Chapitre 1 : Lentilles minces convergentes Chapitre 2 : De l'atome à l'élément chimique Chapitre 3 : Vers des entités plus stables Chapitre 4 : Emission et perception d'un son Chapitre 5 : Corps purs et mélanges Chapitre 6 : Quantité de matière Chapitre 7 : Description d'un mouvement Chapitre 8 : Solution aqueuse Chapitre 9 : Transformation chimique Chapitre 10 : Modéliser une action mécanique et principe d'inertie Chapitre 11 : Transformation physique
En cours de montage
Lentilles minces convergentes
Caractéristiques
Une lentille mince convergente est caractérisée par 3 points particuliers :
- Centre optique O
- Foyer objet F
- Foyer image F'
Distance focale, notée f' : distance entre O et F'
Propriétés optiques
- Tout rayon passant par le centre optique O n’est pas dévié.
- Tout rayon incident parallèle à l’axe optique ∆ ressort de la lentille en passant par le foyer image F’.
- Tout rayon passant par le foyer objet F ressort de la lentille parallèlement à l’axe optique ∆.
AB : Taille de l'objet A'B' : Taille de l'image OA : Position de l'objet OA' : Position de l'image
Grandissement
Modèle de l'oeil réduit
Savoir et Savoir - faire
Caractériser les foyers d’une lentille mince convergente à l’aide du modèle du rayon lumineux. Utiliser le modèle du rayon lumineux pour déterminer graphiquement la position, la taille et le sens de l’image réelle d’un objet plan réel donnée par une lentille mince convergente. Définir et déterminer géométriquement un grandissement. Modéliser l’œil.
Exercices
Exercice 1 : L’objet AB, de 1,5 cm est placé perpendiculairement à l’axe optique à une distance de 4 cm de la lentille. La distance entre le centre optique et le foyer image est de 1,5 cm. 1. Tracer les trois rayons afin d'obtenir l'image A'B' 2. Déterminer la distance focale. 3. Déterminer graphiquement la taille, la position et le sens de l'image. 4. Calculer la valeur du grandissement. Conclure.
Correction
Exercices
Exercice 2 : 1. Faire le schéma du modèle de l'oeil réduit. 2. Légender le schéma avec les parties de l'oeil et leur modèle.
Correction
Menu
De l'atome à l'élément chimique
Atome
Atome
Ion
Mg2+ F-
Composé ionique
- Constitué de cations et d’anions
- Electriquement neutre
- Respecte le principe d’électroneutralité : Les charges positives des cations compensent les charges négatives des anions
Fe3+(aq) + 3O2-(aq) Fe2O3(s)
Du macroscopique au microscopique
- Espèce chimique : Constituée d’un très grand nombre d’entités chimiques identiques.
- Entité chimique :
Constituée d’éléments chimiques.
- Molécule (neutre)
- Atome (neutre)
- Ion (charge positive ou négative)
- Elément chimique :
Constituant élémentaire de la matière.
- Caractérisé par son numéro atomique (Z).
- Isotopes : Deux atomes ayant le même nombre de protons mais un nombre de nucléons différent.
Savoir et Savoir - faire
Définir une espèce chimique comme une collection d’un nombre très élevé d’entités identiques.
Exploiter l’électroneutralité de la matière pour associer des espèces ioniques et citer des formules de composés ioniques.
Utiliser le terme adapté parmi molécule, atome, anion et cation pour qualifier une entité chimique à partir d’une formule chimique donnée.
Citer l’ordre de grandeur de la valeur de la taille d’un atome. Comparer la taille et la masse d’un atome et de son noyau. Établir l’écriture conventionnelle d’un noyau à partir de sa composition et inversement.
Exercices
Exercice 1 : 1. L’écriture conventionnelle du noyau de l’atome d’argent a. Donner la composition du noyau de l’atome d’argent. b. En déduire le nombre d’électrons de cet atome. 2. Calculer la masse de l’atome d’argent. Donnée : mnucléon=1,67×10-27 kg.
3. L’écriture conventionnelle du noyau de l’atome de fer a. Donner la composition du noyau de l’atome de fer. b. En déduire le nombre d’électrons de cet atome. 4. Calculer la masse de l’atome de fer. Donnée : mnucléon=1,67×10-27 kg.
Correction
Exercice 1 1a) 108 nucléons, 47 protons, 61 neutrons 1b) 47 électrons 2) m(Ag) = A x m(nucléon) m(Ag) = 108 x 1,67 x10-27 m(Ag) = 1,80 x 10-25 kg 3a) 56 nucléons, 26 protons, 30 neutrons 3b) 26 électrons 4) m(Fe) = A x m(nucléon) m(Fe) = 56 x 1,67 x10-27 m(Fe) = 9,4 x 10-26 kg
Exercices
Exercice 2 : Compléter le tableau ci-dessous en associant chaque formule à l’entité chimique.
Correction
Exercices
Exercice 3 : L’oxygène, de symbole chimique O, a pour numéro atomique Z = 8. La masse d’un atome d’oxygène est mO=26,72×10-27 kg. 1. Montrer que le nombre de nucléons présents dans le noyau de cet atome d’oxygène est de 16.
2. Ecrire l’écriture conventionnelle du noyau d’oxygène.
3. Déterminer la composition de l’ion oxyde O2-.
4. Les oxydes de fer, surtout synthétiques, servent soit comme pigments, soit pour leurs propriétés magnétiques. Ils sont formés d’ion O2- et Fe3+. Déterminer la formule du composé ionique en justifiant votre réponse. 5. Un fongicide est une substance conçue pour éliminer ou limiter le développement des champignons parasites des végétaux. Il est formé d’ion Cu2+ et OH-. Déterminer la formule du composé ionique en justifiant votre réponse.
Correction
Menu
Vers des entités plus stables
Dans un atome, il y a autant de protons que d'électrons car un atome est électriquement neutre.
Configuration électronique
Répartition des électrons dans des couches et des sous couches.
1s - 2s - 2p - 3s - 3p
Sous couche s : 2 électrons maximum ; Sous couche p : 6 électrons maximum
13Al : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1
La configuration électronique permet de retrouver la position de l'atome dans le tableau périodique.
La couche indique la période (ligne). La sous couche indique le bloc. Les électrons de valence indiquent la colonne (famille).
3 électrons de valence
13Al : 1s2 2s2 2p6 3s2 3 p 1
- 3 ème période : couche numéro 3
- Bloc p : sous couche p
- 13 ème colonne : 3 électrons de valence dans le bloc p
Formation des ions
Règle de stabilité : Les atomes tendent à obtenir la même configuration électronique que le gaz noble le plus proche.
13Al : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1
H+
10Ne : 1s2 2s2 2p6
Na+
18Ar : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
K+
L'aluminium tend à obtenir la même configuration électronique que le Néon (gaz noble le plus proche) en perdant 3 électrons. L'ion formé sera Al3+.
Mg2+
Ca2+
Méthode : 1- Etablir la configuration électronique de l’atome 2- Identifier la perte ou le gain d’électron ⇒ Règle de stabilité 3- Former l’ion monoatomique
Cl -
F -
Formation des molécules
Règle de stabilité : Les atomes tendent à obtenir la même configuration électronique que le gaz noble le plus proche c'est-à-dire une configuration de valence en octet ou en duet.
Doublet d’électron : mise en commun de 2 électrons Doublet liant : lie les atomes -> mise en commun de 2 électrons apportés par les 2 atomes Doublet non liant : association de 2 électrons de valence d’un même atome -> ne participe pas à la liaison.
doublets non liants
doublets liants
Schéma de Lewis :
- indique le nombre de doublets liants et non liants autour de chaque atome de la molécule
- permet de justifier la stabilité des atomes et permet de respecter la règle du duet et de l’octet
Dans une même famille, les atomes ont le même schéma de Lewis (même nombre de doublets liants, même nombre de doublets non liants).Dans une molécule, des atomes peuvent être liés par plusieurs doublets liants : liaison double ou triple.
Méthode pour justifier la stabilité d’une molécule : 1- Atome I Doublets liants I Doublets non liants I Total de doublets I Nombre d’électrons de valence I duet /octet 2- Règle de stabilité 3- Phrase de conclusion
doublets non liants
doublets liants
Chaque atome tend à avoir une configuration de valence en octet ou en duet. La molécule est stable.
Energie de liaison entre 2 atomes A - B : Energie nécéssaire pour rompre cette liaison. Pour dissocier une molécule, il faut fournir une énergie (énergie d'atomisation) égale à la somme des énergies de chacune des liaisons (énergie de liaison) présentes dans la molécule. Plus l’énergie de liaison est grande, plus la liaison est stable.
