19/03/2017 DV06_2016b_2017.doc 1/4
NOM : ... Prénom : ... Classe : 1ère S 1
Le 22/03/2017 Devoir n°6B (1h) - Calculatrice autorisée Page : 1 / 4
Observations : NOTE :
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Remarque : Les réponses littérales doivent comporter un sujet un verbe et un ou des compléments. En cas d’oubli, la réponse sera sanctionnée.
I. Réactions nucléaires (14 points/60)
1) Quelles sont les deux lois de conservation (ou lois de Soddy) lors des transformations nucléaires ? Soyez précis.
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2) Expliquer par une phrase à quoi correspond les rayonnements émis lors d’une désintégration nucléaire.
...…
...…
...…
3) Compléter les équations ci-dessous et indiquer dans la colonne de droite le type de radioactivité OU le type de réaction nucléaire mise en jeu.
235
92U + 10n → 53I + 94 Y + 3 10n
244
96Cm → 24094Pu + ………
210
83Bi → 21084Po + ………
74
33As → 32Ge + e+
2
1H + H → 32He
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II. Réacteurs nucléaires (20 points/60)
Noyau ou particule 23592 U 13954 Xe 9438Sr 10n
Masse (kg) 3,90216 10-25 2,30631 10-25 1,55916 10-25 1,67749 10-27
c = 2,997 924 58 108 m.s-1 ; 1 MeV (mégaélectronvolt) = 1,602 18 10-13 J
1. Le réacteur international expérimental ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor)
La fusion étudiée dans le réacteur international expérimental ITER à Cadarache (Bouches du Rhône) met en jeu les deux isotopes minoritaires de l’hydrogène. Un noyau de deutérium (21H) et un noyau de tritium (31H)
fusionnent pour donner un noyau d’hélium 42He, tout en éjectant un neutron 10n.
1.1. Écrire l’équation de cette fusion nucléaire.
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1.2. La température du milieu (appelé plasma) doit être de l’ordre de 100 millions de degrés. Pourquoi une température si élevée est-elle nécessaire ?
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1.3. Où trouve-t-on de façon « naturelle » une réaction de fusion nucléaire ?
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2. La fission
Actuellement, les centrales nucléaires utilisent l’énergie libérée par des réactions de fission de l’uranium 235, qui constitue le « combustible nucléaire ». Certains produits de fission sont des noyaux radioactifs à forte activité et dont la demi-vie peut être très longue.
Une équation de réaction possible est : 10n + 23592 U 13954 Xe + 9438Sr + 3 10n 2.1. Calculer la masse m1, en kg, de tous les réactifs
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2.2. Calculer la masse m2, en kg, de tous les produits
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2.3. Calculer, en kg, la variation de masse m lors de cette réaction.
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2.4. Justifier le signe de m. Sous quelle forme se retrouve cette variation de masse ?
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2.5. Calculer l’énergie libérée E libérée, en MeV, lors de chaque fission. Détailler vos calculs.
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III. Le méthanol (16 points/60)
Le méthanol a pour formule brute CH4O et sa formule développée est ci-dessous.
Données : électronégativités : C : 2,5 ; H : 2,2 ; O : 3,4 ;
M(C) = 12,0 g.mol-1 ; M(H) = 1,0 g.mol-1 ; M(O) = 16,0 g.mol-1
1) La molécule de méthanol est polarisée. Justifier cette affirmation en détaillant bien votre raisonnement. Indiquer les charges partielles sur la formule développée.
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2) Quelle masse m de méthanol a-t-on dissout pour préparer V = 50,0 mL d’une solution aqueuse de méthanol de concentration C = 4,0 mmol/L ? Détailler vos calculs.
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3) Sans faire de schémas, indiquer le matériel nécessaire pour préparer cette solution de méthanol.
Donnée : le méthanol est liquide à température ambiante.
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C O
H
H H
H
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IV. Liquide de refroidissement : l’éthylène glycol (10 points/60)
Molécules éthane éthanol L’éthylène glycol
formules
développées H C C
H
H H
H
H H C C
H
H H
H
O
H
C C
O
H
H
H
H
O H
H
L’éthylène glycol est couramment utilisé dans les liquides de refroidissement des automobiles et des avions.
1) Quelles sont les principales interactions qui s’exercent dans la molécule d’éthane ?
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2) Expliquer l’écart entre les températures d’ébullition de l’éthane (-89°C), de l’éthanol (79°C) et de l’éthylène glycol (198°C).
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3) 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 ?
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