Chapitre 4 : Police Scientifique

Transcription

1 A) Test de reconnaissance des ions 1) Principe On réalise des tests pour savoir si tel élément chimique ( atome, molécule ou ion) est présent ou absent. Un test de reconnaissance est positif s il y a réaction entre l élément cherché et un réactif. Pour que le test marche, il faut que la réaction soit observable. S il y a un changement de couleur, on parle de coloration. S il y a formation d un corps solide, on parle de précipité. Parfois on observe des dégagements gazeux ou des combustions.

2 Substance testée Réactif Test positif si : Aluminium Soude Dégagement gazeux Cuivre Ammoniac Bleuit Dihydrogène Flamme Détonation Dioxyde de carbone Eau de chaux Précipité blanc Dioxygène Bûchette incandescente La bûchette s enflamme eau Sulfate de cuivre anhydre le sulfate de cuivre bleuit Fer Aimant Attraction ion plomb II iodure de potassium ion aluminium (III) soude précipité jaune précipité blanc soluble dans un excès de soude et insoluble dans un excès d'ammoniac ion ammonium soude gaz qui bleuit papier-filtre imbibé de sulfate de cuivre ion argent chlorure de sodium précipité blanc noircissant à la lumière ion carbonate chlorure de calcium précipité blanc ion chlorure nitrate d'argent précipité blanc noircissant à la lumière ion cuivre (II) soude précipité bleu ion fer (II): soude précipité verdâtre ion fer (III): soude précipité rouille ion magnésium (II) soude ion phosphate nitrate d'argent précipité jaunâtre ion sodium flamme Flamme jaune ion sulfate chlorure de baryum précipité blanc ion zinc (II) soude ions calcium carbonate de sodium précipité blanc ions nitrate cuivre et acide sulfurique ions potassium picrate de sodium précipité jaune Zinc Sulfate de cuivre Décoloration précipité blanc insoluble dans un excès de soude et dans un excès d'ammoniac précipité blanc soluble dans un excès de soude et dans un excès d'ammoniac solution bleue et dégagement de vapeurs rousses ;

3 2) Exemple Mars troisième /2017 TP : Test de reconnaissance des ions ATTENTION : Un des réactifs utilisé pour ces tests est de la soude. Ce produit est hautement corrosif. Pour toutes les manipulations vous devrez manipuler debout et dans le calme. 1) Test de reconnaissance de l ion chlorure Expérience : On verse dans un tube à essais quelques millilitres d une solution incolore. On ajoute quelques gouttes de nitrate d argent. Observation : Conclusion : 2) Test de reconnaissance de l ion fer II Expérience : Verser dans un tube à essais quelques millilitres d une solution orangée. On ajoute quelques gouttes de soude. Observation : _ Conclusion : _ 3) Mais qui a tué Paméla Rose? 21 Octobre 2006, une femme est retrouvée morte au bord de la Bièvre. Visiblement, elle porte des traces de coups. Sur le sol, aucune trace de sang. L inspecteur Ionos pense qu elle a été tuée à proximité et amenée jusqu au bord du canal. A quelques pas de là, un entrepôt composé de 4 bâtiments. - Ionos : «Que fait-on dans cet entrepôt?» - le gendarme : «On y stocke des engrais et des produits chimiques» - Ionos : «Très bien. Je vais prélever un morceau de tissu de la victime et l envoyer. Au laboratoire d analyse. Il y a de Plan de l entrepôt Bâtiment 1: Sulfate de cuivre Bâtiment 2: Sulfate de zinc grandes chances que l on découvre dans quel bâtiment cette femme a été tuée, ou tout du moins dans quel ( s) bâtiment (s) elle a pu passer et tâcher sa robe» Arrivé au laboratoire, l inspecteur donne un échantillon de la robe aux laborantins que vous êtes pour identifier les ions qui pourraient s y trouver, et en déduire par quel(s) bâtiment(s) elle a pu passer. Votre rapporteur expliquera à l'oral ce que vous voulez faire, votre technicien réalisera les manipulation et votre secrétaire rédigera votre compte rendu à l attention de l inspecteur Ionos. Exercice 1 : test des ions Exercice 2 : test des ions Exercice 3 : test des ions Exercice 4 : Schéma et test. Accueil Bâtiment 3: Chlorure de fer II Bâtiment 4: Sulfate de fer III

