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Examen Du PROBAT EPREUVE DE PHYSIQUE – CHIMIE Série D Session 2005 (Normale)

EXERCICE 1

On dispose du toluène ou du méthylbenzène noté A.

1. Ecrire la formule semi-développée puis la formule brute de A. (1pt)

2. Lors de la coloration de ce composé, on a isolé un dérivé noté B contenant par molécule X atome de chlore. a/ Décrire les conditions expérimentales de cette réaction de substitution, en supposant qu’elle ne porte que sur le noyau benzénique de A. (0,5pt) b/ Ecrire en fonction de X la formule brute de B. (0,75pt)

3. Au cours de cette réaction, on utilise m=40g de A et on obtient une masse de m’= 16,1g de B. a/ Déterminer la masse molaire MB de B sachant que la réaction de A donnant B s’effectue avec un rendement η= 23%. (1pt) b/ Déterminer X et écrire la formule brute de B. (0,5pt) c/ Ecrire trois formules semi-développées de B. (0,5pt)

4. Le composé A peut être obtenu à partir du benzène et du chlorure d’alkyle. a/ Identifier ce chlorure d’alkyle et écrire l’équation de cette réaction. (0,5pt) b/ Quel volume minimal V de benzène est nécessaire pour avoir une masse m1 = 50g de A sachant que la masse volumique du benzène est ρ = 880Kg.m3. (0,75pt) On donne en g.mol-1 : M C = 12 ; M H = 1 ; M Cl = 35,5.

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EXERCICE 2

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Deux béchers contiennent l’un une solution de sulfate de nickel de concentration molaire 1 mol.l-1, l’autre une solution de sulfate de cuivre de concentration molaire 1,02 mol.l-1. On plonge dans le premier bécher une lame de nickel, dans le deuxième une lame de cuivre. On associe les demi-piles à l’aide d’un pont électrolytique. Les potentiels normaux des couples Ni2+/Ni et Cu2+/Cu sont respectivement -0,25V et 0,34V. Les volumes des deux solutions sont égaux à 50ml. 1. a/ Faire le schéma de cette pile en précisant les pôles. (1pts) b/ Déterminer la f.é.m. de la pile. (0,5pt)

2. La pile débite un courant d’intensité pratiquement constante I = 60mA. a/ Au bout de quel temps la concentration molaire [Cu2+] sera-t-elle égale à 1 mol.l-1 ? (0,5pt) b/ Quelle sera alors la concentration molaire [Ni2+] ? (0,75pt) c/ Pendant cette durée t, la masse de l’une des électrodes augmente de ∆m. De quelle électrode s’agit-il ? Calculer l’augmentation de cette masse ∆m. (1pt) d/ Pendant cette durée la f.é.m. reste pratiquement constante. Quelle est l’énergie chimique transformée en énergie électrique pendant cette durée ? (0,75pt) Données : Ne = 96500C.mol-1 Masses atomiques en g.mol-1 : M(Cu) = 63,5 ; M(Ni) = 58,7 ; M(S) = 32 ; M(O) = 16 ; M(H) =1.

EXERCICE 3

L’extrémité d’une corde horizontale est excitée par un vibreur sinusoïdal. L’autre extrémité est enrobée de coton peu tassé. 1. Quel est le rôle du coton ? (0,5pt) 2. On éclaire la corde avec un stroboscope. La plus grande fréquence des éclairs pour laquelle la corde parait immobile est Ne= 100Hz. Quelle est la fréquence du vibreur ? (0,5pt) 3. La corde apparemment immobilisée a la forme d’une sinusoïdale de longueur d’onde 8cm. En déduire la célérité des vibrations transversales le long de cette corde. (0,5pt) 4. On augmente la tension de la corde. a/ La corde est-elle immobilisée pour la même fréquence Ne du stroboscope ? (0,5pt) b/ La longueur d’onde est-elle modifiée ? (0,5pt) 5. On constate alors que deux points M et N distants de 18cm vibrent en phase. Quelles sont les valeurs possibles de la longueur d’onde λ’. (On supposera λ’≥ 2cm) (1pt) 6. On constate également que deux points M et N distants de 18cm vibrent en opposition de phase. Quelles sont les valeurs possibles de λ’ ? En tenant compte des résultats précédents, quelle valeur peut-on retenir pour λ’ ? (0,5pt)

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EXERCICE 4 :

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On dispose d’une poulie en forme de disque notée S, de rayon r= 20cm. Sur un chantier de construction, le câble de la poulie S tire une charge de masse m = 100Kg qui glisse avec frottements sur un plan incliné d’un angle α = 12° avec l’horizontale. Le moteur électrique qui fait tourner S a une puissance P = 1800w et un rendement η = 60%. 1. Sachant que la charge est tirée à vitesse constante v = 0,5m/s, calculer la vitesse angulaire ω du moteur. (0,5pt) 2. a/ Calculer l’intensité de la tension du câble. (0,75pt) b/ Calculer le moment du couple moteur. (0,75pt) c/ Déterminer l’intensité f des forces e frottement exercées par le plan sur la charge. (0,75pt) d/ Calculer le moment du couple de frottement présent au sein du moteur. (0,75pt) 3. Le centre du disque S est fixé à un fil de torsion (fig.2). Sur la périphérie, est enroulée une ficelle qui porte une nouvelle charge de masse m’ = 200g. a/ Le système est en équilibre et le fil est tordu d’un angle Θ = 120°. Calculer sa constante de torsion C. (1pt) b/ Déterminer le travail qu’il faut fournir, en tirant verticalement sur la ficelle, la masse restant suspendue, pour que le disque effectue un demi-tour de plus. (0,75pt) c/ Même question si on décroche la masse avant de tirer sur la ficelle. (0,75pt)

Poulie

Moteur

C

m'

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Sujet de Physique 2005 probat Serie D au Togo