DEVOIR DE SCIENCES PHYSIQUES et CHIMIQUES ? Jeudi 25 ...

DEVOIR DE SCIENCES PHYSIQUES et CHIMIQUES - Jeudi 25 Novembre 2010
Classes de Seconde A - B - C - D - E - F - G Consignes : Présenter la copie comme vu en accompagnement personnalisé
(entête, marge...)
Présenter l'exercice avec son titre souligné. Faire des phrases pour
répondre.
Justifier les réponses.
La calculatrice est autorisée.
Ce qui est évalué :
|Connaissances spécifiques |Acquis |Non acquis |
|Description de l'atome | | |
|Structure électronique des atomes et| | |
|des ions | | |
|Règles duet et octet | | |
|Tableau périodique | | |
|Quantité de matière | | |
|Masse molaire | | |
|Concentration molaire | | |
|Compétences liées aux sciences |Acquis |Non acquis |
|Comparaison de valeurs | | |
|Calcul numérique avec la notation | | |
|scientifique | | |
|Calcul numérique avec conversion | | |
|Description d'un protocole | | | Exercice 1 : L'atome de fluor. (10 points). Le fluor a une grande affinité avec le calcium et intervient dans la
croissance des os et des dents, en favorisant leur solidité. Mais une trop
forte consommation de fluor (eaux de boisson, aliments, compléments
alimentaires,...) peut conduire à l'effet inverse. Données : charge élémentaire e =1,60x10-19 C
masse d'un proton et d'un neutron m = 1,67x10 - 27 kg. On considère l'atome de fluor [pic] Compléter le tableau suivant (sur le sujet) en faisant apparaitre le calcul
si besoin. | |Nombre |Numéro |Nombre|nombre |Charge |Masse du |Nombre|Répartition |
| |de |atomique|de |de |totale du |noyau |d'élec|électronique|
| |masse | |proton|neutrons|noyau | |- | |
| | | |s | | | |-trons| |
| | | | | |1,6.10-19 |1,67.10-27 | | |
|[pic|19 |9 |9 |19-9 |x9 = |x19= |9 |K²L7 |
|] | | | |=10 |1,44.10-18 |3,17.10-26Kg| | |
| | | | | |C | | | | D'après E.Rutherford, que peut-on dire de la masse de l'atome de fluor par
rapport à celle de son noyau ? Elle est concentrée dans son noyau car la
masse des électrons est négligeable : m (atome) est donc environ masse
(noyau). a) Combien le fluor possède-t-il d'électrons sur sa couche externe ?
Le fluor a 7électrons sur la couche externe L.
b) A quelle famille d'éléments de la classification périodique le fluor
appartient-il ?
Il appartient à la famille des halogènes.
Où est située cette famille dans la classification périodique ? Justifier.
Cette famille est dans la 7ème colonne car cela corrspond à 7 électrons
externes.
Quel va être l'ion préférentiellement formé à partir de l'atome de fluor ?
Justifier.
L'ion formé à partir du fluor sera l'ion fluorure F- car pour
acquérir la structure
électronique stable du gaz noble le plus proche dans la
classification (néon), le
fluor va devoir gagner 1électron, d'où la charge de l'ion
flurorure. On dispose d'une solution aqueuse de fluorure de sodium de formule (Na+ + F-
-).
Comment cette solution va-t-elle réagir avec une solution aqueuse de
nitrate d'argent de formule (Ag+ + NO3-)?
Voir cours.Tout est très bien expliqué.
Résumé : les ions fluorure forment avec les ions argent un précipité de
formule AgF(s).
Vous pouviez faire un lien avec les ions chlorures de la même famille,
étudiés en cours et TP, qui donnent un précipité blanc avec les ions
argent. (qui noircit à la lumière). Exercice 2 : La vitamine C. (10 points) La vitamine C est nécessaire à la synthèse des vaisseaux sanguins et des
muscles. Elle favorise l'absorption du fer présent dans les aliments. Elle
intervient dans plusieurs mécanismes hormonaux. Elle joue également un rôle
dans l'élimination des substances toxiques. Enfin, elle a des propriétés
anti-oxydantes, c'est-à-dire qu'elle limite les effets néfastes des
radicaux libres. Une déficience en vitamine C peut diminuer la résistance
aux infections.
