1ère S en vue! Bonnes vacances à chacun de vous! Les enseignants de physique-chimie du Lycée Récamier

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1 1ère S en vue! Quand s approprier ce fascicule? Il n est pas question de le travailler tous les jours des vacances! Les vacances sont importantes et oublier pour mieux apprendre aussi! Nous vous conseillons de travailler ce document à la fin du mois de juin et à la fin du mois d août. Existe-t-il un corrigé? Un corrigé est disponible en ligne. Le lien est communiqué à vos parents! Ce fascicule d exercices est-il obligatoire à traiter? NON! Seuls le besoin et le souhait de reprendre des notions clés peuvent motiver à faire les exercices. Que trouve-t-on dans ce fascicule? Ce fascicule rassemble quelques questions et exercices - de physique et de chimie - à maitriser au terme de la seconde. Il n est pas exhaustif mais il constitue un socle de notions incontournables pour appréhender de manière optimale la classe de première S. À qui s adresse ce fascicule? En priorité à tous les élèves de Seconde futurs élèves de Première S souhaitant se réapproprier les notions clés de physique-chimie Bonnes vacances à chacun de vous! Les enseignants de physique-chimie du Lycée Récamier

2 #1 Les indispensables en mathématique Faire des calculs sans calculatrice! = 250 0,10 10 = 1,0 20 0,25 = 5,0 20 0,50 = 10 25/10 = 2,5 0,5 10 = 5 20/0,25 = 80 20/0,50 = 40 0, = 0,007 3/0,5 = 6 3,0 0,50 = 1,5 0,004 0,005 = x0, = = 63 8x9 = = = 54 Exprimer un résultat en puissance de = = = = 10 0 = = = 10 0 = = = =10 0 = = = = = , , = Construire une représentation graphique, la modéliser et trouver une équation de droite A partir des données consignées dans le tableau ci-dessous, placer les points représentatifs de l'évolution de la distance «d» en fonction du temps «t». Tracer la droite moyenne puis déterminer son équation. t(s) 0 0,4 0,6 0,9 1,3 2,5 4,0 d(m) 0 8, d (m) Equation modélisant la droite bleue : d = 20xt car le coefficient directeur vaut 20 m/s (ne pas oublier qu en physique-chimie, les coefficients directeurs ont souvent des unités) Pour trouver ce coefficient, il faut considérer deux points sur la droite comme par exemple : - l origine de coordonnées (0 ; 0) - et le point de coordonnées (4,0 ; 80) Le coefficient directeur correspond au rapport suivant : (80-0)/(4,0-0) 0 1,0 2,0 3,0 4,0 2 sur 6 t (s)

3 #2 Les indispensables en physique Échauffement Savoir convertir en m et exprimer un résultat en notation scientifique 1,2 cm = 1, m 12 nm = 1, m 24 μm = 2, m 0,8 Mm = m 45 mm = 4, m 6400 km = 6, m 37,8 Gm = 3, m 357 hm = 3, m Savoir convertir en m 3 les volumes suivants 12 dm 3 = m 3 12 cm 3 = m 3 43 L = m 3 12 ml = L = x10-3 m 3 = m 3 Savoir convertir en L les volumes suivants 12 ml = L 12 cm 3 = 12 ml = L 0,4 mm 3 = 0, cm 3 = 0, ml = 0, x10-3 L = 0, L 43 m 3 = L Savoir restituer des connaissances relatives à la notion d ondes 1. Citer trois exemples d ondes électromagnétiques. Exemples : ondes radio, UV, lumière visible, IR, rayons X. 2. Quelles sont les valeurs des longueurs d ondes dans la vide qui délimitent le domaine du visible? 400 à 800 nm (en dessous de 400 nm : UV ; au-dessus de 800 nm : IR) 3. Citer deux exemples d'ondes mécaniques. sons, ultra-sons, secousse, vibration, vague 4. Quelles sont les valeurs des fréquences des ondes sonores qui délimitent le domaine de l audible? entre 20 et Hz 5. Quelle est la célérité de la lumière dans le vide et dans l air? c = 3, m.s Quelle est la célérité du son dans l air? c = 340 m.s -1 environ 7. On considère un ultra-son de fréquence f = Hz. Que vaut sa période T? Exprimer le résultat en ms et en notation scientifique. On a f = 1/T soit T = 1/f ; ainsi T = 1/40000 d où T = 2, s donc T = 2, ms 3 sur 6

