DS 1èreS 5 - 1h – mécanique – A/B et oxydoréduction – 25 points

DS 1èreS 5 -
1h – mécanique – A/B et oxydoréduction – 25 points
Pour l’ensemble du devoir on prendra la valeur g = 10 N/kg pour la constante de pesanteur.
On veillera à justifier les réponses données dans un français correct et en s’appuyant sur le cours.
On sera vigilant sur l’emploi des unités et des chiffres significatifs.
L’usage de la calculatrice n’est pas autorisée.
PARTIE I : Cours (5 points)
1- Donner le couple acido-basique dans lequel intervient l’ammoniac. (0,5 point)
2- Donner le couple acido-basique dans lequel intervient l’acide acétique. (0,5 point)
3- Ecrire la réaction se produisant entre les 2 espèces suivantes : PH3 et CH3CO2H (1 point)
4- On considère un pendule simple constitué d’une ficelle de longueur L et de masse M. Donner, en le
démontrant, l’expression littérale du travail du poids de la masse accrochée à la ficelle entre sa
position au repos (notée I) et la position (notée F) où la ficelle est écartée d’un angle β par rapport à
la verticale (2 points)
5- Faire l’application numérique dans le cas où L = 2 m , m = 4 kg et β = 60° (1 point)
Données : quelques couples acido-basique ou redox :
PH4+/PH3 ; H2O/OH- ; Fe3+/Fe2+ ; I 2 / I − ; ClO-/Cl- ; SO42 − / SO2 ; CH3CO2H / CH3CO2-
PARTIE II : CHIMIE
Boire ou conduire il faut choisir (7 points)
Mal en point l’ami de
Fulbert ? Oui, et bien ce
n’est guère étonnant ! La
grenouille que voici a bu
beaucoup plus que de raison.
Ce n’est pas « las » qu’elle
est mais saoule !
Ni une, ni deux, Fulbert
décide de faire un test
sanguin à la grenouille pour
vérifier son alcoolémie.
Fulbert prélève 100 mL de sang de grenouille (oui, c’est une grosse grenouille).
Ce sang contient évidemment de l’éthanol (C2H6O)
On appelera nE le nombre de mol initial d’éthanol présent dans ce prélèvement.
Fulbert fait réagir l’éthanol sur une solution contenant des ions dichromates (Cr2O72-) à la concentration CD
= 1,0.10-3 mol/L. Fulbert ajoute un volume VD = 3,33 mL de la solution de dichromate de potassium au
prélèvement de 100 mL de sang de grenouille.
Cette quantité d’ions dichromate ajoutée permet de fairev réagir exactement la totalité des molécules
d’éthanol présentes au départ.
On donne les couples redox dans lesquels interviennent ces deux espèces :
C2H4O / C2H6O et Cr2O72- / Cr3+
1- écrire les demi équations redox correspondant aux deux couples précédents
2- écrire l’équation bilan correspondant à la réaction réalisée par Fulbert
3- Calculer le nombre de mol initial d’ion dichromate ajouté
4- Calculer l’avancement maximal de la réaction.
5- En déduire la quantité de matière d’éthanol dans l’échantillon prélevé par Fulbert
6- En déduire la masse d’éthanol présente dans un litre de sang de la grenouille : est elle en état de
conduire ?
Données : masse molaire : MH = 1,0 g.mol-1 ; MO = 16 g.mol-1 ; MC = 12 g.mol-1
PARTIE III : PHYSIQUE Fulbert se prend un coup de pied au derrière !
(8 points)
A la suite de ce
misérable incident, la
grenouille s’énerve,
et met un coup de
pied au postérieur de
notre canard, lui
communiquant ainsi
une vitesse initiale de
V0 = 10 m/s. Forte la
grenouille ! Fulbert à
tout de même une
masse de m = 1,6 kg
…
Fulbert, donc, monte
verticalement et une
force de frottement
due à l’air s’exerce
en permanence sur
lui ( force constante
de valeur f = 4 N).
1- Faire un schéma des forces s’exerçant sur Fulbert après son « décollage »
2- En appliquant le théorème de l’énergie cinétique, déterminer à quelle hauteur maximale Fulbert
monte-t-il ?
Une fois arrivé au sommet de sa montée dans les airs, Fulbert se dit qu’il serait temps d’ouvrir les ailes,
ce qu’il fit…Il redescend, tranquillement, décidé à oublier l’affront de son ami la grenouille.
Il aperçoit une planche au sommet d’un joli talus rectiligne, incliné d’un angle α = 30° par rapport à
l’horizontale, long de L = 100 m. Voilà une belle occasion de se détendre et de se payer la fiole de la
grenouille : Fulbert décide d’être le premier canard à faire du surf. Qu’on se le dise…
On considérera que les forces de frottements de la planche sur le sol sont constantes de valeur fsol = 5 N
et que Fulbert a une vitesse initiale nulle au sommet de la pente.
3- Faire un schéma des forces dans cette nouvelle situation
4- En appliquant le théorème de l’énergie cinétique, donner l’expression littérale de la vitesse de
Fulbert lorsque il arrive au bas de la pente. Fulbert a gardé tout au long de sa descente une trajectoire
rectiligne, selon la ligne de plus grande pente.
5- Faire l’application numérique. RQ : 600 ≈19,4
1 ,6