2 DEVOIR DE RÉVISIONS 1

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1 2 DEVOIR DE RÉVISIONS 1 Notes obtenues : Exercice Total Note /10 /10 /10 /10 /40 20 Quelques recommandations à lire attentivement Vous rédigerez sur ces feuilles agrafées, dans les emplacements prévus et non sur une copie personnelle. La calculatrice est autorisée. Il sera tenu compte de la qualité rédactionnelle, de la présentation et de l orthographe. Une expression littérale de la grandeur attendue précèdera toute application numérique. Nom : Prénom :

2 EXERCICE 1 : puissances de 10, spectres, étoiles (10 points) A/ Puissances de 10 On donne les diamètres de différents objets de l Univers : 6 µm; m ; km ; 24 cm ; 106 pm (1 pm = m) Compléter le tableau ci-dessous : Objet de l Univers Terre Atome d hydrogène Cellule Noyau d un atome Ballon de basket Diamètre de l objet Diamètre de l objet en notation scientifique, en mètre Ordre de grandeur en mètre B/ SPECTRES 1. Citer un dispositif permettant de décomposer la lumière : 2. Qualifier les spectres ci-dessous : 3. A quelle grandeur physique correspondent les valeurs numériques indiquées sur le spectre 2? (donner le nom et le symbole). Quelle est l unité de cette grandeur? C/ ETOILES 1. On donne le spectre du Soleil. Ce spectre présente des raies noires sur un fond coloré. a) Quelle est l origine du fond coloré? b) Quelle est l origine des raies noires?

3 2. Le document ci-dessous représente les profils spectraux de trois étoiles notées a,b et c. L une des étoiles est blanche, une autre est bleue et l autre est rouge. a) Quelle est l étoile la plus chaude? Justifier. b) Donner la couleur de chaque étoile : Etoile Couleur EXERCICE 2 : réfraction (10 points) 1. L indice de réfraction n d un milieu transparent est défini comme le rapport de la vitesse de la lumière dans le vide sur la vitesse de la lumière dans le milieu. a) Donner l expression littérale de l indice et préciser les unités de toutes les grandeurs. b) La lumière pénètre dans un diamant d indice n D = 2,54. Calculer la vitesse ou célérité de la lumière dans le diamant. 3. a) Compléter le schéma 1 ci-contre en précisant les notations utilisées. b) Enoncer la loi de Snell-Descartes pour la réfraction de la lumière. Schéma 1

4 4. Une étoile est observée à travers une vitre en verre d indice n V = 1,51. On considère un rayon lumineux monochromatique issu de cette étoile et arrivant sur la vitre avec un angle d'incidence i 1 = 30,0. a) Qu est-ce qu une lumière monochromatique? b) Calculer l'angle de réfraction r du rayon dans le verre, puis tracer approximativement ce rayon sur le schéma 2 c) Soit i 2 l angle d incidence de ce rayon pour le dioptre verre/air situé à droite de la vitre. Que vaut i 2? d) Avec quel angle de réfraction r 2 le rayon émerge-t-il de la vitre? Compléter le trajet du rayon sur le schéma 2. e) Comparer la direction du rayon qui arrive sur la vitre et la direction de celui qui en sort. L angle de réfraction à la sortie de la vitre dépend-il de la valeur de l'indice n? f) On suppose maintenant que le rayon incident contient toutes les radiations lumineuses émises par l'étoile. L indice du verre augmente quand on passe de la lumière rouge à la lumière violette. Comment seront disposés les rayons associés aux différentes radiations monochromatiques à la sortie de la vitre? g) En supposant que le rayon tracé sur le schéma correspond à une radiation rouge tracer le trajet d une radiation bleue. h) Comparer l'effet de la vitre et l'effet d'un prisme sur la lumière de l'étoile. Schéma 2 EXERCICE 3 : extraction, molécules, chromatographie (10 points)

