Lycée Moulay Ismail Meknès physique-chimie 2 Bac SM Devoir 1 ,1ér tranche, 01-11-2019 2H Si, au cours de l’épreuve, un élève repère ce qui lui semble être une erreur d'énoncé, il le signale dans sa copie et poursuit sa composition en indiquant les raisons des initiatives qu'il est amené à prendre pour cela . Exercice 1 Vitesse de propagation des ondes à la surface de l’eau. - cas des ondes dites « courtes » (en eau profonde) : longueur d’onde λ faible devant la profondeur h g. de l’océan (λ < 0,5 h) v 2 - cas des ondes dites « longues » (eau peu profonde) : longueur d’onde λ très grande devant la . profondeur de l’océan (λ > 10h) v gh g est l’intensité du champ de pesanteur terrestre. Un vibreur est muni d’une pointe qui affleure la surface libre d’une nappe d’eau d’épaisseur constante h=5cm en un point S , contenue dans une cuve à ondes, des vibrations verticales sinusoïdales. Ce point S, joue le rôle d’une source d’ondes, est animé d’un mouvement rectiligne sinusoïdal de loi horaire yS=asin(2Nt +S) qui débute à l’instant t=0 et a=2.10-3m. (t est en secondes et yS est en mètres). La célérité des ondes à la surface libre de l’eau est V et sa fréquence est N=14 Hz. On négligera toute réflexion des ondes. 1- la surface de l’eau est un milieu dispersif, pour les ondes courtes (en eau profonde) ?. Justifier ta réponse (0,5) - même question pour les ondes longues (eau peu profonde) ?. (0,5) 2- On donne le schéma d’une coupe transversale de la nappe d’eau passant par la source S, à un instant t1 (figure-1-). Déterminer graphiquement : a- La longueur d’onde et l’abscisse du front d’onde à l’instant t1. Déduire la valeur de l’instant t1. (1) b- Déduire la célérité de l’onde. (0,5) c- Vérifier le type de d’ondes courtes ou longues. g=9,8 ms-2.(1) d-déterminer la phase initiale S de la source S. (0,5) 3- Soit M un point de l’axe ox situé au repos à une distance x=18mm de la source S. Etablir l’expression numérique de l’élongation du point M au cours du temps.(1) y(mm) 18 mm x(mm) Fig 1 1 Lycée Moulay Ismail Meknès physique-chimie 2 Bac SM Devoir 1 ,1ér tranche, 01-11-2019 2H 4- On double la valeur de la fréquence. Représenter l’aspect d’une coupe fictive de la surface de l’eau par un plan vertical passant par S à la date t2=25 ms: .(1) EXERCICE 2 Un prisme rectangle en A , d’angle B 50 0 , reçoit dans le plan de section principale, un rayon monochromatique qui arrive sur AB sous l’incidence i au dessus de la normale. Se réfléchit en BC puis ressort en AC. 1- Définir les thermes suivants : Onde ; onde électromagnétique ; la lumière monochromatique.(0,75) 2- Tracer la marche du rayon lumineux. (2,5) 3- Trouver la condition liant les angles i , B̂ et l’indice n pour qu’il y ait réflexion totale sur BC.(1,25) 4- Trouver l’expression de la déviation D en fonction de i angle d’incidence, et de i’ angle d’émergence de A i AC .(1,5) i’ 5- pour i 25 0 Un faisceau de lumière blanche parallèle tombe sur AB Décrire le phénomène observé .(0,5) Calculer DR et DV pour les deux colores le rouge et C le violet nV 1,377 . n R 1,332 . (1) B Chimie On étudie la réaction d'oxydation de l'acide oxalique HOOC–COOH (solution incolore) par l'ion permanganate MnO4–(aq) en milieu acide (solution de couleur violette). 1. On dispose d'une solution mère de concentration : c0 = 1,00 10-2 mol.L-1 Décrire, en précisant le matériel utilisé, le protocole à suivre pour préparer 50,0 mL de solution aqueuse de permanganate de potassium de concentration c1 = 2,00 10-3 mol.L-1. (0,5) 2. La réaction met en jeu les deux couples suivants: MnO4–(aq) / Mn2+ (aq) et CO2 (aq) /H2C2O4 (aq) . 2.1. Écrire les deux demi-équations d'oxydoréduction de ces deux couples, puis l'équation de la réaction entre les ions permanganate et l'acide oxalique. (0,75) 2.2. On mélange V1 = 20,0 mL de la solution aqueuse de permanganate de potassium de concentration molaire apportée c1 , acidifiée par de l'acide chlorhydrique (Cl –(aq) ,H3O +(aq)) de volume V=5mL et concentration c=1mol/L, à V2 = 20,0 mL d'une solution aqueuse d'acide oxalique de concentration molaire apportée c2 = 5,00 10 -2 mol.L-1. Calculer l'avancement maximal xmax. En déduire le réactif limitant. (1) 2.3. 2 Les ions Mn2+(aq) ne colorent pas le milieu réactionnel. Comment va évoluer la couleur du mélange lorsque la transformation se déroule ? (0,25) Lycée Moulay Ismail Meknès physique-chimie 2 Bac SM Devoir 1 ,1ér tranche, 01-11-2019 2H 3. La transformation chimique supposée totale étant lente, on peut suivre son évolution par conductimètre. On mesure la conductivité σ du mélange réactionnel placé dans la cuve du conductimètre 3.1. Quelles sont les espèces chimiques principalement responsables à la conductivité σ de la solution ? (0,5) 3.2. variation de la Montrer que la conductivité σ(t) et l'avancement de la réaction x(t) est reliés par la relation: x(t) = β . σ(t) +α avec β et α deux constantes trouver l’expressions de en fonction : les conductivité molaires ioniques , les concentrations et les volumes (1,5) 3.3. on établit la courbe qui représente l’évolution de la concentration MnO4–(aq) ce qui permet de suivre le déroulement de la réaction. Définir puis déterminer, en justifiant, le temps de demi-réaction. (0,5) 3.4. Définir la vitesse volumique de réaction. Calculer sa valeur à la date t = 400 s, (1) Le volume restant constant, en comparant qualitativement les vitesses de réaction aux dates tl = 100 s, t2 = 600 s et t3 = 1100 s, dire comment évolue la vitesse au cours du temps. Justifier cette évolution (0,75) 3.5. 3.6. On refait l'expérience en modifiant uniquement la concentration molaire apportée de la solution d'acide oxalique : c2 = 2,50 10 –3 mol.L-1. tracer qualitativement la nouvelle courbe d’évolution de la concentration MnO4–(aq) (1) 0 0 1200 200 400 600 800 1000 Courbe 1. la concentration MnO4–(aq) en fonction du temps: 3 t (s)
