Note : /25

3^e

Devoir de sciences physiques n°2 (Chimie)

Nom :... Classe : …...

Prénom :... Date : …...

Connaître (C) : .../16 Appliquer (A) : .../4 Raisonner (R) : .../3 Communiquer (Co): ..../2 Le devoir devra être rédigé sur une copie double, et le sujet inséré dans cette copie. Le sujet comporte trois exercices indépendants qui pourront être traités dans l'ordre voulu. Le barème est donné à titre indicatif.

Exercice 1 : Les ions dans l'organisme (4,5 points) ^{C A R Co} Le corps humain contient des ions, nommés usuellement « sels minéraux », qui constituent

4% de notre masse corporelle. Ils se trouvent essentiellement dans les os, les dents, dans les cellules et le sang. Ces ions sont apportés par notre alimentation. Le foie et les reins régulent très précisément leur quantité dans l'organisme. L'excès de ces ions n'étant pas stocké mais évacué par l'intermédiaire de l'urine et de la sueur, leur apport doit dont être régulier et quotidien.

Les ions participent à la constitution des tissus, tel le calcium (Ca²⁺) pour les os, à la fabrication d'enzymes, d'hormones et à de nombreux processus biologiques : la contraction musculaire et la coagulation du sang (Ca²⁺), la formation des messages nerveux (magnésium Mg²⁺, Na⁺, et potassium K⁺).

Si on connait l'importance des ions fer II dans le transport des gaz par les globules rouges (ou hématie), le rôle d'autres ions est encore mal connu.

1- Donner la définition d'un ion.

2- L'un des ions nécessaire à la formation des messages nerveux à pour formule Na⁺. Quel est le nom de cet ion ?

3- Les ions fer II ont un rôle essentiel dans le sang. Quelle est la formule chimique de l'ion fer II ?

4- Expliquer pourquoi un adolescent doit absorber beaucoup de produits laitiers riches en ion calcium Ca²⁺ ?

5- A partir de vos connaissances et des informations données dans le texte, expliquer pourquoi le corps humain est conducteur de l'électricité.

Exercice 2 :Le sang (5,5 points)

Le sang a un pH compris entre 7,35 et 7,45. Il est composé de cellules en suspension dans un liquide appelé plasma contenant des ions. La quantité de ces ions est régulée par les reins afin de maintenir constant le pH du sang.

Notre santé dépend de l'équilibre entre les espèces chimiques acides et basiques présentes dans notre organisme. Les aliments que nous absorbons apportent des ions et modifient donc cet équilibre. Notre alimentation doit être équilibrée en aliment acidifiants (viande, fromage, lait, oeuf, poisson...) et en aliments produisant des bases (fruits, légumes, graines …)

Une diminution du pH du sang (par excès d'acide ou par perte de bases) est appelée acidose.

Elle peut avoir des conséquences graves pouvant aller jusqu'au coma.

1- Quel est le pH normal du sang humain ?

2- En déduire si le sang humain est acide, neutre ou basique. Justifier votre réponse.

3- En déduire quels sont les ions qui sont majoritaires dans le sang (donner le nom et la formule).

4- Indiquer une méthode très simple qui permettrait de mesurer approximativement le pH du sang ?

Note : /25

5- Sachant que le sang est très coloré il risque de fausser la mesure du papier-pH.

Quelle autre méthode permettrait alors de mesurer avec précision le pH du sang ? 6- Comment risquerait d'évoluer le pH du sang si on ne mangeait que de la viande, du poisson, des œufs, du lait et du fromage ?

Exercice 3 : Le nettoyage des métaux (6 points)

Pour le nettoyage des métaux, on utilise un détergent dont le pH est égal à 1,7. Sur le flacon on trouve le pictogramme de sécurité ci-contre.

1- Ce détergent est-il acide, neutre ou basique ? Justifier

2- En déduire quels sont les ions majoritaires contenus dans le détergent (Nom et formule).

3- Ce détergent est-il dangereux s'il est utilisé pur ? Justifier en indiquant les risques encourus.

4- Quelles sont les précautions à prendre pour utiliser ce détergent ? Exercice 4 : La canette de coca-cola (7 points)

Les canettes de coca-cola sont constituées d'acier (alliage de fer et de carbone) recouvert d'une fine couche protectrice d'étain. Cette couche protectrice est indispensable, car le coca cola est une boisson acide qui sans protection attaquerait le fer contenu dans la canette. Pour comprendre ce phénomène on se propose d'étudier l'action de l'acide chlorhydrique sur le fer.

1- a) Quels sont les ions contenus dans l'acide chlorhydrique ?

1- b) En déduire la formule d'une solution aqueuse d'acide chlorhydrique.

2) Dans un tube à essai contenant de la poudre de fer, on introduit quelques mL d'une solution aqueuse d'acide chlorhydrique.

Faire le schéma de cette expérience.

3) On observe alors un dégagement gazeux, qui provoque une détonation aigüe lorsqu'on approche une allumette du tube à essai. Quel est le gaz qui se forme au cours de la réaction chimique ?

4) On ajoute ensuite dans la solution obtenue après expérience, quelques gouttes de soude et on observe la formation d'un précipité vert. Quel est l'ion qui s'est formé au cours de la transformation ?

5) Écrire le bilan en toutes lettres de la transformation chimique entre l'acide chlorhydrique et le fer (… + … … + …)

6) Déduire de cette expérience ce qu'il se passerait si l'acier des canettes de coca-cola n'étaient pas recouvertes d'une couche protectrice.

Données :

• Les ions fer II (Fe²⁺) forment un précipité vert avec la soude

• Les ions fer (III) (Fe³⁺) forment un précipité marron avec la soude

• Les ions cuivre (Cu²⁺) forment un précipité bleu avec la soude

• Les ions zinc (Zn²⁺) forment un précipité blanc avec la soude

• Les ions chlorure (Cl^- ) forment un précipité blanc qui noircit à la lumière avec le nitrate d'argent.

Présentation et soin de la copie : 1 point Orthographe et rédaction : 1 point