Mai 2012 : Devoir commun de Physique de niveau Seconde

M.Douezy

Description

Avec correction. Ds 25-5-12 mole et relativité
Devoir Surveillé (DS) en Physique (2012) pour Seconde

Sujets

• Annales
• Devoir surveillé
• Devoir scolaire
• Cours
• exercices
• Lycée
• École
• ressources pédagogiques
• Ressource

Informations

• Publié par: ressources-de-seconde
• Nombre de lectures: 3 694
• Langue: Français

Extrait

Lycée Itec Boisfleury

M.AUGIER, J-F. DOUEZY ; C. CECILLON ; J.MISTRAL ; S.TERREYRE

DS n°4

Vendredi 25 mai 2012

 Durée : 2 h 00 Calculatrice autorisée

Chimie Donner les résultats avec l’écriture scientifique et attention aux chiffres significatifs. -1 -1  Données pour toute l’évaluation : Masse molaire atomique M H 1,00 g.mol, M = C  =12,0 g.mol, -1 -1-1 -1-1 -1 M N , M= 14,0 g.mol O = 16,0 g.mol, M I , M= 127,0 g.mol K = 39,0 g.mol, M Mn = 55,0 g.molet M Na = 23,0 g.mol

Exercice n°1 : Pré(6 points)paration d’une solution de Lugol Une solution de lugolou lugol est une solution composée de diiode (I 2 ) dissout dans une solution d'iodure de potassium (KI) (la solution d’iodure de potassium est le solvant). Elle doit son nom au médecin français J.G.A. Lugol. Le lugol est utilisélors des interventions pour ablation totale de la thyroïde. Il permet en effet de compresser les vaisseaux sanguins et ainsiéviter les saignements trop importants, la thyroïdeétant très vascularisée. On souhaite préparer un volume V=0,500L d’une solution de -2 -1 Lugol de concentration c = 1,5x10mol.Len diiode. 1. Calculer la quantitéde matière de diiode qui sera présent dans la solutionàpréparer. 2. Calculer la masse molaire du diiode de formule I 2 . 3. Calculer la masse de diiode pur qu’il faut peser pour préparer cette solution. 4. Donner le protocole détailléde la préparation de cette solution.

2+ Exercice n°2 : Mise enévidence des ions Zinc : Zn(4,5 points) 2+ - On introduit dans un tubeà) quelques gouttes d’une solution+ 2Clessai contenant une solution de chlorure de zinc (Zn + - d’hydroxyde de sodium (Na+ HO ). Un précipitéd’hydroxyde de zinc Zn(OH) 2 de couleur blanche apparaît. On considère que le chlorure de zinc est en large excès. 1. Quel est le produit de cette transformation chimique ? 2. Quels sont les réactifs de cette transformation ? 3. Décrire le système initial et le système final 4. Ecrire l’équation chimique de cette réaction chimique et l’équilibrer. 5. Est-ce que certaines espèces chimiques présentes ne sont ni consommées ni formées ? Si oui lesquelles ?

Exercice n°3 : Solution de permanganate de potassium(7,5 points) Le permanganate de potassium a des propriétés désinfectantes et désodorisantes. Il est aussi utilisépour traiter certaines infections des poissons (duesàdes parasites), pour le traitement de l'eau potable ainsi que comme antidote pour les empoisonnements par le phosphore. Le permanganate de potassium mélangéàl’eau donne une solution violette. Les deux parties de cet exercice sont indépendantes.

ère 1 partie: On dispose d’une solution violette de permanganate de potassium, de volume V = 100mL et contenant m = 0,50 g de permanganate de potassium 1. Calculer la concentration massique de cette solution. 2. On ajouteàcette solution 400mL d’eau, on agite. Commentévolue la coloration de la solution ? 3. Donner le terme qui signifie que de l’eau (du solvant) aétéajoutéeàla solution. 4. Calculer la concentration massique en permanganate de potassium de la solution obtenue.

