Des devoirs évalués par compétences DESCRIPTIF DU SUJET ...

| [pic] |Des devoirs évalués par compétences |
DESCRIPTIF DU SUJET |Objectif |Proposer un devoir évalué par bilan de compétences. |
|Niveau concerné |1ère S - thème 2 (« Comprendre »). |
|Compétences |La matière à différentes échelles : du noyau à la galaxie. |
|exigibles au |Particules élémentaires : électrons, neutrons, protons. |
|B.O. |Charge élémentaire e. |
| |Interactions fondamentales : interactions forte et faible, |
| |électromagnétique, gravitationnelle. |
| |Solide ionique ; interaction électrostatique ; loi de Coulomb. |
| |Solide moléculaire ; interaction de Van der Waals ; liaison |
| |hydrogène. |
| |Electronégativité. Effet du caractère polaire d'un solvant lors|
| |d'une dissolution. |
| |Conservation de la matière lors d'une dissolution. |
| |Variation de température et transformation physique d'un |
| |système par transfert thermique. |
| |Nomenclature des alcanes et des alcools ; formule |
| |semi-développée. |
| |Lien entre les températures de changement d'état et la |
| |structure moléculaire dans le cas de l'eau, des alcools et des |
| |alcanes. |
| |Nomenclature des alcanes et des alcools. |
|Compétences |Cette épreuve permet d'évaluer les compétences de la démarche |
|évaluées |scientifique : |
| | |
| |Connaître (RCO) |
| |S'approprier (APP) |
| |Analyser (ANA) |
| |Réaliser (REA) |
| |Valider (VAL) |
| |Communiquer (COM) |
|Mise en ?uvre |Devoir prévu pour évaluation sommative d'une durée de 1h30. |
| |L'évaluation nécessite l'utilisation de la feuille de calcul au|
| |format tableur correspondante. |
|Remarques |La compétence communiquer (COM) est évaluée globalement sur |
| |l'ensemble du devoir avec comme critères observables : |
| |présenter les résultats de manière adaptée (chiffres |
| |significatifs ...) ; rédiger les réponses en utilisant une |
| |langue correcte et un vocabulaire scientifique adapté. |
| |Cette méthode de notation a été testée avec une classe de |
| |première S. Les notations comparées des 34 copies, par points |
| |(méthode classique) puis à l'aide du tableau de compétences ont|
| |donné des moyennes comparables (le différentiel obtenu entre |
| |est de 0,5 point). Le maximum d'écart obtenu par copie est de 1|
| |point (obtenu sur 6 copies seulement). |
|Auteur |Florence TROUILLET - Lycée Claude de France - Romorantin (41) |
ÉNONCÉ
|[pic] |NOM : ........................... |
| |Première S |
| | |
| |L'usage des calculatrices est autorisé |
| |XX/XX/201X |
| |DS de physique-chimie n°5 |
|NOTE : |RCO |APP |ANA |REA |VAL |COM |
| |A B C D|A B C D|A B C D |A B C D |A B C D |A B C D | Vous soignerez la présentation et l'orthographe de votre copie, vous
rédigerez des phrases pour répondre aux questions posées et vous veillerez
à garder un nombre de chiffres significatifs cohérents. Ex n°1 : L'atome d'hélium
(sur 6 pts.) L'hélium est un gaz noble de numéro atomique Z = 2. Il est, après
l'hydrogène, l'élément le plus abondant de l'Univers. Il possède deux
isotopes stables : 4He (le plus abondant), et 3He. La grande majorité de
l'hélium a été formée par la nucléosynthèse primordiale, dans les minutes
suivant le Big Bang. De l'hélium est également formé au c?ur des étoiles
par la fusion nucléaire de l'hydrogène ; il est ensuite utilisé par les
étoiles en fin de vie comme matière première pour la création d'éléments
plus lourds, par des processus bien plus rapides, voire explosifs
(supernovæ). L'hélium de l'Univers ne provient donc qu'en très faible
partie des étoiles ! Dans cet exercice, nous allons étudier le noyau de l'atome d'hélium 4He,
constitué de 2 protons et 2 neutrons. On considèrera que ce noyau est
compact, c'est-à-dire que les nucléons sont jointifs (comme sur le schéma
ci-contre).
