Le PLA (Poly Lactique Acide) est préparé, comme son nom Q|_| l

Le P L A (Poly Lactique Acide) est préparé, c o m m e son n o m
l'indique, à partir d'acide lactique, lui-même tiré d e la biomasse,
ce qui lui vaut d'être classé parmi les biopolymères
Q|_|
—OOC—CHL
-in
Unité m o n o m è r e du P L A
La fabrication d'origine biologique et renouvelable du P L A , sa biocompatibilité e t s a
biodégradabilité en font d a n s certaines applications un concurrent intéressant des matières
plastiques « classiques » issues de produits pétroliers.
N o m m e r la fonction chimique présente d a n s la chaîne macromoléculaire du PLA.
11-5-
La dégradation du P L A est aisée, puisqu'on peut le dépolymériser par simple hydrolyse en
présence d'un acide c o m m e catalyseur. On reforme alors le m o n o m è r e : l'acide lactique.
On place 7,20 g de copeaux de PLA, équivalant à 0,10 mol d'unité m o n o m è r e , dans 1,0 L
d'une solution a q u e u s e d'acide sulfurique (de formule H S 0 ) , que l'on porte à reflux.
Après 8 heures de chauffage, on prélève un échantillon d e V = 50,0 mL d u liquide.
On procède alors à un dosage p a r u n e solution étalonnée d e soude de concentration
[NaOH] = 0,10 mo/.L' , q u e l'on suit p a r conductimétrie. La soude, en tant q u e base forte,
réagit d'abord sur l'acide sulfurique, q u e l'on considérera c o m m e un diacide fort.
La courbe a = f ( V
) qui porte la conductivité en fonction du volume d e solution titrante
versée montre deux points anguleux : l'un ayant pour abscisse Ve-i = 15,0 mL et le deuxième
2
4
1
s o u d e
pour V e = 45,0 mL.
2
II-6-
Ecrire la réaction d e neutralisation (1) d e l'acide sulfurique par la soude.
11-7-
Ecrire la réaction de neutralisation (2) d e l'acide lactique p a r la soude.
11-8-
Donner les variations de la courbe o- = f ( V
11-9-
Calculer la concentration d'acide sulfurique présent d a n s la solution d'hydrolyse.
11-10-
Calculer la concentration d'acide lactique présent d a n s la solution d'hydrolyse.
11-11-
Quel est le taux d'avancement de l'hydrolyse après 8 h ?
s o u d e
) :
a. Une électrolyse transforme de l'énergie chimique en énergie électrique.
b. Dans une pile électrochimique en fonctionnement, la réaction qui se produit est forcée.
c. L a tension à vide aux bornes d'une pile est sa f.e.m.
d. Lorsqu'une pile débite, une réaction de réduction a lieu à l'électrode négative,
a. Dans une électrolyse, la masse de la cathode ne diminue jamais.
• Question n 2
a. L'absorbance d'une solution est plus grande si la concentration du soluté est petite.
b. La conductance d'une solution est toujours proportionnelle à la concentration du soluté,
c L a fréquence des collisions diminue si la concentration des réactifs diminue en solution.
d. La vitesse volumique d'une réaction chimique diminue généralement au cours du temps.
e. Un catalyseur augmente le temps de demi-réaction.
• Question n° 3
a. L'eau de brome (ou de dibrome), permet de caractériser les dérivés organiques halogènes.
b. L'aspirine possède entre autres, un groupe caractéristique carboxyle.
c. L'absorbance d'une solution ne dépend pas de la longueur d'onde de la lumière utilisée.
d. L a conductance d'une solution dépend des électrodes utilisées.
e. Les électrodes circulent dans le pont électrolytiquc d'une pile qui débite.
• Question n" 4
a. La déshydratation intramoléculaire d'un alcool produit un alcane.
b. L'état liquide est un état physique fluide et condensé.
c. L a liquéfaction est une transformation chimique exothermique.
d. Une solution aqueuse basique contient des ions oxonium.
e. L a conductivité d'une solution s'exprime en m • s" .
1
Question n° 5
L'alcène R - C H = C H est hydraté en présence d'acide sulfurique. Pratiquement un seul
composé A se forme.
