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Examen Du PROBAT EPREUVE DE PHYSIQUE – CHIMIE Série D Session 2007 (Normale)

EXERCICE 1

1. Soit un acide carboxylique RCO2H, où R est un groupe alkyle. On remplace H par un groupe alkyle R’ et on obtient ainsi un ester comportant x atomes de carbone. Exprimer sa formule brute en fonction de x. (0,5pt) 2. On veut fabriquer l’ester de formule brute C3H6O2. Cet ester est-il défini ? (0,5pt) 3. L’ester que l’on veut obtenir est l’éthanoate de méthyle. On prépare deux mélanges que l’on place dans deux ampoules :  

L’ampoule (a) contient au départ 0,25 mol d’acide éthanoïque et 0,25 mol de méthanol. L’ampoule (b) contient au départ 0,50 mol d’acide éthanoïque et 0,25 mol de méthanol. On scelle les ampoules, on les place dans une étuve à 100°c pendant deux mois. On peut admettre alors que les états d’équilibre se sont établis. a/ Si la réaction d’estérification était totale, combien obtiendrait-on de moles d’ester dans l’ampoule (a) ? et dans l’ampoule (b) ? (1pt) b/ Dans quelle ampoule devrait-on avoir plus d’ester ? (0,25pt) c/ On dose à l’aide d’une solution d’hydroxyde de sodium l’acide restant dans les tubes (a) et (b) : On trouve n1 = 8,31.10-2 mol dans (a) et n2 = 29.10-2 mol dans (b). c1/ Ecrire l’équation de la réaction de dosage. (0,5pt) c2/ Déterminer la composition des mélanges qu’il y avait, avant le dosage, dans (a) et (b). (1pt) c3/ Déterminer les limites d’estérification dans (a) et (b). (1pt) d/ Si nous avions mis dans l’ampoule (a) au début, un peu d’acide sulfurique, quels changements se seraient-ils produits ? (0,25pt)

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EXERCICE 2

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1. On introduit de la poudre de zinc dans un récipient contenant un volume V = 100 mL d’une solution de sulfate de cuivre de concentration c = 0,2 mol.L-1 a/ Qu’observe-t-on ? Ecrire l’équation de la réaction correspondante. (0,75pt) b/ Quelle est la masse de zinc qui a disparu quand la solution est devenue complètement incolore ? (0,75pt) c/ Quel volume Vb de soude de moralité Cb = 0,5 mol.L-1 faut-il pour transformer tous les ions zinc de la réaction précédente ? (0,5pt) 2. On réalise une pile Daniell à l’aide de deux béchers et d’un pont salin. Le bêcher n°1 contient V = 100mL d’une solution de sulfate de cuivre de concentration C1 = 0,2mol.L-1 dans laquelle plonge une lame de cuivre. Le bêcher n°2 contient le même volume de sulfate de zinc à la même concentration où plonge une lame de zinc. Les deux électrodes sont reliées par un circuit conducteur à un milliampèremètre. a) Faire le schéma de la pile et préciser sa polarité. (1pt) b) Ecrire les équations des réactions qui se produisent dans chaque bêcher. (0,5pt) c) La pile débite pendant un temps t = 10heures, un courant d’intensité constante I = 5 mA. Calculer : - la variation de la masse ∆m de l’électrode de cuivre. (0,75pt) - la nouvelle concentration C’ des ions Zn2+. (0,75pt)

On donne : MCu = 63,5 g.mol-1 ; MZn = 65,4 g.mol-1 ; e = 1,6.10-19 C ; nombre d’Avogadro N = 6,02.1023 mol-1

EXERCICE 3

Un solide de masse m glisse sur un plan horizontal avec une vitesse initiale V0 constante. Il rencontre un plan incliné qui fait un angle α avec le plan horizontal et monte sur ce plan. On néglige les frottements dans un premier temps. 1. a/ Faire l’inventaire des forces qui s’exercent sur le solide en un point du plan incliné. (0,5pt) b/ Après une distance d parcourue sur le plan incliné sa vitesse est v. Etablir la relation entre v et d. (0,5pt) 2. Calculer d quand V 

V0 . On donne : m = 1kg ; v0 = 5m.s-1 ; α = 30° et g = 10 m.s-2 2

(0,5pt) 3. Quelle distance le solide parcourt-il sur le plan incliné avant de descendre ? (0,5pt)

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4. Le solide descend. Quelle est sa vitesse v lorsqu’il rejoint le plan horizontal ? (0,5pt) 5. Reprendre les questions précédentes, si pendant son mouvement sur le plan incliné, le solide est soumis à une force de frottement proportionnelle à son poids : f = 0,3P. (2,5pts)

V0

EXERCICE 4

1. Un circuit électrique comporte les éléments suivants disposés en série : Une alimentation stabilisée G1 (e1 = 10V ; r1 = 0). Un accumulateur G2 (e2, r2 = 0), un résistor R = 4Ω. G1 et G2 sont montés en opposition (la borne positive de G1 est reliée à la borne positive de G2). a/ Faire le schéma du montage et indiquer le sens du courant dans le circuit sachant que e2 est inférieur à e1. (0,75pt) b/ Calculer e2 sachant que l’intensité du courant dans le circuit est I = 1A. (0,75pt) c/ En déduire l’énergie chimique Wch qui se stocke, « sous forme de produits chimiques », dans l’accumulateur pendant t = 2heures. (0,75pt) 2. G2 alimente à présent le circuit schématisé ci-dessous. On choisit e2 = 6V. A

G2

M

B

Données : résistance de la lampe pour ce fonctionnement R0 = 15 Ω ; résistance de l’électrolyseur r3 = 2,4 Ω, f.c.é.m. E’3 = 3 V ; résistance du moteur r4 = 0,50 Ω ; f.c.é.m. E’4 = 4 V. a/ Déterminer I0, I3, I4, I les intensités des courants respectivement dans la lampe à incandescence, dans l’électrolyseur, dans le moteur, dans l’accumulateur. (2pts) b/ Définir et calculer le rendement de ce circuit. (0,75pt)

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Sujet de Physique 2007 probat Serie D au Togo  

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