Contrôle  N° 04 ter

Un petit tour.

Les molécules.

Les armes chimiques.

Correction

Énoncé

 

 

 

I - Un petit tour.

On considère une table horizontale et un

 mobile autoporteur de masse m = 540 g ,

 relié à un point fixe O par un fil inextensible.

 Après lancement du mobile, on enregistre à

 intervalle de temps τ = 20 ms les positions

 successives du point G du solide. Après avoir

 décrit une partie de la trajectoire, au cours de

laquelle le fil est tendu, ce dernier casse.

L’enregistrement obtenu est représenté en

 vraie grandeur.

Vue de profil :

g = 9,81 N / kg

1)- Définir les termes suivants : référentiel et mobile.

Dans quel référentiel étudie-t-on le mouvement du mobile ? 

- Référentiel : Un référentiel est un solide par rapport auquel

on étudie le mouvement d'un mobile.

- Mobile : l'objet dont on étudie le mouvement est appelé le mobile

- Additif : Pour décrire le mouvement d'un mobile, il faut indiquer

le référentiel d'étude.

- Référentiel d’étude : le référentiel d’étude est la table horizontale.

2)- Calculer la valeur de la vitesse moyenne du mobile entre les

deux positions extrêmes.

-  Vitesse moyenne du mobile :

-  Vitesse moyenne en m/s

3)- Calculer les vitesses instantanées (m / s) de la bille au temps t4 et

au temps t9 en indiquant la méthode utilisée.

-  Vitesse instantanée du mobile au temps t4:

-  vitesse instantannée v4 en m/s

-  Vitesse instantanée du mobile au temps t9:

-  Vitesse instantannée v9 en m/s

- Méthode :

- On calcule la vitesse moyenne pendant un intervalle de temps très court

encadrant l’instant considéré.

4)- Le mouvement du mobile comporte deux phases.

Donner les caractéristiques du mouvement du mobile lors de chaque phase.

-  Caractéristiques du mouvement du mobile lors de chaque phase.

-  Première phase de t1 à t8 de mouvement est circulaire uniforme : 

-  La trajectoire est un cercle et le mobile parcourt des distances égales

pendant des durées égales.

-  Deuxième phase de t8 à t12 de mouvement est rectiligne uniforme : 

-  La trajectoire est un segment de droite (les points sont alignés) et

le mobile parcourt des distances égales pendant des durées égales.

5)- Énoncer le principe de l’inertie.

-  Principe de l’Inertie :

-  Tout corps persévère dans son état de repos ou de mouvement

rectiligne uniforme s’il est soumis à des forces qui se compensent.

6)- Faire l’inventaire des actions mécaniques que subit le mobile lors

de la première phase.

Que peut-on affirmer ? Pourquoi ?

-  Inventaire des actions mécaniques et affirmation.

-  Dans la première phase, le mobile est soumis à

-  son poids ,

- à la réaction du support  

-  et à la tension du fil .

-  Comme le principe de l’inertie n’est pas vérifié, on peut affirmer

que les forces ne se compensent pas : somme vectorielle différente du vecteur nul

7)- Faire l’inventaire des actions mécaniques que subit le mobile lors

de la deuxième phase.

Que peut-on affirmer ? Pourquoi ?

-  Inventaire des actions mécaniques (deuxième phase). Affirmation

-  Dans la deuxième phase, le mobile est soumis

à son poids ,

à la réaction du support .

-  Comme le principe de l’inertie est vérifié,

on peut affirmer que les forces se compensent :  

-    Somme vectorielle égale au vecteur nul

8)- Calculer le poids du mobile en newton ( g = 9,81 N / kg).

-  Valeur du poids du mobile : 

-  P = m . g 

-  P = 0,540 x 9,81

-  P = 5,30 N 

9)-  Donner les caractéristiques (point d’application, direction, sens et valeur)

des actions mécaniques que subit le mobile lors de la deuxième phase.  

-  Caractéristique du poids   d’un objet :

Le point

d’application :

G :  Centre d’inertie

de l’objet considéré

La direction ;

Verticale du lieu

passant par le point G.

Le sens

Du haut vers le bas

L’intensité

ou valeur

 P = m . g 

avec P poids en Newton N, 

m la masse en kg et 

g le facteur d’attraction terrestre : 

g = 9,81 N / kg

-      Caractéristique de la réaction    du support :

-      On en déduit que :

Le point

d’application :

C  Centre de la

surface de contact

La direction ;

Droite (CG)

Le sens

de C vers G.

L’intensité

ou valeur

  R = P ≈ 5,30 N

 

II- Les molécules ou les armes chimiques.

1)- La molécule de méthanal comporte

deux atomes d’hydrogène (Z = 1),

un atome de carbone (Z = 6)

et un atome d'oxygène (Z = 8).

 a)- Donner la structure électronique de chacun des atomes présents

dans la molécule de méthanal.

-  Structure électronique de l’atome d’hydrogène : K (1)

-  Structure électronique de l’atome de carbone : K (2) L (4)

-  Structure électronique de l’atome d’oxygène : K (2) L (6)

b)- Donner la formule brute du dioxygène.

-  Formule brute du dioxygène : O2

c)- Donner la formule brute du méthanal.

-  Formule brute du méthanal : 

-  On précise dans l’énoncé que la molécule de méthanal est formée de

2 atomes d’hydrogène, d’un atome de carbone et d’un atome d’oxygène : 

-  H2CO

d)- Énoncer la règle du DUET et de l’OCTET.