4 Dans le vif du sujet! D après On s'intéresse au système Soleil-Jupiter, pour lequel on donne : Distance moyenne entre les centres du Soleil et de Jupiter : D = 7, km. Masse du Soleil : MS = 1, kg. Masse de Jupiter : MJ = 1, kg. Constante de la gravitation universelle : G = 6, N.m 2.kg -2. On suppose que ces astres sont à répartition sphérique de masse. 1. En utilisant les notations de l énoncé, donner l expression littérale de l'intensité de la force gravitationnelle FS/J exercée par le Soleil sur Jupiter. 2. Calculer la valeur de cette force. Parmi les propositions suivantes, indiquer celle qui correspond à la réponse proposée. Propositions : A 4, N ; B 3, N ; C 4, N ; D 3, N ; E 3, N ; F 3, N ; G autre valeur : à préciser. La réponse attendue est la réponse C. Si vous avez choisi : - réponse A, avez-vous bien pensé à convertir D en m? - réponse B, avez-vous bien utilisé la touche EE ou 10^ pour les puissances de 10 et/ou les parenthèses au dénominateur et pensé à convertir D en m? - réponse D, même erreur qu en B mais avec (10 11 ) 2 au lieu de (10 8 ) 2 - réponse E, avez-vous pensé à mettre D en m et pensé au «carré»? - réponse F, avez-vous pensé au «carré»? - réponse G, ne s agit-il point que d une question d arrondi? #2 Les indispensables en chimie Échauffement Savoir restituer des connaissances relatives aux notions d atomes, de molécules et d ions 1. Présenter sommairement le modèle de l'atome vu en classe de Seconde. Modèle de l'atome en Seconde : atome composé d'un noyau avec autour un nuage d électrons qui se déplacent autour. Le noyau comporte deux types de nucléons : les protons (chargés positivement) et de neutrons (électriquement neutres). Les électrons sont chargés négativement. Un atome est électriquement neutre. 2. Qu est-ce qu'une molécule? groupement d'atomes assuré par des liaisons covalentes. 3. Qu est-ce qu un ion? un anion? un cation? Atome ou groupe d atomes ayant gagné un ou plusieurs électrons (on parle d anion = ion chargé négativement) ou perdu un ou plusieurs électrons (on parle de cation = ion chargé positivement) 4. Le numéro atomique du chlore est Z = 17. Que signifie ce chiffre? Numéro atomique = nombre de protons. 5. Après avoir indiqué la structure électronique de l'atome de chlore, indiquer l'ion monoatomique que cet élément chimique est susceptible de former. Expliquer pourquoi.k 2 L 8 M 7 >>>>> Cet atome a tendance à gagner 1 électron pour vérifier la règle de l'octet d'où l'ion chlorure Cl - 6. Combien de liaisons covalentes peut former l atome de : carbone? hydrogène? oxygène? azote? chlore? Respectivement : 4 / 1 / 2 / 3 / Définir les termes suivants relatifs aux molécules : formule brute ; formule développée ; formule semi-développée ; molécules isomères. Formule brute : elle mentionne le nombre et la nature de chaque atome constituant la molécule. Formule développée : toutes les liaisons entre les atomes sont représentées par des et les atomes par leur symbole. Formule semidéveloppée : comme la formule développée mais les liaisons qui impliquent un atome d hydrogène ne sont pas représentés. Des molécules sont isomères si elles ont la même formule brute mais pas la même formule (semi-)développée. 4 sur 6

