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Ouverture
p. 1-11
1. Constitution et transformations de la matière
Constitution de la matière à l'échelle microscopique et macroscopique
Ouverturep. 12-13
Modélisation des transformations de la matière et transfert d'énergie
Ouverturep. 108-109
2. Mouvement et interactions
Mouvement et interactions
Ouverturep. 212-213
3. L'énergie, conversions et transferts
L'énergie : conversions et transferts
Ouverturep. 276-277
4. Ondes et signaux
Ondes et signaux
Ouverturep. 318-319
Méthode
Annexes
Rabats de début
Rabats
Lexique
p. 415
Rabats de fin
Rabats
/ 415
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Chapitre 22
Exercices

Pour s'entraîner

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24
Autour de l'or

✔ RAI/ANA : Faire le lien entre les modèles microscopiques et les grandeurs macroscopiques

En 2016, la statue de l'archange du Mont- Saint-Michel a été redorée avec une masse de 128 g d'or. Un bijoutier normand cherche à connaître le nombre d'alliances 18 carats correspondant à cette quantité d'or. Une alliance 18 carats contient une quantité moyenne de matière d'or de : n_{\text {or}} = 1{,}83 \times 10^{-2} mol.

Placeholder pour Photographie d'un archange doré au Mont-Saint-Michel. Ailes déployées, ép�ée à la main, il se tient sur une colonne.Photographie d'un archange doré au Mont-Saint-Michel. Ailes déployées, épée à la main, il se tient sur une colonne.
1. Déterminer la masse en or d'une alliance 18 carats.
2. Déterminer le nombre d'alliances que l'on peut fabriquer avec la même masse d'or que sur la statue.
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Supplément numérique


Découvrir en vidéo comment l'archange a été redoré par des artisans.
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25
Aspartame et soda

✔ REA : Agir de façon responsable : respecter les règles de sécurité

L'aspartame \text{C}_{14}\text{H}_{18}\text{O}_{5}\text{N}_{2} est un édulcorant, une molécule au goût 200 fois plus sucré que le sucre alimentaire (saccharose). La réglementation impose une dose journalière admissible (DJA) de 40 mg/kg de masse corporelle de l'individu. Un adolescent diabétique de 55 kg en consomme régulièrement dans des sodas qui indiquent une masse de 500 mg pour 1,0 L de boisson.

1. Déterminer la quantité de matière d'aspartame contenue dans 1,0 L de soda.

2. Quel volume de soda l'adolescent peut-il ingérer quotidiennement sans dépasser la dose d'aspartame conseillée ?
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QCM comparatif

✔ RAI/ANA : Utiliser des observations/des mesures/des documents pour répondre à une problématique

Identifier la bonne réponse pour chaque question.

1. Un patient réalise deux analyses de sang : pour 1 L de sang, la première indique 8,5 mg de créatinine \text{C}_4\text{H}_7\text{N}_3\text{O} et la seconde 4{,}42 \times 10^{-5} mol de créatinine.

a. résultat (analyse 1) \lt résultat (analyse 2).
b. résultat (analyse 1) = résultat (analyse 2).
c. résultat (analyse 1) \gt résultat (analyse 2).


2. 0,1 mol de gaz 1 et 3,0 L de gaz 2 avec un volume molaire V_\text{m} = 24,0 L·mol-1, dans les mêmes conditions.

a. n(gaz 1) \lt n(gaz 2).
b. n(gaz 1) = n(gaz 2).
c. n(gaz 1) \gt n(gaz 2).
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Savon de Marseille

✔ VAL : Traiter/exploiter/modéliser numériquement un ensemble de mesures

Placeholder pour Photo de savons de Marseille cubiques, variés, dans des bassines métalliques. Différents parfums et couleurs visibles.Photo de savons de Marseille cubiques, variés, dans des bassines métalliques. Différents parfums et couleurs visibles.

Le savon de Marseille est vendu en cube de 600 g. On considère, avec les pertes des différentes étapes de fabrication, que 1,0 mol d'huile permet d'obtenir 2,1 mol de savon. Le savon a pour formule brute \text{C}_{18}\text{H}_{33}\text{O}_2\text{Na}.

1. Calculer la quantité de matière correspondant à une tonne d'huile.
2. Déterminer alors la quantité de matière de savon obtenue.

3. En déduire la masse totale de savon.

4. Déterminer le nombre de cubes de savon.
Donnée
  • Masse molaire de l'huile : M_{\text {huile}}= 884,0 g·mol‑1.
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28
Comprendre les attendus
Détartrage d'une bouilloire

✔ RAI/MOD : La quantité de matière
✔ MATH : Calcul littéral (résoudre une équation)

Les acides réagissent avec le calcaire \text{CaCO}_3 en formant du dioxyde de carbone \text{CO}_2. Ils sont utilisés pourdétartrer une bouilloire électrique.
La bouilloire est placée sur une balance. Au début de la manipulation, la balance indique une masse totale d'eau et d'acide m_1 = 496,1 g. Au bout de 30 min, la balance indique une masse m_2 = 491,3 g. La totalité du calcaire dans la bouilloire a réagi.

1. En faisant l'hypothèse que la perte de masse est due uniquement au \text{CO}_2 libéré, déterminer la quantité de matière de \text{CO}_2 dégagé lors du détartrage.