èm e 2 partie: -2 -1 On dispose de 5L d’une solution S1 de permanganate de potassium de concentration massique 5,0x10g.L .On souhaite obtenir -3 -1 une solution S2 de concentration 1,0x10g.L etde volume 250 mL. 5. Comment appelle-t-on les solutions S1 et S2 ? 6. Calculer le volume de solution S1àprélever pour préparer la solution S2. 7. Décrire précisément comment vaêtre réalisée cette préparation. Physique

Exercice n°(3,5 points)4 : Tapis roulant Arthur, Lise, Fred, Bob et Jo vont au travail en utilisant le nouveau tapis roulant. La vitesse du tapis par rapport au sol est 2,0 m/s. Répondre aux questions suivantes : Lise Fred Bob 1) Fred est-il en mouvement par rapport au tapis roulant ? 2) Dans quel référentiel Bob est-il en mouvement ? Arthur 3) Quelle est la vitesse de Fred par rapportàLise ? 4) Quelle est la vitesse de Jo par rapportàLise ? 5) Quelle est la trajectoire d’Arthur dans le référentiel terrestre ?

Jo

Exercice n°(5 points)5 : Chute d’une bille Bien faire attentionàl’échelle donnée sur le schéma. Une bille de verre est entièrement immergée dans l’eau d’uneéprouvette, puis lâchée sans vitesse initiale. Le mouvement est filméàl’aide d’une webcam, puis les positions successives du centre de la bille sont repérées grâceàun logiciel de pointage. Données : intervalle de temps entre deux positions successives : t=40ms 1) Numéroter les différentes positions de la bille dans l’ordre chronologique. 2) Décrire le mouvement de la bille sur la première partie de la chute. 3) A partir de quelle position le mouvement de la bille devient-il uniforme ? 4) Calculer la vitesse de la bille lorsque le mouvement est uniformeen m/s puis en km/h. 5) Calculer la vitesse de la bille en 5 c'est-à-dire entre les positions 4 et 6.

Exercice n°6 : hélicoptèpoints)re (2 Un hélicoptère décolle et s’élève verticalement au-dessus du solàvitesse constante. Le système est un point M situéàl’extrémité d’une pale. 1) Quelle est la trajectoire du point M dans un référentiel liéàcette pale ? 2) Quelle est la trajectoire du point M dans un référentiel liéàl’habitacle de l’hélicoptère ? 3) Quelle est la trajectoire du point M dans un référentiel terrestre ? On peut s’aider d’un schéma.

Exercice n°7 : réfépoints)rentiel (1,5 Léa, au volant de sa voiture, démarre. Thibault, qui conduit une autre voiture, la dépasse. Quel référentiel choisit Léa pour affirmer : -1. « Je suis immobile » ?-2. « J’avance » ?-3. « Je recule » ? DS 4 2° corrigé NB : Pour chaque calcul, il est donné 1,5 points qui se décomposent en 6 fois 0,25 points : Phrase d’introduction, Relation littérale, Respect des notations de l’énoncé, Calcul, Chiffres significatifs et Unité.

Exercice 1 : (6 points) 1. Quantité de matière de diiode : -2 -3 n = c.V = 1,5.10x 0,500 = 7,5.10mol. 2. Masse molaire du diiode : -1 M = 2M I = 2 x 127,0 = 254,0 g.mol. 3. Masse de diiode nécessaire pour préparer cette solution : -3 m = n.M = 7,5.10x 254,0 = 1,9 g.

