LPO Raoul Georges NICOLO.
Programme de travail sur le programme de Physique-Chimie.
Destiné aux élèves entrant en Terminale STI2D.
Objectifs Développer des compétences liées à La réalisation de calculs numériques
La communication écrite L’appropriation de l’information
l’analyse d’information pour choisir le modèle adapté.
Programme :
Le programme de la classe de première STD2A est construit autour des thèmes suivants :
MATIERE ET MATERIAUX , MATIERE ORGANIQUE,MATERIAUX METALLIQUES, SOURCES DE LUMIERES, LUMIERE ET COULEUR DES OBJETS, LA VISION.
L’ensemble du programme est disponible sur le site éduscol.education.fr/programme-lycee.htlm
Les activités proposées seront à réaliser pendant les vacances.
Ils sera judicieux de se faire aider par des enseignants ou des étudiants de niveaux supérieurs. Une recherche efficace de cours , de vidéo, d’exercices corrigés est conseillée sur internet.
Le travail réalisé par écrit devra être rendu à la rentrée.
Quelques conseils :
L’élève aura intérêt à s’aider des activités réalisées en classe pendant l’année. Il pourra en plus faire une recherche efficace ( sans perdre trop de temps)de cours, de vidéo, d’exercices corrigés sur internet. Les sites intéressants sur internet seront soigneusement enregistrés pour être utilisés durant l’année scolaire.
Le travail sur le cahier de vacances sert à entretenir les connaissances et les savoirs faire pour réussir l’épreuve finale du baccalauréat. Il faut donc programmer le travail sur l’ensemble des vacances et ne pas se décourager.
Même si un exercice ne semble pas réussi, il est judicieux de revenir dessus le lendemain.
Objectif : Equilibrer des équations chimiques
Rappel de cours :
Les lois qui doivent être respectées : -Conservation de l’élément chimique ;
- Conservation de la charge.
A APPRENDRE PAR CŒUR.
Objectif : Etablir des équation d’oxydoréduction.
Rappels : A APPRENDRE PAR CŒUR
Un oxydant est une espèce chimique capable de gagner (capturer) un ou plusieurs électrons.
Un réducteur est une espèce chimique capable de céder (libérer) un ou plusieurs électrons.
Une réduction est une transformation chimique au cours de laquelle une espèce chimique gagne un ou plusieurs électrons.
Une oxydation est une transformation chimique au cours de laquelle une espèce chimique cède un ou plusieurs électrons.
1) Dans l’équation de la réaction d’oxydoréduction suivante Kristelle cherche à identifier l’oxydant et le réducteur Cu 2+(aq) + Fe(s) Cu(s) + Fe 2+(aq) . Aidez- la à raisonner.
a) Ecrire la demi équation relative à l’élément chimique cuivre, puis celle relative à l’élément chimique fer.
b) Compléter les phrases ci-après. L’ion cuivre (II), Cu 2+, est un ……… car il ……….
électrons au cours de la transformation. Le métal fer est un ……….. car il …………. électrons au cours de la transformation.
2) a) Enoncer les lois de conservation qui s’appliquent dans une transformation chimique.
b) Ces lois s’appliquent-elles pour l’équation de réaction suivante :
Ag + (aq) + Cu (s) Ag (s) + Cu 2+ (aq) ? Il faudra justifier votre réponse.
3) Le diiode I2 est toxique par inhalation et par contact cutané. Avant de le stocker, on le fait réagir avec une solution contenant des ions S2O32-. Le couple oxydant/réducteur intervenant dans cette réaction de neutralisation sont :
I2(aq) / I- (aq) et S4O62- (aq)/S2O32- (aq)
a) Déterminer les demi-équations électroniques de chacun de ces couples.
b) Le diiode est-il un oxydant ou un réducteur,
c) Déduire du a) l’équation de la réaction de neutralisation entre I2(aq) et S2O32- (aq).