E(CO2) = 2 x EC=O
Méthode pour calculer l’énergie de liaison : 1- Nommer les liaisons de la molécule 2- Donner le nombre de liaisons 3- Faire la somme de chaque type de liaisons
Savoir et Savoir - faire
Déterminer la position de l’élément dans le tableau périodique à partir de la donnée de la configuration électronique de l’atome à l’état fondamental.
Déterminer les électrons de valence d’un atome (Z ⩽ 18) à partir de sa configuration électronique à l’état fondamental ou de sa position dans le tableau périodique.
Associer la notion de famille chimique à l’existence de propriétés communes et identifier la famille des gaz nobles.
Établir le lien entre stabilité chimique et configuration électronique de valence d’un gaz noble.
Déterminer la charge électrique d’ions monoatomiques courants à partir du tableau périodique.
Nommer les ions : H+, Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-, F- ; écrire leur formule à partir de leur nom.
Décrire et exploiter le schéma de Lewis d’une molécule pour justifier la stabilisation de cette entité, en référence aux gaz nobles, par rapport aux atomes isolés (Z ⩽ 18).
Associer qualitativement l’énergie d’une liaison entre deux atomes à l’énergie nécessaire pour rompre cette liaison.
Exercices
Exercice 1 : Configuration électronique d’un atome
- Donner la configuration électronique de ces éléments.
2. Trouver la position de ces 3 atomes dans le tableau.
Correction
Exercices
Exercice 2 : Comment se forme un ion monoatomique ?
- Déterminer les ions monoatomiques stables de ces atomes.
2. Citer les 7 ions monoatomiques à connaitre. (formule chimique + nom)
Correction
Exercices
Exercice 3 : Schéma de Lewis Justifier la stabilité de cette molécule.
Correction
Exercices
Exercice 4 : Energie de liaison Déterminer l’énergie nécessaire pour rompre toutes les liaisons de la molécule d'acide éthanoïque Eacide.
Correction
Menu
Emission et perception d'un son
Propagation d'un son
Un son peut être produit par un objet qui vibre. Cette vibration se transmet de proche en proche dans un milieu matériel, ce qui permet la propagation du son. Il n'y a pas de transport de matière. Un son ne peut se propager dans le vide. L'amplitude de la vibration est amplifiée par une caisse de résonnance. La vitesse de propagation du son dans l'air est de 340 m.s-1.
Signal sonore
Un signal sonore est périodique s'il se reproduit à l'identique à intervalle de temps égaux. On peut définir : la période T(s) et la fréquence f (Hz).
Perception d'un son
Timbre d'un son :
- dépend de la forme du signal et de la perception du son
Niveau d'intensité sonore L (dB):
- correspond à la sensibilité sonore (ou dangerosité du son).
Si l'intensité sonore double alors le niveau d'intensité sonore augmente de + 3dB.
Hauteur d'un son :
- liée à la fréquence
- distingue un son grave d'un son aigu
L'oreille humaine perçoit des sons compris entre 20 et 20 000 Hz. Intensité sonore I :
- dépend de l'amplitude du signal
Exposition sonore
tient compte du niveau d'intensité sonore et du temps d'exposition
Savoir et Savoir - faire
Décrire le principe de l’émission d’un signal sonore par la mise en vibration d’un objet et l’intérêt de la présence d’une caisse de résonance. Expliquer le rôle joué par le milieu matériel dans le phénomène de propagation d’un signal sonore. Citer une valeur approchée de la vitesse de propagation d’un signal sonore dans l’air et la comparer à d’autres valeurs de vitesses couramment rencontrées. Mesurer la vitesse d’un signal sonore. Définir et déterminer la période et la fréquence d’un signal sonore notamment à partir de sa représentation temporelle.
Exercices
Exercice 1 :
1. Justifier que ces signaux sont périodiques. 2. Déterminer la période de chaque signal. 3. En déduire la fréquence de chaque signal
Correction
200 Hz
Exercices
Exercice 3 :
La durée nécessaire pour qu'un son parcoure la distance d= 140 m est Δt = 0,42 s dans l'air.
① Calculer sa vitesse.
Dans une salle à 20°C, des ultrasons parcourent la distance qui sépare un émetteur d’un récepteur d’ultrasons en 2.2 ms.
① Rappeler la vitesse de propagation d’un signal sonore dans l’air.
② Calculer la distance d entre l’émetteur et le récepteur.
On lance un caillou dans l'eau d'un lac. Le son du choc se propage dans l'eau, mais aussi dans l'air.
① Calculer la durée mise par l'onde sonore pour atteindre la rive opposée située à d= 154 m dans chacun des deux milieux.
Données : vair=340 m.s-1 ; veau=1500 m.s-1
Correction
Menu
Exercices
Exercice 2 : Les ailes d'un moustique battent environ 720 fois par seconde.
1- Quel est le domaine de fréquence des sons audibles ?
2- Déterminer la fréquence du son perçu et en déduire si ce son est audible.
Correction
Corps purs et mélanges
Comment la matière est-elle classée ?
ATTENTION : Ne pas confondre une entité chimique et une espèce chimique Entité chimique : molécules, atomes, ions.Espèce chimique : c’est un ensemble d’entités chimiques.
Comment identifier des espèces chimiques ?
Comment identifier des espèces chimiques ?
Savoir et Savoir - faire
Citer des exemples courants de corps purs et de mélanges homogènes et hétérogènes.
Identifier, à partir de valeurs de référence, une espèce chimique par ses températures de changement d’état, sa masse volumique ou par des tests chimiques.
Citer des tests chimiques courants de présence d’eau, de dihydrogène, de dioxygène, de dioxyde de carbone.
Citer la valeur de la masse volumique de l’eau liquide et la comparer à celles d’autres corps purs et mélanges.
Distinguer un mélange d’un corps pur à partir de données expérimentales.
Réaliser une chromatographie sur couche mince, pour identifier une espèce chimique et, le cas échéant, qualifier l’échantillon de mélange.
Citer la composition approchée de l’air et l’ordre de grandeur de la valeur de sa masse volumique.
Établir la composition d’un échantillon à partir de données expérimentales.
Mesurer des volumes et des masses pour estimer la composition de mélanges.
Exercices
Exercice 1 :
Légender le schéma :
Correction
Exercice 2 : Un volume 50,0 mL d’un liquide pèse 39 g. Données : Cyclohexane: ρ(cyclohexane) = 0,78 g·mL−1 ; Tfusion = 6,5°C ; Tébullition = 81°C 1- Montrer qu’il s’agit du cyclohexane pur. 2- Indiquer quelle température de changement d’état il faut mesurer pour identifier le cyclohexane pur. Exercice 3 : Un produit phytosanitaire luttant contre la chlorose des végétaux contient 5,0 % en masse de fer. 1- Calculer la masse de fer dans 1,0 L de solution de masse 1 000 g.
Correction
Exercice 4 : Pour identifier les constituants de l’huile essentielle de lavande, on réalise une chromatographie sur couche mince. Lechromatogramme observé après révélation est donné ci-contre. 1- Interpréter le chromatogramme.
Correction
La quantité de matière
Dans un morceau de sucre, il y a un très grand nombre de molécules. Les chimistes ont défini une grandeur physique pour compter les entités chimiques dans un échantillon. C’est la quantité de matière qui s’exprime en mol. Les chimistes comptent les entités par « paquets ».
Rq : Le nombre d’Avogadro correspond au nombre d’entités chimiques contenues dans une mole.
NA=6,02×1023 mol-1
Savoir-faire 1 : Déterminer la masse d’une entité
La masse d’une entité est egale à la somme des masses des atomes qui la constituent.
m (H2O) = 2×m(H) + m(O)
Savoir-faire 2 : Déterminer le nombre d’entités
à l’homogénéité des unités Savoir-faire 3 : Déterminer la quantité de matière
Savoir et Savoir - faire
Déterminer la masse d’une entité à partir de sa formule brute et de la masse des atomes qui la composent. Déterminer le nombre d’entités et la quantité de matière (en mol) d’une espèce dans une masse d’échantillon.
Exercices
Exercice 1 :
L’ammoniac NH3 est une espèce chimique utilisée pour produire des engrais azotés.
Déterminer la masse d’une molécule d’ammoniac.
Données : m(H) = 1,67 x 10-27 kg ; m(N) = 2,33 x 10-26 kg Exercice 2 : 1,0 L de boisson au cola contient 0,50 g d'acide phosphorique.
Déterminer le nombre de molécules d’acide phosphorique et la quantité de matière dans 1,0L de boisson.
