Science et Technologie 306 CORRECTION Document de révision EXAMEN FIN D ANNÉE IB 1 P a g e

Transcription

1 1 P a g e

2 CHAPITRE 1 LA MATIÈRE 1. Qu est ce que la matière? La matière est tout ce qui possède un volume et une masse 2. Qu est-ce qui peut retenir ensemble les particules d un solide? les particules peuvent être retenues ensemble par des forces d attraction. 3. À l aide du modèle corpusculaire, indiquez deux différences entre un solide, un liquide et un gaz (faire les dessins pour chaque phase) SOLIDE LIQUIDE GAZ Les particules sont très Les particules sont très Les particules sont très près les unes des autres. près les unes des autres. éloignées les unes des autres. Les particules sont retenues Les particules sont retenues Les particules ne sont pas par des forces d attraction par des forces d attraction retenues par des forces importantes. un peu plus faibles que d attraction. dans le cas des solides. Les particules sont Les particules sont Les particules sont très disposées de façon disposées de façon espacées les unes des très ordonnée. désordonnée. autres. Les particules bougent peu, Les particules bougent Les particules peuvent elles ne peuvent que vibrer plus que les solides, elles bouger librement dans sur place. peuvent glisser les unes toutes les directions. sur les autres. 4. Quelles sont les phases de la matière? Solide, liquide, gazeuse 5. Les particules d un échantillon de matière sont très rapprochées les unes des autres a. Avec cette seule information, pouvez-vous affirmer que cet échantillon est solide? Expliquez votre réponse Non, parce qu il pourrait aussi s agir d un liquide. 2 P a g e

3 b. Quelle autre information vous permettrait de vous assurer que cette substance est solide?les particules sont disposées de façon ordonnée OU Les particules bougent peu : elles ne peuvent que vibrer sur place. 6. Comment nomme-t-on la plus petite particule de matière INdivisible chimiquement?un atome 7. Qu est-ce qu un atome?un atome est la plus petite particule de matière. Elle ne peut pas être divisée chimiquement 8. Une molécule est Une molécule est un ensemble de deux ou plusieurs atomes liés chimiquement 9. Les atomes peuvent se lier chimiquement à d autres atomes pour former des molécules 10. Un mélange est formé Un mélange est formé d au moins deux substances différentes, c est-à-dire d au moins deux sortes de particules. 11. Un mélange peut être et Homogène, hétérogène 12. Un mélange hétérogène est Un mélange hétérogène est composée d au moins deux substances que l on peut distinguer à l œil nu 13. Un mélange homogène est Un mélange homogène est composée d au moins deux substances que l on ne peut pas distinguer à l œil nu 14. Qu est-ce qui distingue un mélange homogène d un mélange hétérogène Dans un mélange homogène, on ne peut pas distinguer les différentes substances à l œil nu, alors qu on le peut dans un mélange hétérogène 15. Qu est-ce qu un colloïde?un colloïde est un mélange homogène dans lequel on peut distinguer au moins deux substances lorsqu on examine à l aide d un instrument d observation. 16. Qu est-ce qu une solution?une solution est un mélange homogène dans lequel on ne peut pas distinguer les substances qui le composent, même avec l aide d un instrument d observation 17. Qu est-ce qui distingue un colloïde d une solution?dans une solution il est impossible de distinguer les composantes d un mélange 18. Qu est-ce qu un soluté Un soluté est une substance qui se dissout dans une autre 19. Qu est-ce qu un solvant?un solvant est une substance capable de dissoudre un soluté 20. Comment une substance pure est formée une substance pure est formée d une seule substance (elle ne contient qu une seule sorte de particule 3 P a g e