4) La réaction chimique permettant d’obtenir de l’ eau de Javel fait intervenir les couple d’oxydoreduction suivants :
Cl2 (g) / Cl-(aq) et ClO-(aq) / Cl2 (g)
a) Donner la demi-équation électronique pour le couple Cl2 (g) / Cl-(aq) . Dans ce couple, le dichlore est-il un oxydant ou un réducteur ?
b) Compléter la demi-équation suivante de l’autre couple
….ClO-(aq)+ ….H2O (l) + …..e- ….. Cl2 (g) + ……..HO- (aq) c) Déduire des questions a) et b) l’équation bilan d’oxydoréduction appelée réaction de
dismutation du dichlore.
Objectif : Caractériser des matériaux.
Un élève dispose de 4 cubes. Tous les cubes ont les mêmes dimensions, 1 cm de coté. Mais ils sont constitués de 4 matériaux différents, de cuivre , de plomb, d’aluminium, de PVC. L’élève cherche avant de réaliser ses expériences à effectuer des calculs pour prévoir les mesures qu’il a à effectuer.
Rappels de cours :
La densité est le rapport de la masse volumique ( noté ρ) d’un matériau sur la masse volumique de l’eau. d
= ρmatériau / ρ eau avec ρ eau = 1000 kg.m-3
La masse volumique d’un corps est le rapport de la masse du corps (m) sur son volume (V) : ρ = m /V A APPRENDRE PAR COEUR
1) Quelle est l’unité de la densité ?
2) Quel est le volume d’un cube de 1 cm de coté ? 3) Ce volume vaut-il 10-3 m3 ou 10-6 m3 ?
4) Compléter le tableau suivant : (vos calculs devront apparaître sur votre copie)
Cuivre Plomb Aluminium PVC
Masse volumique 8900 kg.m-3 2820 kg.m-3 1450 kg.m-3
Densité 8,9 11,35 2,82
Masse 11,35 g 1,45 g
Volume 10-6 m3 10-6 m3 10-6 m3 1 cm 3
Objectif : Expérience à réaliser à la maison pour mieux connaître son œil.
.
Expérience à mettre en œuvre
. SurL’ŒIL et son POUVOIR SEPARATEUR
Sur une feuille blanche, tracer deux droites parallèles proches l’une de l’autre et distantes d’une longueur H.
Placer cette feuille sur un mur vertical ;
Regarder les 2 traits et s’éloigner du mur jusqu’à ce que les 2 lignes paraissent confondues ; noter la distance D entre l’œil et le mur.
Exploitation.
Vous cherchez à calculer l’angle ε sous lequel vous voyez ces deux lignes ( c’est un diamètre apparent), à la limite de la confusion ;
Faire un schéma sur lequel vous ferez apparaitre : les 2 lignes, les distances D et H ainsi que l’angle ε.
tanε=H D
Mettre la calculatrice en mode « rad » pour déterminer ε, en utilisant tan -1 (H/D).
A connaitre :
Le pouvoir séparateur mesure cette aptitude de notre œil à séparer les détails d’un objet.
Le pouvoir séparateur d’un œil sans défaut qualifié d’emmétrope est caractérisé par l’angle ε = 3 x 10 -4 rad.
Situation problème ;
1) Mathieu lit un livre posé à 45 cm de ses yeux, dont le pouvoir séparateur est caractérisé par ε= 3 x 10 -4 rad. Peut-il arriver à distinguer 2 traits séparés de 0,1 mm ?
2) Isabelle est placée à 5,0 m d’une affiche, peut-elle réussir à distinguer des lignes parallèles distantes de 2 mm ?
a)Sur le schéma ci-contre de l’œil réel, placer les légendes suivantes : rétine, nerf optique, pupille, iris, cristallin.
b) Compléter la phrase suivante, qui précise la relation entre les différents éléments de l’œil réduit et de l’œil réel : « Dans le modèle de l’œil réduit, le cristallin est assimilé à……….
