Physique-Chimie 2de

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1. Constitution et transformations de la matière
Ch. 2
Composition des solutions aqueuses
Ch. 3
Dénombrer les entités
Ch. 4
Le noyau de l’atome
Ch. 5
Le cortège électronique
Ch. 6
Stabilité des entités chimiques
Ch. 7
Modélisation des transformations physiques
Ch. 8
Modélisation des transformations chimiques
Ch. 9
Synthèse de molécules naturelles
Ch. 10
Modélisation des transformations nucléaires
2. Mouvement et interactions
Ch. 11
Décrire un mouvement
Ch. 12
Modéliser une action sur un système
Ch. 13
Principe d’inertie
3. Ondes et signaux
Ch. 14
Émission et perception d’un son
Ch. 15
Analyse spectrale des ondes lumineuses
Ch. 16
Propagation des ondes lumineuses
Ch. 17
Signaux et capteurs
Méthode
Fiches méthode
Fiches méthode compétences
Annexes
Chapitre 1
Exercices

Pour s'échauffer - Pour commencer

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Savoir-faire - Parcours d'apprentissage

Pour commencerDifférenciationPour s'entraîner
Identifier une espèce chimique par ses propriétés physiques :
Identifier une espèce chimique par des tests chimiques :
Décrire un mélange d'espèces chimiques :
Décrire la composition d'un système :
Utiliser la CCM :
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Pour s'échauffer

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5
Corps pur ou mélange

Indiquer pour chaque proposition s'il s'agit d'un corps pur ou d'un mélange.

a. Jus d'orange.


b. Charbon.


c. Acier.


d. Pépite d'or.


e. Eau de Javel.
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6
Masse volumique de l'eau

Donner la valeur de la masse volumique de l'eau liquide en précisant l'unité choisie.
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7
Espèce chimique

Lister les espèces chimiques présentes dans l'eau déminéralisée sucrée.
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8
État physique

Dans quel état physique se trouve l'acide citrique à 0 °C, à température ambiante (20 °C) et à 100 °C ?


Données
  • Température de fusion de l'acide citrique : \theta_{t} = 153 °C ;
  • Température d'ébullition : \theta_{éb} = 310 °C.
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    9
    Masse volumique du cyclohexane

    Calculer la masse volumique du cyclohexane en g·mL-1, sachant qu'un volume de 15 mL a une masse de 11,8 g.



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    10
    Volume d'éthanol

    Quel volume d'éthanol, de masse volumique \rho_{éthanol} = 0,78 g·cm-3, doit-on prélever pour en avoir 30 g ?
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    11
    Mélanges

    Chaque mélange est-il homogène ou hétérogène ?

    a. Eau + huile.


    b. Eau + sel.


    c. Eau + sable.
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    12
    Une canette de mercure

    Calculer la masse d'une canette de soda remplie de mercure liquide. La canette a un volume de 33 cL et la masse volumique du mercure est de : \rho = 13,5 kg·L-1.
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    A
    Solubilité du carbonate de magnésium

    Le carbonate de magnésium (\text{MgCO}_3) est largement utilisé dans le domaine du sport comme anti-transpirant (sous le nom de magnésie). Sa solubilité dans l'eau à 20°C est de 106 mg·L−1.
    Parmi les masses de carbonate de magnésium suivantes, lesquelles peut-on dissoudre complètement dans un litre d'eau à 20°C ?



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    B
    Solubilité de l'hydrogénocarbonate de sodium

    L'hydrogénocarbonate de sodium (également appelé bicarbonate de soude), de formule \text{NaHCO}_3, a une solubilité dans l'eau de 96 g·L−1 à 20°C et 1,6 \times 10^2 g·L−1 à 60°C.
    Calculer la masse maximale d'hydrogénocarbonate de sodium que l'on peut dissoudre dans 15 cL d'eau à 20°C et à 60°C.
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    Pour commencer

    Corps purs et mélanges

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    13
    Analyser des produits ménagers

    APP : Maîtriser le vocabulaire du cours

    Il existe de très nombreux produits ménagers. Le vinaigre ménager, utilisé pour détartrer les robinetteries et les carrelages, contient de l'eau (\text{H}_{2}\text{O}) et 14 % d'acide acétique (\text{C}_{2}\text{H}_{4}\text{O}_{2}). L'alcool à brûler, utilisé pour nettoyer les vitres, est constitué d'éthanol (\text{C}_{2}\text{H}_{6}\text{O}), de méthanol (\text{C}\text{H}_{4}\text{O}) et d'eau (\text{H}_{2}\text{O}). L'ammoniaque, utilisée pour raviver les couleurs des tapis, est une solution qui contient de l'ammoniac (\text{NH}_{3}) dissous dans l'eau (\text{H}_{2}\text{O}). L'eau déminéralisée, utilisée pour éviter les dépôts de calcaire dans les fers à repasser, ne contient plus de minéraux (ions).

