Devoir commun de sciences physiques Mercredi 30 avril 2008 (8h05 -10h05) Classe de seconde
télécharger 39.75 Kb.
|
| Devoir commun de sciences physiques Mercredi 30 avril 2008 (8h05 -10h05) Classe de seconde Les 4 exercices sont à traiter dans l’ordre de votre choix. Il est simplement rappeler qu’il est important d’indiquer le numéro des questions auxquelles vous répondez. Il sera tenu compte de la présentation matérielle de la copie et de la clarté de la rédaction. La calculatrice est autorisée CHIMIE Exercice 1 : L’arôme de jasmin (10 points) Tableau de données :
Partie A : La synthèse La chimie de synthèse s’avère indispensable pour pallier les insuffisances des productions naturelles ou les coûts élevés de production de certaines espèces chimiques naturelles. 120 000 pétales de rose sont nécessaires à la production de 15 mL d’huile essentielle pure de rose. Pour obtenir seulement 1 kg d’huile essentielle pure de jasmin il faut environ 8 millions de bourgeons de jasmin récoltés à la main. Les chimistes ont donc cherché à synthétiser ces espèces présentes dans la nature. On se propose d’étudier la synthèse de l’acétate de benzyle, molécule à l’odeur de jasmin. P  rotocole expérimental :Placer dans un ballon 12,0 cm3 d’alcool benzylique, 15,0 cm3 d’acide acétique, quelques gouttes d’acide sulfurique (pour accélérer la réaction) et quelques grains de pierre ponce. Réaliser un montage de chauffage à reflux. Chauffer pendant 30 minutes.
Partie B : L’extraction Protocole expérimental : Après avoir refroidi le mélange réactionnel, verser le contenu du ballon dans une ampoule à décanter, ajouter 50 mL d’une solution aqueuse saturée de chlorure de sodium (densité 1,25). Après avoir agité et laissé décanter, recueillir la phase contenant l’acétate de benzyle. Lors de la synthèse, on admettra que tous les réactifs n’ont pas complètement réagi et qu’il en reste dans le mélange réactionnel.
P  artie C : Caractérisation de l’espèce chimique synthétiséeOn désire analyser l’espèce chimique synthétisée par chromatographie sur couche mince. Pour cela, on dépose sur la plaque quatre échantillons :
Le chromatogramme obtenu est représenté ci-contre ;
Exercice 2 chimie et biologie du corps humain (10 points) Données :
Partie A : Synthèse de l’urée Jusqu’au début du XIXème siècle, les chimistes pensaient que l’on ne pourrait jamais synthétiser au laboratoire une espèce chimique identique à celles synthétisées par un organisme vivant. Ces synthèses nécessitaient selon eux « une force vitale » que seuls les organismes vivants possédaient. L’urée est naturellement synthétisée dans le foie à partir de l’ammoniaque produit par dégradation des protéïnes. En 1828, Friedrich Wöhler mélange une solution de cyanate de potassium (K++ OCN-) et une solution de chlorure d’ammonium (NH  + Cl-). Il chauffe puis refroidit ce mélange : il apparaît alors des cristaux qu’il isole. Après purification et recristallisation, il observe ces cristaux et des cristaux d’urée extraits d’urine au microscope : les cristaux ont même composition et même forme. Il en conclut que les cristaux sont constitués des mêmes molécules et met alors fin à la théorie de la « force vitale ».Données : Température de fusion de l’urée : 133 °C ; Formule brute de l’urée est OC(NH2)2 1. Citer deux autres expériences permettant de comparer l’urée d’origine biologique et l’urée de synthèse. 2. Pourquoi cette expérience met fin à la théorie de la « force vitale » ? 3. Le noyau de l’élément chlore a pour symbole  . Donner, en justifiant, la structure du noyau.4. En déduire le nombre d’électrons de l’ion  puis donner sa structure électronique.
Partie B : Des mesures pour la santé Les mesures des quantités de matière ont une grande importance dans le domaine de la santé. Elles donnent lieu à de nombreuses analyses comme celles de certaines espèces chimiques contenues dans le sang. Si la valeur de leur concentration n’est pas comprise dans un intervalle donné, une pathologie est alors détectée. Les tableaux ci-dessous sont des extraits d’une analyse de sang fournie par un laboratoire. Dans la première colonne se trouvent les résultats du patient et dans la deuxième les intervalles de concentrations d’un patient sain. Malheureusement, les résultats du patient, dans la première colonne ne sont pas donnés en concentration molaire et ne permettent donc pas de vérifier si cette personne est atteinte d’une pathologie ou non.
* La glycémie représente la concentration de glucose dans le sang (l’augmentation de la glycémie, hyperglycémie, est le signe essentiel du diabète) ; La formule semi-développée du glucose est : HOCH2CHOHCHOHCHOHCHOHCHO
PHYSIQUE Exercice 3 : Eclairage d’un bassin (10 points) Partie A. On éclaire un bassin avec un rayon lumineux comme indiqué sur le schéma ci-dessous. 
Partie B. Données : Indice de réfraction de l’eau : neau = 1,3 ; Indice de réfraction de l'air : nair = 1,0. Une paire de lunettes est tombée dans le bassin. Il fait nuit. Avec une lampe torche, on envoie un faisceau de lumière. La lampe est située au bord du bassin. On étudie d’abord la marche du rayon inférieur R1 du faisceau. Ce rayon est dirigé vers un point B de la surface éloigné de 2,0 m du bord gauche (AB=2,0m).
   Exercice 4 : la grue (10 points) On considère une grue tirant verticalement une charge de masse m=1,5 tonnes (voir figure 1). Dans tout l'exercice le référentiel est la Terre. L'action de l'air sera négligée dans un premier temps. L’intensité de pesanteur sera prise égale à g=10 N.kg-1 L   a figure 2 est la courbe de la hauteur h à laquelle est située la charge en fonction du temps. Le mouvement comporte deux parties. Entre t=0 et t=10s, la charge est accrochée au fil. A t=10s, le fil casse.Partie A: entre t=0s et t=10sLa charge est accrochée au fil.
On admettra pour la suite de la partie I de l'exercice que la vitesse est constante
Partie B : après t=10sA t=10s, la corde attachant la charge casse et la charge tombe. La figure 3 ci-contre nous indique la position du centre de masse de la caisse à intervalles de temps réguliers (chronophotographie).
|
n propose ci-dessous une représentation de Lewis de la molécule d’urée. Recopiez la en la complétant. Justifiez.
n déduire la valeur de la vitesse moyenne entre 2 et 5s à l'aide de la figure 2.similaire:
 |  | ||
| «rayons cathodiques» à la fin du xixème siècle fut résolu en 1897 par l'Anglais J. J. Thomson : IL s'agissait de particules chargées... | | «rayons cathodiques» à la fin du xixème siècle fut résolu en 1897 par l'Anglais J. J. Thomson : IL s'agissait de particules chargées... |
| | ||
| | ||
| «le vermillon originel a noirci au contact de l’air, et le bleu est vert aujourd’hui.» | |