On oxyde une masse m du composé A par un volume V de solution acidifiée de dichromate de potassium de concentration C = 1,0 mol • L " . On obtient une masse m' = 20 g
d'un composé B qui donne un précipité avec le DNPH, mais est sans action sur le réactif de
Tollens (nitrate d'argent ammoniacal).
2
1
Données :
Le composé A est totalement oxydé.
Couples d'oxydoréduction : B/A et C r j O ? ^ / C r ^ .
3
Masse molaire du composé B : M = 58 g • mol~'.
Quelle(s) est (sont) l'(les) affirmation(s) exacte(s)?
a. le composé B formé est le propanai ;
b. le composé B formé est le butanone ;
c le composé A formé est le butan-l-ol ;
d. le composé A formé est le propan-2-ol ;
e. le volume V de solution oxydante utilisée est de l'ordre de 0,11 L .
Question n° 6
On fait réagir, à chaud et à reflux, 0,1 mole d'acide méthanoïque avec 0,1 mole de butan-2-ol,
suffisamment longtemps pour que la réaction soit parvenue à l'équilibre.
Quelle(s) est (sont) l'(les) affirmation(s) exacte(s) ?
a. le produit obtenu est du méthanoate de butyle ;
b. le produit obtenu est du méthanoate de 1-méthylpropyle ;
c. la réaction étudiée est une saponification ;
d. le chauffage permet d'améliorer le taux d'avancement final de cette réaction ;
e. cette réaction serait accélérée en présence d'une faible quantité d'acide sulfurique.
4
^^ulu^S X
X
Dans certaines étoiles, la fusion de trois noyaux d'hélium 4, ne faisant intervenir aucune autre particule,
est une hypothèse permettant d'expliquer l'abondance de noyaux de carbone.
Données : c = 3,00.10 m.s" ; 1 u = 931,5 MeV/c
8
1
Particule
Energie de liaison par
nucléon (MeV)
a)
b)
c)
d)
2
ÎHe
ïc
7,08
7,68
14
7,47
p
7,52
Lors d'une réaction nucléaire quelconque, il y a conservation du nombre de protons.
Le noyau formé lors de cette fusion est le carbone 14.
Cette réaction s'accompagne (l'une perte de masse.
L énergie libérée lors de la réaction a pour valeur 7,2 MeV
£(eV)
On donne ci-contre le diagramme énergétique de l'atome d'hydrogène.
0Données :
-0.85
-1,5
constante de Planck : h = 6,62.10" J.s
célérité de la lumière dans le vide : c = 3,00.10 m.s" .
1 e V = 1,6.10- J
34
8
1
19
-3,4
a) Le quantum d'énergie associé une radiation lumineuse de longueur
d'onde dans le vide 662 nm a pour valeur 3,00.1 (T J
b) Dans son état fondamental, l'atome d'hydrogène peut absorber un
quantum d'énergie de 10,2 eVpour passer sur son 1 état excité
19
er
Lorsqu'il est sur son 2
e m e
état excité, l'atome d'hydrogène peut :
c) Absorber un quantum d'énergie de 1,9 eVpour passer sur son 1"état
excité
d) Emettre un quantum d'énergie de 12,1 eV lorsqu'il retourne à son
état fondamental
niveau fondamental
CD
Un mobile 5 quasi ponctuel, de masse m = 500 g, glisse sur une piste AB située dans un plan vertical. I l a
été lâché du pointa sans vitesse initiale.
La partie AB est un quart de cercle de rayon R = 20 cm. Les frottements sont négligeables.
Donnée :
on prendra pour l'accélération de la pesanteur g = 10m.s" .
2
A
40
4cm)
a) L'énergie mécanique du mobile est constante entre A et B.
1 ,d6 i
b) Pour un angle 6, l'énergie cinétique du mobile a pour expression : E = —m(——) .
2
dt
c) Si on prend comme origine de I énergie potentielle l'altitude z = 0. I énergie potentielle initiale a
pour valeur 1,0 J.
d) La vitesse du mobile au point B est de 2,0 m.s .
c
1
^ct^v
Un faisceau laser éclaire un fil vertical de diamètre a.