Donnée : m(H3PO4) = 1,63 x 10-25 kg
Correction
Exercice 3 :Donnée : NA = 6,02 x 1023 mol-1
Correction
Description d'un mouvement
Définition
Système : Objet dont on étudie le mouvement. Il est modélisé par un point. Référentiel : Objet de référence par rapport auquel on étudie le mouvement d’un système. Le mouvement dépend du référentiel d’étude : c’est la relativité du mouvement
Description d'un mouvement
Trajectoire : - Droite mouvement rectiligne - Cercle mouvement circulaire - Parabole mouvement parabolique - Courbe quelconque mouvement curviligne Vitesse : - Vitesse augmente mouvement accéléré - Vitesse diminue mouvement ralenti - Vitesse constante mouvement uniforme
Vecteur
Objet mathématique représenté par un segment fléché dont les caractéristiques sont :
- Origine,
- La direction,
- Le sens,
- La valeur.
Vecteur vitesse moyenne : rapport entre le vecteur déplacement et la durée du parcours : Valeur de la vitesse moyenne : rapport entre la distance totale parcourue et la durée totale du parcours. Vecteur vitesse d’un point : représente la vitesse à un instant donné.Caractéristiques du vecteur vitesse du sytème en un point M :
- Origine : Le point M
- Direction : La tangente à la trajectoire
- Sens : Celui du mouvement
- Valeur :
Variation du vecteur vitesse : décrit l'évolution du vecteur vitesse d'un système au cours du mouvement qui consiste à décrire la variation de 2 de ses caractéristiques : direction et valeur.
Méthode pour tracer un vecteur vitesse
On dispose de la chronophotographie des positions d'un poisson prises toutes les 0,45 s. Echelle de distance : 1,0 cm 2,0 m Echelle de vitesse : 1,0 cm 2,0 m.s-1
Méthode
Savoir et Savoir - faire
Identifier les échelles temporelles et spatiales pertinentes de description d’un mouvement. Choisir un référentiel pour décrire le mouvement d’un système. Expliquer, dans le cas de la translation, l’influence du choix du référentiel sur la description du mouvement d’un système.
Décrire le mouvement d’un système par celui d’un point et caractériser cette modélisation en termes de perte d’informations.
Caractériser différentes trajectoires. Définir le vecteur vitesse moyenne d’un point.
Approcher le vecteur vitesse d'un point à l’aide du vecteur déplacement (MM’) ⃗, où M et M’ sont les positions successives à des instants voisins séparés de Δt ; le représenter.
Caractériser un mouvement rectiligne uniforme ou non uniforme.
Réaliser et/ou exploiter une vidéo ou une chronophotographie d’un système en mouvement et représenter des vecteurs vitesse ; décrire la variation du vecteur vitesse.
Exercice 1 :
1. Quel est le système étudié ? 2. Quel est le référentiel d'étude ? 3. Décrire le mouvement. Justifier
Correction
Exercice 1 : 1- Le système étudié est le ballon. 2- Le référentiel est le référentiel terrestre. 3 - Le mouvement est parabolique et ralenti puis accéléré car la trajectoire est une parabole et la vitesse du ballon diminu puis augmente.
Exercice 2 :
Représenter le vecteur vitesse :
- v2 au point M2
- v3 au point M3
- v4 au point M4
DONNEES
Correction
Solution aqueuse
Définition
Une solution aqueuse est un mélange homogène obtenu par dissolution d'un ou plusieurs solutés dans l'eau (solvant) Concentration en masse d'un soluté dans un solvant :
Préparation des solutions
La dissolution : mise en solution d’une espèce chimique dans un solvant pour obtenir une solution de concentration choisie.
Protocole Dissolution
La dilution d’une solution consiste à diminuer sa concentration par ajout de solvant. La solution initiale est la solution mère, la solution obtenue est la solution fille. Lors d'une dilution, la masse de soluté dissous se conserve. Facteur de dilution : F > 1 La solution est diluée F fois.
Protocole Dilution
Démarche Dilution
Dosage par étalonnage
Permet de déterminer une concentration en masse.
Si on mesure une grandeur physique et on retrouve la concentration en masse par lecture graphique sur une courbe d'étalonnage.
Si l'espèce chimique est colorée, on peut comparer visuellement avec une échelle de teintes.
Echelle de teintes : gamme de solutions étalons réalisées par dilution. Par comparaison de teinte, on peut déterminer un encadrement de la concentration en masse inconnue de la solution.
Savoir et Savoir - faire
Identifier le soluté et le solvant à partir de la composition ou du mode opératoire de préparation d’une solution.
Distinguer la masse volumique d’un échantillon et la concentration en masse d’un soluté au sein d’une solution.
Déterminer la valeur de la concentration en masse d’un soluté à partir du mode opératoire de préparation d’une solution par dissolution ou par dilution. Déterminer la valeur d’une concentration en masse et d’une concentration maximale à partir de résultats expérimentaux.
Déterminer la valeur d’une concentration en masse à l’aide d’une gamme d’étalonnage (échelle de teintes ou mesure de masse volumique).
Exercice 1 :
Compléter le tableau.
Correction
Exercice 2 :
On dispose d'un volume V0 = 50,0 mL d'une solution aqueuse de concentration en masse t0 = 20,0 g.L-1 de sulfate de cuivre. On souhaite préparer une solution fille de concentration en masse t1 = 5,00 g.L-1. Calculer le volume V1 de la solution fille.
Correction
Transformation chimique
Définition
Equation de réaction
Aspect énergétique
Transformation chimique endothermique : -> Le système chimique reçoit de l’énergie du milieu extérieur dont la
température diminue. Transformation chimique exothermique : -> Le système chimique libère de l’énergie vers le milieu extérieur dont la
température augmente.
Réactif limitant
Synthèse au laboratoire
Une espèce chimique naturelle est issue de la nature. Une espèce chimique synthétique est fabriquée par l'homme.
(Espèce chimique artificielle : nouvelles espèces chimiques qui n'existent pas dans la nature)
Pour des raisons économiques et/ou écologiques, il est préférable de synthétiser une espèce chimique plûtot que de réaliser son extraction de la nature.
Montage à reflux
Isolement d'un produit : permet de séparer l'espèce synthétisée du reste du milieu
Analyse du produit : permet l'identification et le contrôle de la pureté du produit obtenu
Chromatographie sur couche mince :
Savoir et Savoir - faire
Modéliser, à partir de données expérimentales, une transformation par une réaction, établir l’équation de réaction associée et l’ajuster.
Identifier le réactif limitant à partir des quantités de matière des réactifs et de l'équation de réaction.
Déterminer le réactif limitant lors d’une transformation chimique totale, à partir de l’identification des espèces chimiques présentes dans l’état final.
Modéliser, par l’écriture d’une équation de réaction, la combustion du carbone et du méthane, la corrosion d’un métal par un acide, l’action d’un acide sur le calcaire, l’action de l’acide chlorhydrique sur l’hydroxyde de sodium en solution.
Suivre l’évolution d’une température pour déterminer le caractère endothermique ou exothermique d’une transformation chimique et étudier l’influence de la masse du réactif limitant. Établir, à partir de données expérimentales, qu’une espèce chimique synthétisée au laboratoire peut être identique à une espèce chimique synthétisée dans la nature.
Réaliser le schéma légendé d’un montage à reflux et d’une chromatographie sur couche mince.
Exercice 1 :
Identifier le caractère endothermique et exothermique des transformations chimiques suivantes. Justifier.
a. Du magnésium solide réagit avec une solution aqueuse d’acide chlorhydrique. On observe une effervescence et le tube à essai est chaud.
b. Le nitrate d’ammonium est placé dans un sachet de plastique scellé qui est entouré d’eau. Lorsque l’on exerce une forte pression sur le sachet, le nitrate d’ammonium entre en contact avec l’eau et se dissout. Cette réaction se produit dans les compresses froides instantanées que l’on place sur une blessure.
Correction
a. C’est une transformation exothermique car le système libère de l’énergie et la température augmente.b. C’est une transformation endothermique car le système reçoit de l’énergie et la température diminue.
Exercice 2 :
Ecrire et ajuster les équations suivantes.
Correction
Exercice 3 :
L’aluminium Al (s) réagit avec le dichlore Cl2 (g) pour donner du chlorure d’aluminium AlCl3 (s). On réalise la transformation à partir de 0,04 mol de poudre d’aluminium et 39 mmol de dichlore.
1. Ecrire l’équation chimique correspondante.
2. Déterminer le réactif limitant.
3. Le mélange est-il stoechiométrique ? Justifier. 4. Quelle sera la quantité de matière du chlorure d’aluminium à la fin de la réaction ?
