CHIMIE

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La calculatrice est autorisée.
LE CANDIDAT COMPOSERA LA PARTIE «CHIMIE » ET LA PARTIE
«MECANIQUE » SUR DEUX COPIES SEPAREES
CHIMIE (8 points)
Le sujet traite du dosage d'une solution de sulfate de fer (II) par manganimétrie.
I. Dissolution du permanganate de potassium KMnO4
Caractéristiques des cristaux de KMnO4:
La masse molaire : M= 159 g.mol-1.
La solubilité du permanganate de potassium à 20°C est de 64,0 g par litre de solution.
I - 1. Calculer la solubilité sdu permanganate de potassium en mol.L-1 et écrire l'équation de
dissolution de KMnO4dans l'eau.
I - 2. Pour réaliser le dosage des ions ferreux dans une solution de sulfate de fer(II), un laborantin
introduit 1,59 g de cristaux de permanganate de potassium dans une fiole jaugée de 1litre et
complète avec de l'eau distillée jusqu'au trait de jauge. On obtient 1litre de solution à 20°C.
Y a-t-il dissolution totale des cristaux dissous par le laborantin ?
I - 3. Calculer la concentration molaire c0de la solution.
II. Réaction d'oxydoréduction
II - 1. Ecrire la demi-équation électronique du couple rédox MnO4-/Mn2+ en milieu acide.
II - 2. Ecrire la demi-équation électronique du couple Fe3+/ Fe2+.
II - 3. En déduire l'équation-bilan de la réaction spontanée entre les deux couples en présence.
Les potentiels standard rédox des deux couples sont :
E° (MnO4-/ Mn2+) = 1,51V et E°(Fe3+ / Fe2+) = 0,77V.
III. Dosage par manganimétrie
La solution précédente est utilisée comme solution titrante pour doser un volume vr= 10 mL d'une solution
de sulfate de fer (II) portant l'indication c'r=0,10 mol. L-1, cette solution ayant été abandonnée au contact
de l'air.
Le dosage est réalisé en milieu acide, on repère l'équivalence pour un volume de solution oxydante versé
ve= 18 mL.
III - 1. Pourquoi doit-on opérer en milieu acide ?
III - 2. Comment repère-t-on l'équivalence lors du dosage ?
III - 3. Quelle considération cinétique est prise en compte lorsqu'on réalise un dosage ?
III - 4. En utilisant l'équation-bilan, écrire la relation entre c0, cr, vret ve. Calculer cr.
III - 5. Comparer la valeur cr calculée à la valeur c'r. Justifier qualitativement une éventuelle
différence entre ces deux valeurs.

BACCALAUREAT TECHNOLOGIQUE: SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE LABORATOIRE
Coefficient :5Session :1998 Durée : 3 Heures Options :Toutes
PHYSIQUE DE LABORATOIRE ET DE
PROCEDES INDUSTRIELS Epreuve: N°4 Physique -Chimie -Electricité
Partie :Mécanique -Fluidique -Chimie
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MECANIQUE
EXERCICE 1 : (3 points)
1) La tension UEentre les bornes d'un
émetteur à ultrasons est visualisée sur la
voie A d'un oscilloscope à deux voies.
L'oscillogramme observé est reproduit
ci-contre.
La fréquence de ces ultrasons est :
N= 40 kHz.
Quel est le coefficient de temps (ou
vitesse de balayage) utilisé ?
La réponse sera exprimée en s/div.
On rappelle qu'une division correspond à
un carreau
2) On place côte à côte deux sources émettrices d'ultrasons S1et S2, synchrones et réglées sur la fréquence
trouvée au 1).
S2
D = 45 cm
S1S2= a = 40 mm
D
R
R1
R2
S1a

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Partie :Mécanique -Fluidique -Chimie
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2-1) Quel est le nom du phénomène observé quand on déplace un récepteur R sur une droite 
parallèle à S1S2?
2-2) On repère une position R1du récepteur correspondant à un maximum de réception. A
partir de R1on déplace le récepteur sur la droite et on repère R2, le maximum de
réception suivant.
On mesure R1R2=9,5 cm.
Déduire de cette mesure une valeur de la longueur d'onde des ultrasons dans l'air.
2-3) On écarte les deux sources l'une de l'autre. Que devient la distance R1R2entre deux
maximums ?
EXERCICE 2 : ( 6 points )
On étudie le mouvement du satellite S constitué par les vaisseaux spatiaux, Mir et la navette
STS 86 arrimés le 29 Septembre 1997, de masse m.
L’ensemble S évolue sur une orbite circulaire de rayon r, à l’altitude h= 800 km.
On rappelle que le champ de pesanteur à l’altitude hest :
g =
²
hT
GM
r
avec r=RT+havec MT: masse de la terre.
On donne :
la constante de gravitation G=6,6710-11 S.I.
le rayon de la terre RT= 6370 km.
la masse du vaisseau MIR : 130 tonnes
la masse de la navette spatiale en début de mission sur orbite : 113 tonnes
1 / Exprimer le champ de pesanteur g0à la surface de la terre (h= 0 m) et montrer que
g = g ( + h 0 T
T
R
R h)²
On donne g0=9,81 m.s-2 . Calculer gh.
2 / Montrer que le mouvement est uniforme. Démontrer que la vitesse vdu satellite S, s'écrit
v g R
r
0T
2, puis donner sa valeur numérique. En fin de mission, la masse de la navette spatiale n'est
plus que de 100 tonnes. La vitesse de S est-elle alors modifiée ? Pourquoi ?
3 / Calculer, en fonction de vet de r, sa période de révolution T, puis sa valeur numérique.
4 / La navette libère un satellite S1qui gravite d'abord sur cette même orbite puis rejoint une orbite
géostationnaire à 36 000 km au-dessus du sol terrestre. Sa vitesse est-elle alors sur cette nouvelle
orbite plus grande, plus petite ou égale à celle qu'il avait sur l'orbite basse ?
Justifier la réponse sans calcul supplémentaire.

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EXERCICE 3 : (3 points)
On plonge un tube capillaire ouvert aux deux extrémités dans un liquide de masse volumique 
contenu dans un cristallisoir. On considère les points A et B respectivement au-dessus et en-
dessous de la surface libre du liquide dans le cristallisoir et les points C et D respectivement au-
dessus et en dessous de la surface du liquide dans le tube capillaire.
C
D
B
A
z'
0
z
h
tube capillaire
air
liquide
(Les échelles verticale
et horizontale ne sont
pas les mêmes)
liquide
Les pressions aux points A et C sont égales à la pression atmosphérique.
Les pressions aux points A et B sont égales, car la surface libre du liquide est plane.
1 - Exprimer la différence de pression pB-pD en fonction de h.
2 - En déduire la différence de pression entre les points C et D. Quel est, de ces deux points, celui
dont la pression est la plus grande ? Interpréter ce résultat en indiquant le phénomène physique à
l'origine de cette différence de pression.
3 - D'après la loi de Jurin, la hauteur h du liquide est donnée par la formule :
hcos
r g
2
.
avec la tension superficielle du liquide
l'angle de raccordement liquide-solide
rle rayon intérieur du tube
la masse volumique du liquide
gl'intensité de la pesanteur (9,81 N.kg-1)
Calculer la tension superficielle de l'eau sachant que = 0°
r=0,75 mm = 1 000 kg.m-3 h= 19 mm
4) Maintenant on place ce tube capillaire dans un cristallisoir de mercure. Le mercure est 13,6 fois
plus dense que l'eau. Décrire le phénomène, faire un schéma et calculer hpour =130° et
=480 mN.m-1.