Pour préparer l entrée en Première S 2017/2018 où comment bien commencer l année? Objectif : cette fiche a pour ambition de vous permettre de réviser les notions de secondes qui sont importantes pour bien suivre l an prochain. Il faudra probablement revoir certains chapitres de secondes pour la compléter MÉTHODOLOGIE DE RÉDACTION DES CALCULS : Convertir dans les bonnes unités avant de faire le calcul Écrire l expression littérale en respectant les notations de l énoncé Écrire le résultat avec la bonne unité et le bon nombre de chiffres significatifs. MÉMO DES GROUPES CARACTÉRISTIQUES À CONNAÎTRE : Nom du groupe Formule type Alcools Aldéhyde Cétones Acides carboxyliques Hydroxyle Carbonyle Carbonyle Carboxyle R OH Esters SPECTRE DE LA LUMIÈRE VISIBLE
GLOSSAIRE DE VOCABULAIRE : Atome : entité chimique neutre constituée d un noyau et d électrons en mouvement Chiffres significatifs : chiffres conservés dans le résultat d un calcul (Exemple : 0,0045030 contient 5 chiffres significatifs, 4,5,0,3,0. Les 0 placés avant ne comptent pas, car ils ne sont là que pour des raisons de conversions et non de mesure). Dilution : diminution de la concentration d une solution par ajout du même solvant et donc augmentation du volume de la solution (eau pour solutions aqueuses) Dissolution : mise en solution d une espèce chimique appelé soluté dans un solvant Expression littérale : expression décrivant le calcul d une grandeur physique et constituée de lettres uniquement Entité ou espèce chimique : terme utilisé pour désigner un atome, une molécule ou un ion lors d une description microscopique Substance chimique : ensemble d espèces chimiques différentes. Formule brute : formule indiquant le nombre et la nature des atomes dans une molécule. Exemple : C 6 H 12 O 6 pour le glucose Formule développée : formule indiquant l enchaînement des atomes dans une molécule. Chaque liaison est indiquée par un trait. Formule semi-développée : formule dont les liaisons impliquant un atome d hydrogène ne sont pas écrites H 3 C CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 (glucose) Isomères : Molécules ayant la même formule brute mais pas la même formule développée (ou semi-développée) l agencement des atomes entre eux est différent. Isotopes : éléments ayant le même nombre de protons mais un nombre de neutrons différent. Molécule : ensemble d atomes, électriquement neutre. Masse molaire atomique : masse d une mole d atome d une espèce chimique. Elle se note M(X) et s exprime en g.mol -1 Masse molaire moléculaire : masse d une mole de molécules d une espèce chimique. Elle se note M( C X H Y O Z ) et s exprime en g.mol -1 Nucléons : noté A, constituants du noyau de l atome (protons et neutrons) Numéro atomique : noté Z, nombre de protons présents dans le noyau de l atome Quantité de matière : grandeur, notée n, exprimant le nombre de mole d une espèce chimique présente dans un échantillon. Réaction chimique : modèle de la transformation chimique d un système qui rend compte à l échelle macroscopique de l évolution du système. Elle mentionne les réactifs et les produits. Réactif limitant : réactif totalement consommé au cours d une transformation chimique. Transformation chimique : Passage d un système chimique initial à un système chimique final. Transformation physique : transformation sans modification d espèce chimique Solvant : espèce chimique majoritaire d une solution Soluté : espèce chimique minoritaire dans une solution Solution : mélange homogène liquide
PARTIE 1 : L ATOME 35 On considère un atome de chlore, dont le noyau a pour symbole 17 Cl 1. Donner la composition de ce noyau. 2. Donner l expression littérale permettant de calculer la masse m noyau de son noyau en fonction des données ci-dessous 3. Donner l ordre de grandeur de la masse m 1 de l atome de Chlore entier. 4. Combien d électrons possède cet atome? Donner la structure électronique correspondante. 5. Quel ion stable est-il susceptible de former? Justifier la réponse. Il existe aussi des atomes de chlore dont le noyau possède 37 nucléons. 6. Donner le symbole du noyau d un de ces atomes. Quelle différence existe-t-il avec un atome de chlore 35? 7. Que peut-on dire de la structure électronique de l atome de chlore 37? Particules élémentaires Neutron Proton Masse m N =1,675 10-27 kg m P =1,673 10-27 kg PARTIE 2 : RÉACTION CHIMIQUE ET QUANTITÉ DE MATIÈRE A. Calculer une quantité de matière : Cas où l échantillon est un solide ou un liquide Exercice n 1 : masse et quantité de matière L acétate de linalyle est une molécule de formule brute C 12 H 20 O 2 1) Calculer la masse molaire moléculaire de l acétate de linalyle. 2) Calculer la quantité de matière n A d acétate de linalyle contenue dans m a =4,5g de cette espèce chimique 3) COURS : Rappeler la définition de la masse volumique d un liquide. 