Correction
Exercice 4 :
Légender le schéma du montage à reflux.
Correction
mélange réactionnel
pierre ponce
Modéliser une action mécanique - Principe d'inertie
Diagramme objet-interaction : Bilan des actions mécaniques qui s’exercent sur un objet (appelé le système).
Interactions de contact
Interactions de distance
Une action mécanique exercé par un corps A sur un corps B est modélisée par une force FA/B représentée par un vecteur. Une force peut déformer le système, mettre en mouvement le système, modifier le mouvement du système. Les caractéristiques du vecteur force FA/B sont : - Son point d’application - Sa direction - Son sens - Sa norme, notée FA/B s’exprime en newton (N)
Principe des actions réciproques (3ème loi de Newton)
Lorsqu’un corps A exerce sur un corps B une force FA/B, alors B exerce sur A une force FB/A telle que : FA/B = - FB/A.
Ces forces ont la même direction, la même valeur mais sont de sens opposés.
Force d’interaction gravitationnelle
Deux corps A et B, de masse respectives mA et mB (kg), séparés par une distance d (m), exercent l’un sur l’autre des actions mécaniques attractives modélisées par des forces FA/B et FB/A, appelées forces d’attraction gravitationnelle, ayant la même norme, la même direction mais de sens opposés. G : constante de gravitation universelle G = 6,67×10-11 N∙m²∙kg-2.
Le poids
Le poids P d’un objet à la surface d’un astre est assimilé à la force d’interaction gravitationnelle exercée par cet astre sur cet objet. Caractéristiques du vecteur poids P : - Point d’application : centre du système - Direction : verticale - Sens : vers le bas - Valeur : P = m × gAstre Le poids s’exprimant en newton (N), la masse m en kilogramme (kg), et g, l’intensité de la pesanteur (N∙kg-1).
Principe d'inertie
Deux forces qui se compensent ont : même direction, même valeur mais de sens opposé.
Contraposée du principe d'inertie
Savoir et Savoir - faire
Modéliser l’action d'un système extérieur sur le système étudié par une force. Représenter une force par un vecteur ayant une norme, une direction, un sens.
Exploiter le principe des actions réciproques.
Distinguer actions à distance et actions de contact. Identifier les actions modélisées par des forces dont les expressions mathématiques sont connues a priori. Utiliser l’expression du poids d’un objet, approché par la force d’interaction gravitationnelle s’exerçant sur cet objet à la surface d’une planète. Représenter qualitativement la force modélisant l’action d’un support dans des cas simples relevant de la statique.
Exploiter le principe inertie.
Exercice 1 :Un aigle a une masse de 5,0 kg. 1. Donner ses caractéristiques du vecteur poids. 2. Représenter le vecteur poids. 3. Donner les caractéristiques de la force qu'exerce la Terre sur l'aigle. Donnée : g = 9,81 N⋅kg-1. Exercice 2 : Léa s'est rendue à la bibliothèque pour étudier l'interaction gravitationnelle. À côté des œuvres de Newton, elle trouve un vieil ouvrage écrit par Galilée. Curieuse, elle l'emprunte et le pose sur sa table.
1. Réalisrer le bilan des forces sur l'ouvrage de Léa. 2. Donner les caractéristiques des forces s'exerçant sur l'ouvrage de Léa. 3. Représenter ces forces en prenant pour échelle de représentation 1 cm pour 2 N. Données : Masse de l'ouvrage de Léa : m = 600 g ; g = 9,81 N⋅kg-1.
Correction
Exercice 1 : 1- Caratctéristiques du vecteur poids P- Point d'application : centre de l'aigle - Direction : verticale - Sens : vers le bas - Valeur : P = m x g P = 5,0 x 9,81 P = 49 N 2- 1,0 cm 20 N x 49N1,0 x 49 20
Exercice 2 : 1- Bilan des forces : Force de la Terre sur l'ouvrage = Poids Force de la table sur l'ouvrage 2- Caractéristiques du vecteur poids P- Point d'application : centre de l'aigle - Direction : verticale - Sens : vers le bas - Valeur : P = m x g P = 600 x 10-3 x 9,81 P = 5,89 NCaractéristiques du vecteur de la force de la table sur l'ouvrage Ftable/ouvrage - Point d'application : centre de l'aigle - Direction : verticale - Sens : vers le bas - Valeur : Ftable/ouvrage = P = 5,89 N Les deux forces respectent le principe des actions réciproques, elles se compensent. 3- 1,0 cm 2,0 N x 5,89 N 1,0 x 5,89 2,0
x = = 2,5 cm
3- Les caractéristiques de la force de la Terre sur l'aigle sont les mêmes celles du poids.
Ftable/ouvrage
x = = 2,9 cm
Exercice 3 :
Calculer la valeur de la force du Soleil et de Jupiter. Données : mJupiter = 1,90 × 1027 kg ; mSoleil = 1,99 × 1030 kg ; d = 7,79 × 108 km ; G = 6,67 × 10-11 N⋅m2⋅kg-2. Exercice 4 : Situation 1 : Un glaçon immobile de 30 g est soumis à son poids et à la poussée d'Archimède.
1. Les forces se compensent - elles ?
Situation 2 : Une voiture freine en ligne droite à l'approche d'un feu de signalisation. 1. Les forces se compensent - elles ?
Correction
Exercice 3 : mJupiter x mSoleil d2JS 1,90 × 1027 x 1,99 × 1030 (7,79 × 108x103)2 FJ/S = FS/J = 4,16 x 1023 N Exercice 4 : Situation 1 : Le système est immobile donc d'après le principe d'inertie, les forces se compensent. Situation 2 : Le système a un mouvement rectiligne non uniforme donc d'après la contraposée du principe d'inertie, les forces ne se compensent pas.
FJ/S = FS/J = G x
FJ/S = FS/J = 6,67 × 10-11 x
Transformation physique
Définition
Une transformation physique s’accompagne d’un changement de température du système. transformation au cours de laquelle la matière change d’état, sans création de nouvelles espèces chimiques. les espèces chimiques ne sont pas modifiées et la masse est conservée.
Un changement d'état entraîne une modification de l'agitation des espèces au niveau microscopique.
Equation
Par convention, on écrit (s) pour solide, (l) pour liquide et (g) pour gazeux.
Formule chimique (état physique initial) Formule chimique (état physique final)
Echange d'énergie
Les transformations de la matière s’accompagnent souvent d’un transfert thermique, de l’énergie est transférée du système étudié vers l’extérieur ou de l’extérieur vers le système étudié.
Energie massique de changment d'état
- l'énergie acquise ou perdue lors d'un changement d'état
L’énergie échangée par transfert thermique lors d’un changement d’état est proportionnelle à la masse m du système. L’énergie Q transférée lors du changement d’état d’une masse m d’une espèce est :
Par convention, une énergie thermique absorbée est comptée positivement et celle libérée est comptée négativement.
Exercice 1 :
Un lac se recouvre d’une épaisseur e = 20,0 cm de glace en hiver. Sa superficie est A = 1,16 km2. La masse volumique de la glace vaut ρ = 9,20 x 102 kg .m−3. La chaleur latente de solidification vaut L(eau)solid = -334 kJ.kg-1. 1. Déteminer l'équation de l'eau associée à ce changement d'état. 2. Calculer, en m3, le volume V de glace formé sur le lac. 3. En déduire la masse m de glace qui s’est formée.
4. Calculer la chaleur Q fournit par l’eau liquide au milieu extérieur lors de sa solidification. 5. La réaction est-elle exothermique ou endothermique ? Justifier.
Correction
1. H2O (l) H2O (s) 2. V(eau) = A x e = 1,16 x 103 x 20,0 x 10-2 = 232 m3 3. m(eau) = ρ (eau) x V(eau) = 9,20 x 102 x 232 = 2,13 x 105 kg 4. Q(eau) = m(eau) x L(eau)solid = 2,13 x 105 x (-334) = -7,11 x 107 kJ 5. La réaction est une solidification et Q(eau) < 0 donc c'est une réaction exothermique.
Exercice 2 :
Compléter le diagramme des changements d’état en indiquant le nom des changements d’état.
Correction
Verser un peu de solution mère de diiode dans un bécher de 50 mL. A l'aide d'une pipette jaugée de 20,0 mL, munie d'une porpipette, prélever 20,0 mL de solution mère. Verser ce prélèvement dans une fiole jaugée de 100,0 mL. Ajouter de l'eau distillée jusqu'au trait de jauge. Agiter pour homogénéiser la solution fille obtenue.
