Série d'exercices sur les Matières plastiques - TL2

 

Les applications multiples des matières plastiques sont dues à leurs propriétés légères, solides, transparentes, imperméables, facilement façonnables, peu coûteuses, inaltérables, isolantes etc...Mais leur succès pose problème. Leur élimination est rendue difficile en raison de leur durée de vie élevée et leur faible biodégradabilité. De ce fait leur accumulation dans l'environnement et par conséquent, leur recyclage semble inévitable. L'incinération est une alternative qui présente l'avantage d'éliminer les déchets plastiques difficilement triables. De plus, l'énergie fournie par cette combustion est transformée en énergie électrique ou récupérée pour chauffer certains immeubles. Néanmoins l'incinération rejette dans l'atmosphère de nombreux gaz dont certains contribuent au réchauffement de la planète par effet de serre. De nouvelles pistes de recherche sont explorées pour valoriser les matières plastiques après usage; non seulement il est nécessaire de préserver la nature, mais il faut également éviter l'épuisement des matières premières nécessaires à leur fabrication, le pétrole notamment. La voie la plus récente s'oriente vers les plastiques biodégradables et les bioplastiques.

 

1. Donner un titre au texte. 

 

2. Définir les mots : recyclage, biodégradable. 

 

3. Pourquoi note-t-on une accumulation de matières plastiques dans l'environnement ? 

 

4. Quels sont les avantages et les inconvénients des solutions préconisées pour éliminer les matières plastiques.

1. Recopier et compléter les phrases 

 

1.1. Par chauffage, on peut classer les matières plastiques en deux categories : les ................ qui fondent sous l'action de la chaleur et les .................... qui ................ sous l'action de la chaleur 

 

1.2. Le degré de polymérisation d'un polymère est le nombre de ........... que comporte chacune de ses macromolécules.

 

1.3. Le polystyrène résulte de la polymérisation du monomère appelé ........... Le nombre moyen de ............... que comporte la macromolécule est appelé..................de polymérisation

 

2. Choisir la bonne réponse et justifier

 

2.1. Lors du test de Belstein la couleur verte prise par la flamme montre que le matériau considéré contient :

 

a) du chlore ;                        

 

b) du sodium ;                                                          

 

c) du fluor

 

2.2. Lorsqu'on achète un appareil électroménager, on trouve dans le carton un emballage blanc, solide, léger, il s'agit d'un :

 

a) $P V C$ ;                             

 

c) polyéthylène ;                                                   

 

d) polystyrène

 

3. Répondre par Vrai ou faux. Corriger si c'est faux

 

3.1. Les polymères qui à froid retrouvent leur forme initiale après déformation sont des thermodurcissables

 

3.1. Le $PVC$ est issu d'une réaction de polycondensation

On réalise la polymérisation de l'éthylène $(CH_{2}=CH_{2})$, l'indice de polymérisation obtenu est $n=15\cdot10^{3}.$

 

3.1. Quels sont le nom du composé obtenu et son abréviation ?

 

3.2. Écrire l'équation de cette polymérisation. 

 

3.3. Calculer la masse molaire moléculaire du composé obtenu.

 

3.4. Quel est le volume d'éthylène nécessaire dans les conditions normales de température et de pression à l'obtention de $100\,kg$ du polymère ?

 

On donne : 

 

$M(H)=1g/mol$ ; 

 

$M(C)=12g/mol.$ 

 

Volume molaire : $V_{m}=22.4L/mol$

Données, masses molaires, en $g/mol$ : 

 

$M(H)=1$ ; 

 

$M(C)=12$ ; 

 

$M(O)=16$ ; 

 

$M(Cl)=35.5.$

 

Le $1\;,\ 1-$dichloroéthylène est un puissant solvant très inflammable de formule brute $C_{2}H_{2}Cl_{2}.$

 

On étudie sa réaction de polymérisation.

 

1. Écrire la formule semi-développée du $1\;,\ 1-$dichloroéthylène.

 

Pourquoi le $1\;,\ 1-$dichloroéthylène peut-il se polymériser ? 

 

2. Écrire l'équation de la réaction de polymérisation de ce composé. 