4 21. Comment les solutions se distinguent les unes des autres? Dans une solution il est impossible de distinguer les composantes d un mélange 22. Quelles sont les trois propriétés des solutions? La concentration, la dilution et la solubilité 23. Qu est-ce que la concentration?la concentration d une solution correspond à la quantité de soluté dissoute par rapport à la quantité de solution 24. Selon la prescription de son médecin, un patient doit prendre un médicament dissous dans l eau dont la concentration est de 2 g/l. La posologie est la suivante : une cuillère à thé (5 ml) trois fois par jour durant 10 jours est la formule mathématique pour calculer la concentration? a. Quel est le volume minimal de solution médicamentée dont le patient aura besoin?volume minimal nécessaire : 5 ml x 3 x 10 = 150 ml. m =? V = 150 ml = 0,15 L C = 2 g/l C = m V b. Comment procéderiez-vous si vous étiez à la place de la pharmacienne qui doit préparer cette prescription à partir du médicament en poudre? Décrivez votre démarche et notez tous les calculs nécessaires pour préparer la bonne quantité de solution médicamentée pour le patient Quelle est la masse de soluté à mettre pour obtenir 150 ml de solution ayant une concentration de 2 g/l?. 2 g/l = m 0,15 L m = 2 g/l x 0,15 L Donc m = 0,3 g La pharmacienne devra prendre 0,3 g de médicament, qu elle mélangera avec un peu de solvant. Elle devra ensuite ajouter du solvant afin d obtenir 150 ml de solution 25. Une femme désire teindre ses cheveux une teinte plus pâle que sa couleur naturelle. Son coiffeur utilise une solution de peroxyde d hydrogène à 3 % V/V afin de décolorer les cheveux de sa cliente. Il a besoin de préparer 100 ml de cette solution en diluant un concentré à 30 %. Comment va-t-il s y prendre? Décrivez votre démarche et notez tous les calculs nécessaires Quel est le volume de solution concentrée dont le coiffeur a besoin? 4 P a g e

5 C1 = 30 % V/V V1 =? C2 = 3 % V/V V2 = 100 ml C1V1 = C2V2 30 % x V1 = 3 % x 100 ml V1 = 3 % x 100 ml 30 % Donc V1 = 10 ml Le coiffeur devra prélever 10 ml de solution concentrée à 30 % et y ajouter 90 ml d eau. 26. Une bouteille de vin indique une concentration en alcool de 12 % m/v. Quelle quantité d alcool contient une bouteille de ce vin de 750 ml? Laissez des traces des étapes de votre démarche Quelle est la masse d alcool contenue dans la bouteille de vin? C = 12 % m/v = 12 g/100 ml V = 750 ml m =? C = m V 12 g = m 100 ml 750 ml m = 12 g x 750 ml 100 ml Donc m = 90 g La masse d alcool présente dans une bouteille de 750 ml est de 90 g. 5 P a g e

6 27. Dans un tableau indiquant la valeur nutritive d un jus de pomme, on remarque que 250 ml de jus contiennent 25 g de sucre. Calculez la concentration en sucre de ce jus en g/l. Laissez des traces de votre démarche. Quelle est la concentration en g/l du sucre contenu dans un jus de pomme? C =? V = 250 ml = 0,25 L m = 25 g C = m V C = 25 g 0,25 L Donc C = 100 g/l La concentration en sucre du jus de pomme est de 100 g/l. 28. M me Bastien a demandé à ses élèves de fabriquer une boisson énergisante. Yan et Chloé ont proposé la recette suivante, qu ils trouvent particulièrement délicieuse. Quelle est la concentration en sucre de cette boisson, en % m/v? La concentration en sucre de la boisson énergisante m = 12 V = 500 ml C = m/v C = 12 g/500 ml = 2,4 g/100 ml La boisson énergisante contient 2,4 % de sucre en % m/v. 6 P a g e

7 29. Le corps humain contient environ 70 % d eau. M. Josblo pèse 60 kg. Son corps est donc constitué de 42 kg d eau. La masse volumique de l eau étant de 1 kg/l, on peut considérer que 42 kg d eau équivalent à 42 L d eau. Au Québec, le taux d alcool toléré chez un conducteur automobile est de 0,8 g/l, soit 0,08 % m/v. La bière préférée de M. Josblo se vend en bouteilles de 350 ml et possède un taux d alcool de 5 % m/v. À partir de combien de bières M. Josblo ne peut-il plus légalement conduire son véhicule? Le nombre de bières nécessaire pour que M. Josblo dépasse la limite légale d alcool pour conduire. C1 = 5 % m/v (teneur en alcool d une bouteille de bière) V1 =? C2 = 0,08 % m/v (limite de la teneur en alcool permise pour conduire) V2 = ml (volume en liquide de M. Josblo) C1V1 = C2V2 V1 = C2V2/C1 = 0,08 % m/v x ml/5 % m/v = 672 ml Une bière correspond à 350 ml. Deux bières correspondent à 700 ml Déjà, en consommant deux bières, M. Josblo consomme plus de 672 ml et il ne doit pas conduire. M. Josblo dépasse la limite permise s il consomme deux bières. 30. Qu est-ce que la solubilité? la solubilité est la quantité maximale de soluté que l on peut dissoudre dans un certain volume de solvant 31. Quels sont les facteurs qui dépendent dans la solubilité La nature du solvant, la température et la pression 32. Qu est-ce qu un élément? un élément est une substance pure composée d une seule sorte d atomes 33. Qu est-ce qu un composé? Un composé est une substance pure dont on peut séparer les constituants à l aide de techniques de séparation chimiques 7 P a g e