4 A) Véhicules Mars troisième /2017 1) Energie cintétique Pour évaluer l énergie cinétique d un objet, on évalue l énergie qu il faut pour l arrêter. a) vitesse Usain Bolt peut-il gagner face à un scooter? Usain Bolt court le 100 m en 9,58s. Va-t-il plus vite qu un scooter roulant à 40 km/h? vitesse d Usain Bolt : 100 9,58 = 10,44 Usain Bolt cours à 10,44 m/s Pour comparer à la vitesse d un scooter il faut le calculer en km/h 100 m = ( ) s= 0,1 km 9.58 s = (9, ) h = 0,00266 h 0,1 0,00266 = 37,59 Usain Bolt cours à 37,59 km/h : il est un peu moins rapide qu un scooter.

5 Remarque : Nous avons calculé des vitesses moyennes mais la vitesse de pointe d Usain Bolt durant son record du monde 44,72 km/h au 60 m A retenir : Un objet parcourt la distance d pendant la durée t. Sa vitesse moyenne est : v = d donc t = d et d = v t t v Unité : Si d en km et t en h : v est en km/h Si d en m et t en s : v est en m/s Remarque : les km/h s écrivent km.h -1. les m/s s écrivent m.s -1. Conversion : h min min s h s km/h 3,6 3,6 m/s b) Energie cinétique et masse Expérience : On laisse tomber deux boules de pétanques de masse différente de la même altitude sur une plaque d argile. Observations : Les deux boules tombent à la même vitesse. La boule la plus massive s enfonce plus que l autre. Conclusion : L énergie cinétique augmente avec la masse. Elle est même proportionnelle à la masse. c) Energie cinétique et vitesse Expérience : On lance un véhicule à une certaine vitesse. Il freine et on mesure la distance qu elle parcourt avant de s arrêter. Cette distance d appelle la distance de freinage. 1. Tracez la distance de freinage en fonction de la vitesse. 2. Calculez le carré de la vitesse et tracez la distance de freinage en fonction de du carré de la vitesse Vitesse du Vitesse du Distance de

6 véhicule (en km/h) distance de freinage (m) véhicule au carré (en km²/h²) freinage sur route sèche (en m) , , , , , , , , , , Mars troisième /2017 distance de freinage (m) Vitesse (km/h) Vitesse au carré (km²/h²) Observations : Les points du graphique de la distance de freinage en fonction du carré de la vitesse sont alignés avec l origine. Conclusion : La distance de freinage et le carré de la vitesse sont proportionnels. L énergie cinétique et le carré de la vitesse sont proportionnels. A retenir : La distance de freinage augmente plus vite que la vitesse (elles ne sont pas proportionnelles).

7 d) Calcul de l énergie cinétique A retenir : M est le masse d un objet (en kg) V est la vitesse de cet objet (en m/s) E c est l énergie cinétique de cet objet (en J) E c = ½ m v² Exemple : Ivo Colovîc sert une balle de 55 g à 251 km/h 251 3,6 = 69,7 m/s 55 g = 0,055 kg E c = 0,5 0,055 69,7² = 133,6 J L énergie cinétique de la balle est de J (elle correspond à un sac de 13 kg qui chuterait de 1 m) Exercice 9 : Calcul Ec e) Conversion de l énergie dans un véhicule Exercice 10 : Distance d arrêt Exercice 11 : La distance d'arrêt

