charge. 5) La durée de la charge est t = 10 heures ; quelle est la quantité d électricité reçue par la batterie? 6) Quelle est l énergie électrique Wée consommée pour charger la batterie? Exercice V (3,5pts) Une batterie d accumulateur identique à celles utilisées dans les automobiles, possède les caractéristiques suivantes : f.. ém= 12,3V ; résistance interne = r = 12 mω. Cette batterie alimente une lampe de secours. L intensité du courant électrique est alors 485mA. 1) Calculer la tension U PN aux bornes de la batterie ; 2) Calculer les puissances électriques : - fournie par le générateur électrique ; - dissipée par effet joule dans le générateur ; - fournie par les réactions électrochimiques. 3) Tirer une conclusion des résultats trouvés. 4) Quelles est la puissance électrique consommée par la lampe?