Devoir surveillé n°3 — Semestre 2

Chimie (7 points) — Deux alcools isomères

Deux alcools A et B ont la même formule brute C₃H₈O.

Écrire leurs formules semi-développées, les nommer et donner leur classe. (1,5 pt)
On réalise l'oxydation ménagée de chacun d'eux. Quels produits peut-on obtenir, selon la quantité d'oxydant ? (2 pts)
Proposer deux tests qui permettent de distinguer le produit obtenu à partir de A de celui obtenu à partir de B. Donner les résultats attendus. (1,5 pt)
L'oxydation du propan-2-ol par les ions permanganate en milieu acide donne de la propanone. Écrire les demi-équations et l'équation bilan (couples MnO₄⁻/Mn²⁺ et C₃H₆O/C₃H₈O). (2 pts)

Physique — Exercice 1 (8 points) — Lentille convergente

Une lentille mince convergente a une distance focale f' = 10 cm. Un objet AB de hauteur 2,0 cm est placé perpendiculairement à l'axe optique, A étant sur l'axe.

L'objet est à OA = −15 cm. Calculer la position de l'image, le grandissement et la taille de l'image. Donner les caractéristiques de l'image. (3 pts)
Calculer la vergence de la lentille. (1 pt)
Faire la construction graphique à l'échelle 1/2 et vérifier les résultats. (1,5 pt)
L'objet est maintenant à OA = −5,0 cm. Calculer la position et la nature de l'image. Quel instrument réalise-t-on ainsi ? (2,5 pts)

Physique — Exercice 2 (5 points) — Miroir plan

Un rayon lumineux arrive sur un miroir plan avec un angle d'incidence i = 25°.

Énoncer les lois de la réflexion. (1 pt)
Calculer l'angle de réflexion et l'angle entre le rayon incident et le rayon réfléchi. (1 pt)
Un objet est placé à 40 cm devant le miroir. Où se trouve son image ? Quelle est sa nature ? (1 pt)
Le rayon incident restant fixe, on tourne le miroir de 10°. De quel angle tourne le rayon réfléchi ? Justifier. (2 pts)

Afficher la correction et le barème

Chimie (7 pts)

1. A : CH₃–CH₂–CH₂OH, propan-1-ol (primaire). B : CH₃–CHOH–CH₃, propan-2-ol (secondaire). (1,5)
2. A : avec l'oxydant en défaut, propanal CH₃CH₂CHO ; avec l'oxydant en excès, acide propanoïque CH₃CH₂COOH. B : propanone CH₃COCH₃. (2)
3. La DNPH est positive pour les deux (précipité jaune-orangé). La liqueur de Fehling à chaud (ou le réactif de Schiff) n'est positive que pour le propanal : précipité rouge brique (ou coloration rose). (1,5)
4. MnO₄⁻ + 8 H⁺ + 5 e⁻ → Mn²⁺ + 4 H₂O (× 2) ; C₃H₈O → C₃H₆O + 2 H⁺ + 2 e⁻ (× 5).
Bilan : 5 C₃H₈O + 2 MnO₄⁻ + 6 H⁺ → 5 C₃H₆O + 2 Mn²⁺ + 8 H₂O. (2)

Physique — Exercice 1 (8 pts)

1. 1/OA' = 1/10 − 1/15 = 1/30, donc OA' = +30 cm. γ = 30/(−15) = −2. A'B' = −4,0 cm. L'image est réelle, renversée et 2 fois plus grande. (3)
2. C = 1/0,10 = 10 δ. (1)
3. On trace le rayon passant par O (non dévié) et le rayon parallèle à l'axe (qui ressort par F'). Ils se coupent en B', à 30 cm de la lentille (15 cm sur le schéma à l'échelle 1/2), 4 cm sous l'axe. (1,5)
4. 1/OA' = 1/10 − 1/5 = −1/10, donc OA' = −10 cm et γ = (−10)/(−5) = +2. L'image est virtuelle, droite et agrandie : la lentille est utilisée comme loupe. (2,5)

Physique — Exercice 2 (5 pts)

1. Le rayon réfléchi est dans le plan d'incidence, et r = i. (1)
2. r = 25°. Angle entre les deux rayons : 50°. (1)
3. L'image est symétrique de l'objet par rapport au miroir : elle est à 40 cm derrière le miroir, soit à 80 cm de l'objet. Elle est virtuelle. (1)
4. La normale tourne de 10°. L'angle d'incidence varie donc de 10°, et l'angle de réflexion aussi : le rayon réfléchi tourne de 2 × 10 = 20°. (2)