Dans un bécher propre et sec, peser 5,00 g de glucose solide. Ajouter un peu d'eau distillée et agiter avec un agitateur en verre pour dissoudre le solide. Verser le contenu du bécher dans une fiole jaugée de 50,0 mL. Rincer le bécher et l'agitateur et verser les eaux de rinçage dans une fiole jaugée. Compléter la fiole jaugée avec de l'eau distillée jusqu'au trait de jauge. Agiter pour homogénéiser la solution.
Un laborantin dispose d’une solution S0 de diiode (I2) de concentration en masse t0=10,0 g.L-1.Il souhaite préparer un volume V1=100,0 mL d’une solution de diiode de concentration en masse t1= 2,00 g.L-1
- Déterminer le volume V0 de solution S0 qu’il doit prélever.
Seconde récap
sentier.manon
Created on November 12, 2023
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Transcript
Chapitre 1 : Lentilles minces convergentes Chapitre 2 : De l'atome à l'élément chimique Chapitre 3 : Vers des entités plus stables Chapitre 4 : Emission et perception d'un son Chapitre 5 : Corps purs et mélanges Chapitre 6 : Quantité de matière Chapitre 7 : Description d'un mouvement Chapitre 8 : Solution aqueuse Chapitre 9 : Transformation chimique Chapitre 10 : Modéliser une action mécanique et principe d'inertie Chapitre 11 : Transformation physique
En cours de montage
Lentilles minces convergentes
Caractéristiques
Une lentille mince convergente est caractérisée par 3 points particuliers :
- Centre optique O
- Foyer objet F
- Foyer image F'
Distance focale, notée f' : distance entre O et F'Propriétés optiques
AB : Taille de l'objet A'B' : Taille de l'image OA : Position de l'objet OA' : Position de l'image
Grandissement
Modèle de l'oeil réduit
Savoir et Savoir - faire
Caractériser les foyers d’une lentille mince convergente à l’aide du modèle du rayon lumineux. Utiliser le modèle du rayon lumineux pour déterminer graphiquement la position, la taille et le sens de l’image réelle d’un objet plan réel donnée par une lentille mince convergente. Définir et déterminer géométriquement un grandissement. Modéliser l’œil.
Exercices
Exercice 1 : L’objet AB, de 1,5 cm est placé perpendiculairement à l’axe optique à une distance de 4 cm de la lentille. La distance entre le centre optique et le foyer image est de 1,5 cm. 1. Tracer les trois rayons afin d'obtenir l'image A'B' 2. Déterminer la distance focale. 3. Déterminer graphiquement la taille, la position et le sens de l'image. 4. Calculer la valeur du grandissement. Conclure.
Correction
Exercices
Exercice 2 : 1. Faire le schéma du modèle de l'oeil réduit. 2. Légender le schéma avec les parties de l'oeil et leur modèle.
Correction
Menu
De l'atome à l'élément chimique
Atome
Atome
Ion
Mg2+ F-
Composé ionique
Fe3+(aq) + 3O2-(aq) Fe2O3(s)
Du macroscopique au microscopique
Savoir et Savoir - faire
Définir une espèce chimique comme une collection d’un nombre très élevé d’entités identiques. Exploiter l’électroneutralité de la matière pour associer des espèces ioniques et citer des formules de composés ioniques. Utiliser le terme adapté parmi molécule, atome, anion et cation pour qualifier une entité chimique à partir d’une formule chimique donnée. Citer l’ordre de grandeur de la valeur de la taille d’un atome. Comparer la taille et la masse d’un atome et de son noyau. Établir l’écriture conventionnelle d’un noyau à partir de sa composition et inversement.
Exercices
Exercice 1 : 1. L’écriture conventionnelle du noyau de l’atome d’argent a. Donner la composition du noyau de l’atome d’argent. b. En déduire le nombre d’électrons de cet atome. 2. Calculer la masse de l’atome d’argent. Donnée : mnucléon=1,67×10-27 kg. 3. L’écriture conventionnelle du noyau de l’atome de fer a. Donner la composition du noyau de l’atome de fer. b. En déduire le nombre d’électrons de cet atome. 4. Calculer la masse de l’atome de fer. Donnée : mnucléon=1,67×10-27 kg.
Correction
Exercice 1 1a) 108 nucléons, 47 protons, 61 neutrons 1b) 47 électrons 2) m(Ag) = A x m(nucléon) m(Ag) = 108 x 1,67 x10-27 m(Ag) = 1,80 x 10-25 kg 3a) 56 nucléons, 26 protons, 30 neutrons 3b) 26 électrons 4) m(Fe) = A x m(nucléon) m(Fe) = 56 x 1,67 x10-27 m(Fe) = 9,4 x 10-26 kg
Exercices
Exercice 2 : Compléter le tableau ci-dessous en associant chaque formule à l’entité chimique.
Correction
Exercices
Exercice 3 : L’oxygène, de symbole chimique O, a pour numéro atomique Z = 8. La masse d’un atome d’oxygène est mO=26,72×10-27 kg. 1. Montrer que le nombre de nucléons présents dans le noyau de cet atome d’oxygène est de 16. 2. Ecrire l’écriture conventionnelle du noyau d’oxygène. 3. Déterminer la composition de l’ion oxyde O2-. 4. Les oxydes de fer, surtout synthétiques, servent soit comme pigments, soit pour leurs propriétés magnétiques. Ils sont formés d’ion O2- et Fe3+. Déterminer la formule du composé ionique en justifiant votre réponse. 5. Un fongicide est une substance conçue pour éliminer ou limiter le développement des champignons parasites des végétaux. Il est formé d’ion Cu2+ et OH-. Déterminer la formule du composé ionique en justifiant votre réponse.
Correction
Menu
Vers des entités plus stables
Dans un atome, il y a autant de protons que d'électrons car un atome est électriquement neutre.
Configuration électronique
Répartition des électrons dans des couches et des sous couches.
1s - 2s - 2p - 3s - 3p
Sous couche s : 2 électrons maximum ; Sous couche p : 6 électrons maximum
13Al : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1
La configuration électronique permet de retrouver la position de l'atome dans le tableau périodique.
La couche indique la période (ligne). La sous couche indique le bloc. Les électrons de valence indiquent la colonne (famille).
3 électrons de valence
13Al : 1s2 2s2 2p6 3s2 3 p 1
Formation des ions
Règle de stabilité : Les atomes tendent à obtenir la même configuration électronique que le gaz noble le plus proche.
13Al : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1
H+
10Ne : 1s2 2s2 2p6
Na+
18Ar : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
K+
L'aluminium tend à obtenir la même configuration électronique que le Néon (gaz noble le plus proche) en perdant 3 électrons. L'ion formé sera Al3+.
Mg2+
Ca2+
Méthode : 1- Etablir la configuration électronique de l’atome 2- Identifier la perte ou le gain d’électron ⇒ Règle de stabilité 3- Former l’ion monoatomique
Cl -
F -
Formation des molécules
Règle de stabilité : Les atomes tendent à obtenir la même configuration électronique que le gaz noble le plus proche c'est-à-dire une configuration de valence en octet ou en duet.
Doublet d’électron : mise en commun de 2 électrons Doublet liant : lie les atomes -> mise en commun de 2 électrons apportés par les 2 atomes Doublet non liant : association de 2 électrons de valence d’un même atome -> ne participe pas à la liaison.
doublets non liants
doublets liants
Schéma de Lewis :
- indique le nombre de doublets liants et non liants autour de chaque atome de la molécule
- permet de justifier la stabilité des atomes et permet de respecter la règle du duet et de l’octet
Dans une même famille, les atomes ont le même schéma de Lewis (même nombre de doublets liants, même nombre de doublets non liants).Dans une molécule, des atomes peuvent être liés par plusieurs doublets liants : liaison double ou triple.Méthode pour justifier la stabilité d’une molécule : 1- Atome I Doublets liants I Doublets non liants I Total de doublets I Nombre d’électrons de valence I duet /octet 2- Règle de stabilité 3- Phrase de conclusion
doublets non liants
doublets liants
Chaque atome tend à avoir une configuration de valence en octet ou en duet. La molécule est stable.
Energie de liaison entre 2 atomes A - B : Energie nécéssaire pour rompre cette liaison. Pour dissocier une molécule, il faut fournir une énergie (énergie d'atomisation) égale à la somme des énergies de chacune des liaisons (énergie de liaison) présentes dans la molécule. Plus l’énergie de liaison est grande, plus la liaison est stable.