La rétine joue le rôle de ………. et l’………..
constitue un diaphragme.
c) Comment évolue la pupille avec la luminosité ?
Compléter le tableau ci-dessous
DEUXIEME PARTIE : En route vers la Terminale...
EXERCICE 1 : Réactions d’oxydoréduction
1. Donner la définition des termes suivants : oxydant et réducteur.
2. Ecrire les demi-équations d’oxydoréduction des couples oxydant/réducteur suivants : a) Ag+/Ag
b) Zn2+
/
Znc) MnO4– / Mn 2+
3. Pour chaque demi-équation d’oxydoréduction suivante, identifier l’oxydant et le réducteur : a) Cu (s) = Cu 2+(aq) + 2 e –
b) NO 3 –(aq) + 4 H +(aq) + 3 e – = NO (g) + 2 H2O (ℓ)
c) Pb (s) = Pb 2+ (aq) + 2 e –
4. On considère l’équation suivante : I 2(aq) + SO 2(aq) + 2 H2O (l) = 2 I –(aq) + SO 42– (aq) + 4 H + SO2 est-il un oxydant ou un réducteur ? Justifier.
5. Pour chaque cas, dire s’il s’agit d’une équation d’oxydation ou de réduction : a) Al(s) = Al3+(aq)+ 3 e-
b) SO
2(aq)+ 2 H
2O
(l)= SO
42 –(aq)
+ 4 H
+(aq)+ 2 e
–c) 2 H+(aq)+ 2 e-
= H2(g)
6. Écrire l’équation de la réaction chimique de formation de l’oxyde de chrome Cr2O3 à partir du métal chrome et du dioxygène.
EXERCICE 2 : Lumières et objets colorés
Indiquer la (ou les) bonne (s) réponse(s) pour chaque question.
1.. La couleur d’un objet correspond à la lumière qu’il :
□ reçoit □ diffuse □ absorbe □ transmet
2. Un objet de couleur blanche :
□ absorbe toutes les couleurs de la lumière blanche
□ diffuse toutes les couleurs de la lumière blanche □ ne diffuse aucune couleur
3. Le drapeau de l’Italie ( ) est éclairé en lumière cyan. Il apparaît donc :
□ □ □
EXERCICE 3 : Les écrans plats LCD
Les écrans plats LCD (Liquid Cristal Dispay) sont constitués de petits rectangles de couleurs rouge, vert et bleu appelés pixels.
1. Quelle est la synthèse des couleurs utilisée ici ?
2. Chaque pixel de l’écran possède 256 nuances de couleurs différentes. Combien de couleurs différentes peut-on ainsi créer ? L’œil peut-il distinguer toutes ces couleurs ? Justifier.
3. On considère la mire suivante d’un écran :
a) Quels pixels sont éclairés :
i. dans le cas de la frange n°7 ? ii. dans le cas de la frange n°5 ? c) On éteint tous les pixels bleus.
i. Comment apparaîtra la frange n°3 ? ii. Quelles seront les franges identiques ? d) La frange n°5 apparaît subitement bleue.
i. Quel est le pixel responsable de ce changement de couleur ? ii. Comment apparaitront alors les franges n°1 et 8 ?
EXERCICE 4 : Un peu de peinture..
Autrefois, certains artistes utilisaient des pigments tels que le rouge de vermillon, le blanc de plomb ou l’alizarine pour réaliser leurs toiles. Ces pigments étaient souvent associés à une huile d’origine végétale ou de la cire.
1. Qu’est-ce qu’un pigment ? Quelle est la différence avec un colorant ?
2. Selon vous, pourquoi les artistes rajoutaient de l’huile ou de la cire aux pigments ?
3. On donne la formule chimique du rouge de vermillon : HgS .
Ce pigment est-il d’origine minérale ou organique? Justifier.