2. En déduire le volume de gaz libéré (V_m = 24 L·mol-1).

3. La réaction crée une mole de gaz pour une mole de calcaire éliminé. Déterminer la masse de calcaire présent initialement dans la bouilloire.

Détails du barème
TOTAL /6 pts

1 pt
1. Écrire la formule littérale, faire l'application numérique de la masse molaire de \text{CO}_2.
1 pt
1. Écrire la formule littérale, poser le calcul, donner le résultat et l'unité de la quantité de \text{CO}_2.
1 pt
2. Écrire la formule littérale, poser le calcul, donner le résultat et l'unité du volume de \text{CO}_2.
1 pt
3. Écrire la similitude des quantités.
1 + 1 pts
3. Écrire complètement les calculs de masse molaire et masse de \text{CaCO}_3.
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29
La vitamine C

✔ RAI/ANA : Construire un raisonnement, communiquer sur les étapes

La vitamine C, de formule brute \text{C}_6\text{H}_8\text{O}_6, est une molécule indispensable à l'organisme, qui intervient notamment dans l'absorption du fer nécessaire à la synthèse des glo- bules rouges. Très présente dans les fruits et légumes, elle doit être consommée à hauteur de 6{,}25 \times 10^{-4} mol par jour selon l'AFSSA (Agence française de sécurité sanitaire des aliments). Un jus d'orange industriel indique qu'un verre de 20 cL de jus d'orange apporte plus de la moitié de la vitamine C quotidienne.

1. Déterminer la masse de vitamine C à ingérer quotidiennement.

2. Pour couvrir les apports en vitamine C, est-il préférable de consommer un jus d'orange fraîchement pressé ou en brique industrielle ?
3. L'indication du fabricant est-elle juste ?
Donnée
  • Masse en vitamine C pour un verre de 20 cl :
    jus d'orange industriel à base de concentré : 65 mg ;
    jus d'orange maison : 125 mg.
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30
Composition d'eau d'une station d'épuration

✔ VAL : Exploiter numériquement des mesures

Placeholder pour Photo aérienne d'une station d'épuration moderne: bassins circulaires et rectangulaires pour le traitement des eaux usées.Photo aérienne d'une station d'épuration moderne: bassins circulaires et rectangulaires pour le traitement des eaux usées.

Les rejets industriels dans les cours d'eau sont réglementés et nécessitent parfois la mise en place d'une station d'épuration des eaux usées.
Une entreprise de traitements de surface l'exploite pour surveiller les rejets en élément chrome, cuivre, nickel, zinc et en ions sulfate \text{SO}^{2-}_4. Suite à un incident de vanne, une analyse des eaux usées est réalisée. Pour un litre d'eau traitée, les masses maximales rejetables et les résultats d'analyse sont résumés dans le tableau ci-dessous.

Résultats d'analyse d'un litre d'eau traitée
Composé\text{Cu}\text{Zn}\text{Ni}\text{Cr}\text{SO}_4^{2-}
\bf{n_\text{composé}} (en mmol)0,2520,1070,3060,4231,31
\bf{m_\text{max}} (en mg)0,1015,015,015,0150

1. Déterminer les masses des différents constituants de l'échantillon d'eau analysée.

2. Cet incident de vanne peut-il avoir des conséquences ?
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31
Le début des vendanges

✔ RAI/ANA : Utiliser des mesures pour répondre à une problématique

La maturité du raisin est un élément essentiel pour le début des vendanges et l'obtention d'un vin de qualité. Un des critères est la teneur en sucre du raisin : elle est mesurée à l'aide d'un réfractomètre. La mesure de l'indice de réfraction permet de connaître la masse de sucre dans 1,00 L de jus de raisin. On fait l'hypothèse que le sucre du raisin n'est que du saccharose \text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11}.
Un laboratoire de contrôle mesure un indice de réfraction de 1,364 5 pour le jus de raisin d'un vigneron. Il est considéré qu'une teneur satisfaisante en sucre est atteinte pour 0,585 mol de saccharose dans 1,00 L de jus.

Évolution de l'indice de réfraction en fonction de la masse de sucre dans 1 L de solution.

Évolution de l'indice de réfraction en fonction de la masse de sucre dans 1 L de solution.

1. Déterminer la masse de saccharose lors de ce contrôle.

2. Déterminer la quantité de matière de saccharose correspondante.
3. Le vigneron peut-il commencer les vendanges ?
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32
Copie d'élève à commenter

Proposer une justification pour chaque erreur relevée par le correcteur.

1. La masse d'un litre de vinaigre est m = \rho \cdot V = 1 010 g. Comme le vinaigre contient 8 % d'acide en masse, on a :
m_{a c i d e}=\dfrac{8 \times 1010}{100}=80\text{,}8 \ \color{red} Ø


2. La masse molaire de l'acide acétique vaut : \xcancel{M(\text{C}_2\text{H}_4\text{O}_2) =} \xcancel{12\times M(\text{C}) + 1 \times M(\text{H}) + 16 \times M(\text{O})}

3. L'expression littérale donnant la quantité de matière d'acide acétique est n(\text{C}_2\text{H}_4\text{O}_2) = \dfrac{80,8}{60} \ \color{red} Ø
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