4) Calculer le volume d acétate de linalyle, noté V a, à prélever correspondant à m a sachant que la masse volumique de l acétate de linalyle est égale à ρ=0,89 g.ml -1 Élément chimique H C O Masse molaire ( g.mol -1 ) 1,00 12,0 16,0 Cas où l échantillon est une solution Exercice n 2 : Quantité de matière, concentration molaire et dilution Une solution S 1 de glucose C 6 H 12 O 6 a pour concentration molaire C 1 =0,050 mol.l -1 1. Quelle est la quantité de matière n 1 contenue dans un litre de solution S 1? et dans V =200 ml? 2. Quel volume de solution V faut-il mesurer pour prélever n 1 =0,020mol de glucose? On veut préparer V 2 =100 ml d une solution S 2 de glucose de concentration molaire C 2 =0,010 mol. L -1 3. Calculer le facteur de dilution f 1. 4. En déduire le volume de la solution S 1 à prélever pour obtenir la solution S 2. 5. Décrire avec précision le mode opératoire de la dilution précédente.
B. Étudier une réaction chimique: Exercice n 3 : Modéliser une transformation chimique On réalise grâce à une bougie constituée de paraffine de formule brute C 25 H 52(s) une combustion complète dans l air qui est composé à 80 % de diazote et à 20 % de dioxygène. Une fois la flamme de la bougie éteinte on réalise les tests caractéristiques suivants : Grâce à un tube à dégagement gazeux, on observe que l'eau de chaux se trouble. On observe le changement de couleur du sulfate de cuivre anhydre, initialement blanc il devient bleu foncé. Grâce à un Oxymètre on mesure que la composition de l'air est tombée à 16 % en dioxygène. 1) Faire un tableau bilan des espèces chimiques qui, d après vous, sont présentes à l état initial et à l état final. 2) Répertorier les différences et les points communs entre l état initial et l état final. 3) Déterminer en justifiant s il y a ou pas transformation chimique et si tel est le cas : a) Dire quels sont les réactifs, les produits et les espèces spectatrices. b) Écrire l équation de la réaction chimique en prenant soin d ajuster les nombres stœchiométriques. Exercice n 4 : Prévoir l état final Un système chimique renfermant du méthane CH 4 et du dichlore Cl 2 peut se transformer suivant une réaction dont l équation chimique est : CH 4(g) + 2Cl 2( g) C (s) + 4 HCl (g) 1) Traduire sous forme d une phrase cette équation de réaction chimique. 2) Déterminer combien de moles d atomes de carbone et de moles de molécules de chlorure d hydrogène il va se former lorsqu on mélange 2 mol de méthane et 4 mol de dichlore. 3) Donner la définition de «réactif limitant» 4) Déterminer quel est le réactif limitant lorsqu on mélange 3 mol de méthane et 2 mol de dichlore. 5) Équilibrer les Équations de réaction suivantes : a)... Fe (s) +... O 2(g)... Fe 3 O 4 (s) b)... Fe (s) +... Cl 2(g)... FeCl 3(s) + c)... Na 2 O (s) +... H 2 O (l)... Na (aq) +... OH (aq) 3+ d)... Al(OH) 3(s)... Al (aq) - +... OH (aq)
PARTIE 3 : CHIMIE ORGANIQUE EXTRACTION, SEPARATION ET IDENTIFICATION DES ESPECES CHIMIQUES Exercice 5 : «Exploitation d un tableau de données physico-chimiques» L extraction du diiode d une solution d eau iodée se fait en deux étapes : extraction par solvant décantation. 1) Le solvant d extraction doit-il être miscible à l eau? Pourquoi? 2) Parmi les solvants, lesquels peut-on choisir pour réaliser l extraction? Justifier votre réponse. 3) L espèce chimique à extraire doit-elle être plus soluble dans l eau ou dans le solvant d extraction? Pourquoi? 4) Parmi les solvants, lequel conviendrait le mieux pour réaliser l extraction? 5) En fait, on choisit le Cyclohexane. Pour quelle raison? 6) Avec quelle verrerie peut-on effectuer l extraction du diiode dans le cyclohexane? La schématiser. 7) Sur le schéma, indiquer la phase aqueuse et la phase organique, en précisant pour chacune d entre elles leur contenu. 8) Le cyclohexane sera-t-il dans la phase supérieure ou inférieure? Justifier. eau éthanol chloroforme cyclohexane Densité 1,0 0,80 1,5 0,78 Miscibilité à l eau oui oui non non Solubilité du diiode (g.l -1 ) 0,300 253 47,0 18,0 Sécurité chimique PARTIE 4 : LA LUMIÈRE Exercice 7 : 1) Comment et à quelle vitesse se déplace la lumière dans le vide? Et le son? 2) Définir ce qu est le phénomène de réfraction et les conditions pour qu il se produise 3) Définir de la même façon le phénomène de réflexion de la lumière 4) Que faut-il pour décomposer la lumière et comment nomme-t-on la figure obtenue? 5) Comment évolue cette figure si la température de la source lumineuse augmente? 6) Quel est le domaine de longueur d onde correspondant à la lumière visible? 7) Quels sont les domaines situés au-delà et en deçà de la partie visible de la lumière? Exercice 8 : Lampe de cadmium On réalise au laboratoire le spectre de la lumière émise par une lampe vapeurs de cadmium. 1) S agit-il d un spectre d émission ou d absorption? Justifier. 2) Quelle grandeur est représentée sur l axe gradué? Quelle est son unité?
