NOM : CONTRÔLE COMMUN DE PHYSIQUE-CHIMIE seconde Calculatrice autorisée Partie chimie (10 points) Exercice n 1 : Détermination de la constitution d atomes et d ion. Compléter le tableau suivant : Symbole chimique C Li K + Nombre de protons 19 Nombre de neutrons 4 20 Nombre de nucléons Nombre d électrons Représentation symbolique du noyau Structure électronique (K) 2 (L) 1 Exercice n 2 : Description de l atome Indiquer si les structures suivantes sont chargées positivement, négativement ou alors si elles sont neutres. (cocher la bonne réponse). a) le proton : positivement négativement neutre b) le neutron : positivement négativement neutre c) l électron : positivement négativement neutre d) le noyau : positivement négativement neutre e) l atome : positivement négativement neutre 2) Où se trouve concentrée la masse d un atome? (cocher la bonne réponse) dans son noyau dans ses électrons répartie dans tout l atome 3) Pourquoi dit-on qu un atome a une structure lacunaire? Exercice n 3 : L élément chimique 1) Quel nombre caractérise l élément chimique? (plusieurs réponses sont possibles) le nombre de protons le nombre de nucléons le nombre de neutrons le numéro atomique Z le nombre de masse A Exercice n 4 : Détermination de la charge de plusieurs ions 1) L atome de bérilium a pour structure électronique (K) 2 (L) 2. Quel ion cet atome va-t-il former? Cocher la bonne réponse. Be + Be 2+ Be - Be 2- Donner la structure électronique de l ion formé. Nommer la règle utilisée et l expliquer. 2) L atome de fluor a pour structure électronique (K) 2 (L) 7. Quel ion cet atome va-t-il former? Cocher la bonne réponse. F + F 2+ F - F 2- Donner la structure électronique de l ion formé.
Nommer la règle utilisée et l expliquer. Les eaux minérales contiennent de nombreux ions. Voici ce que l on peut lire sur l étiquette de l une d entre elles. Composition en mg/l Calcium (Ca 2+ ) : 579 Sodium (Na + ) : 0,7 Magnésium (Mg 2+ ) : 59 Potassium (K + ) : 2,5 Fluorures (F - ) : < 1 Sulfates (SO 4 2- ) : 1447 Chlorures (Cl - ) : 0,4 Nitrates (NO 3- ) : < 2 a) Regrouper ces ions en deux catégories : les anions et les cations. b) Quels sont ceux dont l atome a gagné un électron? c) Quels sont ceux dont l atome a perdu deux électrons? Exercice n 5 : les isotopes 1) Quelles sont les caractéristiques de deux noyaux isotopes? 2) Les noyaux et sont-ils isotopes? (justifier votre réponse) 3) Les noyaux et sont-ils isotopes? (justifier votre réponse) Exercice n 6 : La classification périodique actuelle Voici une partie de la classification périodique actuelle des éléments : I II III IV V VI VII VIII 1H 2He 3Li 4Be 5B 6C 7N 8O 9F 10Ne 11Na 12 Mg 13 Al 14Si 15P 16S 17Cl 18Ar 1) Les éléments de cette classification actuelle sont rangés par : (deux réponses sont à cocher) numéro atomique croissant masse atomique croissante propriétés chimiques communes nombre de protons du noyau croissant 2) Les éléments de la dernière colonne VIII, peuvent-ils former des ions? (justifier votre réponse) 3) L oxygène et le soufre, qui appartiennent à la même colonne, forment des ions : ayant la même charge des charges différentes (justifier votre réponse) 5) Quel est l élément dont les propriétés chimiques sont voisines de celles du bore (B)? (justifier votre réponse) 6) Quel est le point commun entre les éléments appartenant à une même ligne? 7) Quelle est la structure électronique de l atome d aluminium?
