Le 07/05/2015 Devoir n°6 (1h) - Correction Page : 1 / 3

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I. Réactions nucléaires (3 points)

1) Le nombre de charges Z se conserve et le nombre de masse A se conserve 2)

235

92U + ¹₀n → ¹⁴¹₅₃I + ⁹⁴₃₉ Y + 3 ¹₀n fission nucléaire

244

96Cm → ²⁴⁰₉₄Pu + ⁴₂He radioactivité 

210

83Bi → ²¹⁰₈₄Po + ⁰_-1e^- radioactivité ^-

74

33As → ₃₂^Ge + ⁰₁e radioactivité ⁺

21H + ¹₁H → ³₂He fusion nucléaire II. Réacteurs nucléaires (7 points)

1. Le réacteur international expérimental ITER

1.1. Equation de cette fusion nucléaire : ²₁H + ³₁H  ⁴₂He + ¹₀n

1.2. La température du milieu doit être de l’ordre de 100 millions de degrés pour vaincre la force de répulsion qui s’exerce entre le noyau de deutérium et celui de tritium qui sont tous deux chargés positivement.

1.3. Il y a 5 nucléons qui participent à la réaction. E_L1 = E1

5 = 17,6

5 = 3,52 MeV/nucléon 2. La fission

2.1. m = [m(¹³⁹₅₄ Xe) + m(⁹⁴₃₈Sr) 3  m(¹₀n)] - [m(¹₀n) + m(²³⁵₉₂ U)]

m = [138,889 17 + 93,894 51 + 3  1,008 66] - [234,993 45 + 1,008 66] = - 0,19245 u la variation de masse est négative car il y a libération d’énergie

2.2. La relation d’Einstein est : E =  m   c² avec m en kg

 m  = 0,19245  1,660 54  10^-27 kg = 3,1957  10^-28 kg (5 chiffres significatifs comme m) E =  m   c² = 3,1957  10^-28  (2,997 924 58  10⁸)² = 2,8722  10^-11 J

Soit en eV ; E = 2,8722  10^-11

1,602 18  10^-13 = 179,28 MeV  179 MeV

2.3. Calculer l’énergie libérée E_L2 par nucléon de matière (en MeV/nucléon) participant à la réaction.

Il y a 236 nucléons qui participent à la réaction. E_L2 = E2

236 = 179

236 = 0,758 MeV/nucléon 3. Conclusion

3.1. Les avantages que présenterait l’utilisation de la fusion nucléaire par rapport à la fission pour la production d’électricité dans les centrales nucléaires sont :

 une quantité d’énergie libérée par nucléon plus importante (multipliée par 4)

 une gestion des déchets nucléaires facilitée car les déchets sont de plus faible activité.

III. Le méthanol (2 points)

1) Formule développée du méthanol ci-contre.

2) M = M(C) + 4  M(H) + M(O) = 12,0 + 4  1,0 + 16,0 = 32 g.mol^-1 3) n = C  V et m = n  M soit m = C  V  M ;

m = (4,0  10^-3)  (50  10^-3)  32 = 6,4  10^-3 g = 6,4 mg

C H

H H

O

H

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IV. Nomenclature (4 points) 1. Les alcanes et alcools

1.1.

Nom de l’alcane Formule brute Formule semi-développée

méthane CH₄

éthane C₂H₆ CH₃  CH₃

propane C₃H₈ CH₃  CH₂  CH₃

butane C₄H₁₀ CH₃  CH₂  CH₂  CH₃

1.2. Nommer les molécules suivantes :

a H₃C

CH CH₂

CH₃ CH₃

Nom : 2-méthylbutane

b H₃C C CH₂

CH₃ CH₃

CH₃

Nom : 2,2-diméthylbutane

c

CH₂ OH CH₂

C H₃

Nom : propan-1-ol

d H₃C

CH CH

CH₃

CH₃ OH

Nom : 3-méthylbutan-2-ol 1.3. Donner la formule topologique des molécules a et d.

a d

OH

V. Liquide de refroidissement : l’éthylène glycol (4 points + Bonus 1 point ) 1) Cette molécule d’éthylène glycol appartient à la famille des alcools (des diols

plus exactement).

2) Bonus : le nom de l’éthylène glycol dans la nomenclature officielle est l’éthane-1,2-diol.

3) Le nom de l’alcane contenant le même nombre d’atomes de carbone que l’éthylène glycol est l’éthane.

4) La formule semi-développée de l’éthanol est : CH₃  CH₂  OH

5) Les groupes hydroxyle  OH sont responsables de la formation de liaisons H entre les molécules. Plus le nombre de groupes hydroxyle est important, plus les liaisons H sont nombreuses et les températures de changement d’état sont élevées. Ainsi, la température d’ébullition de l’éthane-1,2-diol (198°C) est plus élevée que celle de l’éthanol (79°C), elle-même plus élevée que celle de l’éthane (-89°C).

6) Avant les années 1960, l’eau était utilisée comme liquide de refroidissement dans les moteurs. Quel avantage présente l’utilisation de l’éthylène glycol par rapport à l’eau ?

La température d’ébullition de l’éthane-1,2-diol étant plus élevée que celle de l’eau, le liquide ne se vaporise pas au contact des moteurs.

CH

CH

OH O

H

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NOM : ... Prénom : ...

I ^{1 1 2}

/9 2 1 2 3 4 5 6 7

II

1.1 1 2 3

/21 1.2 1 2

1.3 1 2 CHS-U

2.1 1 2 3

2.2 1 2 3 4 5 CHS-U

2.3 1 2 CHS-U

3.1 1 2 3 4

III

1 1 2

/6 2 1

3 1 2 3 CHS-U

IV

1.1 1 2 3 4 5 6

/12 1.2 1 2 3 4

1.3 1 2

V

1 1

/15 2 1 2 3

3 1 2 4 1 2

5 1 2 3 4 5 6 1 2

TOTAL : ... /63

NOTE (total/3) : ... /20