controle de maths

1  

1,5  

1  

___

1  

2  

2  

2  

Chaque   résultat   doit   être   accompagné  de   son  unité   et   donné   avec   un  nombre  de   chiffres   significatifs   cohérent  avec  les  données.    

Exercice  n°1  :  (3,5  points)                              Donnée:  Le  kilowatt  heure  (kWh)  est  une  unité  d’énergie  utilisée  par  EDF,  1  kWh  =  3,6  ×  106  J.  

1. Calculer  l’énergie  reçue  par  une  Iampe  basse  consommation  pendant  sa  durée  de  vie  en  kWh  puis  en  J.  

2. Calculer  l’énergie  reçue  par  une  lampe  à  incandescence  pendant  sa  durée  de  vie  en  kWh.  Faire  de  même  pour  une  durée  égale  à  8000  heures.  

3. En  comparant  les  énergies  reçues  par  ces  deux  lampes,  expliquer  pourquoi  l’ADEME  préconise  l’utilisation  des  lampes  basse  consommation  plutôt  que  des  lampes  à  incandescence.  

Exercice  n°2  :  (7  points)  Pour  déterminer  les  propriétés  énergétiques  du  gazole,  on  le  modélise  souvent  par  du  dodécane  de  formule  brute  C12H26.  Sa  combustion  dans  les  moteurs  produit  du  dioxyde  de  carbone,  gaz  à  effet  de  serre  favorisant  le  réchauffement  climatique.  On  étudie  un  véhicule  diesel    consommant  5,0  litres    pour  100  km. Données  

• Masse  volumique  du  dodécane:  ρ=  750  g.L-­‐1  • Masse  molaire  du  dodécane  :  M=  170  g.mol-­‐1  ;  Masse  molaire  du  dioxyde  de  carbone,  M’=44  g.mol-­‐1  • Energie  molaire  de  combustion  du  dodécane  :  E  =  7,6  ×103  kJ.mol-­‐1  

 1. Écrire  l’équation  de  la  réaction  de  combustion  complète  du  dodécane.  2. Calculer  la  quantité  de  matière  n  de  dodécane  consommé  par  kilomètre.  3. Calculer  la  masse  de  dioxyde  de  carbone  produit  par  kilomètre  parcouru  par  ce  véhicule.  On  pourra  

s’aider  du  tableau  d’avancement  ci-­‐dessous(Le  dioxygène  est  bien  évidemment  en  excès).    4. Calculer  l’énergie  libérée  Elib  en  kilojoule  par  la  combustion  du  dodécane  par  kilomètre  parcouru.    

Equation Avancement  

Etat initial

Etat final

Jeudi  31/05/2012     DEVOIR  SURVEILLE  N°6     1ère  S  

Document  1  :    L’ADEME  (l’Agence  de  l’environnement  et  de  la  maîtrise  de  l’énergie)  recommande  l’utilisation  de  lampes  fluocompactes  (LFC),  plus  économiques  et  plus  écologiques  que  les  lampes  à  incandescence  traditionnelles.    Toutefois,  cet  organisme  insiste  sur  la  nécessité  de  respecter  les  consignes  de  tri  afin  de  favoriser  le  recyclage  des  LFC  :  en  effet,  elles  contiennent  de  faibles  quantités  de  mercure.  

Document  2  :  lampe  LFC  et  lampe  à  incandescence       Lampe  LFC  (basse  

consommation)  Lampe  

incandescence  Puissance  en  Watt  (W)   15   60  

Durée  de  vie  en  heure  (h)   8000   1000  

2  

2  

0,5  

1  

1  

___

0,5  

0,5  

0,5  

0,5  

0,5  

0,5  

___

Exercice  n°3  :  (6,5  points)      

1. Pour  chaque  couple  de  la  pile,  écrire  la  demi-­‐équation  d’oxydoréduction.  2. Ecrire  l’équation  de  Ia  réaction  qui  a  lieu  quand  Ia  pile  est  en  fonctionnement.  3. Le  dioxygène  est  le  «  combustible  »  de  la  pile.  Est-­‐ce  un  oxydant  ou  un  réducteur  ?  4. Sur  le  schéma  de  Ia  pile  et  indiquer  Ie  sens  de  circulation  du  courant  et  des  porteurs  de  charges  dans  

les  fils.    5. Citer  l’un  des  intérêts  de  cette  pile  à  combustible.  