8 34. Quelles sont les propriétés physiques caractéristiques? Est une propriété qui permet d identifier une substance pure sans qu il soit nécessaire de changer sa nature 35. Quelles sont les propriétés chimiques caractéristiques? Est une propriété qui permet d identifier une substance pure mais il faut changer sa nature 36. Quelle est la différence entre une propriété physique caractéristique et une propriété chimique caractéristique Une propriété physique caractéristique ne modifie pas la nature de la substance à identifier, tandis qu une propriété chimique caractéristique la modifie lorsqu on la détermine. 37. Pourquoi la masse volumique est-elle une propriété physique caractéristique alors que ni la masse ni le volume ne le sont?une petite quantité d une substance aura une petite masse et un petit volume. Pourtant, une grande quantité de la même substance aura une grande masse et un grand volume. La masse et le volume ne peuvent donc pas servir à identifier cette substance. Par contre, la masse volumique d une substance est toujours la même, quelle que soit la quantité utilisée. 8 P a g e

9 CHAPITRE 2 L ÉNERGIE 38. Qu est-ce que l énergie? L énergie est la capacité d accomplir un travail ou de provoquer un changement 39. Qu est-ce que l énergie thermique? L énergie thermique est l énergie résultant du mouvement désordonné de toutes les particules d une substance 40. Qu est-ce que l énergie rayonnante? L énergie rayonnante est l énergie contenue et transportée par une onde électromagnétique 41. Qu est-ce que l énergie chimique? L énergie chimique est l énergie emmagasinée dans les liaisons d une molécule 42. Qu est-ce que l énergie mécanique? L énergie mécanique est l énergie résultant de la vitesse d un objet, de sa masse et de sa position par rapport aux objets environnants 43. Qu est-ce qu une transformation d énergie et donne 2 exemples? Une transformation d énergie est le passage de l énergie d une forme à une autre. 44. Qu est-ce qu un transfert d énergie et donne 2 exemples? Un transfert d énergie est le passage de l énergie d un milieu à un autre. 45. Imaginez que vous assistez à une compétition de plongeon. Vous remarquez trois tremplins. Le premier est situé à une hauteur de 1 m, le deuxième à 3 m et le troisième à 10 m. Trois plongeurs ayant relativement la même masse se préparent à sauter de chacun des tremplins. Lequel des trois atteindra l eau avec la plus grande énergie mécanique? Expliquez votre réponse. C est le plongeur situé à une hauteur de 10 m qui aura la plus grande énergie mécanique, parce que sa position initiale est plus élevée que celle des autres plongeurs. 46. Qu est-ce qu un changement physique? Un changement physique ne modifie ni la nature ni les propriétés caractéristiques de la matière 47. Nomme les 3 changements physiques étudiés? changement de phase, dissolutions et déformations 48. Qu est-ce qu un changement de phase? Un changement de phase est le passage d un état de la matière à un autre 49. Qu est qu une dissolution? Une dissolution est la mise en solution d un soluté dans un solvant 50. Quel est le rôle de l énergie dans une dissolution? Elle est absorbée ou elle dégage de l énergie 51. Lorsqu une dissolution dégage de l énergie, la température température augmente 52. Lorsqu une dissolution absorbe de l énergie, la température température diminue 9 P a g e

