Devoir de synthèse N 3
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- Gérard Forget
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1 Lycées : Houmt Souk Djerba Prf : erriche Ridha Devoir de synthèse N 3 Sciences physiques nnée scolaire : 010/011 Section : 3 ème Sc-Exp Durée : heures CHME :(9 points) EXERCCE N 1 :(3,5 pts) -L'alanine et la glycine sont deux acides α-aminés de formules semi-développées : CH 3 CH COOH NH lanine (la) H CH COOH NH Glycine (Gly) 1) Recopier la formule de l alanine, entourer et nommer les fonctions acide carboxylique et amine. ( ; 0,5pt) ) Nommer ces deux acides selon la nomenclature systématique. ( ; 0,5pt) 3) a- L'un de ces acides α-aminés possède un atome de carbone asymétrique. Lequel? Justifier votre réponse. ( ; 0,5pt) b- Recopier sur votre copie la formule de cet acide α-aminé et indiquer avec un astérisque (*) le carbone asymétrique. ( ; 0,5pt) 4) Représenter en projection de Fischer, la configuration L de l'alanine. ( ; 0,5pt) - On réalise un mélange équimolaire d'alanine et de glycine on peut obtenir deux dipeptides. 1) Écrire l'équation de la réaction de condensation de l alanine et de la glycine qui permet d'obtenir le dipeptide alanine - glycine (la- Gly) et entourer la liaison peptidique dans le dipeptide obtenu. ( ; 1pt) ) Dans une solution aqueuse d alanine, on trouve un ion dipolaire ; Ecrire sa formule semi-développée.( ; 0,5pt) EXERCCE N :(5,5 pts) Les ions iodure l équation suivante : s oxydent par les ions peroxodisulfate S O 8 selon une réaction lente représentée par + S O 8 + SO 4 l instant t = 0, on réalise un mélange S à partir d un volume V 1 = 10 ml d une solution d iodure de potassium K de concentration C 1 = 0,5mol.L -1 et d un volume V = 10 ml d une solution de peroxodisulfate de sodium (Na S O ) de concentration C = 0,1mol.L Étude du mélange réactionnel 8 1) Déterminer les quantités de matière initiales de deux réactifs n i ( ) et n i ( S O 8 chimique.( ;0,5pt) ) Dresser le tableau d avancement de ce système chimique. ( ; 1pt) 3) a- Rappeler la définition de l avancement maximal d une réaction chimique. ( 1 ; 0,5pt) b- Déterminer l avancement maximal x max de cette réaction chimique. ( ; 0,5pt) c- Déterminer le réactif limitant dans le mélange S. ( ; 0,5pt) ) présents dans le système
2 4) Le suivi de la formation du diiode dans le mélange (S), par une méthode appropriée, a permis de tracer la courbe représentant la variation de n ( ) en fonction du temps. x n( (mol) ) (10-3 mol) x1 f 0,8 0,6 0,4 0, t t (h) (min) a-déterminer l avancement final x f de cette réaction. ( ; 0,5pt) b- Calculer la valeur de taux d avancement final f de cette réaction. ( ; 0,5pt) c- Déduire en justifiant si cette réaction est totale ou limitée. ( ; 0,5pt) 5) a- Déterminer l avancement x 1 de la réaction à la date t 1 = 10 min. ( ; 0,5pt) b- Déterminer à cette date les quantités de matière des constituants du système chimique. ( ; 0.5pt) - Dosage du diiode formé après 40 minutes On veut vérifier, par un dosage, la quantité de matière de donnée par la courbe à la date t = 40 min. Pour cela, on procède de la façon suivante : - On introduit, à t = 40 min, un volume V = 5mL du mélange réactionnel S dans un bécher contenant de l eau glacée. - On dose le diiode présent dans le volume V par une solution de thiosulfate de sodium (Na + + S O ) de 3 concentration C 0 = 0,05 mol.l -1, en présence d empois d'amidon. L équation de cette réaction de dosage est : + S O 3 + S 4 O 6 1) Noter la variation de couleur observée dans le bécher à l équivalence. ( ; 0,5pt) ) a- Déterminer la quantité de diiode n ' ( ) contenue dans volume V sachant que le volume de la solution de thiosulfate ajouté pour atteindre l équivalence est V 0E = 10 ml. ( ; 0,5pt) b- Retrouver la valeur de n( ) donnée par la courbe à t = 40 min. ( ; 0,5pt) PHYSQUE :(11points) EXERCCE N 1 :(5, 5pts) Dans tout l exercice, on néglige le poids d un électron devant la force électrique. Des électrons pénètrent en O, avec la vitesse v 0 horizontale, entre les plaques métalliques horizontales et. Les plaques de longueur L = 10 cm sont distantes de d = 6 cm. En absence de champ électrique entre les plaques, on observe une tache O sur l écran se trouvant a une distance D = 55 cm du centre C des plaques. On établit entre et une tension U = V V, on constate une tache qui se forme en un point. Le mouvement des électrons est étudie dans le repère (O, i, j) (voir la figure).
