Bac Blanc PC

2 ème Bac SM année scolaire 2017-2018
Lycée qualifiante
Groupe La Sagesse
Safi
Bac blanc n01
de physique chimie
Durée :4h
PHYSIQUE ET CHIMIE (20pt)
CHIMIE (7pt)
Exercice 1
Suivie l’évolution temporelle d’un système chimique par manomètre (4pt)
Le but de cet exercice est d’étudier la cinétique de la transformation chimique qui se produit
entre l’acide chlorhydrique et un ruban de magnésium . C’est une réaction d’oxydoréduction
qui se modélise par l’équation chimique suivante :
Dans un ballon , on introduit  d’une solution d’acide chlorhydrique 
 de concentration . À l’instant t=0 , on plonge un ruban de magnésium
de masse  . On ferme le ballon avec un bouchon percé relié à un manomètre
par un tuyau.
À chaque 10s on enregistre les valeurs de la pression indiquée par le manomètre. Le graphe de
la gure 1 représente la variation de la pression dans le ballon    en fonction
du temps .
Données :
* loi des gaz parfaits :    avec P la pression du gaz en Pa , V le volume du gaz en
, n la quantité de matière en mol , R la constante des gaz parfaits    et T la
température absolue en Kelvin 
* masse molaire du magnésium 
* Volume du ballon vide 
* Pression atmosphérique  
* le dihydrogène est considéré comme un gaz parfait.
1. Calculer les quantités de matière initiales de
 et (0,5pt) .
2. Dresser un tableau d’avancement traduisant
les états du système : initial, intermédiaire et
nal (0,5pt).
3. déterminer  la valeur de l’avancement
maximal (0,5pt) .
4. Exprimer la quantité de matière de
dihydrogène qui se produit à un instant t en
fonction de l’avancement x (0,25pt).
5. La pression dans le ballon s’écrit 
 où est la pression du dihydrogène dans
le ballon. Exprimer l’avancement en fonction
des pressions P et  , des volumes et ,
la température T (0,75pt).
gure 1
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6. En déduire que  
. Avec    (0,5pt)
7. Dénir le temps de demi-réaction , puis déterminer graphiquement sa valeur .
(0,25pt)
8. Comment évolue le temps de demi-réaction si on utilise le même volume d’acide chlor-
hydrique mais dilué ? (0,75pt)
Exercice 2
titrage acido-basique d’une solution d’acide éthanoïque par la soude (3pt)
On réalise le titrage pH-métrique d’une solution d’acide éthanoïque de concentration in-
connue par une solution d’hydroxyde de sodium de concentration molaire
. Le volume de la solution d’acide éthanoïque est . La courbe
de la gure 2 représente les variations du pH en fonction du volume de solution d’hydroxyde
de sodium versée . Le titrage se fait à 
1. Faire un schéma du dispositif expérimentale
pour étudier l’évolution du pH au cours de ce
titrage acido-basique. (0,5pt)
2. Donner l’équation de la réaction support du
titrage . (0,25pt)
3. Déterminer par la méthode des tangentes
les coordonnées du point d’équivalence E . En
déduire la concentration de la solution acide
éthanoïque.(0,5pt)
4. À l’équivalence , calculer la
concentration des ions et le rapport
En déduire l’espèce chimique prédominante dans le mélange à l’équivalence . (0,75pt)
5. On étudie le mélange lorsqu’on a versé de la solution d’hydroxyde de sodium.
Exprimer le rapport 
en fonction de . En déduire le taux d’avancement nal
de la réaction du dosage . Conclusion . 
On donne : ; à
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PHYSIQUE (13pt)
Exercice 1
Réactions nucléaires articielles. (4pt)
On donne les nucléides suivants :
Le bombardement d’un nucléide 
 par des neutrons , on obtient un nucléide articiel 
selon la réaction nucléaire suivante : 
Le noyau articiel 
 se désintègre par émission et . Sa demi-vie est  .
Le noyau ls 
se trouve à l’état excité .