E(CO2) = 2 x EC=O
Méthode pour calculer l’énergie de liaison : 1- Nommer les liaisons de la molécule 2- Donner le nombre de liaisons 3- Faire la somme de chaque type de liaisons
Savoir et Savoir - faire
Déterminer la position de l’élément dans le tableau périodique à partir de la donnée de la configuration électronique de l’atome à l’état fondamental. Déterminer les électrons de valence d’un atome (Z ⩽ 18) à partir de sa configuration électronique à l’état fondamental ou de sa position dans le tableau périodique. Associer la notion de famille chimique à l’existence de propriétés communes et identifier la famille des gaz nobles. Établir le lien entre stabilité chimique et configuration électronique de valence d’un gaz noble. Déterminer la charge électrique d’ions monoatomiques courants à partir du tableau périodique. Nommer les ions : H+, Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-, F- ; écrire leur formule à partir de leur nom. Décrire et exploiter le schéma de Lewis d’une molécule pour justifier la stabilisation de cette entité, en référence aux gaz nobles, par rapport aux atomes isolés (Z ⩽ 18). Associer qualitativement l’énergie d’une liaison entre deux atomes à l’énergie nécessaire pour rompre cette liaison.
Exercices
Exercice 1 : Configuration électronique d’un atome
- Donner la configuration électronique de ces éléments.
2. Trouver la position de ces 3 atomes dans le tableau.Correction
Exercices
Exercice 2 : Comment se forme un ion monoatomique ?
- Déterminer les ions monoatomiques stables de ces atomes.
2. Citer les 7 ions monoatomiques à connaitre. (formule chimique + nom)Correction
Exercices
Exercice 3 : Schéma de Lewis Justifier la stabilité de cette molécule.
Correction
Exercices
Exercice 4 : Energie de liaison Déterminer l’énergie nécessaire pour rompre toutes les liaisons de la molécule d'acide éthanoïque Eacide.
Correction
Menu
Emission et perception d'un son
Propagation d'un son
Un son peut être produit par un objet qui vibre. Cette vibration se transmet de proche en proche dans un milieu matériel, ce qui permet la propagation du son. Il n'y a pas de transport de matière. Un son ne peut se propager dans le vide. L'amplitude de la vibration est amplifiée par une caisse de résonnance. La vitesse de propagation du son dans l'air est de 340 m.s-1.
Signal sonore
Un signal sonore est périodique s'il se reproduit à l'identique à intervalle de temps égaux. On peut définir : la période T(s) et la fréquence f (Hz).
Perception d'un son
Timbre d'un son :
- dépend de la forme du signal et de la perception du son
Niveau d'intensité sonore L (dB):- correspond à la sensibilité sonore (ou dangerosité du son).
Si l'intensité sonore double alors le niveau d'intensité sonore augmente de + 3dB.Hauteur d'un son :
- liée à la fréquence
- distingue un son grave d'un son aigu
L'oreille humaine perçoit des sons compris entre 20 et 20 000 Hz. Intensité sonore I :Exposition sonore
tient compte du niveau d'intensité sonore et du temps d'exposition
Savoir et Savoir - faire
Décrire le principe de l’émission d’un signal sonore par la mise en vibration d’un objet et l’intérêt de la présence d’une caisse de résonance. Expliquer le rôle joué par le milieu matériel dans le phénomène de propagation d’un signal sonore. Citer une valeur approchée de la vitesse de propagation d’un signal sonore dans l’air et la comparer à d’autres valeurs de vitesses couramment rencontrées. Mesurer la vitesse d’un signal sonore. Définir et déterminer la période et la fréquence d’un signal sonore notamment à partir de sa représentation temporelle.
Exercices
Exercice 1 :
1. Justifier que ces signaux sont périodiques. 2. Déterminer la période de chaque signal. 3. En déduire la fréquence de chaque signal
Correction
200 Hz
Exercices
Exercice 3 : La durée nécessaire pour qu'un son parcoure la distance d= 140 m est Δt = 0,42 s dans l'air. ① Calculer sa vitesse. Dans une salle à 20°C, des ultrasons parcourent la distance qui sépare un émetteur d’un récepteur d’ultrasons en 2.2 ms. ① Rappeler la vitesse de propagation d’un signal sonore dans l’air. ② Calculer la distance d entre l’émetteur et le récepteur. On lance un caillou dans l'eau d'un lac. Le son du choc se propage dans l'eau, mais aussi dans l'air. ① Calculer la durée mise par l'onde sonore pour atteindre la rive opposée située à d= 154 m dans chacun des deux milieux. Données : vair=340 m.s-1 ; veau=1500 m.s-1
Correction
Menu
Exercices
Exercice 2 : Les ailes d'un moustique battent environ 720 fois par seconde. 1- Quel est le domaine de fréquence des sons audibles ? 2- Déterminer la fréquence du son perçu et en déduire si ce son est audible.
Correction
Corps purs et mélanges
Comment la matière est-elle classée ?
ATTENTION : Ne pas confondre une entité chimique et une espèce chimique Entité chimique : molécules, atomes, ions.Espèce chimique : c’est un ensemble d’entités chimiques.
Comment identifier des espèces chimiques ?
Comment identifier des espèces chimiques ?
Savoir et Savoir - faire
Citer des exemples courants de corps purs et de mélanges homogènes et hétérogènes. Identifier, à partir de valeurs de référence, une espèce chimique par ses températures de changement d’état, sa masse volumique ou par des tests chimiques. Citer des tests chimiques courants de présence d’eau, de dihydrogène, de dioxygène, de dioxyde de carbone. Citer la valeur de la masse volumique de l’eau liquide et la comparer à celles d’autres corps purs et mélanges. Distinguer un mélange d’un corps pur à partir de données expérimentales. Réaliser une chromatographie sur couche mince, pour identifier une espèce chimique et, le cas échéant, qualifier l’échantillon de mélange. Citer la composition approchée de l’air et l’ordre de grandeur de la valeur de sa masse volumique. Établir la composition d’un échantillon à partir de données expérimentales. Mesurer des volumes et des masses pour estimer la composition de mélanges.
Exercices
Exercice 1 : Légender le schéma :
Correction
Exercice 2 : Un volume 50,0 mL d’un liquide pèse 39 g. Données : Cyclohexane: ρ(cyclohexane) = 0,78 g·mL−1 ; Tfusion = 6,5°C ; Tébullition = 81°C 1- Montrer qu’il s’agit du cyclohexane pur. 2- Indiquer quelle température de changement d’état il faut mesurer pour identifier le cyclohexane pur. Exercice 3 : Un produit phytosanitaire luttant contre la chlorose des végétaux contient 5,0 % en masse de fer. 1- Calculer la masse de fer dans 1,0 L de solution de masse 1 000 g.
Correction
Exercice 4 : Pour identifier les constituants de l’huile essentielle de lavande, on réalise une chromatographie sur couche mince. Lechromatogramme observé après révélation est donné ci-contre. 1- Interpréter le chromatogramme.
Correction
La quantité de matière
Dans un morceau de sucre, il y a un très grand nombre de molécules. Les chimistes ont défini une grandeur physique pour compter les entités chimiques dans un échantillon. C’est la quantité de matière qui s’exprime en mol. Les chimistes comptent les entités par « paquets ».
Rq : Le nombre d’Avogadro correspond au nombre d’entités chimiques contenues dans une mole. NA=6,02×1023 mol-1
Savoir-faire 1 : Déterminer la masse d’une entité
La masse d’une entité est egale à la somme des masses des atomes qui la constituent.
m (H2O) = 2×m(H) + m(O)
Savoir-faire 2 : Déterminer le nombre d’entités à l’homogénéité des unités Savoir-faire 3 : Déterminer la quantité de matière
Savoir et Savoir - faire
Déterminer la masse d’une entité à partir de sa formule brute et de la masse des atomes qui la composent. Déterminer le nombre d’entités et la quantité de matière (en mol) d’une espèce dans une masse d’échantillon.