Un ensemble de mesures, réalisées avec des fils de différents diamètres, a donné les résultats résumés
dans le graphe ci dessous, où 0 (exprimé en milliradians) est le diamètre angulaire de la tache centrale de
diffraction.
6(mrad)
25
20
15
10
15
10
20 \ - ^
a) La figure de diffraction, observée sur un écran placé à l'arrière du fil et perpendiculairement au
faisceau, est constituée de cercles concentriques.
b) La longueur d'onde de la lumière émise par le laser est environ X = 700 nm.
c) La lumière émise par le laser est bleue.
d) Si on augmente la longueur d'onde de la lumière émise par la source lumineuse, le diamètre
angulaire de la tache centrale diminue.
6 ^ u V
(S
Soit une onde de célérité v qui se propage le long d'une corde. La perturbation est créée au point S.
amplitude
i
f \' M
i
H
^
a) En l'absence d'amortissement, tout point de la corde reproduit la perturbation créée en S.
b) Plus la masse linéique de la corde est grande, plus la célérité de l'onde est grande.
c) Plus la tension de la corde est grande, plus la célérité de l'onde est grande.
, , ,
M'M
d) La perturbation en M à la date t est celle qu 'avait le point M a la date t
.
Un haut-parleur émet une onde sonore sinusoïdale dont on peut faire varier la fréquence. Dans le domaine
de fréquence étudié et compte tenu des conditions expérimentales cette onde se propage toujours dans
l'air avec une célérité de 340 m.s" . Un microphone est placé à une distance d = 20 cm du haut-parleur.
a) L'air peut être considéré comme un milieu non dispersif lors de cette expérience.
b) La longueur d'onde ne change pas avec la fréquence.
c) Si la fréquence choisie est égale à 1700 Hz, les signaux respectivement émis par le haut-parleur et
reçu par le microphone sont en phase.
d) Si on choisit une fréquence égale à un multiple entier de 1700 Hz les signaux respectivement émis par
le haut-parleur et reçu par le microphone sont toujours en phase.
Dans le référentiel géocentrique, on étudie un satellite artificiel de masse m = 2,5 t qui gravite autour de la
terre à une altitude constante h = 270 km. La terre est considérée comme ayant une répartition de masse à
symétrie sphérique.
Données :
masse de la Terre :
M = 6,0.10 kg.
rayon de la Terre :
/ ? = 6,4.10 km.
constante de gravitation :
G = 6,67.10"" S.I.
V6«2,4
;
/6Ô«7,75
T
24
r
3
V
a) Le mouvement du satellite est uniforme.
b) L'accélération du satellite est inversement proportionnelle à sa masse.
c) L'expression
de la vitesse du satellite et v = „ I ^
V h
d) La vitesse du satellite est v = 2,4 km.s' .
1
T
On néglige toutes les forces dues à l'air : la bille est en chute libre.
Une bille de masse m = 100 g est lancée verticalement vers le haut avec une vitesse initiale v = 5,0 m.s'.
Grâce à un dispositif de chronophotographie, on a relevé l'altitude de la bille à intervalles de temps
réguliers. On a pu ainsi tracer sa courbe d'énergie potentielle (origine choisie au niveau du sol) et sa
courbe d'énergie cinétique en fonction du temps.
0
3
2,8
2,8
Courte 2
2,4
2
S .
1,6
1
~t
•
/
2,2
/
8
/
X
/
\
/
\
1,4
0,8
0,6
0,4
0,2
0
\ /
A
1,2
1
/
/
\
S
'\
\
S
\
y
V
•
0
0,1
0,2
Couttie 1
y
*r
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0j8
0,9
1
1,1
\
\
1,2
O
1,4
(M
Données : Valeur du champ de pesanteur terrestre g = 10 m.s' ; ^54 =» 7,4.
2
La
La
La
La
courbe 1 représente l'énergie potentielle de la bille.
bille a été lancée avec une énergie mécanique d'environ 2,7J.
bille a été lancée d'un point d'altitude h égale à 1,25 nt.
bille retombe sur le sol avec une vitesse d'environ 7,4 m.s' .
1
Dans un référentiel terrestre, on considère la chute d'un parachute de masse m = 20 kg portant une
masse M. A l'instant initial, le parachute et sa charge sont abandonnés, sans vitesse initiale, d'une hauteur
h • 320 m. On négligera la poussée d'Archimède.