-  Règles du DUET et de l’OCTET :

►Règles :

-  Au cours des transformations chimiques,

les atomes tendent à acquérir la structure électronique

du gaz rare de numéro atomique le plus proche :

-  Soit 2 électrons sur la couche électronique externe

lorsque ce gaz rare est Hélium c’est la règle du DUET.

-  Soit 8 électrons sur la couche électroniques externe,

c’est la règle de l’OCTET.

-  Ils acquièrent de ce fait une stabilité maximale.

e)- Donner la représentation de LEWIS de la molécule de dioxygène. Justifier.

-  Représentation de LEWIS de la molécule de dioxygène :

►Représentation de LEWIS :

-  La représentation de LEWIS précise l’enchaînement des atomes

 et la position des doublets liants et non liants.

-  Dans la représentation de LEWIS d’une molécule :

-  Le symbole de l’élément représente le noyau de l’atome

et les électrons internes,

-  Chaque doublet d’électrons externes est figuré par un tiret.

-  On distingue les doublets liants et les doublets non liants :

-  Un doublet liant est représenté par un tiret entre les symboles

de deux atomes,

-  Un doublet non liant est représenté par un tiret situé autour du

symbole d’un atome auquel il appartient.

-  Chaque atome d’oxygène possède 6 électrons sur

sa couche électronique externe.

-  Chaque atome met en commun deux électrons

de la couche électronique externe pour obtenir

une structure stable en OCTET.

-  Chaque atome de la molécule respecte la règle de l’OCTET.

-  L’atome d’oxygène doit établir 2 liaisons covalentes

pour obtenir une structure stable en OCTET.

f)-   Donner la représentation de LEWIS de la molécule de méthanal. Justifier.

 -  Représentation de LEWIS de la molécule de méthanal :

►Représentation de LEWIS :

-  L’atome d’oxygène doit établir 2 liaisons covalentes

pour obtenir une structure stable en OCTET.

-  L’atome de carbone doit établir 4 liaisons covalentes

pour obtenir une structure stable en OCTET.

-  L’atome d’hydrogène doit établir 1 liaison covalente

pour obtenir une structure stable en DUET.

-  Il découle de ceci que l’atome de carbone joue un rôle central.

methanal : représentation de LEWIS  

2)- La molécule de méthylamine comporte

un atome de carbone (Z = 6),

un atome d’azote (Z = 7)

et plusieurs atomes d’hydrogène ((Z = 1).

Les liaisons entre atomes sont des liaisons simples.

 a)- Donner le nombre de liaisons que peut établir chacun de ces atomes.

-  Nombre de liaisons que peut établir chacun de ces atomes :

-  Nombre de liaisons que peut établir l’atome de carbone :

-  L’atome de carbone doit établir 4 liaisons covalentes pour obtenir

une structure stable en OCTET.

-  Structure électronique de l’atome de carbone : K (2) L (4)

-  Il possède 4 électrons sur sa couche électronique externe (4 + 4)

-  Nombre de liaisons que peut établir l’atome d’azote :

-  L’atome d’azote doit établir 3 liaisons covalentes pour obtenir

une structure stable en OCTET.

-  Structure électronique de l’atome d’azote : K (2) L (5)

-  Il possède 5 électrons sur sa couche électronique externe :

(5 + 3 ou 2 +3 + 3)

-  Nombre de liaisons que peut établir l’atome d’hydrogène :

-  L’atome d’hydrogène doit établir 1 liaison covalente pour obtenir

une structure stable en DUET.

-  Structure électronique de l’atome d’hydrogène : K (1)

-  Il possède 1 électrons sur sa couche électronique externe (1 + 1)

b)- Donner la représentation de LEWIS de la molécule de méthylamine.

En déduire la formule développée.

-  Représentation de LEWIS de la molécule de méthylamine :

   formule développée :  

c)- Donner sa formule brute.

-  Formule brute : CH3NH 2

3)- Donner les formules développées et semi-développées des isomères

de formule brute : C4H10

 On donne : C : Z = 6 et H, Z = 1.

-    Formules développées :

  -    Formules semi-développées :


butane

isobutane

 

 

III- Les armes chimiques.

1)- La première utilisation des armes chimiques remonte

au mois d'août 1915.

Les Allemands ont employé le dichlore et les Alliés ont

répliqué en utilisant le phosgène.

Le phosgène est un gaz dont la molécule comporte

deux atomes de chlore (Z = 17),

un atome de carbone (Z = 6)

et un atome d'oxygène (Z = 8).

a)- Donner la structure électronique de chacun des atomes présents

dans la molécule de phosgène.

-  Structure électronique de chacun des atomes présents dans

la molécule de méthanal

-  Structure électronique de l’atome d’hydrogène Cℓ  :

K (2) L (8) M (7)

-  Structure électronique de l’atome de carbone C  :

K (2) L (4)

-  Structure électronique de l’atome d’oxygène O :

K (2) L (6)

b)- Donner la formule brute du dichlore.

-  Formule brute du dichlore : Cℓ2

c)- Donner la formule brute du phosgène.

-  Formule brute du phosgène : Cℓ2CO

d)- Donner la représentation de LEWIS de la molécule de dichlore.

-  Représentation de LEWIS de la molécule de dichlore : 

e)-   Donner la représentation de LEWIS de la molécule de phosgène.

 

Représentation de LEWIS  

de la molécule de phosgène :

Vue 3 D

Animation 3D

phosgéne