3) Combien de radiations monochromatiques composent la lumière émise par cette lampe? 4) Ce spectre permet-il de prévoir la couleur de cette lumière telle qu elle est perçue par un observateur? 5) On réalise le spectre d absorption d une étoile lointaine. Décrire l allure de ce spectre? 6) Comment savoir si cette étoile contient l élément chimique Calcium? 7) Déterminer les valeurs des longueurs d ondes des raies de ce spectre. PARTIE 5 : DU MOUVEMENT Exercice 8 : 1) Qu est-ce qu un référentiel? Citer et décrire un exemple 2) Quel est le référentiel le plus adaptés à l étude du mouvement des satellites de télécommunication? 3) Comment évolue la vitesse d un objet qui n est soumis qu à son poids? On observe une gomme qui est immobile sur un plan horizontal posé sur une table 4) Lister et décrire les actions qui s exercent sur cette gomme 5) Faire un schéma légendé de la situation 6) Pourquoi cette gomme est-elle immobile? 7) Par rapport à quel référentiel est-elle pourtant en mouvement? On incline à 45 le plan ou se trouve la gomme mais celle-ci reste toujours immobile 8) En utilisant le principe d inertie, dire si la liste des actions qui s exercent a été modifiée et si oui nommer et décrire les nouvelles On filme maintenant un palet de hockey se déplaçant sur la glace. Sa vitesse est constante pendant le temps d observation et sa trajectoire est une droite 9) Décrire la nature du mouvement 10) Que peut-on en déduire d après le principe d inertie? 11) Quelle est alors la nature du mouvement de la caméra par rapport à ce palet pendant l observation? Exercice 9 : Force gravitationnelle. 1) Calculer l intensité de la force d attraction exercée par la Terre sur une pomme de masse m = 100 g près de la surface de la Terre. 2) Calculer l intensité de la force d attraction exercée par la pomme sur la Terre. 3) Calculer l intensité de la force d attraction exercée par la Terre sur la Lune. 4) Calculer l intensité de la force d attraction exercée par la Lune sur la pomme. Exercice 10 : Tâches complexes Un véhicule se déplace à une vitesse constante V =120 km/h sur la ligne droite d une autoroute. Le temps de réaction du conducteur est de Δ t 1 =1,5 s 1) Dans quel référentiel vaut-il mieux étudier ce mouvement? 2) Dans ce référentiel, quelle est la nature du mouvement de la voiture? 3) Pourra-t-il éviter l obstacle qui surgit devant lui à 50 m? Le conducteur freine brusquement 4) Comment va se déplacer la balle de tennis jusque-là posée au centre de la plage arrière? Justifier. Au bout de la ligne droite il y a un grand virage que le conducteur aborde à vitesse constante 5) Quelle est alors la nature du mouvement de la voiture dans le référentiel terrestre? 6) Comment va se déplacer la balle de tennis qui était posée au centre de la plage arrière par rapport à la voiture? Données : Constante gravitation universelle : G=6,67.10-11 SI ; Masse de la Terre : m Terre =5,98.10 24 kg ; Masse de la Lune : m Lune =7,35.10 22 kg ; Distance Terre-Lune : d T-L =3,84.10 5 km