1,5

1,5 1,5

4. Protocole de la dissolution : Peser dans une coupelle sur une balance 1,9 g de diiode ; l’introduire, à l’aide d’un entonnoir, dans une fiole jaugée de 500 mL et rincer la coupelle et l’entonnoir pour récupérer1,5 tout le soluté ; mettre un peu de solution d’iodure de potassium et agiter jusqu’à dissolution complète du soluté puis compléter avec de la solution d’iodure de potassium jusqu’au trait de jauge et enfin, homogénéiser en secouant la fiole jaugée. Exercice 2 : (4,5 points) 1. Produit de la réaction : Le produit est l’espèce chimique qui se forme au cours de la réaction : c’est l’hydroxyde de0,5 zinc Zn(OH) 2 . 2. Réactifs de la réaction : Les réactifs sont les espèces chimiques consommées qui vont servir à former le produit : ce1 2+ – sont les ions zinc Znet hydroxyde HO . 3. Description du système à l’état initial et à l’état final :0,5 espè Etat initialEtat final 0,25 état 2+ 2+2+ 2+ Zn (aq)n i Zn (aq)n(Zn ) f (Zn ) physique – –– – 0,25 n Cl (aq)n(Cl )Cl (aq)n(Cl ) + ++ + 0,25 P et Na (aq)n(Na )Na (aq)n(Na ) T – – HO (aq)n(HO )Zn(OH) 2 (s) n(Zn(OH) 2 ) 0,25 plus H 2 O(l) H 2 O(l) de HO- Pression P et température TPression P et température T 1 4. Equation de la réaction : 2+ – Zn (aq)+ 2 HO (aq)Zn(OH) 2 (s). + – 0,5 5. Les espèces chimiques ni consommées ni formées sont les ions Naet Cl: on les appelle ions spectateurs. Exercice 3 : (7,5 points) 1,5 1. Concentration massique de la solution : -1 0,5 Cm = m/V = 0,50 / 0,100 = 5,0 g.L. 0,5 2. Si on ajoute de l’eau à une solution colorée, alors sa coloration est moins intense. 3. Quand on ajoute de l’eau à une solution, on effectue une dilution. 1,5 + 0,5 4. Concentration massique Cm’ de la solution obtenue par dilution : justif Lors d’une dilution, la masse de soluté ne varie pas ainsi, Cm.V = Cm’.V’. -1 D’où Cm’ = Cm.V/V’ = 5,0 x 100 / 500 = 1,0 g.L. 0,5 (Avec V’ le volume final : V’ = 100 + 400 = 500 mL). 1 ne pas 5. La solution S1 est appelée solution mère et la solution S2 est appelée solution fille. compter 6. Volume Vp de solution S1 à prélever pour préparer Vf = 250 mL de solution S2 : l’erreur si Lors d’une dilution, la masse de soluté ne varie pas ainsi, C(S1).Vp = C(S2).Vf. -3 -2 elle a été D’où Vp = C(S2).Vf/C(S1) = 1,0.10x 250 / 5,0.10= 5,0 mL. faite dans 7. Protocole de dilution : la A l’aide d’une pipette jaugée de 5,0 mL, on prélève 5,0 mL de solution S1 qu’on question4 introduit dans une fiole jaugée de 250 mL puis on complète avec de l’eau distillée jusqu’au trait de jauge. Enfin, on agite pour homogénéiser. 1,5 Exercice 4 : (3,5 points) 1. Fred est immobile par rapport au tapis roulant 0,5 2. Bob est en mouvement dans le référentiel terrestre (par rapport au sol). 0,5 3. Fred et Lise sont immobiles par rapport au tapis roulant donc Fred est immobile par rapport 1 à Lise et donc sa vitesse est nulle par rapport à Lise. 4. Dans le référentiel terrestre, Lise a une vitesse de 2 m/s vers la gauche et Jo a une vitesse de 1 2 m/s vers la droite. Donc Jo a une vitesse de 4 m/s par rapport à Lise. 5. Dans le référentiel terrestre, Arthur a une trajectoire rectiligne sur le tapis roulant puis une 0,5 trajectoire parabolique. Exercice 5 : (5 points)

1. La première position est numérotée 0.0,5 2. Dans la première partie de la chute, la bille est animée d’un mouvement rectiligne accéléré.1 3. Le mouvement de la bille devient uniforme à partir de la position 5 (si la première est n° 0).0,5 4. Vitesse de la bille : -1 -1 v = D/4t = 0,20 / (4 x 0,040) = 1,3 m.s= 4,5 km.h. (On multiplie par 3,6 pour passer des1,5 -1 -1 m.s auxkm.h .) 5. Vitesse de la bille en 5 : -1 v 5 = D 4-6 . (Avec D/2t = 0,080 / (2 x 0,040) = 1 m.s 4-6 1,5la distance entre les points 4 et 6.) Exercice 6 : (2 points) 1. Dans un référentiel lié à la pale, le système est immobile.0,5 2. Dans un référentiel lié à l’habitacle de l’hélicoptère, le système a une trajectoire circulaire.0,5 3. Dans un référentiel terrestre, le système a une trajectoire hélicoïdale (il tourne en montant).1 Exercice 7 : (1,5 points) Léa affirme : - 1.« je suis immobile » par rapport au référentiel lié au siège de sa voiture ;0,5 - 2.« j’avance » par rapport au référentiel terrestre (arbre ou route) ;0,5 - 3.« je recule » par rapport au référentiel lié à Thibault.0,5

TOTAL : 30 points