4. Actuellement, on n’utilise plus les peintures au plomb. Pourquoi ?
5. Choisir les deux couleurs de peinture que l’on doit mélanger pour obtenir une couleur bleue ? a. jaune et magenta
b. magenta et cyan c. jaune et cyan
6. Citer deux facteurs qui peuvent altérer la couleur d’une peinture ?
EXERCICE 5 : Les œuvres d’art et les ondes
Différentes ondes telles que les ultraviolets (UV), les rayons X (RX) et les infrarouges (IR) sont utilisées pour analyser et étudier les œuvres d’art.
1. A quelle catégorie d’ondes appartiennent les UV, RX et IR ? 2. Placer correctement ces différentes ondes sur l’axe suivant :
... ... Domaine visible ...
λ (nm) 10 400 800
3. Le tableau La Vierge du chancelier Rolin de Jan Van Eyck est analysé sous un rayonnement dont la fréquence est = 3,8 x 1012 Hz.
a) Exprimer la longueur d'onde λ du rayonnement en fonction de la fréquence ν.
b) Calculer la longueur d'onde λ du rayonnement utilisé.
c) Ce rayonnement est-il visible par l’œil humain ? Justifier.
d) Calculer l’énergie E transportée par un photon du rayonnement utilisé.
Relations : ν =
c
λ
; E = h ¿ νDonnées : Célérité de la lumière dans le vide : c = 3,00.108 m.s-1 1 nm = 10-9 m
Constante de Planck : h = 6,63.10-34 J.s EXERCICE 6 : Les matières en art
En art, on utilise souvent des objets en polyéthylène (PE), polychlorure de vinyle (PVC) et
polystyrène (PS).
1. A quelle famille de matériaux appartiennent le PE, le PVC et le PS ? 2. Par quel grand type de réaction sont-ils obtenus ?
3. Entourer la formule de l’éthylène parmi les formules ci-dessous :
CH
2=CH-C
6H
5; CH
2=CH
2; CH
2=CH-CH
3; CH
2=CH-Cl.
4. Ecrire l'équation-bilan de la réaction de polymérisation de n molécules d'éthylène.
5. La masse molaire moyenne d’un échantillon de polyéthylène est 80 kg.mol-1
. Déterminer l'indice de polymérisation n du polyéthylène.
Données :
Elément chimique Masse molaire atomique ( g.mol
-1)
C 12,0
H 1,0
EXERCICE 7 : Le naufrage du Costa Concordia Document
Le Costa Concordia est un paquebot de croisière qui fit naufrage en janvier 2012 à proximité de l'île du Giglio. La photo du naufrage a été prise avec un appareil photo numérique.
Vingt mois après le naufrage, une opération a été mise au point pour remettre le paquebot à la verticale. Une fois l’opération réussie, on observa que la partie immergée de la coque du paquebot est bien rouillée.
De plus, de nombreux objets ont étés remontés à la surface. On peut notamment citer des objets en fer, acier, or et argent. Cependant, aucun objet en zinc n’a été retrouvé. Or, on sait qu’il y avait des objets en zinc avant le naufrage.
1. Comment appelle-t-on le phénomène observé après l’opération?
2. Ce phénomène correspond à une réaction chimique mettant en jeu deux couples d’oxydoréduction : Fe2+ (aq)
/
Fe (s) et O2(g) / H2O(l).a) Ecrire la demi-équation électronique correspondant au couple Fe2+ (aq)
/
Fe (s).b) Ecrire la demi-équation électronique correspondant au couple O2(g) / H2O(l).
c) Ecrire l'équation bilan de la réaction chimique d'oxydoréduction entre le fer et le dioxygène.
3.Comment expliquer la disparition de tout objet en zinc ? 4. Quel est le métal le plus réducteur entre le zinc et le fer ?
5. Lors de la construction des bateaux, on place des plaques de zinc sur les coques. Expliquer pourquoi.
