Composition de physique chimie 1S1 Mardi 7 Février 2007

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Composition de physique chimie 1S1 Mardi 7 Février 2007
CHIMIE
I) Oxydoréduction
Une solution de sulfate d'argent est obtenue en dissolvant une masse m1 = 6,24g de cristaux de formule
Ag2SO4 dans un volume V1 = 50,0mL d'eau distillée. A cette solution, on ajoute des copeaux de cuivre.
En fin de réaction, il n'y a plus d'ions argent.
1a) Ecrire l'équation bilan de dissolution des cristaux dans l'eau.
1b) Quelle est la quantité de matière n0(Ag2SO4) en sulfate d’argent dissoute.
1c) quelle est la concentration C0 de la solution obtenue ?
2a) Quelle est la concentration molaire initiale en ion argent [Ag+]0 ?
3a) Identifier les couples d’oxydoréduction mis en jeu, écrire les ½ réactions correspondantes, en déduire l’équation
bilan de la réaction.
3b) Calculer les quantités initiales en réactifs.
4) Etablir le tableau d’avancement du système chimique et déterminer l’avancement maximal de la réaction.
5a) Quelle est la quantité de matière nf(Ag) en argent métallique obtenue?
5b) Quelle est la masse mf(Ag) d'argent métallique obtenue?
6) Quelle est la concentration molaire finale en ions Cu2+ notée [Cu2+]f , en fin de réaction ?
Masses molaires atomiques : M(Ag)=108 g.mol-1; M(O)=16 g.mol-1;M(S)=32 g.mol-1
II) Dosage d’un détartrant ménager
En travaux pratiques, on propose à un binôme d'élèves de réaliser le dosage par conductimètrie d'un détartrant
ménager acide de formule NH2SO3H dont la base conjuguée a pour formule NH2SO3- .
Ils préparent une solution A en dissolvant un sachet qui contient une masse m = 30,0g de détartrant dans V = 1,00L
d'eau. Ils prélèvent une prise d'essai de volume V1 =10,0mL, qu'ils versent dans un bêcher, et ajoutent Ve = 90,0mL
d'eau.
Les élèves disposent d'une solution d’hydroxyde de sodium de concentration CB=5,00.10-1mol.L-1 avec laquelle ils
remplissent une burette graduée de 25mL.
Ils réalisent le dosage conductimètrique et mesurent les valeurs de la conductivité  de la solution pendant le dosage.
Enfin, ils tracent le graphe représentant  en fonction du volume de base VB versé.
1a) Quelle est la formule de la solution aqueuse de la solution basique ?
1b) Identifier les couples acide base mis en jeu, écrire les ½ réactions correspondantes.
1c) En déduire l’équation bilan de la réaction.
2a) Faire un schéma légendé du montage utilisé pour le dosage.
2b) Quelle est l’allure de la courbe obtenue par les élèves ? Comment, à partir de cette courbe, détermine t-on le
point d’équivalence ? (schéma propre et explications claires !)
3) Les élèves ont déterminé un volume équivalent VBeq = 5,31mL de base versé.
3a) Établir le tableau donnant l'évolution du système.
3b) Définir l’équivalence du dosage.
3c) en déduire une relation entre la quantité d’ion hydroxyde versé nV(OH-) et la quantité n0(NH2SO3H) initialement
présents dans le bécher.
3d) En déduire la quantité de matière en acide n0(NH2SO3H) contenu dans le volume V1.
3d) Calculer alors la masse d’acide mac contenu dans la prise d’essai de volume V1.
4) En déduire la masse m’ac d’acide contenu dans un sachet.
5) Comparer cette masse m’ac à celle du sachet. Que concluez vous ?
Masses molaires atomiques : M(N)=14 g.mol-1; M(O)=16 g.mol-1; M(S)=32 g.mol-1. M(H)=1 g.mol-1
5
0,5
0,5
0,25
0,5
0,75
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
5, 5
0,25
0,5
0,25
0,25
0,5
0,5
0,5
0,25
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5

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III) Mobile le long d’un plan
Un palet de masse m =4,5kg est lancé d’un point O vers le haut d’un plan incliné, avec une vitesse initiale
V0=4,2m.s-1.
Ce plan incliné fait un angle  =12° par rapport au plan horizontal.
1) On suppose les frottements négligeables.
1a) Quelle est la vitesse V1 du palet lorsqu'il a atteint le point A tel que d1 = OA = 2,70m?
1b) Après quelle distance d2 = OB la vitesse du palet s'annule-t-elle?
2) En réalité les frottements ne sont pas négligeables et l'observation montre que la vitesse du palet s'annule en fait
au bout d'une distance d3 = OC = 4,05m.
En déduire l’intensité supposée constante f de la force de frottement ;f qui s’exerce sur le palet.
Intensité du champ de pesanteur g = 10,0N.kg-1.
IV) Théorème de l’énergie cinétique et énergie mécanique.
Une piste est constituée par un plan AB, de longueur L, incliné d’un angle  sur
l’horizontale, se raccordant tangentiellement à un surface cylindrique BCD de
rayon R = O’B.
Un palet P assimilé à un point matériel de masse m = 200g est lâché de A avec une
vitesse nulle (vA = 0 m.s-1).
Il glisse sans frottement le long de la piste. On repère l’altitude du palet sur un axe
vertical d’origine confondu avec B. Le point B est choisi comme origine des
énergies potentielles de pesanteur.
1a) Exprimer l’altitude zA du palet lorqu’il est en A en fonction de L et .
En déduire l’expression de l’énergie potentielle de pesanteur du palet EpA.
1b) Calculer EpA, en déduire son énergie mécanique en A EmA
2a) Après avoir représenté les forces s’exerçant sur le palet entre A et B, déduire
l’expression de la vitesse du palet en B en fonction de AB,  et g.
2b) Calculer VB.
2c) Calculer en B, son énergie potentielle, son énergie cinétique et son énergie
mécanique.
O X
A
X
B
X
;g
4
1
1
2
D
A
B
C
z
O
O’
P
R
masse du palet m = 200 g
AB = L = 0,8 m
R = 0,5 m
 = 60 °
g = 10 N.kg-1
;g
5,5
0,5
0,5
1
0,25
0,75
0,25
0,5
1
0,25
0,5

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2d) a-t-on conservation de l’énergie mécanique ? Est-ce normal ? Pourquoi ?
Le mobile se déplace maintenant de B à C sans frottement.
3a) Exprimer l’altitude zC du palet en fonction de R et . Vérifier que zC = -10cm
3b) Après avoir représenté les forces s’exerçant sur le palet entre B et C, déduire
l’expression de la vitesse du palet en C.
3c) Calculer Vc.
4) Le palet se déplace maintenant de C à D où sa vitesse vD = 2 m.s-1. On suppose
qu’il y a conservation de l’énergie mécanique entre A et C avec. En déduire son
altitude zD.