3 1) Représenter sur la page à rendre, la force électrique F e qui s exerce sur un électron au point M de la trajectoire ainsi que le vecteur champ électrique E qui règne entre les plaques et. Justifier toutes vos réponses. ( ; 1pt) ) a- Déterminer les lois horaires de mouvement de l électron. ( ; 0,5pt) b- Montrer que l équation cartésienne de la trajectoire d un électron entre deux plaques et est de la forme: eu y x. ( ; 0.75 pt) mdv0 3) a) Vérifier que l ordonnée y S de point de sortie S de champ électrique vaut cm. ( ; 0,5pt) b) Déduire la valeur de la déviation électrique α. ( ; 0,5pt) c) Déterminer la valeur de la déflexion électrique Y= O. ( ; 0,5pt) 4) a) Déterminer la différence de potentiel électrique U = V S V O. (C ; 0, 5pt) b) Déduire la valeur de la vitesse au point de sortie S. ( ; 0,5pt) 5) Préciser en le justifiant, la nature de mouvement des électrons après leur sortie de champ électrique? ( ; 0,5pt) 6) Dans quel type d appareil utilise-t-on un tel système? ( 1 ; 0,5pt) On donne : la masse de l électron est m = 9, kg ; la charge élémentaire e = 1, C ; U,7.10 V v 0 = 44, m.s -1. y d j O v i 0 l M C α S v S O x D écran EXERCCE N : (5.75pts) Le spectrographe de masse est un dispositif utilisé pour la séparation des isotopes. l est constitué : - d une chambre (1) d ionisation dans laquelle sont ionisés les isotopes à séparer, - d une chambre () d accélération des ions dans laquelle règne un champ électrique uniforme E créé par une tension U = V V appliquée entre deux plaques (P 1 ) et (P ) parallèles et distantes de d., p 1 p - d une chambre (3) de déviation dans laquelle règne un champ magnétique uniforme, - d un détecteur d ions. (P 1 ) (P ) (1) () d ionisation O 1 d accélération O v de déviation (3) Détecteur 1
4 On se propose de séparer des isotopes de l élément cuivre Cu + de charge q = e. On négligera dans tout l exercice, le poids de l ion cuivre devant les autres forces qui interviennent. 1) a- Préciser le sens de E pour que des ions positifs, sortant de la chambre d ionisation en O 1 avec une vitesse nulle, aient, dans la chambre d accélération, un mouvement rectiligne accéléré suivant la direction O 1 O? Justifier la réponse. ( ; 0,5pt) b- Déduire, en justifiant, le signe de U. ( ; 0,5pt) q ) a- Montrer que l accélération de la particule chargée dans la chambre () est a = E. ( ; 0,5pt) m b-montrer qu au point O, l énergie cinétique est la même pour les différents types d ions accélérés qui correspondent au même élément chimique et qui portent la même charge électrique. En est-il de même pour les vitesses? Justifier la réponse. ( ; 1pt) 3) a-dans la chambre (3) règne un champ magnétique normal au plan contenant O 1, O et. Préciser son sens pour que des ions positifs soient déviés vers un point d impact du détecteur. ( ; 0,5pt) b- Représenter sur la page à rendre, la force de Lorentz F m qui s exerce sur un ion rentrant par le point O ainsi que le vecteur champ magnétique qui règne dans la chambre (3). ( ; 0,5pt) 4) a-montrer que le mouvement des ions Cu + dans la chambre (3) de déviation est circulaire uniforme de rayon m. v R. ( ; 1pt) q. mu. b - Déduire que ce rayon R. ( ; 0,5pt) e. 5) Déterminer l intensité du champ magnétique qui doit régner dans la chambre (3) pour que l ion 1 Cu, de masse m 1 = 105, kg dont le nombre de masse 1 = 63, vienne frapper le détecteur au point d impact tel que O 1 = 18cm. ( ; 0.5pt) 6) a- u niveau du détecteur et en un point, tel que O = 18,4cm on reçoit l ion positif désigné par masse m. O Montrer la relation O b-déterminer le nombre de masse de l ion 1 1 Cu ( ; 0,5pt) considéré. ; 0,5pt) Cu de On donne : Charge électrique élémentaire : e = 1, C U = Unité de masse atomique : u = 1, kg Masse d un ion m =.u V V = 500V p1 p
5 nnexe ( à rendre avec la copie) Nom.. Prénom. N. y l d j O v i 0 M C α S v S O x D écran (1) () d ionisation (P 1 ) O 1 d accélération (P ) O v de déviation (3) Détecteur 1
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