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Examen Du PROBAT EPREUVE DE PHYSIQUE – CHIMIE Série D Session 1997 (Normale)

EXERCICE I (4 pt)

Deux molécules A et B contenant du carbone, de l’hydrogène et de l’oxygène ont la composition centésimale massique suivante : Pour A : %C = 54,55 ; %H = 9,09. Pour B : %B = 60 ; %H = 4,45 1) a/ La masse molaire de A est MA = 88gmol-1. Trouver sa formule brute. b/ Donner les formules semi-développées non cycliques des isomères de A. Les nommer. c/ Identifier A sachant qu’il est obtenu par l’oxydation d’un alcool a chaine linéaire non ramifiée. 2) B possède une fonction acide carboxylique. On verse une solution d’hydroxyde de sodium de concentration C = 0,5 mol.l-1 sur une solution aqueuse contenant m = 2g de B. L’équivalence acidobasique a lieu lorsqu’on a versé V = 22,2 ml de la solution de soude. a/ Déterminer la masse molaire MB de B. b/ Trouver sa formule brute. c/ Ecrire sa formule semi-développée sachant que sa molécule comporte un noyau benzénique sur lequel existe une fonction ester en position ortho par rapport à la fonction acide.

EXERCICE II (4 pt)

On donne les potentiels normaux des couples suivants : E0(Ag+/ Ag) = 0,8V ; E0(Fe2+/Fe) = 0,44V ; E0(Cu2+/Cu) = 0,34V. 1) Ecrire les demi-équations électroniques correspondant à ces couples. 2) Trois béchers A, B et C contiennent respectivement : A : une solution de nitrate d’argent (Ag+ + NO3-) B : une solution de sulfate de cuivre (II) (Cu2+ + SO42-) C : une solution de sulfate de fer (II) (Fe2+ + SO42-) On introduit dans A une lame de fer, dans B un fil d’argent et dans C une lame de cuivre. a/ Qu’observe-t-on dans chaque bécher ? b/ Ecrire s’il y a lieu, l’équation-bilan de la réaction qui se produit dans chaque bécher.

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3) Applications. On introduit dans de l’eau distillée une masse m de nitrate d’argent et une masse m’ de sulfate de cuivre. On dissout ces cristaux et on complète le volume a V = 750 ml. On prélève V1 = 200 ml de la solution et on ajoute de la poudre de fer en excès qu’on laisse réagir pendant longtemps, puis on filtre et sèche le solide obtenu. On constate que la poudre a augmenté de m1 = 3,665g. Dans une deuxième expérience, on prélève V2 = 200 ml de la solution initiale et on ajoute de la poudre de cuivre en excès et on procède comme précédemment. La masse de la poudre a augmenté de m2 = 1,580g. a/ Ecrire les équations de réactions qui se sont produites lors de ces expériences. b/ Calculer les masses m et m’ de cristaux de nitrate d’argent et de sulfate de cuivre. On donne les masses molaires atomiques en g.mol-1 MAg = 108 ; MN = 14 ; MO = 16 ; MCu = 63,5 ; MS = 32

EXERCICE 3 (6,5 points)

Une piste située dans le plan vertical est formée de deux parties AB et BX. AB représente une portion de circonférence de rayon r = 1m et de centre O telle que (OA, OB) = α = π/3. BX est horizontale. C et D sont des points situés à des distances BC = d1 = 2r et BD = d2 = 3r de B. Le long de cette piste, les forces de frottements sont équivalentes a une force unique f de même direction que le vecteur vitesse mais de sens contraire et de norme constante. 1) Un chariot M de masse m = 100g est lâché en A sans vitesse initiale. a/ Exprimer les vitesses VB et VC de ce chariot en B et en C, en fonction de f, r, m, α et g. b/ En déduire l’expression littérale et la valeur numérique de f sachant le chariot s’immobilise en C. 2) Le chariot est lancé maintenant de A avec une vitesse V0. Elle passe en C avec une vitesse V0’ = 2,7 m.s-1 et atteint D à la vitesse VD. Au passage par D, il heurte de plein fouet, une bille M’ de masse m’ = 1/2m, initialement au repos. La bille M’ est suspendue en un point O’ par l’intermédiaire d’un fil de longueur L = 1,2m. (Voir figure 1) a/ Calculer V0 et VD b/ Soit V1 et V2 les vitesses de M et M’ après le choc. i- Ecrire les relations de conservation de la quantité de mouvement et de l’énergie cinétique du système au cours du choc élastique. ii- En déduire V1 et V2. c/ Vérifier que l’écart maximum θ0 atteint par M’ après le choc est θ0 = 45,3°. 3) Lorsque la bille M’ est en F (position θ0), on brule le fil. Quel temps met-elle pour tomber ? prendre g = 10m.s-2

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EXERCICE 4 (5,5 points)

On associe des piles identiques de f.é.m. e0 = 1,5V et de résistance interne r0 = 0,2 en q séries de p éléments. On branche en dérivation aux bornes du générateur ainsi réalisé : un électrolyseur de f.c.é.m. e’ = 4V et de résistance interne r’ = 2 ; un résistor de résistance R = 8 (Voir figure 2). 1) On fixe p = 2 et q = 2 ; l’intensité du courant principal est I = 0,5 A. Calculer : a/ La tension UAB b/ Les intensité I1 et I2 2) On fixe p et q pour réaliser un générateur de f.é.m. E = 6V et de résistance interne r = 0,27. Déterminer les nouvelles intensités I’, I1’ et I2’. 3) On se place dans les conditions de la question 2). Calculer : a/ La puissance chimique de l’électrolyseur b/ Le rendement de l’électrolyseur c/ Le rendement du circuit

Figure 2

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Sujet de Physique 1997 probat Serie D au Togo  

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