Devoir Surveillé (DS) de Physique de niveau Première, février 2012

M.Douezy

Description

Avec correction. 7-2-12 radioactivité et cohésion des solides
Devoir Surveillé (DS) en Physique (2012) pour Première S

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Extrait

Interrogation 1°S PHYSIQUE-CHIMIE 7 février 2012 mardi Durée : une heure ; calculatrice autorisée ; deux pages. M. Douezy

Données: 8 -1 Célérité de la lumière : c = 2,9979.10m.s . -27 Masse du neutron : m n = 1,6749.10kg. -19 1 eV = 1,6022.10J. 140 23594 134 Cs Ub Sb Particule 55 9237 R 51 -25 Masse (10kg) 2,32313,9022 1,5597 2,2233 Classement de quelques atomes par électronégativité croissante : H, Br, Cl, F.

99 Nb 41 1,6425

Exercice1: 6points A l’aide d’un compteur, on a relevé un nombre moyen de désintégrations sur une certaine durée pour différentes sources radioactives. Les résultats sont répertoriés ci-dessous. Nombre moyen de Source radioactiveDurée du comptage désintégrations Homme de 70 kg152 1,0min 1 kg de granit503 500ms 10 1 g de radium3,7.10 1,0s 50 kg d’engrais29 1,0h 1 L de lait803 10s 1. Définir l’activité d’une source radioactive. 2. Quelle est son unité dans le SI ? A quoi correspond-elle ? 3. Déterminer l’activité des sources ci-dessus dans l’unité du SI puis les classer de la plus radioactive à la moins radioactive.

Exercice2: 9points La fission de l’uranium 235 par collision avec un neutron est utilisée comme source d’énergie dans les centrales nucléaires. Beaucoup de réactions de fission sont possibles, parmi 235 1140 941 2351 13499 1 n CsR U#n|S#b N#b3n lesquelles : 92 U# 0 | 55 # 37 #b2 0 n et 92 051 410 . 1. Enoncer les lois utilisées pour équilibrer ces équations. 2. Calculer l’énergie libérée par chaque fission en J puis en eV. 3. Comparer ces valeurs et conclure.

Exercice3:4 points On considère les molécules diatomiques suivantes : H 2 , ClF, HF, Br 2 . 1. Quelles sont les liaisons forcément apolaires ? 2. a. Quelles sont les liaisons polaires ? 2. b. Représenter les moments dipolaires de chaque liaison en faisant apparaître les défauts ou excès de charge sur les atomes correspondants.

Exercice4points: 4 Compléter le tableau suivant, donnant la formule statistique des solides ioniques obtenus avec les cations de la première ligne et les anions de la première colonne. + 2+2+ 3+ Cations Na Cu ZnFe Anions - Cl KCl ZnSO 4 2% CO 3

Exercice5:4 points Indiquer si les affirmations suivantes sont vraies ou fausses. 1. Les interactions de Van der Waals concernent les liaisons entre ions. 2. Les interactions de Van der Waals ont une intensité similaire à celle d’une liaison hydrogène. 3. La liaison hydrogène est une liaison covalente. 4. La liaison hydrogène permet d’expliquer la température de fusion élevée de la glace.

Exercice6: 3points Si l’on représente le lien entre les deux bases azotées adénine et thymine en interactions dans un brin d’ADN, on obtient :

1. Que représentent les pointillés entre les deux bases azotées ? S’agit-il d’une interaction aussi intense qu’une liaison covalente ? 2. Quelle propriété de l’atome d’azote permet la création de cette liaison ? Les brins seraient-ils aussi solidement attachés s’il s’agissait d’interactions de Van der Waals ?

Interrogation 1°4 corrigé :

Exercice 1 : 1. L’activité d’une source radioactive est le nombre de désintégrations de noyaux radioactifs par seconde. 2. L’unité de l’activité est le becquerel (Bq). 1 Bq correspond à une désintégration par seconde. 3. Activités classées par ordre décroissant : Source 1g de1 kg deHomme de50 kg 1 L de lait radioactive radiumgranit 70kg d’engrais 10 3-3 Activité (Bq)3,7.10 1,00.1080 2,58,1.10

Exercice 2 : 1. Pour équilibrer les équations des réactions nucléaires, on utilise les lois de Soddy : Conservation du nombre de charge (Z) et conservation du nombre de masse (A). 2. Energie libérée par chaque fission : L’énergie libérée est donnée par la formule E = |(m produits – m réactifs )|.c². 140 94235 Cs U E 1 = |(m( 55 ) + m( 37 Rb ) + 2 m n – (m( 92 ) + m n ))|.c² -28 82 -118 E 1 J = 1,4871.10eV.x (2,9979.10 )= 2,3826.10= 2,6510.10 134 99235 Sb Nb E 2 = |(m( 51 ) + m( 41 ) + 3 m n – (m( 92 U ) + m n ))|.c² -28 82 -118 E 2 J = 1,6279.10= 2,6081.10eV.x (2,9979.10 )= 2,9020.10 3. Comparaison: E 2 /E 1 = 1,0947 : ces deux fissions libèrent sensiblement la même énergie.

Exercice 3 : 1. Les liaisons forcément apolaires sont celles liant des atomes identiques : ce sont celles des molécules H 2 et Br 2 . 2. a. Les liaisons polaires sont celles liant Cl à F et H à F car ces atomes ont des électronégativités différentes (F est plus électronégatif que Cl et H donc il porte une charge partielle négative car il attire plus les électrons de la liaison). 2. b. Moments dipolaires : +δe -δe+δe -δe  lF F p p'

Exercice 4 : Cations Anions - Cl 2% SO 4

+ Na

NaCl Na 2 SO 4

2+ Cu

CuCl 2 CuSO 4

2+ Zn

ZnCl 2 ZnSO 4

+ K

3+ Fe

KClFeCl 3 K 2 SO 4 Fe 2 (SO 4 ) 3

2% CO 3

Na 2 CO 3 CuCO 3 ZnCO 3 K 2 CO 3 Fe 2 (CO 3 ) 3

Exercice 5 : 1. Les interactions de Van der Waals concernent les liaisons entre ions.FAUX. 2. Les interactions de Van der Waals ont une intensité similaire à celle d’une liaison hydrogène.FAUX. 3. La liaison hydrogène est une liaison covalente.FAUX. 4. La liaison hydrogène permet d’expliquer la température de fusion élevée de la glace. VRAI.

Exercice 6 : 1. Les pointillés entre les deux bases azotées représentent des liaisons hydrogène. Ces interactions ne sont pas aussi intenses qu’une liaison covalente. 2. La liaison hydrogène a lieu entre des atomes fortement électronégatifs et des atomes portant un doublet non-liant : c’est le cas de l’azote. La liaison covalente est plus intense que la liaison hydrogène et celle-ci est plus intense que l’interaction de Van der Waals : les brins d’ADN ne seraient pas aussi solidement attachés s’ils étaient liés par des interactions de Van der Waals.