Pièce N Couleur Grise Grise Rouge orangée Jaune

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1 Collège CHARLET REMIREMONT SCIENCES PHYSIQUES Classe de 3 éme Épreuve commune 2010 Lundi 8 mars 14h à 15h Durée :1 heure Toute réponse devra être justifiée. Un coffre rempli de quatre sortes de pièces métalliques de même taille vient d être découvert.mais en quoi sont elles faites?les tests suivants vont nous aider. Pièce N Couleur Grise Grise Rouge orangée Jaune 1. Formule des hypothèses sur le métal constituant chaque pièce à partir de la couleur observée. Pour les pièces 1 et 2 il peut s agir d aluminium, de zinc,d argent ou de fer. Pour la pièce 3 il s agit de cuivre.quant à la pièce 4 il s agit d or. 2. En approchant un aimant de la pièce 1 on constate que celle ci est attirée.quel métal intervient dans la constitution de cette pièce?pourquoi?la pièce N 1 contient du fer car celle ci a des propriétés magnétiques. 3. Afin de confirmer la présence de ce métal dans la pièce 1 on veut immerger cette pièce dans un récipient contenant de l acide chlorhydrique mais un petit farceur a caché l étiquette collée sur le flacon. ph= 9 Solution neutre Etiquette N 1 Etiquette N 2 Etiquette N 3 Épreuve commune de sciences-physiques 2010 Collège CHARLET Remiremont 1

2 a. Quelle est la bonne étiquette?la bonne étiquette est la N 1 car l acide chlorhydrique est un produit corrosif ce qui correspond au pictogramme de l étiquette N 1. b. Donne la raison permettant d éliminer les 2 autres étiquettes.l étiquette N 2 n est pas la bonne car un ph de 9 correspond au ph d une solution basique alors que l acide chlorhydrique a un ph inférieur à 7 caractéristique d une solution acide et non neutre comme pour l étiquette N 3 qui est à éliminer. c. Comme l acide chlorhydrique est très concentré on souhaite effectuer le test avec une solution moins dangereuse. Comment s appelle la technique permettant ceci?dilution Décris la technique concernée en précisant l ordre dans lequel peuvent s effectuer les manipulations ainsi que les protections à utiliser.protégé par des gants,lunettes et une blouse on verse dans un récipient de l eau puis de l acide chlorhydrique. Le ph a - t il évolué lors de cette opération?si oui comment? Au cours de la dilution le ph augmente et se rapproche de 7 (neutralité). Parmi les 3 représentations ci-dessous, laquelle correspond à l acide chlorhydrique. Justifie Na + Na + Cl- Cl - Na + Cl - La représentation C est la bonne car elle contient des ions chlorure Cl - et des ions hydrogène et en plus les ions hydrogène sont plus nombreux que les ions hydroxyde. A B C Tu peux prévoir le ph d une des solutions représentées ci-dessus. Lequel? Précise sa valeur en expliquant. La solution B a un ph de 7 car il s agit d une solution neutre caractérisée par un nombre d ions hydrogène identique au nombre d ions hydroxyde. Épreuve commune de sciences-physiques 2010 Collège CHARLET Remiremont 2

3 d. Le contact entre la pièce et l acide chlorhydrique provoque un dégagement gazeux et le changement de teinte de la solution. Décris le test permettant l identification de ce gaz dont tu préciseras le nom Le gaz dégagé est du dihydrogène caractérisé par la légère détonation (aboiement) obtenu lorsqu il est présenté à une flamme. Quel réactif permet l identification de l espèce chimique colorant la solution en vert? Donne le résultat du test et la formule chimique de l espèce identifiée. Le réactif concerné est la soude qui en présence d une solution contenant des ions ferreux Fe 2+ forme un précipité vert. Voici la représentation de l espèce chimique identifiée. Complète la légende en précisant le nom et le signe de chacun des éléments du schéma. Noyau chargé positivement Electrons chargés négativement. Comment s appelle ce type d espèce chimique et explique sa formation à partir de l un des éléments de la classification ci dessous. Il s agit d un ion positif l ion ferreux Fe 2+ obtenu à partir d un atome de fer ayant perdu 2 électrons. On utilise surtout ce métal dans des alliages ce qui permet de supprimer un de ces défauts majeurs. Lequel? Explique ta réponse. En l associant à un ou plusieurs autres matériaux on empêche l oxydation du fer et la formation d oxydes de fer dont la rouille qui abimerait l objet. 4. On décide maintenant de se concentrer sur les pièces 2 et 3 que l on dispose de la façon suivante pour constituer une pile. Pièce2 Tissu sec Quel élément de cette pile l empêche de fonctionner?pourquoi? Pièce3 Épreuve commune de sciences-physiques 2010 Collège CHARLET Remiremont 3

4 Le tissu sec empêche la pile de fonctionner. Quelle modification apporter pour que le problème soit réglé? Explique. Il faut imprégner le tissu d une solution conductrice donc ionique. 5. Quel personnage célèbre en multipliant les empilements mit au point cette pile? Alessandro Volta 6. Sous quelle forme l énergie est-elle stockée dans cette pile? L énergie stockée est une énergie chimique. 7. Celle-ci est-elle totalement convertie en énergie électrique? Pourquoi? Une partie de l énergie chimique n est pas convertie en énergie électrique mais en énergie thermique. 8. On décide de modifier notre pile selon le schéma suivant. Pièce3 0,26V Agrandissement de la section du fil de cuivre Pièce2 Solution de sulfate de cuivre b. Indique par des flèches rouges le sens conventionnel du courant dans la lampe c. Complète la légende sur le schéma en nommant précisément les deux particules représentées. Particule 1 :électron libre Particule2 :Atome de cuivre a. Indique quelle pièce constitue la borne positive de la pile. Justifie. La pièce 3 est la borne positive car c est celle qui reliée à la borne V du voltmètre permet l obtention d une valeur positive. d. Comment se comportent les particules 1 lorsqu un courant circule? Explique. Les particules 1 lorsqu un courant circule ont un mouvement ordonné inverse du sens conventionnel du courant. e. Pourquoi la solution de sulfate de cuivre est elle conductrice? Il s agit d une solution contenant des ions : solution ionique. f. Après 1 heure de fonctionnement, on constate que : la solution se décolore. Pourquoi? La solution se décolore car les ions cuivre bleu disparaissent de la solution. Ils se transforment en atomes de cuivre. les 2 pièces ont subi des modifications chimiques. Lesquelles? Explique. La pièce 2 se recouvre d un dépôt de cuivre (transformation des ions cuivre de la solution en atomes de cuivre) La pièce 3 se désagrège et perd des atomes qui se transforment en ions dans la solution. Épreuve commune de sciences-physiques 2010 Collège CHARLET Remiremont 4

5 9. Tous ces tests ne permettent pas d identifier avec certitude la nature du métal constituant les pièces N 2? Propose une expérience permettant ceci. Il suffit de peser les diverses pièces et de comparer les masses obtenues à un tableau donnant les masses d objet de même volume. 10. Le métal constituant les pièces 4 est un métal précieux vu en classe qui ne s oxyde pas. Donne son nom : L or Épreuve commune de sciences-physiques 2010 Collège CHARLET Remiremont 5