Exercices

Exercice 1

On réalise le dosage d’une solution de soude (NaOH) de concentration molaire inconnue par une solution d’acide chlorhydrique(HCl) de concentration molaire Cₐ=0,15mol/L. On pipette Vb=20mL de la solution de soude que l’on verse dans une bécher, on ajoute quelques gouttes de BBT. On verse dans une burette la solution d’acide, on ajuste le zéro. On effectue le dosage, la solution de soude change de couleur lorsqu’on a versé Vₐ=12mL d’acide.

  • Fais le schéma annoté du dispositif expérimental.
  • A quoi sert, ici, le BBT.
  • Ecris l’équation bilan de la réaction et donner le nom des produits formés.
  • Calculer la concentration molaire de la solution de soude.

On donne: Na=23g/mol; Cl=35,5g/mol; O=16g/mol; H=1g/mol.

Exercice 2

L'acide est-il dangereux ? Il faut être très vigilent lors des manipulations de produits chimiques. En effet, il est possible que certaines d’entre elles soient dangereuses. C’est pourquoi il faut toujours respecter les consignes de sécurité et bien se renseigner sur les cryptogrammes de sécurité afin de les comprendre.

On veut préparer une solution de l’acide nitrique (HNO₃) de masse m=8,5g et de volume V=1200mL.

2.1-Calculer la concentration massique de la solution d’acide nitrique.

2.2-Calculer la concentration molaire de la solution d’acide nitrique.

2.3-On dilue 80mL de cette solution de  concentration molaire c’=0,5mol/L dans 500mL que l’on complété avec de l’eau distillée jusqu’au trait de jaugé.

Quelle est la nouvelle concentration molaire de la solution ?

On donne: N=14g/mol; O =16g/mol; H=1g/mol.

Exercice 3

Soient des corps électrisés X, W, F, N, M et K. Le corps X repousse F et attire W. Le corps K attire  M et repousse  N. Le corps  W attire  N et repousse la tige en ébonite. Quels sont les signes des corps électrisés.

Exercice 4

Un courant continu a une intensité i=0,4A

4.1-Calculer la quantité d’électricité Q débité en 8 secondes.

4.2-Determiner le nombre d’électrons(n) traversant une section du conducteur pendant ce temps.

4.3- On désire mesurer un courant de 300mA à l’aide d’un ampèremètre dont le cadran comporte 100 divisions. Les calibres de l’ampèremètre sont : 5A ; 500mA et 50mA.

4.3.1-Comment doit-on brancher l’ampèremètre dans un circuit ?

4.3.2-Quel calibre doit-on choisir ? Justifier ta réponse.

Annales brevet

Analyse de la planète Mars

Énoncé

Le robot Curiosity de la NASA est chargé d’analyser la planète Mars, appelé aussi planète Rouge.

Le 6 août 2012, le robot Curiosity se posait sur Mars. Faire atterrir une telle masse (900 kg) sur Mars n’a pas été une mince affaire. En effet, sur les 14 missions précédentes visant à poser un engin sur Mars, la moitié avait échoué. Les scientifiques qui ont tenté de poser des engins sur Mars devaient posséder des connaissances précises sur les caractéristiques physiques et géologiques de cette planète avant de tenter d’y poser un engin d’exploration.

Document 1

Quelques caractéristiques de Mars

Masse : 6,39 x 1023 kg

Distance Mars – Soleil : 227,9 millions de kilomètres

Distance Terre – Mars : 76 000 000 km

Atmosphère de Mars : 96,0 % de dioxyde de carbone (CO2), 2,0 % d’argon (Ar) et

2,0 % de diazote (N2).

Document 2

L’année-lumière

L’année-lumière est égale à la distance parcourue par la lumière dans le vide pendant une durée de 1 an :

1 al = 9,46 x 1012 km.

Document 3

Les étoiles et les galaxies

Dans l’Univers, les galaxies sont regroupées en paquets par dizaines (voire bien plus), constituant ce qu’on appelle des « amas de galaxies ». Ces amas sont eux-mêmes reliés par un réseau de filaments qui lorsqu’ils se rencontrent, forment des « superamas » : les plus grandes structures de l’Univers. Ces ensembles vertigineux contiennent la quasi-totalité de la matière : celle qui forme les atomes constituant les planètes et les étoiles, mais également la très mystérieuse matière noire….

Notre superamas, baptisé Laniakea, un terme hawaïen qui signifie « horizon céleste immense », contient environ 100 000 grosses galaxies et près d’un million plus petites.