5 Le claradol caféiné est un médicament non soumis à prescription médicale associant deux molécules. Le paracétamol est un antalgique utilisé pour le traitement symptomatique des douleurs d intensité légère à modérée et la caféine aide à combattre la fatigue à court terme. On donne ci-dessous un extrait des indications de la notice : CLARADOL 500 mg CAFEINE 500 mg/50 mg Comprimé Etui de 16 Paracétamol : 500 mg Caféine : 50 mg Cellulose microcristalline (E460), Silice (E551), Aluminium oxyde hydraté, Sodium stéarate, Glycolate d'amidon sodique, Amidon de maïs 1. Quelles sont les deux substances actives contenues dans les comprimés? 2. Comment appelle-t-on les autres composants? La caféine est une molécule présente dans la nature : le thé en contient environ 5% (improprement appelée théine ) parmi d autres substances comme des sucres et des pigments. Son extraction se fait par une technique appelée hydrodistillation, elle est réaliée en 4 étapes : - Dans le ballon du montage on introduit des feuilles de thé et de l eau distillée. Le chauffage dure 2 heures. - Le distillat récupéré est mélangé à du dichlorométhane dans une ampoule à décanter. Après décantation seule la phase organique est recueillie. - La phase organique est mélangée à du sulfate de magnésium anhydre puis filtrée. - Après évaporation du solvant, on obtient une poudre blanche qui contient principalement de la caféine. 3. Utiliser les données situées à la fin de l énoncé pour justifier le chauffage de la première étape. 4. Quel est le rôle du réfrigérant utilisé dans ce montage? 5. Dessiner le dispositif de la deuxième étape permettant de séparer la phase organique de la phase aqueuse. Préciser la position des phases et situer la caféine après décantation. 6. Que signifie le mot anhydre? Faire une hypothèse sur le rôle du sulfate de magnésium anhydre dans la troisième étape. 7. Donner un avantage et un inconvénient à utiliser du dichlorométhane plutôt que du cyclohexane comme solvant extracteur de la caféine.

6 Le paracétamol (ou 4-acétylaminophénol) dont le modèle moléculaire est représenté dans les données, est une molécule obtenue par synthèse industrielle. Certains médicaments contrefaits ne contiennent pas ce principe actif. La CCM est alors une bonne méthode pour tester une présumée contrefaçon. On dépose une microgoutte de solution du médicament à tester dissout dans le dichlorométhane au bas d une plaque (position T). De même un échantillon de médicament original est préparé et déposé (position O). Enfin un échantillon de paracétamol est préparé et déposé (position P). La plaque est introduite dans une cuve à chromatographie contenant un mélange d éthanoate d éthyle et d acide éthanoïque. Après migration et séchage de la plaque, une révélation aux UV fait apparaître le chromatogramme présenté dans les données : 8. Ecrire la formule semi-développée du paracétamol. Entourer ses groupes caractéristiques puis les nommer. 9. On donne la molécule d anthranilate de méthyle de formule dans les données. Est-ce un isomère du paracétamol? Justifier. 10. Pourquoi faut-il révéler le chromatogramme obtenu? 11. Le médicament testé est-il contrefait? Justifier soigneusement. Paracétamol (4-acétylaminophénol) Anthranilate de méthyle Données Dichlorométhane Cyclohexane Eau à 25 C Eau à 65 C Solubilité de la caféine grande modérée faible 180 g.l -1 Densité 1,3 0,77 1,0 1,0 R40 : Effet cancérogène R11 : Facilement inflammable. Sécurité suspecté. Risque possible R38 : Irritant pour la peau. d effets irréversibles. R67 : L inhalation de vapeurs peut provoquer des vertiges. O T P

7 EXERCICE 4 : quantités de matière, concentrations (10 points ) Données : M(O) = 16,0 g.mol -1 ; M(H) = 1,00 g.mol -1 ;M(C) = 12,0 g.mol -1 ; A/ Une petite bouteille de limonade de 50cL contient 16 g de saccharose, C 12 H 22 O 11, et 1,6 g d acide citrique C 6 H 8 O 7 (désigné par le code alimentaire E330) 1. Calculer la masse molaire M ac de l acide citrique? 2. Quelle est la quantité de matière n ac d acide citrique contenue dans la bouteille? 3. Calculer les concentrations massique C mac et molaire C ac en acide citrique dans la limonade. B/ Un amateur de café met habituellement un morceau de sucre (correspondant à 5,00 g de saccharose) dans une tasse de café. Le volume du café est de 100 ml. Par distraction il introduit deux morceaux de sucre dans sa tasse. 1. Quelle sont les concentrations massiques C m1 en sucre du café habituel, puis C m2 du café trop sucré? Pour revenir à la concentration habituelle, il verse une partie du contenu de sa tasse dans une autre tasse et il rajoute du café non sucré pour obtenir 100mL. 2. Quelle opération a-t-il effectué? 3. Quel volume de café trop sucré, exprimé en ml, a-t-il versé dans la nouvelle tasse? Justifier. C/ En séance de travaux pratiques, un élève effectue une opération du même type que la précédente avec le maximum de précision. Il doit préparer 100 ml de solution sucrée de concentration 0,020 mol L -1 à partir d une solution mère de concentration 0,100 mol L Quelle volume de solution mère doit-il prélever? 2. Parmi la verrerie disponible indiquée ci-dessous, laquelle va-t-il choisir? Béchers et fioles jaugées de 50 ml, 100 ml, 200 ml ; éprouvettes graduées de 10 ml,50 ml,100 ml ; pipettes jaugées de 5 ml, 10 ml, 20 ml

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