1. Rappeler la nature de la désintégration de . (1pt)
2. Écrire l’équation de la réaction nucléaire de la désintégration et le symbole du noyau
ls . (1pt)
3. Un échantillon radioactif de 
 contient à l’instant t ,un nombre N des noyaux radio-
actifs restants et on considère le nombre des noyaux à un instant pris comme origine de
temps . Trouver à l’instant le rapport des noyaux désintégrant de cet échantillon.
(1pt)
4. Calculer l’énergie libérée au cours de la désintégration de 
. (1pt)
On donne :masse atomique de noyau Y est ; la masse atomique de cobalt 60
 , la masse d’électron   ;  et  
Exercice 2
Électricité. (9pt)
On réalise le montage du circuit électrique de la gure 2 . Il est constitué d’un générateur
électrique G idéal de tension , de force électromotrice ; d’un condensateur de capacité 
, deux conducteurs ohmique de même résistance   , une bobine d’inductance et de
résistance interne négligeable et trois interrupteurs électriques ,et .
C
R
gure 2
gure 3
(1)
(2)
(T)
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A. Détermination de l’inductance L de la bobine .
et fermés, est ouvert. On obtient un circuit électrique constitué du générateur
idéal G , de la bobine et du conducteur ohmique de résistance équivalente .
À l’aide d’un système d’acquisition informatisé on visualise les deux tensions  aux bornes
du conducteur ohmique équivalent et  aux bornes de la bobine . On obtient les courbes
de la gure 3 .
1. Représenter un schéma du montage électrique obtenu en orientant le circuit électrique.
(0,5pt)
2. En utilisant les courbes de la gure 3 , associer à chaque courbe la tension qui convient
en justiant votre réponse . (0,5pt)
3. Établir l’équation diérentielle vériée par la tension . (0,5pt)
4. La solution de cette équation diérentielle est de la forme :
Avec ,et des constantes positives qui dépendent des paramètres du circuit . Déterminer
ces expressions . En déduire la solution  en fonction du temps . (0,75pt)
5. En exploitant les courbes de la gure 3 , déterminer la force électromotrice du géné-
rateur et l’inductance de la bobine. (0,75pt)
B. Étude de la charge et la décharge du condensateur .
On ouvre tous les interrupteurs de nouveau, puis on ferme et . On obtient le circuit de
la gure 4 .
1. Montrer que l’équation diérentielle vériée
par i(t) l’intensité du courant dans le circuit
est : 
2. la solution de cette équation diérentielle est
de la forme : 
Déterminer les expressions de et en
fonction des paramètres du circuit. (0,5pt)
C
R
gure 4
3. La courbe de la gure 5 représente les va-
riations de 
 en fonction de  en exploi-
tant cette courbe , déterminer la capacité 
du condensateur . (0,75pt)
4. Lorsque le condensateur se charge totale-
ment (régime permanent), Calculer l’énergie
électrique maximale  emmagasinée dans
le condensateur. (0,5pt)
gure 5
C. Étude d’un circuit oscillateur. À une date , on ouvre et on ferme et . On
obtient un circuit RLC en série où le condensateur est chrgé totalement ( la gure 6). À l’aide
d’un système d’acquisition informatisé on visualise la tension aux bornes du condensateur
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et on obtient la courbe de la gure 7.
C
gure 6
1. Montrer que l’équation diérentielle vériée par la tension  s’écrit sous la forme
suivante : 
Avec et deux constantes que l’on détermine en fonction des paramètres du circuit. (0,5pt)
2. La solution de l’équation diérentielle s’écrit sous la forme suivante :
À la date    la tension aux bornes du condensateur est . Déterminer son expression en
fonction de ,et et calculer sa valeur . (0,5pt)
3. Montrer que l’expression de  aux dates  s’écrit sous la forme suivante :
En déduire l’expression de  en fonction de ,et où .
4. Soit l’énergie totale emmagasinée dans le circuit à la date ,
les énergies totales emmagasinées dans le circuit à des dates ,.............
(1pt)
4. 1. Déterminer l’expression de à la date   en fonction de ,,et
.
4. 2. En déduire le rapport de l’énergie dissipée par eet Joule au bout de quatre
pseudo-périodiques . (1pt)
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