5 Savoir donner les formules (semi-)développées de molécules isomères Écrire les formules semi-développées de trois isomères correspondant aux formules brutes suivantes : 1. C3H9N 2. C5H12 Savoir équilibrer des équations chimiques C + O2 CO2 CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O Cu HO - Cu(OH)2 3 Fe + 2 O2 Fe3O4 Fe + 2 H3O + Fe 2+ + H2 + 2H2O 3 Ag + + PO4 3- Ag3PO4 4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O H2SO4 + 2 H2O 2 H3O + + SO4 2- Savoir déterminer la population d une espèce chimique dans un échantillon 1. Combien d atomes de fer compose un clou en fer de masse m = 3,6 g? Donnée : masse d'un atome de fer : m(fe) = 9, kg. Pour répondre à cette question, il est demandé de poser les calculs littéraux. N = 3,6/(9, ) = 3, (attention à convertir les masses dans la même unité) 2. Un clou en fer contient 30,2 mmol de fer. Déterminer le nombre d atomes correspondant après avoir explicité la donnée supplémentaire nécessaire pour répondre à la question. n = N/NA d'où N = n NA avec NA constante d Avogadro (donnée supplémentaire nécessaire) ; d où N = 30, , donc N = 1, Savoir exprimer et calculer une masse molaire moléculaire et une masse molaire d un ion Les valeurs des masses molaires atomiques sont disponibles dans un tableau périodique comme celui-ci : lien. M(H2O) = 18 g.mol -1 M(Na + ) = 23 g.mol -1 (la masse d un électron étant négligeable par rapport à celle des nucléons, il est possible de ne pas tenir compte de sa masse) M(CH4) = 16 g.mol -1 M(C8H9NO2) = 154 g.mol -1 M(Cl - ) = 35,5 g.mol -1 (la masse d un électron étant négligeable par rapport à celle des nucléons, il est possible de ne pas tenir compte de sa masse) M(Ca(OH)2)= 74,1 g.mol -1 M(C6H12O6) = 180 g.mol -1 M(MnO4 - ) = 118,9 g.mol -1 5 sur 6

6 Savoir déterminer une quantité à partir d une masse et inversement Il est demandé de poser les calculs littéraux. Il est nécessaire d'utiliser un tableau périodique. 1. Déterminer la quantité d eau (H2O) contenue dans un échantillon de masse m = 18 g. n=m/m ; n = 18/18 = 1,0 mol 2. Déterminer la quantité de glucose (C6H12O6) contenue dans un échantillon de masse m = 26 g. n=m/m ; n = 26/180 = 0,14 mol 3. Déterminer la quantité de permanganate de potassium KMnO4 dans un échantillon de masse m = 0,5 g. n=m/m ; n = 0,5/180 = 0,14 mol 4. Quelle masse de permanganate de potassium KMnO4 faut-il prélever si l on veut dissoudre 5, mol de cette entité dans l eau? n=m/m ; d où m = n M = 5, = 7,9 g Savoir déterminer une quantité n à partir du volume de l échantillon «presque pur» et de sa masse volumique (et inversement) Il est demandé de poser les calculs littéraux. Il est nécessaire d'utiliser un tableau périodique. 1. Déterminer la quantité d eau (H2O) contenue dans un échantillon de volume V = 12 ml. Donnée : ρ(eau) = 1,0 g.ml -1. n=m/m = ρ V/M ; n =1,0 12/18 = 0,67 mol 2. Déterminer la quantité d éthanol (C2H6O) contenue dans un échantillon de volume V = 20 ml. Donnée : ρ(éthanol) = 0,79 kg.l -1. n=m/m = ρ V/M ; n = 0,79 20/34 = 0,47 mol 3. Déterminer le volume occupé par n = 0,10 mol d acide sulfurique H2SO4 de masse volumique 1,84 g.cm -3. n=m/m = ρ V/M ; d où V = n M/ρ ; Ainsi : V = 0,10 98,1/1,84 = 5,3 ml 4. D é t e r m i n e r l e v o l u m e o c c u p é p a r n = 2, mol d acétone C3H6O de masse volumique 0,784 g.cm -3. n=m/m = ρ V/M ; d où V = n M/ρ ; Ainsi : V = 2, /0,784 = 1,8 ml Dans le vif du sujet! Savoir exploiter l'expression d une concentration molaire On considère un volume V = 22 ml de sirop de glucose (C6H12O6) de concentration molaire C = 4,44 mol.l -1. Quelle est la masse m de glucose dissous? Une piste de résolution : On a n = m/m d où m = nxm. De plus, n = CxV d où m = CxVxM. Ainsi : m = 4,44x x180 donc m = 16 g Savoir rédiger un protocole de dilution On souhaite préparer V = 100 ml d une solution de sulfate de cuivre à la concentration C2 = 0,25 mol.l -1 par dilution d une solution mère initialement à la concentration C1 = 1,0 mol.l Déterminer le volume V de solution mère à prélever pour réaliser cette dilution. V = 25 ml. Si vous ne trouvez pas cette réponse, n hésitez pas à demander des explications à votre professeur.e de physique-chimie à la rentrée. 2. Rédiger le protocole expérimental de dilution dans lequel les capacités des verreries sont explicitées. Voir les protocoles appris en classe de Seconde. 6 sur 6