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Devoir hebdomadaire du second trimestre 1ère C et D Durée : 4Heures Compétences

Devoir hebdomadaire du second trimestre 1ère C et D Durée : 4Heures Compétences évaluées : CD N°1 : Élaborer une explication d’un fait ou d’un phénomène de son environnement naturel ou construit en mettant en œuvre les modes de raisonnement propres aux sciences physique, chimique et technologie. CTV 8 : Communiquer de façon précise et appropriée A- CHIMIE ET TECHNOLOGIE Contexte Flora est une technicienne de laboratoire de synthèse de substances organiques. Pour les besoins d’une unité de recherche elle est invitée à fournir une masse m de nitrotoluène. Son assistant Georges soutient par ailleurs que la mononitration du toluène donne majoritairement le paranitrotoluène. Georges se propose alors de faire une série de réactions chimiques et aussi d’identifier un composé organique oxygéné B. Support : Les équations des réactions chimiques : 1- C + H2 Pd désactivé D 2- D + H2O H2SO4 E 3- D + H2 Ni F 4- F + Cl2 lumière CH3 – CH2Cl + G 5- G + H2O H3O+ + Cl– 6- nD P (n IN*) 7- Styrène(phényléthylène) + H2 Ni H Température ordinaire - La chloration de H en présence de la lumière vive donne deux dérivés monochlorés et du chlorure d’hydrogène. - En présence de chlorure d’alumimium (AlCl3), la chloration du composé A conduit à trois produits monochlorés et du chlorure d’hydrogène. Résultats de l’expérience réalisée pour identifier l’alcool B L’analyse élémentaire d’un composé organique oxygéné B donne un pourcentage en masse d’oxygène % O = 21,62%. Le composé B est issu de l’hydratation d’un alcène A dont on obtient deux isomères B et B. Les chaines carbonées des composés B et B’ sont linéaires et l’isomère B’ de B pourrait aussi ètre obtenu à partir de l’hydratation de l’alcène A’ isomère de A ; A’ étant symétrique. Résultats de l’expérience réalisée sur le toluène  La mononitration d’une masse m = 92 kg de toluène donne trois dérivés avec un rendement de la réaction étant supposée égale à r = 90%.  Au cours de cette réaction, il s’est formé 2% du métanitrotoluène, de l’orthonitrotoluène et un volume V = 80,7 L du paranitrotoluène.  Le paranitrotoluène est un liquide de masse volumique a = 1100 kg.m-3 On donne en g/mol : M(C) = 12 ; M(H) = 1 ; M(O) = 16 m = 290g. Tâche : Élaborer une explication aux faits. Consigne 1°) 1.1 Écrire les formules semi-développées et noms des composés C, D, E, F, G et P puis l’équation-bilan traduisant la formation du composé aromatique H. 1.2 Expliquer la formation des deux dérivés monochlorés obtenus lorsque le mélange de H et du dichlore est exposé à la lumière puis écrire les formules semi-développées et les noms de ces deux dérivés. 1.3 Expliquer la formation des trois dérivés monochlorés obtenus lorsque le composé H réagit avec le dichlore en présence de AlCl3 puis écrire les formules semi-développées et les noms de ces trois dérivés. 2°) 2.1 Donner tout en justifiant la réponse, la famille chimique du composé B puis déterminer sa formule brute. 2.2 Ecrire toutes les formules semi développées et noms des isomères ayant la même famille chimique que B. 2.3 Identifier le composé B et son isomère B’ à partir des informations du support. 3°) 3.1 Écrire en utilisant la formule brute du toluène, l’équation bilan de la réaction traduisant la mononitration du toluène. 3.2 Déterminer la masse totale de nitrotoluène obtenu à partir de la masse m de toluène. 3.3 Apprécier en vous appuyant sur les pourcentages des isomères orthonitro toluène et paranitrotoluène, la réaction de Georges. epreuvesetcorriges.com  OI = OK = OM = = 1m  Masse du solide ponctuel m = 500g  = 30° ; = 25° et g = 10N.Kg-1  Les frottements sont négligeables B- PHYSIQUE ET TECHNOLOGIE Contexte Maroine et Alain sont deux camarades de classe. Ils sont confrontés à l’application de certaines lois de la dynamique dans les trois situations problèmes ci- après : Situation problème 1 : il s’agit de déterminer l’énergie cinétique d’un solide en mouvement de rotation. (document 2). Situation problème 2 : il s’agit de chercher la vitesse linéaire d’un siège chargé M lorsque le câble s’écarte d’un angle de la verticale (document 1). Situation problème 3 : il s’agit de réussir à lancer d’un point I la bille et de déterminer sa vitesse au point D (document 3). Support Document 1 Un pendule constitué d’une bille ponctuelle de masse m suspendu à un fil de masse négligeable et de longueur ℓdont l’autre extrémité est fixée en un point O d’un axe verticale (∆). Un dispositif permet de faire tourner cet axe (voir figure). Document 2 Document 3 Une piste comprend un plan incliné AB faisant un angle avec l’horizontale, une portion BC rectiligne et horizontale, une portion circulaire CD de centre O et de rayon r. les points A, B, C et D sont situés dans le même plan vertical (voir figure)  Les frottements sont négligés sur les parties AB et CD. Sur la portion BC, il existe des forces de frottements équivalentes à une force unique ⃗opposée au vecteur vitesse.  La position de référence des énergies potentielles de pesanteur est prise à l’horizontale passant par O’.  On abandonne en un point K du plan incliné un solide (S) ponctuel de masse m, sans vitesse initiale. Le solide arrive en C, aborde la partie circulaire CD avec une vitesse nulle. On le repère en un point M défini par l’angle φ = OC ⃗, OM ⃗. Tâche : Elaborer des explications aux faits Consigne 1- Figure 1 1.1. Proposer une démarche pour calculer la valeur de la vitesse du solide ponctuel en M. 1.2.Déduire la valeur de la vitesse du solide ponctuel en I. 1.3.Donner les caractéristiques du vecteur vitesse du solide ponctuel lors de son premier passage par le point I. 2- 2.1.Déterminer le moment d’inertie du système de la figure 2. 2.2.Déterminer l’angle que le fil doit faire avec la verticale pour que le solide ponctuel fasse demi-tour après son premier passage en I (figure 1). 2.3. Le moment d’inertie du système matériel de la figure2 vaut 0,375kg. m2. Calculer l’énergie cinétique du système de la figure 2 si sa vitesse angulaire est une constante tel que ω = 6rad. s-1 3- 3.1.Proposer une explication à la détermination de la longueur KB. 3.2.Exprimer la vitesse V du solide au point M en fonction de g, r et puis calculer sa valeur au passage en O’. 3.3.En utilisant la conservation de l’énergie mécanique, donner la valeur de la vitesse de (S) en D puis décrire le mouvement ultérieur de (S). La verticale K M I ℓ O Figure 1 (S1) (S2) ℓ Figure 2  S1 : barre homogène de longueur ℓ= 50 cm et de masse m1 = 1 kg  S2 : boule de masse m2 = 800g et de rayon r = 10 cm M = 100g ; g = 10m/s² ; BC = 3m ; = 40° ; r = 1,5m; f = 0,32N K D M O’ Ep = 0J O C B A epreuvesetcorriges.com Bonne réflexion epreuvesetcorriges.com uploads/s1/ devoir-chimie-1ere-cd.pdf