Examen normalisé premier semestre. Année scolaire : 2017-2018
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L’usage de la calculatrice scientifique non programmable est autorisé
Le sujet comporte 4 exercices
CHIMIE (7 points)
Etude d’une solutions aqueuse de l’acide ibuprofène et d’une solution
aqueuse de la base ammoniac.
Physique (1) :(4,5 points)
Propriétés des ondes ultrasonores.
Physique (2) :(4,5 points)
Etude de réactions de fusion nucléaire, fission nucléaire et la
radioactivité.
Physique (3) :(4 points)
Propriétés des ondes lumineuses
Physique
-
Chi
mie
Discipline
Option Science physique
3
h
7
Coefficient
Durée
Examen normalisé premier semestre. Année scolaire : 2017-2018
2
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I- Les laboratoires Boots développent en 1960, l’ibuprofène de formule brute C13H18O2
L’ibuprofène est la substance active de nombreux médicaments (lutte contre la fièvre, les
maux de tête ou encore les courbatures).
On introduit un comprimé d’ibuprofène de masse m, dans un bécher et on ajoute environ
1
V 40 ml
d’eau distillée, on obtient une solution
1
( S )
de concentration molaire en
soluté
2 1
1
C 10 mol.l
et de 1
PH 3,25
1
15 18 2
M(C H O ) 206g.mol
1) Définir un acide selon Bronsted et calculer m.
2) On note, l’ibuprofène par la formule
RCOOH
et sa base conjuguée par
RCOO
,
écrire l’équation de la réaction entre
RCOOH
et l’eau puis dresser le tableau
descriptif d’avancement.
3) Montrer que le taux d’avancement s’écrit sous la forme
1
PH
11
10
C
.Calculer sa
valeur et déduire la nature de la transformation.
4) Définir la constante d’équilibre K , montre que 2
1
1
1
K C
1
et calculer sa valeur.
5) Lorsqu’ on ajoute le volume
eau
V
d’eau distillée au volume 1
V 40 ml
de la solution
1
( S )
, on obtient une solution
2
( S )
de concentration
3 1
2
C 10 mol.l
.
5-1) Calculer
eau
V
.
5-2) Montrer que la nouvelle valeur du taux d’avancement est donnée par la relation
suivante :
5-3) Calculer
2 2
et PH
.
II- Etude d’une solution d’ammoniac
3
NH
.
On dissout dans un volume d'eau, un volume
3
V( NH )
du gaz
3
NH
. Le PH de
la solution S obtenue vaut
PH 10,6
,sa concentration en soluté ammoniac
apporté est
2 1
B
C 10 mol.l
et son volume est
s
V 500 ml
.
On donne : Le volume molaire
M
V 24 l / mol
et le produit ionique de l’eau :
14
e 3 éq éq
K H O HO 10 à25 C
.Le produit ionique de l’eau.
Chimie :(7pts)
2
22
K 4C
1 1
2C K
0,5pts
0,75pts
0,5pts
0,75pts
0,5pts
0,5pts
0,5pts
Examen normalisé premier semestre. Année scolaire : 2017-2018
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1) Calculer le volume
3
V( NH )
.
2) Ecrire l’équation de la réaction de dissolution de NH3dans l’eau et construire le
tableau descriptif de l'évolution du système.
3) Montrer que le taux d'avancement final peut s'écrire
PH 14
B B
HO 10
C C
et déduire la nature de cette transformation.
4) Calculer la constante d’équilibre K associée à l’équation de cette réaction.
5) Calculer
la conductivité de cette solution.
On donne les conductivités molaires ioniques des ions majoritaires :
4
2 1 2 1
HO NH
19,86 S.m .mol , 7,35 S.m .mol à 25 C
6) Montrer qu’on peut écrire la vitesse volumique de réaction sous la forme :
4
HO NH
1 d
V(t ) .
dt
.
L’écholocalisation des chauves-souris.
La chauve-souris recourt aux ultrasons pour estimer la distance à un objet (obstacle fixe,
proie…), les organes sensoriels de la chauve-souris enregistrent le retard de l’écho par
rapport à l’émission du signal.