 

3. Nommer, dans le système international, le polymère obtenu. 

 

4. La masse molaire moyenne du polymère est $M=12\,kg\cdot mol^{-1}.$ 

 

Calculer son degré de polymérisation.

 

5. La combustion de ce polymère est déconseillée du fait du dégagement d'un gaz polluant et d'un gaz toxique. 

 

Nommer ces deux gaz. 

Le polychlorure de vinylidène $(C_{x}H_{y}Cl_{z})_{n}$ est un polymère obtenu par polymérisation. L'analyse montre qu'il contient en masse $73.2\%$ de chlore ; $24.8\%$ de carbone et $2\%$ d'hydrogène

 

1. Le polymère a une masse molaire moyenne de $121kg/mol$ et un degré de polymérisation de $1250.$

 

Calculer la masse molaire $Mo$ du monomère $A.$

 

2. Déterminer la formule brute du monomère $A$

 

3. Donner les deux formules semi-développées de $A$

 

4. Sachant que dans le momère $A$, les deux atomes de chlore sur le même atome de carbone, donner le motif du polychlorure de vinylidène 

 

On donne en $g/mol$ : $C$ : $12$ ; $Cl$ : $35.5$ ; $H$ : $1$

Depuis quelques années, sont apparues des fibres à base de polymères utilisées pour la fabrication des vêtements de hautes performances (imperméables et respirant, coupe-vent...).

 

Pour former un des polymères on utilise, comme molécule de base, le tétrafluoréthylène $(T.F.E)$ de formule $CF_{2}=CF_{2}$

 

1. Écrire l'équation de polyaddition qui conduit au polymère nommé le Polytétrafluoroéthylène $(P.T.F.E)$

 

2. On détermine par analyse l'indice  de polymérisation d'un échantillon de $P.T.F.E$ est $n=1000$

 

Déterminer alors la masse molaire moyenne du polymère

 

3. Le polymère précédent est formé par polyaddition. Citer alors deux autres familles de polymères obtenues par ce type de réaction

 

Données : 

 

$M(C)=12g\cdot mol^{-1}$ ; 

 

$M(F)=1912g\cdot mol^{-1}$

1. Après production au niveau de la centrale, l'électricité fournie par la Société nationale d'électricité du Sénégal « Senelec » est transportée à haute tension sur de très longues distances par des câbles mais elle est utilisée à domestique à basse tension.

 

1.1. Expliquer pourquoi le courant électrique est transporté à haute tension de la centrale de production vers les utilisateurs.

 

1.2. Utilise-t-on un transformateur abaisseur de tension ou élévateur de tension au sortir de la centrale électrique ?

 

3.2. La facture d'électricité délivrée par la Senelec est calculée sur la base de la quantité d'énergie électrique consommée par l'utilisateur et mesurée par le compteur électrique.

 

A titre d'exemple, la facture d'électricité d'un « goorgoorlu » se présente comme suit :

$$\begin{array}{|l|l|l|l|} \hline \text{Tranche}&\text{Consommation (kWh)}&\text{Tarif (CFA/kWh)}&\text{Montant}\\ \hline \text{1er tranche}&160&106.4&\\ \hline \text{2e tranche}&160&114.2&\\ \hline \text{2e tranche}&160&114.2&\\ \hline \text{3e tranche}&96&117.3&\\ \hline \text{Total}&96&117.3&\\ \hline\end{array}$$

 

2.1. Sur la facture, l'énergie électrique consommée est exprimée en $kWh.$

 

a) Rappeler le nom et le symbole de l'unité d'énergie dans le Système International (SI)

 

b) Convertir $1\,kWh$ en unité SI

 

2.2. Quelle est la consommation totale du « goorgoorlu » en $kWh$ et quel est le montant en $C.F.A$ qu'il doit, hors taxe ? 

 

Recopier le tableau et y reporter les valeurs trouvées. 

 

2.3. Ce goorgoorlu doit en outre payer une taxe communale qui s'élève à $2.5\%$ du montant hors taxe, une redevance qui s'élève à $920\ F$ et la taxe sur la valeur ajoutée $(T.V.A)$ dont le montant est $18\%$ hors taxe.

 

Calculer la somme nette que ce « goorgoorlu doit à la Senelec.