    1. Lister les espèces chimiques présentes dans ces produits ménagers.

    2. Ces produits ménagers sont-ils des corps purs ou des mélanges ?
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    14
    Connaître la composition de l'air

    APP : Maîtriser le vocabulaire du cours

    L'air est un mélange de gaz.

    1. Quels sont les deux gaz majoritaires présents dans l'air ?


    2. Quelle est la composition, exprimée en pourcentage, de l'air ?


    3. Calculer la masse, exprimée en grammes, d'un litre d'air.


    Placeholder pour Roger de La Fresnaye, La Conquête de l'air (détail), 1913Roger de La Fresnaye, La Conquête de l'air (détail), 1913
    Le zoom est accessible dans la version Premium.

    Roger de La Fresnaye, La Conquête de l'air (détail), 1913.

    Donnée
    • Masse volumique de l'air : \rho_{air} = 1,225 kg·m-3 à 15 °C.
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    15
    Représenter le contenu d'une éprouvette

    APP : Extraire l'information utile dans un texte
    APP : Faire un brouillon comprenant un schéma

    On introduit dans une éprouvette graduée 20 mL d'eau et 30 mL de cyclohexane. Ces deux liquides sont incolores et non miscibles entre eux.

    Dessiner le contenu de l'éprouvette graduée.

    Données

    Densité :
    • de l'eau : d_{eau} = 1,00 ;
    • du cyclohexane : d_{cyclohexane} = 0,779.
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    Propriétés physiques

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    16
    Connaître le vocabulaire

    APP : Maîtriser le vocabulaire du cours

    On considère une espèce chimique pure, dont la température d'ébullition est \theta_{éb} et la température de fusion est notée \theta_{f}.
    Reproduire et compléter le schéma ci-après en indiquant :
    • l'état physique dans lequel se trouve l'espèce chimique pour différentes températures \theta ;
    • la température de changement d'état \theta_{éb} et \theta_{f}.
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    17
    Calculer une densité

    VAL : Appliquer une relation entre grandeurs physiques
    La masse volumique du zinc solide est \rho_{zinc} = 7,13 g·cm-3, celle du cuivre solide est \rho_{cuivre} = 8 960 kg·m-3 et celle du fer \rho_{fer} = 7,87 kg·dm-3.

    Calculer la densité de ces métaux à 20 °C.


    Donnée
    • Masse volumique de l'eau : \rho_{eau} = 1,00 g·cm-3.
    Doc. 1
    Tuyaux en cuivre
    Placeholder pour  Tuyaux en cuivre Tuyaux en cuivre
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    Doc. 2
    Tôle en zinc
    Placeholder pour Tôle en zincTôle en zinc
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    C
    Solubilité de l'acide salicylique

    MATH : pratiquer le calcul numérique : proportionnalité

    On dissout 1,0 g d'acide salicylique (\text{C}_7\text{H}_6\text{O}_3) dans 150 mL d'eau à 60°C. Puis, on refroidit la solution jusqu'à une température de 20°C. On constate que 700 mg d'acide salicylique précipite.

    1. Justifier par un calcul que tout l'acide salicylique ajouté dans l'eau à 60°C s'est dissout.


    2. Calculer la solubilité s′ de l'acide salicylique dans l'eau à 20°C.


    Donnée
    Solubilité de l'acide salicylique dans l'eau à 60°C : s = 9{,}0 g·L−1
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    Identification d'espèces chimiques

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    18
    Identifier un liquide

    APP : Extraire l'information utile d'un schéma

    On place un tube à essai contenant un liquide X dans un cristallisoir contenant un mélange réfrigérant (eau, glace et sel) et on mesure la température du liquide à intervalle de temps régulier.

    La courbe donnant l'évolution de la température du liquide X en fonction du temps est donnée ci-dessous.

    1. Pourquoi peut-on affirmer que ce corps est pur ?


    2. Déterminer la température de fusion du corps.


    3. En utilisant les données, en déduire le nom de ce corps pur.


    Courbe donnant l'évolution de la température du liquide X en fonction du temps
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    Données
    • Température de fusion de quelques corps purs :

    • \theta_{f,eau} = 0 °C ;
    • \theta_{f,éthanol} = -114 °C ;
    • \theta_{f,cyclohexane} = 6,5 °C ;
    • \theta_{f,éther} = -116 °C ;
    • \theta_{f,pentan-3-ol} = -8 °C ;
    • \theta_{f,benzène} = 5,5 °C ;
    • \theta_{f,méthanamide} = 2,5 °C.
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    19
    La respiration des plantes

    APP : Maîtriser le vocabulaire du cours


    On sait que les plantes vertes consomment du dioxyde de carbone et rejettent du dioxygène pour leur croissance. Mais est-ce toujours le cas ?