1. Donner la définition d'atomes isotopes. On pourra s'appuyer sur les
exemples proposés. (RCO) 2. Quelle est la charge d'un proton ? D'un neutron ? (RCO) 3. Déterminer la distance minimale qui sépare le centre d'un proton et le
centre d'un neutron. (ANA et REA) 4. Retrouver, par le calcul, que la distance minimale qui sépare les
centres de deux protons est de 3,4 femtomètres. (ANA et REA) 5. Calculer la force d'interaction électrostatique qui s'exerce entre deux
protons. (REA) 6. Représenter les forces d'interactions électrostatiques qui s'exercent
entre deux protons sur un schéma. (Vous préciserez l'échelle choisie).
(REA) 7. Que vaut la force d'interaction électrostatique qui s'exerce entre un
neutron et un proton ? (ANA) 8. Calculer la force d'interaction gravitationnelle qui s'exerce entre un
proton et un neutron. (REA) 9. Justifier l'existence d'une autre interaction assurant la cohésion du
noyau d'hélium. (VAL) Données : Constante électrique : k = 9.109 N.C-2.m2 ;
Constante de gravitation : G = 6,67.10-11 N.kg-2. m2 ;
Charge élémentaire : e = 1,6.10-19 C ;
Masse d'un nucléon : mnucléon = 1,67.10-27 kg ;
Rayon moyen d'un nucléon = 1,2 fm (1 femtomètre = 10-15 m)
Expression de la force électrostatique : [pic] ;
Expression de la force gravitationnelle : [pic]
Ex n°2 : Les solvants
(sur 5 pts.) Un solvant est une substance, liquide à sa température d'utilisation, qui a
la propriété de dissoudre, de diluer ou d'extraire d'autres substances sans
les modifier chimiquement et sans lui-même se modifier. Les solvants sont
utilisés dans des secteurs très diversifiés tels que le dégraissage, la
peinture, la détergence, la synthèse organique, et représentent des
quantités considérables en termes de tonnage et de chiffre d'affaires. Vos documents : |Doc. 1 : le tétrachlorure de carbone |
|Le tétrachlorure de carbone est un composé chimique chloré de formule brute |
|CCl4. À pression et température ambiante, c'est un liquide incolore, très |
|volatil dont les vapeurs sont nocives pour les êtres vivants et dangereux pour |
|la couche d'ozone. En chimie organique, le tétrachlorure de carbone est souvent |
|employé en tant que solvant, même si son usage tend à diminuer en raison de sa |
|forte toxicité. Il est ainsi souvent remplacé par le chloroforme ou le |
|dichlorométhane. | |Doc. 2 : Echelle d'électronégativité de Pauling |
|L'électronégativité d'un élément est une grandeur qui caractérise sa capacité à |
|attirer les électrons lors de la formation d'une liaison chimique avec un autre |
|élément. La différence d'électronégativité entre ces deux éléments détermine la |
|nature de la liaison covalente. |
|Le tableau ci-contre donne les valeurs de l'électronégativité établies selon les|
|mesures de Pauling pour quelques éléments. Lorsqu'une liaison de covalence relie|
|deux atomes dont la différence d'électronégativité est comprise entre 0,3 et 2,0|
|alors la liaison est polarisée ; au-delà de 2,0, la liaison est ionique. | |Doc. 3 : L'eau |
|L'eau est le solvant le plus courant. Son caractère polaire en fait notamment un|
|solvant efficace pour beaucoup de corps solides trouvés sur Terre ; l'eau est |
|ainsi quelquefois désignée sous le nom de « solvant universel ». | |Doc. 4 : Deux solides, le diiode et le fluorure de calcium |
|[pic] | Questions : 1. Parmi les deux solides présentés (doc. 4), reconnaître le solide
ionique et le solide moléculaire. (APP) 2. Les liaisons carbone-chlore et hydrogène-oxygène sont-elles