controle de maths
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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
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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.