    Pour tester cela, on récupère le gaz produit par une plante en journée au soleil d'une part et la nuit de l'autre.

    Le gaz produit en journée permet de rallumer une flamme et ne réagit pas au contact de l'eau de chaux. À l'inverse, le gaz produit la nuit ne rallume pas de flamme, mais produit un précipité blanc au contact de l'eau de chaux.

    Identifier les deux gaz produits par la plante le jour et la nuit et conclure.
    Placeholder pour La respiration des plantesLa respiration des plantes
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    Forêt primaire, Australie.
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    20
    Solution inconnue

    COM : Compte rendu avec un vocabulaire scientifique rigoureux

    Rami a préparé une solution aqueuse et vous met au défi de retrouver les ions présents dans cette solution. Une série de tests a été réalisée dont les résultats sont regroupés dans le tableau ci-dessous :

    RéactifRésultat du test
    Nitrate d'argentPositif
    SoudeNégatif
    Chlorure de baryumNégatif
    Oxalate d'ammoniumPositif


    1. Faire le schéma type de l'expérience à réaliser pour faire ces tests.


    2. Déterminer la nature des ions présents dans la solution réalisée par Rami.


    3. La solution est-elle un corps pur ou un mélange ?


    Placeholder pour Exemples de tests positifs avec le réactif soudeExemples de tests positifs avec le réactif soude
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    Placeholder pour Exemples de tests positifs avec le réactif soudeExemples de tests positifs avec le réactif soude
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    Exemples de tests positifs avec le réactif soude.
    Tests d'ions en solution aqueuse :
    IonRéactif utiliséObservations
    Chlorure Cl-Nitrate d'argentPrécipité blanc qui noircit à la lumière
    Cuivre II Cu2+SoudePrécipité bleu
    Calcium Ca2+Oxalate d'ammoniumPrécipité blanc
    Fer II Fe2+SoudePrécipité vert
    Fer III Fe3+SoudePrécipité orange
    Sulfate SO\bf{^{2-}_{4}}Chlorure de baryumPrécipité blanc
    Sodium Na+Test à la flammeFlamme jaune
    Potassium K+Test à la flammeFlamme violette
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    21
    Analyser une CCM

    APP : Maîtriser le vocabulaire du cours

    La chromatographie sur couche mince (CCM) est une technique utilisée pour séparer et identifi er les constituants d'un mélange, par migration le long d'une couche de papier. On réalise la CCM d'un mélange M.

    1. Reproduire et légender le schéma a.

    Cliquez pour accéder à une zone de dessin
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    2. Quelles sont les informations apportées par cette CCM sur la composition du mélange M ?


    Analyser une CCM
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    Une notion, trois exercices
    Différenciation

    Savoir-faire : Savoir manipuler les relations.
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    22
    Composition de l'air

    VAL : Appliquer une relation entre grandeurs physiques

    Dans une enceinte de 80 L d'air, on estime qu'il y a environ 17 L de dioxygène et 62 L de diazote.

    1. Ces gaz sont-ils les seuls présents dans l'enceinte ?


    2. Calculer le pourcentage en volume de chaque composant de l'air cité ici.


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    23
    L'air expiré

    VAL : Appliquer une relation entre grandeurs physiques

    À cause du processus de respiration, la composition de l'air inspiré n'est pas la même que celle de l'air expiré. Seule une partie du volume total des poumons correspond à l'air respiré : c'est le volume d'air courant, d'environ 500 mL.
    On mesure la composition en volume de l'air dans les poumons avant expiration : 79 % de diazote, 16,5 % de dioxygène, 4,5 % de dioxyde de carbone.

    1. Le volume d'air dans les poumons est de 6 L, calculer le volume de dioxyde de carbone dans les poumons avant expiration.


    2. On considère que le dioxyde de carbone provient uniquement du volume courant. Calculer le pourcentage de dioxyde de carbone dans le volume courant.


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    24
    Le trimix

    VAL : Appliquer une relation entre grandeurs physiques

    Le trimix est un mélange de gaz utilisé pour la plongée.

    À partir des masses de chaque gaz contenu dans la bouteille, calculer le pourcentage en volume de chaque gaz dans le trimix.


    Données


    Pour une bouteille de 12 kg :
    • masse de dioxygène : 3,3 kg ;
    • masse d'hélium : 600 g ;
    • masse de diazote : 8,1 kg.
    Masse volumique du gaz à pression atmosphérique :
    • \rho(O2) = 1,33 g·L-1 ;
    • \rho(N2) = 1,17 g·L-1 ;
    • \rho(He) = 0,17 g·L-1.
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