Document 4

Test d’identification des ions

Ion à identifierRéactifCouleur du précipité
Chlorure : Cℓ-Nitrate d’argentBlanc
Cuivre : Cu2+SoudeBleu
Fer (II) : Fe2+SoudeVert
Fer (III) : Fe3+SoudeRouille

Questions

De quelle couleur sont les martiens ? Mars est la quatrième planète su Système solaire. Elle effectue le tour du Soleil en 686 jours.
La planète Mars tire son nom du dieu romain de la guerre. Depuis la Terre, cette planète apparaît rouge et c’est comme cela que les Hommes depuis la Préhistoire l’ont associée à la couleur rouge du sang des champs de bataille.
Son atmosphère est composée de gaz carbonique, d’azote et d’argon.
On retrouve sur son sol des roches et quelques cratères. Des plaines se mêlent aux volcans qui peuvent parfois atteindre 200 km de rayon et 20 km de hauteur.
Le climat à la surface de Mars est très hétérogène. Il peut aller de – 133 °C à 70 °C.
On sait grâce aux photographies de sa surface que de l’eau s’est écoulée un jour sur Mars. Cette dernière a laissé des lits visibles.
Mars est à l’origine de superstitions quant à la vie extra terrestre. En effet, on a longtemps à l’existence d’une autre forme de vie qui aurait été caractérisée par les martiens.
On connaît deux satellites à Mars : Phobos et Deïmos.

Donner la distance Terre-Mars en kilomètres en écriture scientifique.

Quel est l’ordre de grandeur de la distance Terre-Mars, en kilomètres ?

Démontrer par le calcul qu’une année-lumière fait 9,5 x 1012 km, sachant qu’une année contient 365 jours et que la vitesse de la lumière est c = 300 000 km/s.

Convertir la distance Mars – Soleil en année lumière.

Sachant que la durée du vol de Curiosity est de 6 120 heures, quelle est la vitesse moyenne du vol de Curiosity en km/h ?

Quel est le nom de la théorie qui tente de décrire la naissance de l’Univers ?

Choisir la ou les bonnes réponses à l’aide de vos connaissances et des documents.

Comment se groupent les amas de galaxies ?

  • En galaxies ;
  • En millions d’étoiles ;
  • En superamas de galaxies.

De quoi est constituée la matière de l’Univers ?

  • De matière noire ;
  • De noyau d’atomes ;
  • D’atomes.

Quels sont les constituants de l’atome ?

  • Des ions ;
  • Un noyau et des électrons ;
  • Un noyau contenant des protons et des électrons.

L’atome d’argon contient 18 électrons. Son noyau contient :

  • 18 protons ;
  • 9 protons et 9 neutrons ;
  • 18 nucléons.

Curiosity a réalisé un prélèvement du sol de Mars, la planète « rouge ». Les scientifiques ont mélangé ce petit échantillon de poussières avec de l’eau distillée dans un tube à essai. Ils hésitent sur la nature des ions présents dans le tube à essai. Est-ce que ce sont des ions ferreux ou des ions ferriques ?

En vous appuyant sur le surnom donné à la planète Mars, quelle hypothèse les scientifiques peuvent-ils préférer ? Justifier votre réponse.

A l’aide des documents et de vos connaissances, proposez un test qui permette de valider ou non l’hypothèse des scientifiques.

Ordre de grandeur et photosynthèse

Énoncé

Document 1

Constituants de la matière et ordres de grandeur

MatièreHommePoumonCelluleVirusMoléculeAtomeNoyau
Ordre de grandeur10110-210-610-710-910-1010-15
Document 2

Lien entre la respiration et la photosynthèse

La photosynthèse est le procédé biologique grâce auquel les plantes respirent et peuvent produire du sucre (glucose). Il s’agit d’une réaction chimique au sein de la plante entre le soleil, l’eau et les minéraux terrestres.

La photosynthèse est le processus par lequel les végétaux, en présence de lumière, fabriquent leur nourriture et produisent leurs réserves d’énergie.

Ce phénomène survient à l’intérieur des cellules contenant de la chlorophylle (pigment qui donne la couleur verte aux plantes).

La chlorophylle capte l’énergie lumineuse et l’utilise pour former du glucose (C6H12O6) à partir de dioxyde de carbone (CO2) et d’eau. Cette réaction produit aussi du dioxygène qui est rejeté dans l’atmosphère.

La respiration est la réaction contraire de la photosynthèse. Elle consomme du dioxygène et du glucose pour libérer du dioxyde de carbone (CO2) et de l’eau.

Document 3

Équation de la transformation chimique de respiration

    \[ C _ { 6 } H _ { 1 2 } O _{ 6 } + 6 O _ { 2 } \rightarrow 6 C O _ { 2 } + 6 H _ { 2 } O \]

Document 4

Banque de données de tests d’identification

Espèce chimique testéeIon fer IIIon fer IIIIon cuivreIon chlorureEauDioxyde de carboneDihydrogène
Formule
chimique
RéactifsoudesoudesoudeNitrate d'argentSulfate de cuivre anhydreEau de chauxAllumette enflammée
ObservationPrécipité vertPrécipité rouillePrécipité bleuPrécipité blancTâche bleuePrécipité blancDétonation « pop »

Questions

En modélisant une molécule d’eau par un cercle d’un millimètre de diamètre, représentez une un virus par un cercle en respectant l’échelle.