Ainsi, pour qu’une proie soit détectable, elle doit avoir une dimension voisine du double de la
longueur d’onde des ultrasons émis.
Vitesse du son (ou des ultrasons) dans l’air :
1
C 340 m.s
.
1) L’onde ultrasonore est une onde :
1-1) Longitudinale ou transversale ?
1-2) mécanique ou électromagnétique ?
1-3) la fréquence de l’onde ultrasonore est :
(a ) : 20Hz f 20KHz ou (b ) f 20KHz
. Donner la réponse juste.
2) À partir du doc(1), déterminer la fréquence f du signal émis par les chauves-souris.
3) Calculer la longueur d’onde correspondante, puis en déduire la dimension d’une
proie pour qu’elle soit détectable.
4) Sachant que la vitesse de propagation des ondes sonores et ultrasonores est donnée par la
relation suivante :
P
C
avec P la pression du gaz,
m
V
masse volumique du
milieu gazeux de propagation et
une constante sans unité. On donne
1,4
pour
l’air et l’équation des gaz parfaits :
P.V n.R.T
.
5)
Physique1 :(4,5pts)
0,5pts
0,5pts
0,5pts
0,5pts
0,5pts
0,5pts
0,25pts
0,25pts
0,25pts
0,5pts
0,5pts
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4-1) Trouver l’expression de la vitesse de l’onde sonore
C
en fonction
,R ,T et M
lamassemolairedu gaz.
4-2) Calculer la température
en degré Celsius sachant que
1
M(air ) 29g.mol
.
6) Une chauve-souris émet à
o
t
une impulsion sonore alors qu'elle se trouve à une distance
D
, d'un mur et qu'elle se déplace vers cet obstacle avec une vitesse
V
.
Elle le capte à l’instant t après réflexion sur le mur.
On donne les signaux émis et reçus par la chauve-souris après réflexion sur le mur :
Document (2)
5-1) Trouver graphiquement le décalage horaire entre l’émission et la réception de l’onde
ultrasonore
o
t t t
.
5-2) En utilisant le document (3), démontrer, que l’expression de la distance D est donnée
par la relation suivante :
(C V ). t
D
2
5-3) Calculer V et d.
Document (1)
: Signal émis par les chauves
-
souris.
Document (2) : Signaux émis et reçu par la chauve-souris après réflexion sur un mur.
200
s
3
0,75pts
0,5pts
0,25pts
0,75pts
0,5pts
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1-1) Définir les isotopes.
1-2) Calculer
El’énergie libérée au cours de la formation d’un noyau d’hélium4
2He
1-3) La réaction nucléaire qui se produit au Soleil est la fusion nucléaire et sa température
interne n'est que de 6
15.10 K .Quelle conclusion vous inspire la comparaison de ces
deux températures ?
II- La fission nucléaire.
Le bombardement d'un noyau d'uranium 235 par un neutron peut produire un noyau de
strontium et un noyau de xéno
n selon l'équation suivante /
1) Qu'appelle-t-on réaction de fission ?
2) Quelle est la condition nécessaire pour réaliser la réaction de fission ?
D 34,5m
d
Onde émise
Onde reçue
Obstacle
D d
Document (3)
Physique2 :(4,5pt
s)
94
235 1 A 1
Z
92 0 54 0
U n Sr Xe 3( n)
I- la fusion nucléaire contrôlée.
L’équation nucléaire de la fusion nucléaire contrôlée DT dans un réacteur nucléaire ,
c'est-à-dire de la fusion entre un noyau de deutérium2
1Het un noyau de tritium 3
1H, au
cours de laquelle se forme un noyau d'hélium 4
2Heest la suivante :
Pour que la fusion ait lieu, il faut que les noyaux 2
1Het 3
1Hentrent en contact. Celui-ci
n'est possible que si l'agitation thermique, c'est-à-dire l'énergie cinétique ECdes noyaux,
est suffisamment importante :
C
E 0,35 MeV , donc la température doit atteindre au
minimum la valeur
9
2,7.10 K
.
2 3 4 1
1 1 2 0
H H He n
0,25pts 0,5pts
0,25pts
0,25pts 0,25pts
6
7
1
/
7
100%