Partie Physique (10 points) Exercice n 1 : Voyage intersidéral Vous venez d'ếtre engagé comme pilote à bord d'entreprise, vaisceau intersidéral. Vous partez pour votre première mission sous les ordres du capitaine Spock. Soyez à la hauteur et complétez les réponses du «pilote»! Spock : Bienvenue à bord moussaillon! Nous partons aujourd'hui vers l'étoile Alpha- Perseus, située à 6 438 a.l. de notre position actuelle. Nous allons étudier ensemble les paramètres de vol. Vous êtes prêt? Pilote : Prêt mon capitaine! Spock : Voyez-vous notre objectif sur la console du télescope? Pilote : Oui mon capitaine! Spock : L'étoile Alpha-Perseus brille donc toujours! Pilote : Pas forcément mon capitaine! Spock : Pourquoi? Pilote : Spock : Bien. Pouvez-vous me rappeler la vitesse de la lumière dans le vide? Pilote : Sa vitesse est de... Spock : Combien de temps nous faut-il pour atteindre Alpha-Perseus si notre vaisceau se déplace à cette vitesse? Pilote : Il nous faut... Spock : C'est trop long. Activez le déformateur d'espace-temps et mettons-nous en route immédiatement. Pilote : Nous sommes partis! Le pilote observe l'univers qui défile autour de lui... Notre univers a vraiment une structure lacunaire! Spock : Que voulez-vous dire? Pilote : S 0.5 SF
Spock : Nous approchons de notre objectif. Je vois apparaître les deux étoiles jumelles sur mon écran de contrôle. Alpha-Perseus est la plus chaude des deux étoiles. Je vous envoie leur spectre. Savez-vous comment les distinguer? S SF Noir ------------------------------- Rouge Violet - Vert -Jaune --------------- Rouge Etoile A Etoile B Pilote : Pas de problème. Alpha-Perseus est l'étoile... 0.5 Car (justifier).... Spock : Les habitants de la planète qui doit nous accueillir nous envoient un message codé. Choisissez le bon code : a) Spectre d'émission b) Spectre d'absorption c) Spectre d'émission d) Spectre d'absorption e) Spectre d'émission f) Spectre d'absorption Spock : Le mot de passe correspond à l'élément caché dans le spectre de l'étoile. Pouvez-vous le trouver? 1,5 Spectre de l'étoile Spectre du mercure Spectre du carbone Pilote : Le mote de passe est... Spock : Mission accomplie. Félicitations! Exercice n 2
Exercice n 2 : Un satellite de la Terre : Météosat Les satellites Météosat envoient régulièrement sur Terre de nombreuses images numériques de la surface terrestre et autres données qui permettent aux météorologues, à partir des observations d'anticyclones, dépressions atmosphériques, masses nuageuses (etc.), d'élaborer les bulletins météorologiques. Données : masse de la Terre : m T = 5,98 10 24 kg ; masse du satellite : m s = 400 kg ; distance Terre-satellite : d Ts = 4,2 10 7 m ; constante de gravitation universelle : G = 6,67 10-11 N.m 2.kg -2 intensité de la pesanteur sur la Terre : g = 9,8 N.kg -1 Le document en ANNEXE 1 représente les différentes positions occupées par le centre du satellite au cours du temps. 1. Etude du mouvement du satellite. 1.1. Quel est le référentiel utilisé? 1.2. Quelle est la trajectoire décrite par le centre du satellite? 2. Etude du système Terre-satellite. On rappelle l expression littérale qui permet de calculer la valeur de la force d attraction gravitationnelle s exerçant entre deux corps A et B : S SF 0,25 F A/B = F B/A = G. m A. m B d 2 AB 2.1. Préciser sur l expression précédente les unités de chaque grandeur 1 2.2. Donner l expression littérale qui permet de calculer la valeur de la force d attraction gravitationnelle exercée par la Terre sur le satellite : F T/s. 0.5 2.3. Calculer la valeur de cette force : F T/s. 0,75 2.4. En déduire la valeur de la force d attraction gravitationnelle exercée par le satellite sur la Terre : F s/t. 2.5. Représenter les forces F T/s et F s/t sur le schéma de l ANNEXE 1 où figurent le satellite et la Terre sans soucis d échelle. 1
3. Poids d un corps sur la Terre. 3.1. Rappeler l expression littérale qui permet de calculer la valeur du poids d un corps sur la Terre. S SF 3.2. Un homme a une masse m = 80 kg. Calculer la valeur du poids de l homme sur la Terre. ANNEXE 1 : Positions occupées par le centre du satellite au cours du temps par rapport au centre de la Terre. s satellite T Terre Bonnes vacances à tous 6 4,5