CHIMIE : (7 points) Exercice n°1 :( 3 pots) 1°) L`ammoniac NH3 est

D-R-E-F
Nabeul
DEVOIR DE
SYNTHESE N°1
LYCEE PILOTE
NEAPOLIS
Indications et consignes
générales
Date:08/12/2007
Durée=2h
Matière: Sciences physiques
Classes:3ème : SCexp et Maths
Mm Benna-MChaabani-MChaouch
-Le sujet comporte
deux exercices de physique et deux exercices de chimie. dans 3 pages.
-On exige une expression littérale avant chaque application numérique.
-Chaque réponse doit être justifiée.
CHIMIE : (7 points)
Exercice n°1 :( 3 pots)
1°) L’ammoniac NH3 est un ampholyte.
a – Donner les couples acides base dans lequel il intervient.
b – Ecrire l’équation formelle de chacun de ces couples.
:
2°) On mélange une masse m1 = 4 g d’hydroxyde de sodium (solide) et une masse m2 de chlorure
d’ammonium N H4 Cl (solide) on chauffe le mélange, Un gaz se dégage.
a – Ecrire l’équation de la réaction qui a lieu.
b – Comment peut-on identifier le gaz dégagé ?
c – Sachant qu’a la fin de la réaction il reste m = 1,15 g de chlorure d’ammonium,
Déterminer la masse m2.
d – Calculer le volume de gaz dégagé quand la réaction est terminée.
On donne : MNa=23g.mol-1 ;MN=14g.mol-1 ;MCl=35,5g.mol-1 ; MH=1g.mol-1 ;MO=16g.mol-1 ;Vm =24L . mol-1
Exercice n°2 : ( 4 pts )
On prépare du diode I2 à partir de l’ion iodate IO-3 .
L’équation de la réaction est :
2H2O +2 I O3- + 5 H S O3-  I2 + 5 SO2-4 + 3 H3 O+
La solution ( S ) obtenue prend une coloration brune due à I2 .
1° ) a – Montrer que c’est une réaction d’oxydoréduction .
b – Ecrire les couples redox mis en jeu .
c – Ecrire les deux demi équation de la réaction précédente et vérifier son équation.
d – Comparer les pouvoirs réducteur de couples .
2° ) On veut déterminer la concentration molaire du diode dans la solution ( S ) préparée .
Pour cela on prélève V= 10 mL de la solution ( S ) et on lui ajoute une solution ( S 1 ) de thiosulfate de
sodium Na2S2O3 de concentration C’ = 0,2 mol .L-1 .
On verse alors un volume V’ = 10 mL de la solution ( S’ ) pour obtenir la disparition totale de la
coloration brune Sachant qu’une réaction redox se produit et que les couples redox mis en jeu sont :
I2 / I- et S4 O2-6 / S2 O32- .
a – Ecrire les équations formelles des deux couples .
b – Ecrire l’équation de la réaction qui se produit .
c – Exprimer[ I2 ]en fonction de V , C’ , V’ .Calculer [I2 ]dans la solution ( S )
PHYSIQUE : ( 13 points )
Exercice n°1 : ( 4 pts )
A la fin de la XV III e siècle , la seule force physique traduite sous forme mathématique en 1687 par la
célèbre loi de Newton est celle de l’attraction universelle de gravitation .
Cette loi stipule que la force qui s’exerce entre deux corps graves ( c'est-à-dire possédant une masse )
diminue avec le carré de la distance séparant ces corps .
Cette loi permet d’expliquer les lois du mouvement des corps céleste l’idée que les forces électriques
puissent être traduites par une loi similaire à celle de la gravitation fut proposée mais non démontrée ,
par divers savants tel par exemple L’abbé luche en 1739 ………….
Charles Augustin de Coulomb ( 1737 – 1806 ) fait partie d’une nouvelle génération de scientifiques ;
il s’attaque au problèmes des forces électriques et magnétiques .
Il montra en 1785 que la force électrique agissant entre deux charges est décrite par la Loi de l’inverse
du carrée de la distance .
Cette formulation qui porte le nom de « Loi de Coulomb « permet de calculer toutes les interactions
électriques entre des corps chargés et au repos : c’est la Loi fondamentale de l’électrostatique/
d’après histoire de l’électricité :Christine Blondel .
QUESTIONS
1° ) a – Quels sont les deux types d’interactions énoncés dans le texte .
b – Enoncer les lois de Newton et de Coulomb.
c – Faire une analogie entre les deux Lois, en précisant les similitudes et les différences.
2°) Les interactions électrique et gravitationnelle s’exercent au niveau de l’atome par exemple entre
Le proton et l’électron de l’atome d’hydrogène qui sont séparés d’une distance r de l’ordre de
l’A° ( 1 A° = 10-10 m )
On donne :m1=mp =1,67.10-27kg ; e :charge élémentaire ; e =1,6.10-19C ; m2=m électron = 9,1.10-31 Kg
a – Exprimer le rapport de la force électrique par la force gravitationnelle en fonction de la constante
de Coulomb
K la constante de gravitation universelle G ; e ; m1 et m2 .
b – Calculer ce rapport et conclure .
c – Déterminer r . Sachant que Fe =8,2 10-8 N.
On donne : G = 6,67.10-11 S.I ; K = 9.109 S.I
Exercice n°2 : ( 9 pts )
On donne g  10 N .Kg 1
On considère le dipositif représenté sur la figure 1:
OA est une tige conductrice de longueur OA = L = 40 cm de masse m = 3 g, mobile autour d’une axe
horizontal passant par son extrémité O.
L’autre extrémité A est reliée à un fil souple conducteur ne gênant nullement le mouvement possible
de la tige.
Cette tige est soumise à l’action d’un champ magnétique uniforme B1 perpendiculaire au plan de la
figure de valeur B1 = 0,1 T. Ce champ B1 règne dans une région limitée par AC = l = 10 cm.
Au point M de la tige tel que OM = 10 cm est attaché un ressort horizontal ; isolant de raideur
K = 23 N. m-1.
O
Fig1
O