Exercices
Exercice 1 : L’ammoniac NH3 est une espèce chimique utilisée pour produire des engrais azotés. Déterminer la masse d’une molécule d’ammoniac. Données : m(H) = 1,67 x 10-27 kg ; m(N) = 2,33 x 10-26 kg Exercice 2 : 1,0 L de boisson au cola contient 0,50 g d'acide phosphorique. Déterminer le nombre de molécules d’acide phosphorique et la quantité de matière dans 1,0L de boisson. Donnée : m(H3PO4) = 1,63 x 10-25 kg
Correction
Exercice 3 :Donnée : NA = 6,02 x 1023 mol-1
Correction
Description d'un mouvement
Définition
Système : Objet dont on étudie le mouvement. Il est modélisé par un point. Référentiel : Objet de référence par rapport auquel on étudie le mouvement d’un système. Le mouvement dépend du référentiel d’étude : c’est la relativité du mouvement
Description d'un mouvement
Trajectoire : - Droite mouvement rectiligne - Cercle mouvement circulaire - Parabole mouvement parabolique - Courbe quelconque mouvement curviligne Vitesse : - Vitesse augmente mouvement accéléré - Vitesse diminue mouvement ralenti - Vitesse constante mouvement uniforme
Vecteur
Objet mathématique représenté par un segment fléché dont les caractéristiques sont :
Vecteur vitesse moyenne : rapport entre le vecteur déplacement et la durée du parcours : Valeur de la vitesse moyenne : rapport entre la distance totale parcourue et la durée totale du parcours. Vecteur vitesse d’un point : représente la vitesse à un instant donné.Caractéristiques du vecteur vitesse du sytème en un point M :
- Origine : Le point M
- Direction : La tangente à la trajectoire
- Sens : Celui du mouvement
- Valeur :
Variation du vecteur vitesse : décrit l'évolution du vecteur vitesse d'un système au cours du mouvement qui consiste à décrire la variation de 2 de ses caractéristiques : direction et valeur.Méthode pour tracer un vecteur vitesse
On dispose de la chronophotographie des positions d'un poisson prises toutes les 0,45 s. Echelle de distance : 1,0 cm 2,0 m Echelle de vitesse : 1,0 cm 2,0 m.s-1
Méthode
Savoir et Savoir - faire
Identifier les échelles temporelles et spatiales pertinentes de description d’un mouvement. Choisir un référentiel pour décrire le mouvement d’un système. Expliquer, dans le cas de la translation, l’influence du choix du référentiel sur la description du mouvement d’un système. Décrire le mouvement d’un système par celui d’un point et caractériser cette modélisation en termes de perte d’informations. Caractériser différentes trajectoires. Définir le vecteur vitesse moyenne d’un point. Approcher le vecteur vitesse d'un point à l’aide du vecteur déplacement (MM’) ⃗, où M et M’ sont les positions successives à des instants voisins séparés de Δt ; le représenter. Caractériser un mouvement rectiligne uniforme ou non uniforme. Réaliser et/ou exploiter une vidéo ou une chronophotographie d’un système en mouvement et représenter des vecteurs vitesse ; décrire la variation du vecteur vitesse.
Exercice 1 :
1. Quel est le système étudié ? 2. Quel est le référentiel d'étude ? 3. Décrire le mouvement. Justifier
Correction
Exercice 1 : 1- Le système étudié est le ballon. 2- Le référentiel est le référentiel terrestre. 3 - Le mouvement est parabolique et ralenti puis accéléré car la trajectoire est une parabole et la vitesse du ballon diminu puis augmente.
Exercice 2 :
Représenter le vecteur vitesse :
DONNEES
Correction
Solution aqueuse
Définition
Une solution aqueuse est un mélange homogène obtenu par dissolution d'un ou plusieurs solutés dans l'eau (solvant) Concentration en masse d'un soluté dans un solvant :
Préparation des solutions
La dissolution : mise en solution d’une espèce chimique dans un solvant pour obtenir une solution de concentration choisie.
Protocole Dissolution
La dilution d’une solution consiste à diminuer sa concentration par ajout de solvant. La solution initiale est la solution mère, la solution obtenue est la solution fille. Lors d'une dilution, la masse de soluté dissous se conserve. Facteur de dilution : F > 1 La solution est diluée F fois.
Protocole Dilution
Démarche Dilution
Dosage par étalonnage
Permet de déterminer une concentration en masse.
Si on mesure une grandeur physique et on retrouve la concentration en masse par lecture graphique sur une courbe d'étalonnage.
Si l'espèce chimique est colorée, on peut comparer visuellement avec une échelle de teintes.
Echelle de teintes : gamme de solutions étalons réalisées par dilution. Par comparaison de teinte, on peut déterminer un encadrement de la concentration en masse inconnue de la solution.
Savoir et Savoir - faire
Identifier le soluté et le solvant à partir de la composition ou du mode opératoire de préparation d’une solution. Distinguer la masse volumique d’un échantillon et la concentration en masse d’un soluté au sein d’une solution. Déterminer la valeur de la concentration en masse d’un soluté à partir du mode opératoire de préparation d’une solution par dissolution ou par dilution. Déterminer la valeur d’une concentration en masse et d’une concentration maximale à partir de résultats expérimentaux. Déterminer la valeur d’une concentration en masse à l’aide d’une gamme d’étalonnage (échelle de teintes ou mesure de masse volumique).
Exercice 1 : Compléter le tableau.
Correction
Exercice 2 : On dispose d'un volume V0 = 50,0 mL d'une solution aqueuse de concentration en masse t0 = 20,0 g.L-1 de sulfate de cuivre. On souhaite préparer une solution fille de concentration en masse t1 = 5,00 g.L-1. Calculer le volume V1 de la solution fille.
Correction
Transformation chimique
Définition
Equation de réaction
Aspect énergétique
Transformation chimique endothermique : -> Le système chimique reçoit de l’énergie du milieu extérieur dont la température diminue. Transformation chimique exothermique : -> Le système chimique libère de l’énergie vers le milieu extérieur dont la température augmente.
Réactif limitant
Synthèse au laboratoire
Une espèce chimique naturelle est issue de la nature. Une espèce chimique synthétique est fabriquée par l'homme. (Espèce chimique artificielle : nouvelles espèces chimiques qui n'existent pas dans la nature) Pour des raisons économiques et/ou écologiques, il est préférable de synthétiser une espèce chimique plûtot que de réaliser son extraction de la nature.
Montage à reflux
Isolement d'un produit : permet de séparer l'espèce synthétisée du reste du milieu
Analyse du produit : permet l'identification et le contrôle de la pureté du produit obtenu
Chromatographie sur couche mince :
Savoir et Savoir - faire
Modéliser, à partir de données expérimentales, une transformation par une réaction, établir l’équation de réaction associée et l’ajuster. Identifier le réactif limitant à partir des quantités de matière des réactifs et de l'équation de réaction. Déterminer le réactif limitant lors d’une transformation chimique totale, à partir de l’identification des espèces chimiques présentes dans l’état final. Modéliser, par l’écriture d’une équation de réaction, la combustion du carbone et du méthane, la corrosion d’un métal par un acide, l’action d’un acide sur le calcaire, l’action de l’acide chlorhydrique sur l’hydroxyde de sodium en solution. Suivre l’évolution d’une température pour déterminer le caractère endothermique ou exothermique d’une transformation chimique et étudier l’influence de la masse du réactif limitant. Établir, à partir de données expérimentales, qu’une espèce chimique synthétisée au laboratoire peut être identique à une espèce chimique synthétisée dans la nature. Réaliser le schéma légendé d’un montage à reflux et d’une chromatographie sur couche mince.
Exercice 1 : Identifier le caractère endothermique et exothermique des transformations chimiques suivantes. Justifier. a. Du magnésium solide réagit avec une solution aqueuse d’acide chlorhydrique. On observe une effervescence et le tube à essai est chaud. b. Le nitrate d’ammonium est placé dans un sachet de plastique scellé qui est entouré d’eau. Lorsque l’on exerce une forte pression sur le sachet, le nitrate d’ammonium entre en contact avec l’eau et se dissout. Cette réaction se produit dans les compresses froides instantanées que l’on place sur une blessure.
Correction
a. C’est une transformation exothermique car le système libère de l’énergie et la température augmente.b. C’est une transformation endothermique car le système reçoit de l’énergie et la température diminue.
Exercice 2 : Ecrire et ajuster les équations suivantes.
Correction
Exercice 3 : L’aluminium Al (s) réagit avec le dichlore Cl2 (g) pour donner du chlorure d’aluminium AlCl3 (s). On réalise la transformation à partir de 0,04 mol de poudre d’aluminium et 39 mmol de dichlore. 1. Ecrire l’équation chimique correspondante. 2. Déterminer le réactif limitant. 3. Le mélange est-il stoechiométrique ? Justifier. 4. Quelle sera la quantité de matière du chlorure d’aluminium à la fin de la réaction ?
Correction
Exercice 4 : Légender le schéma du montage à reflux.
Correction
mélange réactionnel
pierre ponce
Modéliser une action mécanique - Principe d'inertie
Diagramme objet-interaction : Bilan des actions mécaniques qui s’exercent sur un objet (appelé le système).