Quelle est la condition nécessaire pour que les végétaux puissent fabriquer leur nourriture ?

De quoi est composée une molécule de glucose ?

Que signifie « 6 O2 » ?

Dans le cas de la transformation chimique de la respiration, quels sont les réactifs ? Et quels sont les produits ?

Expérience : Donnez le nom du produit permettant d’identifier le dioxyde de carbone. Schématisez ce test.

Déterminez l’équation de la transformation chimique de la photosynthèse.

Exploration du système solaire

Énoncé

Document 1

La sonde Pioneer 10 aujourd’hui

Lors de la fermeture de la salle de contrôle de Pioneer 10 en 1997, la sonde se trouvait à 10 milliards de kilomètres de la Terre et fonçait à 12,5 km/s. Il fallait alors 9 h 05 min aux opérateurs pour lui transmettre un ordre, puis attendre encore 9 h 05 min pour recevoir la confirmation en retour. Le 23 juin 2003, un dernier signal envoyé par la sonde a été capté sur Terre. Ce signal était très faible. Depuis ce jour, la source d’énergie de Pioneer 10 ne lui permet plus d’émettre des signaux vers la Terre même si la sonde continue de se déplacer.

Peut-on vivre dans l'espace ? La sonde spatiale Pioneer 10 avait pour objectif de dépasser les frontières de l’espace jusqu’alors inexploré en 1972, lors de son lancement. Elle permettra d’explorer au delà de Mars, de survoler Jupiter, Saturne et même de quitter le système solaire, en nous envoyant des données sur le vent solaire. Le contact avec Pioneer 10 sera perdu en 2003.

Document 2

L’année-lumière

L’année-lumière est égale à la distance parcourue par la lumière dans le vide pendant une durée de un an : 1 al = 9,46 x 1012 km.

Document 3

La force gravitationnelle

L’intensité de l’attraction gravitationnelle entre un corps A et un corps B a pour expression :

    \[ F = G \times \frac { m _ { a } \times m _ { b } } { d ^ { 2 } } \]

Avec :

  • ma et mb sont les masses des corps A et B (en kg) ;
  • d est la distance entre les corps A et B (en m) ;
  • G est la constante de gravitation et vaut 6,67 x 10−11 N.m².kg².

L’intensité de F a pour unité le newton (N).

Données nécessaires à la réalisation de l’exercice

Données nécessaires à la résolution de l’exercice

1 milliard = 109

Jupiter est une planète géante gazeuse. Il s’agit de la plus grosse planète du système solaire et elle possède plusieurs satellites dont Europe, découverte par Galilée en 1610.

Jupiter : Masse : 1,9 x 1027 kg Distance Jupiter-Soleil : 778 300 000 km
Atmosphère de Jupiter : 86 % de dihydrogène (H2) ; 13 % d’hélium (He) ; 0,1 % de méthane (CH4) et 0,9 % d’autres composants.

Europe : Masse : 4,8 x 1022 kg
Distance moyenne Jupiter-Europe : 671 100 km

Questions

Pour chacune des affirmations suivantes, choisir la ou les bonnes réponses :

La Voie Lactée est :

  • Notre galaxie ;
  • Une galaxie extérieure à la notre ;
  • Une étoile.

En 1997, lorsque les opérateurs envoyaient un ordre à la sonde, ils recevaient la confirmation de la sonde :

  • 18 h et 10 min plus tard ;
  • 9 h et 05 min plus tard ;
  • 36 h et 20 min plus tard.

Calculer la distance qui séparait approximativement la Terre et la sonde en 1997. Elle vaut :

  • Un millionième d’année-lumière ;
  • Un millième d’année-lumière ;
  • Mille années-lumière.

L’intensité de l’attraction gravitationnelle augmente lorsque :

  • La masse des corps augmente ;
  • La distance augmente ;
  • La masse des corps diminue ;
  • La distance diminue.

Représenter sur un schéma la force gravitationnelle exercée par Jupiter sur Europe, sans souci d’échelle.

Déterminer l’intensité de l’attraction gravitationnelle exercée par Jupiter sur Europe.

Donner la composition atomique de la molécule de méthane.

Comment peut-on identifier la présence de dihydrogène ?

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Clément

Freelancer et pilote, j'espère atteindre la sagesse en partageant le savoir que j'ai acquis lors de mes voyages au volant de ma berline. Curieux scientifique, ma soif de découverte n'a d'égale que la durée de demie-vie du bismuth 209.

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