Exercice  n°4  :  Nomenclature  (3  points)  

Nommer  les  4  molécules  suivantes    et  donner  les  formules  semi-­‐développées  des  2  molécules  dont  vous  avez  les  noms.  

……………………………………………….…………..         ……………………………………………….…………..  

……………………………………………….…………..         ……………………………………………….…………..  

2-­‐méthylhexan-­‐3-­‐one           2-­‐éthylbutanal  

CH3 CH

CH3

C

O

OH

CH3 CH2 C CH3

O

O

C

H

CH2 CH

CH3

CH2 CH3

CH3

CH2

CH OH

CH3

Document  1  :  La  pile  à  combustible  Suite  à  la  prise  de  conscience  des  problèmes  liés  au  réchauffement  de  la  planète,  la  pile  à  combustible  est  apparue  comme  une  alternative  crédible  aux  énergies  fossiles.  La  pile  à  combustible  est  alimentée  en  dihydrogène  et  en  dioxygène  en  continu.  Le  réacteur  est  composé  de  deux  compartiments  reliés  par  un  électrolyte  acide.    Les  couples  oxydant/réducteur  mis  en  jeu  lors  de  la  réaction  sont  :  H+(aq)/H2(g)  ;  O2(g)/H2O(l).    

Document  2  :  Schéma  de  la  pile  à  combustible  

Correction  du  devoir  n°6  Exercice  1  

1. L’énergie  reçue  par  une  Iampe  basse  consommation  pendant  sa  durée  de  vie  est  E  =  P×t  A.N.  :     E=15×8000  

E=1,2×102  kWh  Soit  E  =  1,2×102×3,6  ×  106=4,3  ×  108  J  

 2. L’énergie  reçue  par  une  lampe  à  incandescence  pendant  sa  durée  de  vie  :  E  =  P×t  

A.N.  :     E=60×1000  E=60  kWh  

Pour  une  durée  de  vie  de  8000  h  :    E  =  60  ×8=4,8  ×  102  kWh  

3. L’ADEME  préconise  l’utilisation  des  lampes  basse  consommation  plutôt  que  des  lampes  à  incandescence  car  elles  consomment  480-­‐120=360  kWh  de  moins  pour  une  durée  de  8000  h.    

 Exercice  2  :  

1. C12H26  (g)  +  (37/2)  02  (g)  →    12  CO2  (g)  +  13  H2O  (l)  

Soit     2  C12H26  (g)  +  37  02  (g)  →    24  CO2  (g)  +  26  H2O  (l)  

2. La  voiture  consommé  5,0  L  pour  100  km  soit  0,050  L  pour  1  km.  

La  masse  volumique  du  dodécane  est  ρ=  750  g.L-­‐1  .  Or  ρ=m/V  soit  m=ρ×V  m=750×0,05  =  37,5  g  La  voiture  consomme  37,5  g  de  dodécane  pour  1  km.  Soit  une  quantité  de  matière  n=m/M  =  37,5/170=0,22  mol  

3. Le  réactif  limitant  de  la  réaction  est  le  dodécane  donc  l’avancement  maximum  est  xmax=n/2.  La  quantité  de  dioxyde  de  carbone  est  n’=24xmax=12  n  n'=  12×0,22=2,6  mol    La  masse  de  dioxyde  de  carbone  formé  est  donc  m’=n’×M’  m'=2,6×44  m’=1,1×102    g    

4. Pour  parcourir  1km,  il  faut  0,22  mol  de  dodécane  soit  une  énergie  libérée  :  E=  0,22×7,6  ×103  E=1,7×103  kJ  

 Exercice  3  :  

1. Couples  H+/H2  et  O2/H2O  A  l’anode  :  H2  →  2  H+  +  2  e-­‐    et    à  la  cathode  :  2  H+  +    ½  O2  +  2  e-­‐  →  H2O  

2. donc  l’équation  est  H2  +    ½  O2→  H2O    3. Le  dioxygène  est  un  oxydant.  4. Les  électrons  se  déplacent  de  l’anode  négative  vers  la  cathode  positive  et  le  sens  du  courant  est  du  +  vers  le  -­‐

.  5. L’un  des  intérêts  de  la  pile  à  combustible  est  qu’elle  ne  rejette  pas  de  gaz  à  effet  de  serre  mais  que  de  l’eau.