DEVOIR SURVEILLE SCIENCES PHYSIQUES. CLASSE DE 1 ère S DUREE : 1H30

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1 Mme Salaché- Lycée st joseph. Mardi 13 Février 2018 DEVOIR SURVEILLE DE SCIENCES PHYSIQUES CLASSE DE 1 ère S DUREE : 1H30 - Calculatrice autorisée - Le sujet comporte 6 pages. - Répondre sur le sujet et justifier toutes les réponses par un calcul Ou / et une phrase. Données pour tout le sujet charge élémentaire : e = 1, C masse de l'électron m e = 9, kg masse du proton m p = 1, kg ; neutron : m n = 1, kg célérité de la lumière : c = 3, m.s -1 1 ev = 1, J 1

2 EXERCICE 1 : FISSION NUCLEAIRE ( 6 pts ) DONNÉES : Masses de quelques noyaux Uranium 235 : 3, kg Sélénium 85 : 1, kg Cérium 146 : 2, kg La France comptait, en 1999, 58 réacteurs nucléaires à eau sous pression (REP). La production d énergie dans ces réacteurs repose sur la fission de l uranium 235 :lorsqu un neutron heurte un noyau d uranium, une des fissions possibles conduit à la formation d un noyau de cérium, d un noyau de sélénium, ainsi qu à un nombre a de neutrons. 1. Écrire l équation complète de cette réaction nucléaire ; en déduire la valeur de a et celle de X. Justifier en exprimant les lois appliquées. 2. Exprimer la variation de masse Δm qui accompagne cette fission d un noyau d uranium 235, puis la calculer. 3. En déduire, en joule puis en ev, l énergie E libérée par cette réaction. 4. En déduire l'énergie libérée par un kilogramme d'uranium.( on supposera qu il y a que des atomes 235 U dans les 1kg d uranium). 5. La combustion d un kilogramme de pétrole libère une énergie E = J sous forme de chaleur. Comparer (en faisant le rapport par exemple) avec l'uranium. Conclure. 2

3 EXERCICE 2 : IODE ET THYROÏDE ( 4 pts ) Données : extrait tableau périodique Z(Te) = 52 ; Z(I) = 53 ; Z(Xe) = 54 Le rôle de la thyroïde, située à la base du cou, est de synthétiser des hormones, dont certaines contiennent de l'iode. Elle dispose de récepteurs capables de fixer l'iode apporté par l'alimentation et circulant dans le sang. (Fig. 2). L'élément chimique iode possède un seul isotope stable, l'iode 127 ( I). L'isotope 131, radioactif β - ( émission d un électron), est un déchet radioactif pouvant être rejeté dans l'atmosphère lors d'incidents nucléaires ; les pouvoirs publics distribuent alors préventivement à la population des «pastilles d'iode», contenant l'élément iode non radioactif, destiné à saturer la thyroïde. L iode 131 est aussi utilisé lors du traitement des cancers de la thyroïde. D'une part, certaines métastases fixent l'iode et sont mises en évidence par scintigraphie après ingestion d'iode 131 d'activité voisine de 150 MBq. D'autre part, des doses vingt fois plus fortes tuent spécifiquement des cellules thyroïdiennes. Une telle radiothérapie impose au patient d'être isolé plusieurs jours. a. Écrire l'équation de la désintégration radioactive de l'iode 131. Justifier. b. Expliquer pourquoi l'iode 131 présente plus de danger pour une thyroïde saine que l'iode 127. En déduire l'utilité des «pastilles d'iodes». c. Pourquoi la dose utilisée est-elle plus faible en scintigraphie qu'en radiothérapie? d. Déterminer le nombre de désintégrations subies en une heure par un patient lors d'une radiothérapie (l'activité sera supposée constante). 3

4 Exercice 3 : ( 6 pts) On souhaite préparer une solution aqueuse de volume V = 100 ml, par dissolution complète d'une masse m = 6,84 g de sulfate d'aluminium, solide ionique de formule Al 2 (SO 4 ) 3. Donnée : M de Al 2 (SO 4 ) 3 = 342 g.mol Ecrire l'équation de dissolution dans l'eau de ce solide ionique, sachant qu'il se forme des ions aluminium Al 3+ et des ions sulfate dont la formule est à déterminer Exprimer puis calculer la concentration molaire C de la solution en sulfate d'aluminium En déduire, par un tableau d'avancement ou par une justification claire, les concentrations molaires effectives des ions présents dans la solution préparée

5 EXERCICE 4 : (4pts) Molécules polaires ou apolaires On dispose de trois molécules : le diiode I2, l eau H2O et le térachlorométhane CCl4. solvant densité Solubilité de l eau Solubilité du diiode eau 1 totale 0,34 g L-1 tetrachlorométhane 0,779 O,80 g L-1 29,6 g L-1 1- Pour chaque molécule indiquer si elle contient des liaisons polarisées. Justifier. 2- Préciser si ces molécules sont polaires ou non. Justifier. 3- Expliquer la différence de solubilité du diiode dans les deux solvants. 5