8 2) Distance de sécurité AD Réaction, freinage Date : NOM : Prénom : Classe : 3 e Réaction, freinage: influence de différents facteurs, évaluer une distance de sécurité Il est important de bien connaître, l influence de différents facteurs sur la distance de freinage, la distance parcourue pendant le temps de réaction et la distance d arrêt. Document 1 L a distance d arrêt d un véhicule (d a ) s obtient en ajoutant la distance parcourue pendant le temps de réaction (d r ) et la distance de freinage (d f ). La distance d r parcourue pendant le temps de réaction t r La distance de réaction d r est la distance parcourue à la vitesse v pendant le temps de réaction t r. Le temps de réaction t r est la durée entre le moment où le conducteur perçoit un obstacle (œil) et celui où il commence à freiner. Cette durée est en moyenne de une à deux secondes. La distance d r parcourue pendant le temps de réaction t r varie proportionnellement à la vitesse v. d r = v x t r La distance de freinage d f La distance de freinage est la distance parcourue entre l instant où le frein est serré et celui où le véhicule est immobilisé. Document 2 Vitesse du véhicule (en km/h) Distance de freinage sur route sèche (en m) 10 1,8 30 6, , , , , , , , , ,0 Document 3 Voici une liste de différents facteurs pouvant avoir une influence sur notre conduite : - l état de fatigue du conducteur ; - le système de freinage ; - la présence de brouillard ; - de mauvaises conditions météo (pluie, neige) ; - la consommation d alcool, de drogues ou de médicaments; - l état des pneumatiques ; - la vitesse à laquelle on roule ; - la présence de verglas sur la route ; - un soleil éblouissant et de face ; Questionnaire 1. A quoi correspond la distance d arrêt d un véhicule? 2. Parmi les facteurs évoqués dans le document 3 indiqués ceux qui influent sur la distance de réaction et la distance de freinage. 3. Citer d autres phénomènes qui pourraient avoir une incidence sur le temps mis à réagir, et, par conséquent sur la distance parcourue pendant le temps de réaction. 4. Citer d autres phénomènes qui pourraient avoir une incidence sur la distance de freinage. Sur autoroute, un automobiliste roule à 130 km/h. Il fait beau, la route est sèche. On suppose qu il est en bonne condition physique et que son temps de réaction est de 1 s. Soudain, un obstacle se dessine à l horizon. 5. Quelle est la distance parcourue pendant le temps de réaction? Donner le résultat en mètre. 6. En parcourant cette distance, le conducteur a- t il commencé à freiner? 7. A combien est évaluée la distance de freinage à cette vitesse? 8. La distance de freinage est-elle proportionnelle avec la vitesse? 9. Evaluer la distance d arrêt. 10. Que doit-on faire si un véhicule vient s intercaler dans l intervalle de sécurité?

