IA Thiès/LMND de MEKHE Année scolaire : 2008-2009 Cellule des sciences physiques Terminale S1
Mr DIOUF
Contrôle continu n°1 : Physique Chimie Problème : fermentation
L'éthanol contenu dans le vin résulte de la fermentation des sucres présents dans le moût de raisin. On peut considérer, pour simplifier, que seuls le glucose et le fructose subissent cette fermentation.
1. Ecrire l'équation de fermentation.
2. Si on fait fermenter 1000 kg de raisin contenant en masse 18,9 % de sucres fermentiscibles, quel volume d'éthanol obtient-on ?
3. Le dioxyde de carbone n'est pas toxique, cependant lorsque sa concentration volumique dans l'air dépasse 10 %, il peut provoquer des maux de tête, des vertiges. Calculer le volume de dioxyde de carbone lors de la fermentation d'une tonne de raisin.
4. En déduire le volume d'air total permettant de diluer suffisamment le dioxyde pour éviter tout danger.
Masse volumique de l'éthanol : 790 kgm-3. C=12 ; H=1 ; O=16 g mol-1. Volume molaire : 22,4 L mol-1. Problème : synthèses organiques d'un ester
Un groupe d'élèves décide de réaliser et de suivre des synthèses organiques, celle d'un ester E de formule HCOO-C2H5 et d'un ester M.
masse volumique (g/mL) température d'ébullition (°C) solubilité dans l'eau
acide éthanoïque 1,05 117,9 totale
acide méthanoïque 1,22 100,7 totale
éthanol 0,79 78,5 totale
méthanol 0,79 65,0 totale
ester E 0,91 54,3 faible
ester M 0,97 31,5 moyenne
I. L'ester E :
1. Ecrire la formule développée de l'ester E.
2. Donner son nom en nomenclature systématique.
3. Calculer la masse molaire de cet ester.
4. Dans le commerce spécialisé, on trouve des flacons de 50 ml de l'ester E. Quelle quantité de matière contient le flacon ?
II. Synthèse de l'ester E :
Les élèves trouvent que la synthèse nécessite un alcool A et un réactif B. le protocole suggère de réaliser un montage à reflux puis d'introduire dans le ballon 31 mL d'alcool A, 20 mL du produit B ainsi que quelques gouttes d'acide sulfurique concentré et quelques grains de pierre ponce. Les livres stipulent que le rendement est de 67 % après relargage.
1. Nommer l'alcool A.
2. Ecrire la formule développée du réactif B.
3. Ecrire l'équation associée à la réaction d'estérification.
4. Quelles sont les propriétés caractéristiques de cette réaction d'estérification ? 5. Faire un schéma annoté du montage à réaliser.
6. Pourquoi ajoute t-on de l'acide sulfurique ? 7. Pourquoi ajoute t-on de la pierre ponce ?
8. Dresser un tableau d'avancement pour cette réaction.
9. Quelle masse d'ester peut-on espérer obtenir ?
10. Proposer une technique pour extraire l'ester E en fin de réaction.
11. En modifiant les quantités initiales de réactifs, comment peut-on espérer améliorer le rendement ? 12. Quel est l'intérêt de chauffer pour réaliser cette transformation chimique ?
13. Ecrire l'équation associée à une autre réaction permettant d'obtenir un rendement de 100 % lors de la synthèse de E.
III. Amélioration du rendement :
Dans un manuel, on propose la synthèse de l'ester M en utilisant un montage de distillation fractionnée. De l'acide méthanoïque, du méthanol et toujours quelques gouttes d'acide sulfurique concentré sont introduits
dans le réacteur. Ce dispositif permet d'obtenir un rendement proche de 100 %.
1. A quoi correspondent les lettres "R" et "S" ci-dessus ? 2. Faire le schéma annoté du montage.
3. Quelle est la composition des premières gouttes récupérées au cours de la distillation ? 4. Quelle est alors la température en tête de colonne ? Justifier.
5. Comment évolue la température tant que la nature du produit qui s'écoule ne change pas ? 6. Comment déterminer expérimentalement la fin de la réaction ?
7. A quelle condition un tel dispositif expérimental permet-il d'améliorer le rendement d'une réaction d'estérification ?
Exercice 1: vitesse - accélération - position
Soit la distribution de charges (microcoulombs) ci contre ;AB=d= 0,2 m ; Les deux charges placées en A et B sont fixes; par contre la charge placée en C est mobile sur la droite AB.
Quelle est la position d'équilibre de la charge placée en C, si elle existe ?On étudie le mouvement d'un petit mobile sur un axe Ox. Son accélération est constante de valeur a=6 m s-2. Son abscisse initiale est x=-2 m; sa
vitesse initiale est -3 ms-1.
1. A quelle date et à quelle abscisse, le mobile s'arrète il puis change de sens de parcours.
Un objet décrit une trajectoire rectiligne; sa vitesse initiale est nulle et les deux premières secondes, son accélération valant 2 m s-2. Les deux secondes suivantes son accélération est nulle.Quelle est la distance parcourue durant ces 4 secondes ?
Exercice 2 : relais 4 x 400
Un coureur X arrive avec un mouvement uniforme v=7,5 ms-1. A 10 m devant lui, le coureur Y s'élance d'un mouvement uniformément accéléré a=2 ms-2.
1. Quel temps s'écoule entre le moment où Y démarre et le passage du témoin.
2. Pendant cette durée quelles sont les distances parcourues par X et Y.
3. Tous les coureurs ont une accélération de 2 ms-2 jusqu'à atteindre une vitesse v= 7,5 ms-1 qu'il conserve jusqu'au passage du témoin. Les passages du témoin se font tous les 400 m. Quelle est la durée de la course ?
PROBLEME : Mouvement parabolique d'un plongeur
A la date t = 0, un plongeur quitte un tremplin avec une vitesse , de valeur 4,50 m / s, inclinée de α= 40°
par rapport à l’horizontale. On étudie le mouvement du centre d’inertie G du plongeur par rapport au
référentiel terrestre supposé Galiléen. On associe à ce référentiel un repère orthonormé (O, ) représenté sur le schéma ci-dessous.
1. Donner, à l’instant du départ, les coordonnées du vecteur position , du vecteur vitesse et du vecteur pesanteur . On donne g = 9,8 m / s² et OG0 = 6 m = y0.
2 En appliquant le théorème du centre d’inertie,on peut établir les équations horaires donnant la position du centre d’inertie G à chaque instant de la trajectoire aérienne. On trouve :
= x + y avec :
x = V0 cosα t (1) y = - 2
1g t2+ V0 sinα t + y0 (2) Trouver l’équation littérale y = f ( x ) de la trajectoire.
Vérifier que cette équation, avec les valeurs numériques de l’énoncé, s’écrit : y = - 0,41 x2 + 0,84 x + 6.
3. Déterminer littéralement les coordonnées du vecteur vitesse et du vecteur accélération à l’instant t.
Représenter ces deux vecteurs au point G, sur le schéma ci-dessus.
4. Calculer les coordonnées du point H où le plongeur pénètre dans l’eau.
Calculer la date et la vitesse du plongeur à son arrivée au point H.