M
Fig2

M
C
B1
A
B1
A
Lorsque la tige est traversée par un courant d’intensité I1 = 10 A ; elle dévie d’un angle  = 8° et se
stabilise dans une nouvelle position d’équilibre (voir figure 2).
On suppose que la déviation  est faible de façon que la partie plongée dans le champ reste
sensiblement la même et le ressort reste horizontal et allongé de l .
1°) a – Indiquer le sens du courant traversant la tige.
b – Donner les caractéristiques de la force de la place exercée sur la tige.
2°) a – Faire le bilan des forces exercées sur la tige lorsqu’elle parcourue par le courant I1.
b – En appliquant le théorème des moments à la tige, déterminer l’allongement du ressort l .
3°) On enlève le ressort et on superpose au champ B1 un autre champ B2 perpendiculaire au plan de la
figure et opposé à B1 .
Le champ B2 règne dans une région de façon que la tige soit totalement plongée dans cette région.
La tige est toujours parcourue par le même courant I1= 10 A et dans le même sens que 2°) ;
La déviation de la tige par rapport à la verticale est alors  = 4° ;
a – Faire le bilan des forces exercées sur la tige.
b – Déterminer la valeur du champ magnétique B2 .
4°) Dans cette question la tige OA est isolée du montage précèdent ; elle est liée au bras d’une balance
dont les deux bras sont isolants et égaux.
La tige est maintenue horizontale dans un plan perpendiculaire au plan de la figure 3 et elle est
parcourue par un courant d’intensité I3
Ce courant est amené par deux fils souples et de masse négligeable.
La tige est complètement plongée dans un champ B3 horizontal et contenu dans le plan de la figure tel
que B3 = 5.10-2 T.
O
B3
A
O’
(P)
m0
En l’absence de courant I3 ; la tige OA et le fléau sont en équilibre horizontaux.
Lorsque la tige est traversée par I3 ; il faut placer une masse m0 = 4 g sur le plateau P pour rétablir
l’équilibre horizontal.
a – Déduire de ces expériences les caractéristiques de la force de Laplace.
b – Préciser le sens du courant I3et calculer sa valeur.