9 B) Une enquète explosive Mars troisième /2017 Responsable du matériel (devra définir le matériel) Responsable du schéma (devra faire les schémas) Responsable de la trace écrite (devra rédiger un compte-rendu) Responsable de l explication orale (viendra expliquer) Une enquête explosive Un incendie s'est déclaré ce jeudi vers 18 h 30 dans un entrepôt de 2000 m² de l usine Metalutex. Une entreprise de stockage de matériel industriel. Les sapeurs-pompiers sont sur les lieux dans la zone industrielle. Les 45 pompiers qui sont sur place ont réussi à circonscrire l'incendie. Cependant ils vont passer la nuit en surveillance. Le personnel a été évacué. Il n'y a pas de victimes. La police scientifique ainsi que les assureurs sont arrivés sur les lieux rapidement afin de comprendre les raisons de cet accident. Vous êtes enquêteur stagiaire et chargé de les aider dans leur enquête. Il faudra - Fournir une explication - Proposer une expérience - Indiquer le matériel - En faire le schéma - Le présenter au bureau Voici les premiers témoignages recueillis : Déclaration des voisins de l usine arrivés les premiers sur les lieux : nous avons entendu un grand bruit d explosion, puis nous avons vu un employé sortir en titubant de l entrepôt C. Cet homme nous a demandé d avertir les pompiers qu un feu s était déclaré. Lorsque les pompiers sont arrivés tout l entrepôt était en feu. Déclaration de M Férieux, le gardien de nuit : j étais en train de faire ma ronde afin de vérifier que les entrepôts étaient correctement rangés et qu il n y avait rien d anormal. Lorsque je suis arrivé à l entrepôt C, j ai senti une odeur piquante et j ai vu, à l aide de ma lampe torche, un liquide visqueux sur le sol. Le temps que j essaie de voir de quoi il s agissait et que j allume la lumière, il y a eu une explosion qui m a violemment projeté vers l extérieur. Juste au moment où j actionnais l interrupteur j ai vu une étincelle. Heureusement je n ai rien eu de grave, juste un bon mal de tête et quelques côtes fêlées. La semaine dernière j avais déjà signalé que des flacons d acide chlorhydrique, stockés dans l entrepôt B voisin étaient mal calés et risquaient de se renverser et de se briser. Déclaration de M Chlorex, directeur des entrepôts : je ne m explique pas cet accident dans l entrepôt C, il n y a que des stocks de limailles de fer que nous gardons avant de les expédier vers l aciérie. Il n y a aucune raison qu il y ait une explosion et un incendie. De plus, je suis sûr que même si les flacons d acide chlorhydrique s étaient brisés et que l acide chlorhydrique avait été en contact avec le fer cela n aurait eu aucune conséquence, mais je ne suis pas scientifique. L acide chlorhydrique n est pourtant pas un liquide explosif! Déclaration de M Lancier, chef des sapeurs-pompiers : après avoir éteint l incendie nous avons découvert que les fils électriques étaient dénudés. Un court-circuit semble donc être une des causes à l origine de cet incendie. Malgré tout, la présence d un liquide visqueux à l odeur piquante à la limite entre l entrepôt B et l entrepôt C ne semble pas anodine. On a découvert également des traces de liquide verdâtre inconnu qu il serait bon d identifier. On ne sait pas du tout d où cela peut provenir.

10 1) Réaction entre l acide chlorhydrique et le fer On a placé de l acide chlorhydrique dans un tube. On l a bouché avec un ballon contenant de la poudre de fer. On vide le contenu du ballon dans le tube. Solution d acide chlorhydrique Dégagement gazeux Fer Observation : un gaz apparaît Conclusion : Le fer et l acide chlorhydrique réagissent et produisent un gaz 2) Détermination du gaz Expérience : on prend le tube avec le ballon dans une main et le briquet dans votre autre main. On allume le briquet et on l approche du tube. Enfin on retire le ballon. Flamme Pop Mélange Fer + acide chlorhydrique Observation : on entend une détonation. Conclusion : Le gaz produit est du dihydrogène. A retenir : le fer et l acide chlorhydrique réagissent et produisent du dihydrogène. Exercice 5 : Reaction HCl + Fe Exercice 6 : Reaction HCl + Fe Exercice 7 : Reaction HCl + Fe Exercice 8 : Transformation chimique Bilan : Savoir que le fer réagit avec l'acide chlorhydrique. Faire un schéma de l'expérience permettant de réaliser la réaction entre le fer et l'acide chlorhydrique. Savoir que la réaction entre le fer et l'acide chlorhydrique forme du dihydrogène. Suivre un protocole pour mettre en évidence le dihydrogène. Faire un schéma de l'expérience permettant de mettre en évidence le dihydrogène. Proposer une expérience pour mettre en évidence le réactif d'une transformation chimique Suivre un protocole expérimental afin de reconnaître la présence de certains ions dans une solution aqueuse. Faire le schéma d'une expérience permettant de reconnaître la présence de certains ions dans une solution aqueuse.

11 Lire dans un document. Calculer une distance d'arrêt Connaître la formule de l'énergie cinétique Calculer avec la formule de l'énergie cinétique Savoir que l'énergie cinétique se dissipe en énergie thermique Calculer une distance à partir d'une vitesse