04/12/2013 AB_DV3_2013_2014.doc 1/4
NOM : ... Prénom : ... Classe : 2nde 2
Le 05/12/2013 Devoir n°3 (1h25min) - Calculatrice autorisée Page : 1/4
I. Mots manquants (3 points) 1. Entourer la bonne réponse
1.1. Une lumière monochromatique / polychromatique / indécomposable est un ensemble de plusieurs radiations.
1.2. A chaque radiation, on associe une grandeur appelée indice de réfraction / couleur / longueur d’onde.
1.3. Les radiations visibles par l’œil humain sont comprises entre 400 mm et 800 mm / 400 µm et 800 µm / 400 nm et 800 nm.
2. Compléter chaque zone avec l’une des propositions Propositions :
émission– réfraction – continu – émettre –raies – bandes – fond continu – absorption – fond discontinu – éteindre –dispersion
2.1. Le spectre de la lumière émise par un corps dense et chaud est un spectre ... ; le spectre de la lumière émise par un gaz sous faible pression est un spectre de ...
2.2. Le spectre de la lumière directement émise par une source est un spectre d'... . Le spectre de la lumière obtenue après traversée d'une substance est un spectre d'...
2.3. Un gaz ne peut absorber que les radiations qu'il est aussi susceptible d'...
2.4. Le spectre de la lumière émise par la chromosphère d'une étoile constitue le ... ...
II. Nombre d’atomes (3 points)
Lors d’un TP, les élèves ont à leur disposition une boîte de 25 clous en fer ainsi qu’une boîte identique à la précédente mais vide.
Un élève X prend la boîte contenant 25 clous en fer et pose cette boîte sur une balance. La masse indiquée par la balance est m(X) = 112,0 g. Avec une autre manipulation, une autre élève Y trouve une masse m(Y) = 105,0 g.
1) L’élève Y a une pesée juste. Quelle erreur a commise l’élève X ?
...
...
...
2) Quelle est la masse m d’un clou en fer ? (Indiquer le calcul fait)
3) L’atome de fer est formé généralement de 56 nucléons. La masse d’un nucléon est m(nucléon) = 1,67 10-27 kg. En négligeant la masse des électrons, calculer la masse m(Fe), en g, d’un atome de fer. Détailler vos calculs.
4) En déduire le nombre N d’atomes de fer présents dans un clou de fer. Détailler vos calculs.
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III. Analyse du spectre d’une étoile (6 points)
Lors d’une séance de travaux pratiques, on dispose d’une photographie du spectre du Soleil (fond coloré en réalité) et du spectre de l’argon (fond noir) superposés sur un même cliché comme l’indique la figure 1 suivante.
Une raie est repérée par son abscisse x sur un axe (Ox) tracé comme indiqué sur la figure 1.
Le tableau 1 suivant donne les abscisses de quelques raies du spectre de l’argon, ainsi que leur longueur d’onde . Tableau 1
x (cm) 0 7,9 15,7 22,2 28,9 35,0 42,2 (nm) 420 470 519 561 603 642 688
1) Qualifier, en justifiant votre réponse, chacun des deux spectres à l’aide de 2 mots parmi la liste suivante : raies – continu –émission – absorption
...
...
...
2) Tracer, sur la page suivante, une droite d’étalonnage en portant sur le graphique 1 :
en abscisse, les positions x des raies de l’argon du tableau ;
en ordonnée, les longueurs d’onde correspondantes.
Le tableau 2 suivant donne les abscisses de quelques raies bien visibles du spectre du Soleil.
Tableau 2
Raie A B C D E
x (cm) 2,2 7,3 15,5 26,7 37,4
des raies (en nm) Atome présent dans l’atmosphère du Soleil
3) Donner les longueurs d’onde des raies A, B, C, D et E dans le tableau 2. Faire apparaitre sur le graphique 1 la longueur d’onde de la raie C.
4) Dans le tableau 2, associer à chacune des raies précédentes l’atome présent dans l’atmosphère du Soleil qui en est l’origine. On donne les longueurs d’onde (en nm) de quelques raies :
Hydrogène (H) : 656,3 ; 486,1 ; 434,0
Sodium (Na): 589,0; 589,6
Magnésium (Mg) : 470,3 ; 516,6 ; 517,3 ; 518,4
Titane: 466,8 ; 469,1 ; 498,2
5) Trouver l’abscisse de la raie de l’hydrogène qui n’apparait pas dans le tableau 2. Indiquer sa position approximative sur la figure 1.
Figure 1
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Graphique 1
10 15 20 25 30 35 40 45
440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700
0 5
400 420
x y
IV. La classification périodique (8 points + Bonus : 1 point)
Voici un extrait de la classification périodique où des éléments chimiques sont manquants dans le tableau 3 ci- dessous
Tableau 3
n = 1
H Z = 1
K(1)
He Z = 2
K(2)
n = 2
...
Z = 3 ...
Be Z = …..
...
B Z = ...
...
C Z = ...
...
N Z = ...
...
O Z = ...
...
F Z = ...
...
Ne Z = ...
...
n = 3 ... ... ... ... ... ... ... ...
n = 4 Br
Z = 35 (nm)
x (cm)
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1. Questions sur la classification périodique
1.1. Quel est le savant qui a établi la première classification périodique ? (indulgence pour l’orthographe).
...
1.2. Quel est le critère qui permet de classer les éléments chimiques suivant une colonne dans la classification périodique ? ...
...
1.3. Dans la classification périodique de ce savant, une colonne était absente. Laquelle ? Pourquoi cette colonne n’existait pas ? ...
...
1.4. Quel est le critère qui permet, aujourd’hui, de classer les éléments chimiques suivant une ligne dans la classification périodique ? ...
1.5. Dans le tableau 3, compléter les valeurs de Z manquantes pour la 2ème ligne.
1.6. Dans le tableau 3, compléter la structure électronique pour la 2ème ligne.
1.7. Question Bonus (1 point) : Dans le tableau 3, compléter les symboles chimiques de la 3ème ligne.
2. Sels de magnésium et de lithium
Le bromure de lithium et le chlorure de magnésium sont connus pour leur activité thérapeutique, ce sont des régulateurs de l’humeur.
2.1. L’élément lithium est dans la première colonne et la deuxième période de la classification périodique.
A quelle famille chimique appartient-il ? ...
Quel est le nombre d’électrons sur sa couche électronique externe? ...
2.2. A quelle famille chimique appartient l’élément brome Br ? ...
Combien d’électrons possède-t-il sur sa couche électronique externe? ...
2.3. Quel ion monoatomique forme facilement un atome de lithium ? Justifier votre réponse.
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2.4. L’élément magnésium (3ème période de la classification) conduit facilement à la formation de l’ion Mg2+. En déduire dans quelle colonne de la classification périodique se situe l’élément magnésium. ...
Quel est le nom de la colonne contenant le magnésium ? ...
2.5. L’élément chlore Cl appartient à la famille des halogènes. Quel ion monoatomique forme-t-il facilement ? Justifier votre réponse.
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2.6. En utilisant les questions précédentes, en déduire la formule du chlorure de magnésium et du bromure de lithium, deux solides électriquement neutres.
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2.7. En faisant une synthèse des questions précédentes, proposer la formule d’un autre solide qui permettrait d’apporter l’élément lithium à l’organisme.
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