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Exercice 1 :
L'acide méthanoïque (appelé aussi acide formique) est le plus simple des acides carboxyliques. Sa
formule chimique est . Sa base conjuguée est l'ion méthanoate (formiate) de formule . Il
s'agit d'un acide faible qui se présente sous forme de liquide incolore à odeur pénétrante. On prépare à
25°C, une solution aqueuse (S) d'acide méthanoïque de concentration de volume
La mesure de la conductivité de la solution (5) donne :
Données à 25°C :
1- Définir une base selon Bronsted.
2- Ecrire l'équation de la réaction entre l'acide méthanoïque et l'eau. Dresser le tableau d'avancement de
cette réaction en fonction de et
3- Exprimer la concentration en fonction de la conductivité les conductivités molaires ,
4- Calculer la valeur de de la solution.
5- Monter que le taux l'avancement final de la réaction est :
Calculer sa valeur. Et conclure
6- Trouver l'expression de la constante d'équilibre de cette réaction en fonction de et . Calculer sa
valeur.
On réalise la même étude, en utilisant une solution d'acide méthanoïque (S') de concentration
obtenue après la dilution de la solution (S) 20 fois.
7- Choisir, en justifiant, la valeur du de la solution (S'), parmi les valeurs : , ,
8- Trouver l'expression de la constante d'équilibre de cette réaction en fonction de et .
9- Trouver la valeur de de la solution (S').
10- On veut obtenir, à partir de la solution (S), une solution d’acide méthanoïque de .
Trouver le volume qu’il faut prélever de la solution (S) et déduire le facteur de la dilution.
On réalise une autre étude, en utilisant une solution (S1) d'acide butanoïque de concentration tel
que: Soit le taux d'avancement final de la réaction d'acide
butanoïque avec l'eau.
11. Trouver la valeur de et la comparer avec (la valeur trouvée en question 5). Conclure.
✓ On donne : La constante d'équilibre associée à la réaction d'acide butanoïque avec l'eau est :
.
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2
Exercice 2 :
Partie I : Le phosphore 32
Substance radioactive artificielle, le phosphore
32
15P
est utilisé en médecine nucléaire. Il est radioactif
.
Il se présente sous forme d’une solution qui s’injecte par voie veineuse pour traiter la polyglobulie primitive (maladie
de Vaquez). Il se fixe sélectivement sur les globules rouges (hématies), car il suit le métabolisme du fer, abondant dans
ces globules, et son rayonnement détruit les hématies en excès. C’est un traitement efficace et bien toléré de cette
affection.
D’après le site « dictionnaire médical »
Données :
• La masse molaire du phosphore 32 est :
• La constante d’Avogadro :
• La constante radioactive du phosphore 32 est : .
• Extrait du tableau périodique :
1. Donner la composition du noyau de phosphore 32.
2. Définir le terme « isotope ».
3. Etablir l’équation de désintégration du phosphore 32 en précisant l’élément formé.
4. Un patient reçoit par voie intraveineuse une solution de phosphate de sodium contenant une masse
de phosphore 32.
4.1 Vérifier que l’activité de l’échantillon de phosphore reçu par le patient à est .
4.2 Définir la demi-vie puis établir la relation entre et .
4.3 Calculer la valeur de et de la constante de temps en jours.
4.4 trouver la durée nécessaire pour que la masse de phosphate sodium injecté diminue de
4.5 trouver la durée nécessaire pour que de phosphore se transforme en soufre.
5. Le médicament ne fonctionne pas dans le corps du patient lorsque l’activité de l’échantillon devient
. Déterminer en (jours) la durée nécessaire pour que le médicament ne fonctionne pas.
Partie II : Le phosphore 30
En 1934, Irène et Frédéric Joliot-Curie ont synthétisé du phosphore 30 (
30
15P
) en bombardant de
l’aluminium 27 avec des particules alpha selon l’équation :
Données :
; ;
.
Masse
Particule
m(
)
m(
)
Valeur en
(u)
1,00728
1,00866
29,97006
26,97440
4,00150
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1. En utilisant les lois de conservation, monter que la particule X est un neutron et donner son symbole.
2. Déterminer l’énergie produite lors de cette réaction nucléaire. Conclure.
3. Donner l’expression du défaut de masse m du noyau
.
4. Calculer (en MeV) l’énergie de liaison d’un noyau de phosphore 30. En déduire l’énergie de liaison par nucléon
.
5. Parmi ces deux isotopes
et
lequel est plus stable ? Justifier votre réponse.
Exercice 3 :
Partie 1 :
On trouve l’uranium et le thorium dans les roches minérales avec des proportions qui dépendent de la date de
leurs formations. On suppose que le thorium 234 dans quelques roches provient uniquement de la
désintégration de l’uranium 238 avec le temps. Soit un échantillon de roche qui contenait à l’instant de sa
formation qu’on considère comme origine des dates, un nombre de noyau d’uranium 238.
Données : le taux de nombre de noyau à l’instant t est :
.
L’énergie de liaison par nucléon du noyau de thorium 234 est : .
;
; ;
La demi-vie de l’Uranium 238 :
Particule ou
noyau
Proton
Neutron
Uranium
Thorium
Hélium
La masse en u
1,00728
1,00866
238,00031
233,9942
4,0015
1. Etude du noyau d’uranium 238 :
Le noyau d’uranium
se désintègre spontanément en noyau de Thorium
avec l’émission d’un noyau
.
1.1 Écrire l’équation de désintégration et préciser le type de la radioactivité.
1.2 Dénir l’énergie de liaison et calculer celle du noyau d’Uranium 238.
1.3 Comparer, avec justication, la stabilité de l’Uranium 238 et le Thorium 234.
1.4 Calculer, en MeV, l’énergie produite lors de la désintégration d’un noyau d’uranium 238.
1.5 Calculer, en MeV, l’énergie libérée par la désintégration de 1g d’uranium 238.
2. La datation d’une roche minérale :
2.1 montrer que l’âge de la roche minérale est
calculer sa valeur.
2.2 trouver, à l’instant , la valeur du rapport en fonction de
Partie 2 :
L’énergie d’une centrale nucléaire provient de la ssion d’uranium 235. Celle-ci dégage de la chaleur qui
sert dans un premier temps à vaporiser de l’eau, comme dans toute centrale thermique conventionnelle.la
vapeur d’eau produite entraîne la rotation d’une turbine accouplée à un alternateur qui produit à son tour
de l’électricité.
Parmi les réactions de ssion d’uranium 235 on a :
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1. Dénir la ssion nucléaire.
2. Déterminer les valeurs de z et a.
3. Tracer le diagramme énergétique correspond à cette ssion.
4. Calculer, en MeV, l’énergie libérée par la ssion d’un noyau d’uranium 235.
5. Déduire, en MeV puis en joule (J), l’énergie libérée par la ssion d’une masse d’uranium 235.
6. Données :
7. ;
;
Particule ou
noyau
La masse en u
1,0087
234,9935
93,8954
139,8920
1
/
4
100%