10 53. Vous dissolvez une certaine quantité d une substance dans l eau. Vous observez alors que la température de la solution est plus élevée que celle de l eau. Cette dissolution a-t-elle dégagé ou absorbé de l énergie? Expliquez votre réponse. Cette dissolution a dégagé de l énergie puisque la température de la solution a augmenté. 54. Qu est-ce qu une déformation? Une déformation est le changement de forme d un corps 55. Qu est-ce qu un changement chimique? Un changement chimique modifie la nature et les propriétés caractéristiques de la matière 56. Nommez deux exemples de changements chimiques Deux des réponses suivantes : Une synthèse, une décomposition, une oxydation, une combustion, une précipitation, etc. 57. Quels sont les indices qui nous permettent de distinguer un changement chimique? Le dégagement d un gaz, le dégagement de chaleur, le dégagement de lumière, le changement de couleur et la formation d un précipité 58. Quels sont les 4 types de changements chimiques? Les synthèses, la décomposition, l oxydation et la précipitation 59. Qu est-ce que la synthèse? Une synthèse est la formation d uen molécule complexe à partir d atomes ou de molécules plus simples 60. Quel est le rôle de l énergie dans les synthèses? Une synthèse absorbe ou dégage de l énergie. 61. Qu est-ce que la décomposition? La décomposition est la transformation de molécules complexes en molécules plus simples ou en atomes 62. Quel est le rôle de l énergie dans les décompositions? Une décomposition absorbe ou dégage de l énergie 63. Votre organisme manque d énergie. Devra-t-il synthétiser ou décomposer des molécules complexes afin de combler ce manque d énergie? Expliquez votre réponse. Mon organisme devra décomposer des molécules complexes puisque cette décomposition dégagera de l énergie. 64. Qu est-ce qu une oxydation? Une oxydation est un changement chimique impliquant de l oxygène 65. Quel est le rôle de l énergie dans les oxydations? Une oxydation dégage de l énergie, dans la plupart du temps 66. Dans les foyers fonctionnant au gaz naturel, la flamme est obtenue grâce à la combustion du méthane. Au cours de cette réaction, une molécule de méthane (CH4) et deux molécules de dioxygène (O2) réagissent afin de former une molécule de dioxyde de carbone (CO2) et deux molécules d eau (H2O) a. S agit-il d une réaction d oxydation? Expliquez votre réponse Oui. Il s agit d une réaction d oxydation car elle implique de l oxygène. 10 P a g e

11 b. Est-ce que cette réaction absorbe ou libère de l énergie? Sous quelle forme ou quelles formes? Cette réaction libère de l énergie sous forme d énergie thermique et d énergie rayonnante. c. Représentez cette réaction à l aide d une équation chimique CH O 2 CO H 2 O + énergie 67. Pour chacun des exemples suivants, indiquez d abord s il s agit d un changement physique ou d un changement chimique. Indiquez ensuite le nom de ce changement TYPE DE CHANGEMENT PHYSIQUE CHIMIQUE NOM DU CHANGEMENT a) Une personne qui fait de la buée en respirant. Changement de phase. b) Une pomme coupée qui brunit. Oxydation. c) Une personne qui digère son repas. Combustion. d) Une feuille de papier chiffonnée. Déformation. e) Une personne qui nettoie une tache de graisse avec du savon. Dissolution. f) Une usine qui produit de l ammoniac (NH 3 ) à partir de diazote (N 2 ) et de dihydrogène (H 2 ). g) De l eau de chaux qui se brouille en présence de dioxyde de carbone. Synthèse. Précipitation. 68. Simon et Vincent sont des mordus de la planche à roulettes. Simon a une masse de 80 kg et Vincent, une masse de 64 kg. Quand Simon atteint une hauteur de 2,0 m, il possède une énergie de 1600 J. Quelle hauteur Vincent devra-telle atteindre s il désire acquérir la même énergie que son ami? Laissez des traces de votre démarche. Simon a une masse de 80 kg et Vincent, une masse de 64 kg. Simon est donc 1,25 fois (80/64) plus lourd que Vincent. Pour avoir la même énergie que Simon, Vincent doit atteindre 1,25 fois la hauteur atteinte par Simon, soit 2,5 m (1,25 x 2,0 m). 11 P a g e

12 CHAPITRE Qu est-ce qu un fluide? Un fluide est une substance qui a la capacité de se répandre et de prendre la forme du contenant dans lequel elle se trouve 70. Qu est-ce qu un fluide compressible? Un fluide compressible est un fluide dont le volume peur varier 71. De quelle phase est un fluide compressible? Gazeuse 72. Nomme 2 exemples? Réponses variées 73. Qu est-ce qu un fluide incompressible? Un fluide incompressible est un fluide dont le volume ne peut presque pas varier 74. De quelle phase est un fluide incompressible? Liquide 75. Nomme 2 exemples? Réponses variées 76. Qu est-ce qui différencie un fluide compressible d un fluide incompressible? Autrement dit, qu est-ce qui permet à l un d avoir un volume variable et pas à l autre? Les particules des fluides compressibles (gaz) sont très espacées, tandis que les particules des fluides incompressibles (liquides) sont très près les unes des autres. En conséquence, le volume d un fluide compressible peut varier tandis que le volume d un fluide incompressible ne varie presque pas. 77. Qu est-ce que la pression? La pression résulte d une force appliquée perpendiculairement à une surface 78. Quels sont les rôles de la force sur la pression? Plus la force exercée est grande, plus la pression est grande. 79. Quels sont les rôles de l aire sur la pression? Plus l aire de surface sur laquelle s applique la force est grande, plus la pression est petite. 12 P a g e