,
Le mouvement est étudié selon un axe vertical ascendant (Oz) dont l'origine O se situe sur le sol.
L a valeur du champ de pesanteur est : g - 10 m.s~*.
Le parachute ne s'ouvre pas, la résistance de l'air est négligée.
a) L'équation horaire du parachute chargé s'écrit : z = +5,0 i.
b) Le parachute arme au sol à la vitesse de 80 m.s~'.
Le parachute s'ouvre et la résistance de l'air R est proportionnelle au carré de la vitesse : R = kv? avec
k = 20 unités S.l. Le parachute et sa charge atteignent maintenant une vitesse limite de 7,0 m.s~'.
c) La masse M vaut 78 kg.
d) L'accélération est nulle.
On néglige toutes les forces dues à l'air.
Deux élèves de temùrale S réalisent une expérience : Pauline se trouve sur son balcon et lâche un ballon
sans vitesse initiale. Agathe se trouve dans la rue et voit le ballon atteindre le sol /, 1 seconde plus tard
Données :
Valeur du champ de pesanteur g = 10 m.s" ;
1 2
1 1 * « 1 2 1 ; - ^ - = 0 , 2 4 ; , / 5 Ô » 7 , l ; V5*2.23 ;
2
,/5\5*0,71
a) le ballon a été làclié d'une hauteur h = 2,4 m
b) Le ballon heurte le sol avec une vitesse de 39,6 km.h' .
1
Les deux élèves assistent ensuite à un spectacle de jonglage. D'une hauteur correspondant à sa stature, un
jongleur lance verticalement une balle. Celle-ci atteint une altitude de 2,5 m par rapport au sol avant de
redescendre.
c) La vitesse initiale de la balle est inférieure à 7,1 m.s'.
d) La balle a mis 0,71 s pour atteindre son altitude maximale.
EXERCICE
n°l:
Il est demandé l'expression des valeurs littérales avant tout calcul numérique. Les notations du texte
être scrupuleusement
respectées.
doivent
Pour les besoins d'un film, un cascadeur doit franchir une rivière avec une voiture. Pour cela, il s'élance
sur une route horizontale AO, quitte la chaussée en O avec la vitesse
, de norme V , et retombe s u r
0
i autre rive en B situé à un hauteur h sous AO et à une distance L du point O.
- O n étudiera le mouvement du centre de gravité G du système {cascadeur-voiture} de masse m,
on
négligera tes frottements entre O et 6 et l'instant f = 0 sera pris au moment où la voiture quitte le point O .
A
0
X
—^
J
B
h
L
O o w i é e s : L = 23,2 m,
h = 6,70 m.
g = 10,0 m.s"
2
a) Établir dans le repère (O, x, y) les équations horaires du mouvement de G entre O et S
b) En déduire l'équation de la trajectoire de G entre O et B.
c ) Donner les composantes de V , le vecteur vitesse de G au point 8.
B
2 | Pour que la voiture atterrisse en douceur en B, on a aménagé une pente BC faisant un angle 0 a v e c
f-crizontale.
_
a) Calculer V et 0 pour que le vecteur vitesse V soit parallèle à la pente BC.
0
B
b) Calculer la norme V du vecteur vitesse V .
B
EXERCICE
B
n° Il :
i est demandé l'expression des valeurs littérales avant tout calcul numérique. Les notations du texte
être scrupuleusement respectées.
•
doivent
O n considère une lentille mince convergente (L) de centre optique O et de distance focale Ô P .
On place en avant de (L) un objet droit AB de 1,00 cm de hauteur, perpendiculairement à l'axe optique de
(L). Le point A est sur l'axe. On obtient une image A B ' d e AB, réelle, inversée, deux fois plus grande que
f objet et située à D = 9,00 cm de celui-ci.
1 ) Énoncer les conditions de Gauss d'obtention d'une image optique non aberrante.
2) Donner l'expression de la formule de conjugaison et celle du grandissement d'une lentille mince
convergente.
3) Représenter la situation décrite ci-dessus et construire A B ' à partir de deux rayons remarquables.
4) Exprimer les grandeurs Q Â \Â et ÔP en fonction de D. Faire les applications numériques.