chimie

Classe 1ère S4
DEVOIR SURVEILLE DE PHYSIQUE – CHIMIE N°4
CHIMIE
On dispose d’une solution A de chlorure de potassium à 25°C, dont on veut déterminer la concentration molaire. On
applique une tension électrique sinusoïdale aux bornes d’électrodes planes et parallèles, de surface immergée S =
8,80.10-5 m2, distantes de L = 1,00.10-2 m. On détermine la résistance de cette solution R = 110 .
1) Comment mesure-t-on expérimentalement la conductance d’une portion de solution électrolytique à l’aide d’un
générateur, d’un ampèremètre, d’un voltmètre et d’une cellule conductimétrique ? Faire un schéma.
2) Calculer les valeurs de conductances mesurées pour la solution A.
3) Calculer la constante de cellule k en m.
4) Calculer alors la conductivité A de la solution A.
A partir d’une solution mère de chlorure de potassium de concentration égale à 1,0 mol.L-1, on réalise 100 mL de
solutions filles de concentrations molaires c égales, en mol.L-1, à : 1,0.10-1 ; 5,0.10-2 ; 2,0.10-2 et 1,0.10-2.
Avec la même cellule de conductimétrie que celle qui a été utilisée pour la solution A, on réalise les mesures suivantes
de la tension électrique sinusoïdale U aux bornes des électrodes et d’intensité I du courant électrique qui traverse la
portion de solution (les solutions et la cellule sont en équilibre thermique à la température de 25°C) :
c(mol.L-1)
1,0.10-1
5,0.10-2
2,0.10-2
1,0.10-2
U(V)
1,00
1,00
1,00
1,00
I(mA)
13,1
7,02
2,82
1,44
5) Quel terme désigne l’opération permettant de réaliser les solution fille ?
6) Calculer les valeurs de conductances mesurées pour les solutions filles en mS.
On trace la courbe d’étalonnage G = f(c) à partir des mesures réalisées pour les solutions filles :
G = f(c)
0
2
4
6
8
10
12
14
0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12
c (mol/L)
G (mS)
7) Quelle relation existe-t-il entre G et c ?
8) Utiliser la courbe d’étalonnage pour déterminer la concentration molaire de la solution A.
9) a) Exprimer la conductivité de la solution A (A) en fonction des conductivités molaires de l’ion potassium (K+) et
de l’ion chlorure (Cl-).
b) On donne K+ = 7,35.10-3 S.m2mol-1 et Cl- = 7,63.10-3 S.m2mol-1. Retrouver la conductivité A de la solution A.
10) Pour chacune des solutions ci-dessous, peut-on calculer la conductivité ? Si, oui la calculer. (justifier vos réponses) :
solution de chlorure de potassium de concentration 2cA .
Solution de sulfate de sodium de concentration 0,5cA.

PHYSIQUE : HISTOIRE DE RESSORTS
On prendra g = 10 N.kg-1
Un ressort R à réponse linéaire, de masse négligeable, est
attaché à un point fixe O. Son autre extrémité est attachée à un
corps A de masse m = 0,250 kg.
La longueur à vide du ressort est l0=15cm (fig.1)
1) On laisse pendre librement A qui prend une position d’équilibre
stable, la longueur du ressort devient 1=20 cm. (fig.2).
a) Placer sur la figure 2, sans souci d’échelle, les forces s’appliquant
sur la masse A
b) Déterminer la constante de raideur k du ressort .
(donner l’expression littérale de k)
2) On tire à présent sur le point C à l'aide d'un fil très fin de masse négligeable, constamment maintenu à l'horizontale,
avec une force
F
(fig. 3). Le ressort s'incline d’un angle =30° sur la verticale.
a) Citer les forces appliquées au point C
b) Enoncer la condition d'équilibre d’un solide soumis à trois forces.
c) Construire graphiquement sur la figure 3 les forces appliquées en C. (échelle : 2cm  1N).
d) En déduire les valeurs de la force F et de la tension T du ressort.
3) Quelle est la nouvelle longueur du ressort ?

CORRECTION DU DS 5
CHIMIE
1- On mesure l’intensité I du courant dans la cellule et la tension U à ses bornes.
On calcule la conductance : G = I /U. (G en S, I en A et U en V).
2- GA = 1/RA = 1/110 = 9,10.10-3 S = 9,10 mS
3- La constante de cellule : k = S/L = 8,80.10-5/1,00.10-2 = 8,80.10-3 m
4- GA = kA donc A = GA/k = 9,10.10-3/8,80.10-3 = 1,03 S/m
5- On a réalisé des dilutions.
6- G = I / U avec G en mS, I en mA et U en V
Solutions
Fille 1
Fille 2
Fille 3
Fille 4
U (V)
1
1
1
1
I (mA)
13
7,0
2,8
1,4
G (mS)
13
7,0
2,8
1,4
7- G et c sont proportionnelles.
8-
PHYSIQUE
1) a)
b) P = T
mg = k l – l0 donc k =
15,020,0 10250,0
0 ll
mg
= 50N.m-1.
2) a) Le poids
P
, la tension
1T
du ressort, la force
F
exercée par le fil.
b) Pour que le solide A soit en équilibre, il faut que
0
  FTP
.
c)
V
A
GBF
T
P
G = f ( c)
0
2
4
6
8
10
12
14
0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12
c ( mo l / L)
G ( mS)
GA = 9,10 mS donc cA = 6,9.10-2 mol.L-1
9a- A = K+ + Cl- = cA (K+ +  Cl-) (cA en mol.m-3)
9b- A = 69 x (7,35.10-3 + 7,63. 10-3) = 1,03 S.m-1.
(cA =6,9.10-2 mol.L-1 = 69 mol.m-3)
10a- Oui, comme  et c sont proportionnelles.
c' = 2cA donc ’ = 2 = 2x1,03 = 2,06 S.m-1.
10b- Non, ce n’est pas une solution de même nature.
1T
P
P
F
d) La tension
1T
mesure 5,6cm donc T = 2,8N.
La force du fil
F
mesure 2,8cm donc F = 1,4N.
3) T1 = kl’ – l0
l’ =
15,0
50
8,2
0
1l
k
T
=0,21m = 21cm