La vitamine C (acide ascorbique) est un médicament vendu sous forme de
comprimé. Un comprimé contient 0,500 g d'acide ascorbique. Données : Masse molaire atomique : MC = 12 g.mol-1
MO = 16 g.mol-1
MH = 1g.mol-1 Partie A. La formule développée de l'acide ascorbique est donnée ci-contre
et sa formule brute est C6H8O6.
Montrer que la masse molaire de l'acide ascorbique est
M = 176 g.mol-1
M (C6H8O6) = 6xMc + 8xMH + 6xMO = 6x12 +8x1 +6x16 = 176g.mol-1
Combien de moles d'acide ascorbique y a-t-il dans un comprimé ?
La quantité d'acide ascorbique (en mol) dans 1 comprimé de 0,500g est : n
= m/M = 0,500 / 176 = 2,84x10-3 mol.
Attention aux unités : la masse doit être en g. Partie B. On souhaite préparer 100 mL de solution de vitamine C en
dissolvant un comprimé. Parmi la verrerie disponible choisissez le récipient qui convient
Il s'agissait d'une fiole jaugée, récipient de volume très précis, utilisé
en TP !
Elle devait faire 100mL puisque c'est le volume de la solution qu'on
souhaite préparer.
béchers 100 mL ; 250 mL
éprouvettes graduées 100 mL ; 250 mL
fioles jaugées 100 mL ; 250 mL
pipettes jaugées 10 mL ; 25 mL
2. Calculer la concentration molaire C de la solution obtenue.
La concentration molaire de la solution obtenue est :
C = n / Vsolution = 2,84x10-3 / 0,100 = 2,84x10-2 mol.L-1. Partie C. La vitamine C est également présente dans les fruits. Un verre de
jus d'orange (V=20mL) possède une concentration en acide ascorbique de
C0 = 2,9x10-3 mol.L-1. 1. Calculer la quantité de matière d'acide ascorbique contenue dans ce
verre.
La quantité d'acide ascorbique dans 20mL de jus d'orange est :
n = C0xVsolution = 2,9x10-3 x 0,020 = 5,8x10-5 mol.
2. Montrer que la masse d'acide ascorbique correspondante est m = 1,02x10-2
g.
remarque : il y avait une erreur dans l'énoncé donc les points (1pt)
ont été attribués à tous les
élèves (sauf ceux ayant rendu feuille blanche sur la partie « exos »).
La masse correspondante d'acide ascorbique dans un verre de jus d'orange
de 20mL est :
m = nxM = 5,8x10-5 x 176 = 0,010 g. 3. Combien de verre faudrait-il boire pour remplacer l'utilisation d'un
comprimé ? Conclure.
m(acide ascorbique dans comprimé) / m(acide ascorbique dans jus
d'orange) = 0,500 / 0,010 = 50 verres (vous trouviez
8620 si vous preniez la masse donnée question précédente qui était
fausse).
Conclusion : il faudrait boire 50 verres de jus d'orange pour ingérer
la même quantité de
vitamine C que dans un comprimé. Partie D.
(sur le début de l'année - voir les démonstrations dans votre cours et/ou
dans le corrigé du TP1-2)
On prépare une boisson à l'orange en prélevant 10mL du jus d'orange
précèdent, en le plaçant dans une petite bouteille d'un demi litre et en
complétant avec de l'eau. Que peut-on dire de la quantité d'acide ascorbique lors de la dilution ?
Lors de la dilution, la quantité de matière n'est pas modifiée (car la
masse ne l'est pas). Quelle est environ la concentration molaire C1 d'acide ascorbique de la
boisson obtenue ?
On déduit de la question précédente que n(vitC dans solution-
fille) = n(VitC dans solution-mère)
soit :
C1V1 = C0V0
A.N. : 2,9x10-3 x 0,010 = C1 x 0,5
C1 = 2,9x10-3 x 0,010 / 0,5
C1 = 5,8x10-5 mol.L-1.