13 80. Plusieurs types de véhicules circulent sur les routes : des automobiles, des motocyclettes, des camions, etc. Les camions endommagent beaucoup le circuit routier. C est pour cette raison que, dans certains secteurs, on leur en limite l accès. a. En vous servant des notions de pression, expliquez pourquoi la circulation des camions endommage les routes. Les camions exercent une plus grande pression puisqu ils sont plus lourds que la plupart des autres véhicules. b. Sur les gros camions, on installe généralement plusieurs pneus larges. Quel est l avantage de tels pneus pour le circuit routier? Plus il y a de roues et plus les roues sont larges, plus on augmente la surface de contact avec le sol, ce qui diminue la pression exercée et endommage moins la route. 81. Quelle est l équation mathématique pour le calcul de la pression? P = F / A 82. Supposons que le pied d un homme occupe une surface de 0,03 m 2 et qu une raquette occupe une surface de 0,3 m 2. Comment variera la pression exercée sur la neige par cet homme selon qu il porte ou non des raquettes? Expliquez votre réponse. La pression exercée sera environ 10 fois plus petite si l homme porte des raquettes, puisque la surface de contact sera 10 fois plus grande. Cependant, il faudrait aussi tenir compte du poids des raquettes, ce qui augmente légèrement la pression. 83. Vous déposez deux roches sur le sable. La première a une masse de 5 kg et la seconde, une masse de 15 kg. Si elles ont la même surface de contact, laquelle des deux roches exerce la plus grande pression? Expliquez votre réponse. C est la roche de 15 kg qui exerce la plus grande pression parce que sa masse est trois fois plus grande que celle de la roche de 5 kg, ce qui triple la force exercée. 84. De quoi dépend la pression exercée par un fluide incompressible sur un objet? De la profondeur de l objet dans le fluide et de la masse volumique du fluide 85. Quoi dépend la pression exercée par un fluide compressible? Du nombre de collision de s particules du fluide entres elles ou avec un objet 86. Quel est le rôle du volume sur la pression d un fluide compressible? Si le volume augmente, la pression diminue, si le volume diminue, la pression augmente 87. Quel est le rôle du volume sur la pression d un fluide incompressible? Si la pression augmente, le volume diminue, et si la pression diminue, le volume augmente 88. Quels sont les principes liés aux variations de pression des fluides? 1 er : un fluide se déplace naturellement d un endroit ayant une pression + élevée vers un endroit ayant une pression - élévée. 2 e si l on applique une pression à la surface d un fluide qui se trouve dans un milieu fermé, cette pression se répartit uniformément dans tout le fluide; 3 e un transfert de pression dans un fluide peut permettre d amplifier une force 13 P a g e

14 89. Un cylindre ayant un rayon de 10 cm (soit une surface de 0,03 m 2 ) et une force de 10 N est déposé debout sur une table. Quelle est la pression exercée sur la table par le cylindre? Quelle est la pression exercée sur la table par le cylindre? P =? F = 10 N A = 0,03 m 2 P = F A P = 10 N 0,03 m 2 La pression exercée sur la table par le cylindre est égale à 333 Pa. 90. L été, il est amusant de s arroser avec des pistolets à eau. Lorsqu on presse la gâchette, l eau est propulsée à une certaine distance. Plus la cible est éloignée, plus on doit appuyer fort sur la gâchette. Expliquez ce qui arrive à la pression du liquide lorsqu on appuie sur la gâchette. Lorsqu on exerce une pression à la surface du liquide, celle-ci est répartie uniformément dans tout le liquide. Lorsqu on appuie plus fort, on exerce donc une pression plus grande. 91. Qu est-ce qui permet aux fluides de circuler dans un système? Ce sont les variations de pression qui permettent aux fluides de circuler 92. Lorsqu on ouvre une canette de boisson gazeuse, pourquoi une partie du gaz sort-elle à l extérieur? Le gaz sort de la canette parce que la pression est plus faible à l extérieur 14 P a g e