Interactions de contact
Interactions de distance
Une action mécanique exercé par un corps A sur un corps B est modélisée par une force FA/B représentée par un vecteur. Une force peut déformer le système, mettre en mouvement le système, modifier le mouvement du système. Les caractéristiques du vecteur force FA/B sont : - Son point d’application - Sa direction - Son sens - Sa norme, notée FA/B s’exprime en newton (N)
Principe des actions réciproques (3ème loi de Newton)
Lorsqu’un corps A exerce sur un corps B une force FA/B, alors B exerce sur A une force FB/A telle que : FA/B = - FB/A. Ces forces ont la même direction, la même valeur mais sont de sens opposés.
Force d’interaction gravitationnelle
Deux corps A et B, de masse respectives mA et mB (kg), séparés par une distance d (m), exercent l’un sur l’autre des actions mécaniques attractives modélisées par des forces FA/B et FB/A, appelées forces d’attraction gravitationnelle, ayant la même norme, la même direction mais de sens opposés. G : constante de gravitation universelle G = 6,67×10-11 N∙m²∙kg-2.
Le poids
Le poids P d’un objet à la surface d’un astre est assimilé à la force d’interaction gravitationnelle exercée par cet astre sur cet objet. Caractéristiques du vecteur poids P : - Point d’application : centre du système - Direction : verticale - Sens : vers le bas - Valeur : P = m × gAstre Le poids s’exprimant en newton (N), la masse m en kilogramme (kg), et g, l’intensité de la pesanteur (N∙kg-1).
Principe d'inertie
Deux forces qui se compensent ont : même direction, même valeur mais de sens opposé.
Contraposée du principe d'inertie
Savoir et Savoir - faire
Modéliser l’action d'un système extérieur sur le système étudié par une force. Représenter une force par un vecteur ayant une norme, une direction, un sens. Exploiter le principe des actions réciproques. Distinguer actions à distance et actions de contact. Identifier les actions modélisées par des forces dont les expressions mathématiques sont connues a priori. Utiliser l’expression du poids d’un objet, approché par la force d’interaction gravitationnelle s’exerçant sur cet objet à la surface d’une planète. Représenter qualitativement la force modélisant l’action d’un support dans des cas simples relevant de la statique. Exploiter le principe inertie.
Exercice 1 :Un aigle a une masse de 5,0 kg. 1. Donner ses caractéristiques du vecteur poids. 2. Représenter le vecteur poids. 3. Donner les caractéristiques de la force qu'exerce la Terre sur l'aigle. Donnée : g = 9,81 N⋅kg-1. Exercice 2 : Léa s'est rendue à la bibliothèque pour étudier l'interaction gravitationnelle. À côté des œuvres de Newton, elle trouve un vieil ouvrage écrit par Galilée. Curieuse, elle l'emprunte et le pose sur sa table. 1. Réalisrer le bilan des forces sur l'ouvrage de Léa. 2. Donner les caractéristiques des forces s'exerçant sur l'ouvrage de Léa. 3. Représenter ces forces en prenant pour échelle de représentation 1 cm pour 2 N. Données : Masse de l'ouvrage de Léa : m = 600 g ; g = 9,81 N⋅kg-1.
Correction
Exercice 1 : 1- Caratctéristiques du vecteur poids P- Point d'application : centre de l'aigle - Direction : verticale - Sens : vers le bas - Valeur : P = m x g P = 5,0 x 9,81 P = 49 N 2- 1,0 cm 20 N x 49N1,0 x 49 20
Exercice 2 : 1- Bilan des forces : Force de la Terre sur l'ouvrage = Poids Force de la table sur l'ouvrage 2- Caractéristiques du vecteur poids P- Point d'application : centre de l'aigle - Direction : verticale - Sens : vers le bas - Valeur : P = m x g P = 600 x 10-3 x 9,81 P = 5,89 NCaractéristiques du vecteur de la force de la table sur l'ouvrage Ftable/ouvrage - Point d'application : centre de l'aigle - Direction : verticale - Sens : vers le bas - Valeur : Ftable/ouvrage = P = 5,89 N Les deux forces respectent le principe des actions réciproques, elles se compensent. 3- 1,0 cm 2,0 N x 5,89 N 1,0 x 5,89 2,0
x = = 2,5 cm
3- Les caractéristiques de la force de la Terre sur l'aigle sont les mêmes celles du poids.
Ftable/ouvrage
x = = 2,9 cm
Exercice 3 : Calculer la valeur de la force du Soleil et de Jupiter. Données : mJupiter = 1,90 × 1027 kg ; mSoleil = 1,99 × 1030 kg ; d = 7,79 × 108 km ; G = 6,67 × 10-11 N⋅m2⋅kg-2. Exercice 4 : Situation 1 : Un glaçon immobile de 30 g est soumis à son poids et à la poussée d'Archimède. 1. Les forces se compensent - elles ? Situation 2 : Une voiture freine en ligne droite à l'approche d'un feu de signalisation. 1. Les forces se compensent - elles ?
Correction
Exercice 3 : mJupiter x mSoleil d2JS 1,90 × 1027 x 1,99 × 1030 (7,79 × 108x103)2 FJ/S = FS/J = 4,16 x 1023 N Exercice 4 : Situation 1 : Le système est immobile donc d'après le principe d'inertie, les forces se compensent. Situation 2 : Le système a un mouvement rectiligne non uniforme donc d'après la contraposée du principe d'inertie, les forces ne se compensent pas.
FJ/S = FS/J = G x
FJ/S = FS/J = 6,67 × 10-11 x
Transformation physique
Définition
Une transformation physique s’accompagne d’un changement de température du système. transformation au cours de laquelle la matière change d’état, sans création de nouvelles espèces chimiques. les espèces chimiques ne sont pas modifiées et la masse est conservée. Un changement d'état entraîne une modification de l'agitation des espèces au niveau microscopique.
Equation
Par convention, on écrit (s) pour solide, (l) pour liquide et (g) pour gazeux.
Formule chimique (état physique initial) Formule chimique (état physique final)
Echange d'énergie
Les transformations de la matière s’accompagnent souvent d’un transfert thermique, de l’énergie est transférée du système étudié vers l’extérieur ou de l’extérieur vers le système étudié.
Energie massique de changment d'état
- l'énergie acquise ou perdue lors d'un changement d'état
L’énergie échangée par transfert thermique lors d’un changement d’état est proportionnelle à la masse m du système. L’énergie Q transférée lors du changement d’état d’une masse m d’une espèce est :Par convention, une énergie thermique absorbée est comptée positivement et celle libérée est comptée négativement.
Exercice 1 : Un lac se recouvre d’une épaisseur e = 20,0 cm de glace en hiver. Sa superficie est A = 1,16 km2. La masse volumique de la glace vaut ρ = 9,20 x 102 kg .m−3. La chaleur latente de solidification vaut L(eau)solid = -334 kJ.kg-1. 1. Déteminer l'équation de l'eau associée à ce changement d'état. 2. Calculer, en m3, le volume V de glace formé sur le lac. 3. En déduire la masse m de glace qui s’est formée. 4. Calculer la chaleur Q fournit par l’eau liquide au milieu extérieur lors de sa solidification. 5. La réaction est-elle exothermique ou endothermique ? Justifier.
Correction
1. H2O (l) H2O (s) 2. V(eau) = A x e = 1,16 x 103 x 20,0 x 10-2 = 232 m3 3. m(eau) = ρ (eau) x V(eau) = 9,20 x 102 x 232 = 2,13 x 105 kg 4. Q(eau) = m(eau) x L(eau)solid = 2,13 x 105 x (-334) = -7,11 x 107 kJ 5. La réaction est une solidification et Q(eau) < 0 donc c'est une réaction exothermique.
Exercice 2 : Compléter le diagramme des changements d’état en indiquant le nom des changements d’état.
Correction
Verser un peu de solution mère de diiode dans un bécher de 50 mL. A l'aide d'une pipette jaugée de 20,0 mL, munie d'une porpipette, prélever 20,0 mL de solution mère. Verser ce prélèvement dans une fiole jaugée de 100,0 mL. Ajouter de l'eau distillée jusqu'au trait de jauge. Agiter pour homogénéiser la solution fille obtenue.
Dans un bécher propre et sec, peser 5,00 g de glucose solide. Ajouter un peu d'eau distillée et agiter avec un agitateur en verre pour dissoudre le solide. Verser le contenu du bécher dans une fiole jaugée de 50,0 mL. Rincer le bécher et l'agitateur et verser les eaux de rinçage dans une fiole jaugée. Compléter la fiole jaugée avec de l'eau distillée jusqu'au trait de jauge. Agiter pour homogénéiser la solution.
Un laborantin dispose d’une solution S0 de diiode (I2) de concentration en masse t0=10,0 g.L-1.Il souhaite préparer un volume V1=100,0 mL d’une solution de diiode de concentration en masse t1= 2,00 g.L-1