Sadiki à 25°C Ke=10

Collège Sadiki
Dimanche 29 -04-2014
Devoir de contrôle n° : 3
Sciences physiques
Durée : 2 heures
4ème Maths
Profs : BelArbi-Hrizi-Abid-Fkih et Cherchari
Chimie ( 7 points )
Toutes les solutions sont prises à 25°C, température à laquelle le produit ionique de l’eau pure
est Ke=10-14.
A l’aide d’une pipette et à partir d’une solution aqueuse S1 d’un monoacide A1H de concentration
molaire C1, on prélève un volume V1=10 mL qu’on verse dans un bécher. Le dosage pHmétrique de S1 par une solution aqueuse SB d’hydroxyde de sodium KOH (base forte), de
concentration molaire CB, a permis de tracer la courbe (c1) de figure ci-dessous
Sur le même graphe, on superpose une deuxième courbe (c2) donnant pH = f(VB) obtenue par
dosage pH-métrique d'une solution aqueuse S2 d'un monoacide A2H de concentration C2=C1 et
de volume V1=V2, par la même solution SB
pH
12
11
10
9
8
7
(c1)
6
5
4
(c2)
3
2
1
VB
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
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Chaque dosage est fait sans ajout d’eau.
1°/ a) Déterminer graphiquement les coordonnés du point d’équivalences, E1 et E2, de chaque
dosage.
b) Déduire que A1H est faible et que A2H est Fort.
c) Peut-on affirmer, à partir de la courbe de dosage et sans avoir recourt à E1 et E2, que A1H
est un acide faible et que A2H est fort.
2°/ a) Définir l’équivalence acido-basique. Déduire que CBVBE =CAVA puis montrer que C1=CB =
1.10-2 mol.L-1.
b) Ecrire l’équation globale du dosage de chaque monoacide (A1H puis A2H) par la solution
de KOH.
4°/ Soit E1 le point d’équivalence du dosage de l’acide A1H par KOH,
a- Établir l’expression de PHE1 ; pH du mélange à l’équivalence en fonction de pKa du couple
A1H/A1- ; pKe ; C1 ; V1 et VBE (volume de base versée à l’équivalence ).
b- Calculer la concentration molaire de chaque espèce chimique présente à l’équivalence.
3°/ On dilue 10 fois la solution A1H initiale et on refait le dosage par la même solution aqueuse
de KOH, On désire connaître le pH de certains points particuliers, notés P1, P2, P3 et P4
On donne suite à des approximations appropriées valables pour le calcul du pH de la solution
d'acide A1H : pH =
1
( pKa – log C ). En justifiant la réponse, compléter par ce qui manque, le
2
tableau de la page 4 ( à compléter et à remettre avec la copie).
4°/ On réalise chaque dosage en présence d’un indicateur coloré convenablement choisi parmi
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les suivants.
a) Rappeler la définition d’un indicateur coloré.
b) Que veut dire un indicateur coloré
convenablement choisi pour un dosage acidebase
c) Faire correspondre à chaque dosage
l'indicateur convenable
Indicateur coloré
Rouge de méthyle
Rouge de crésol
B.B.T
phénolphtaleine
Zone de virage
4,2 - 6,2
7,2 - 8,8
6
- 7,6
8,2 - 10
Physique (13 points )
Exercice 1 ( 4,5 pts) :
Une lame vibrante munie d’un stylet produit à la surface d’une nappe d’eau en un point S des
vibrations sinusoïdales de fréquence N = 100 Hz.
Le mouvement de O débute à l’instant t = 0 s. Une onde progressive sinusoïdale, se propage à la
surface de l'eau.
La figure ci-contre représente, à une
date t1, une coupe de cette, nappe par
S
un plan vertical passant par S.
A
B
La distance AB est égale à 9 cm,
l'amplitude constante de l'onde est de
2 mm.
1°/ Décrire l’aspect de la surface de la
fig-1nappe d’eau lorsque celle-ci est
éclairée par la lumière
a- ordinaire.
b- Stroboscopique pour Ne=25 Hz et Ne=10,1 Hz
2°/ a) Donner la définition de la longueur d’onde.
b) Déduire du graphe la longueur d’onde  et en déduire la célérité V de l’onde.
c) L’onde considérée est-elle transversale ou longitudinale. Justifier la réponse.
d) Calculer t1.
3°/ Déterminer l’expression de l’élongation ys(t) de la source S.
4°/ Déterminer les abscisses des points qui ont une élongation nulle, à l’instant t1 , et qui ont
une vitesse négative.
5°/ calculer la vitesse du point B aux instants t1 =0,02 s et t2=0,045 s.
Exercice 2 :(2,5 points)
Un haut parleur (HP) branché à un GBF, produit des vibrations sinusoïdales dans l'espace qui
l'entoure. Un microphone (M) est branché sur la voie B d'un oscilloscope. La voie A étant reliée
au (HP) (fig-2-). On obtient sur l'écran de l'oscilloscope les deux graphes suivants (fig-3-).
T/div
2
V/div
GBF
A
y
fig-2-
S
S
0
B
d
X(m)
fig-3-
1
Les réglages de l'oscilloscope sont :
Sensibilité verticale : 1 div pour 1 V sur les deux voies A et B
Balayage horizontal : 1 div pour 0,1 ms
1°/ Identifier le graphe traduisant le son capté par le haut parleur? Justifier la réponse.
2°/ a) Calculer la fréquence du signal émis par le GBF
b) Sachant que le son se propage dans l’air environnant, à la célérité V = 340 m.s-1. Calculer
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la longueur d’onde du son émis par le haut parleur.
3°/ a) déterminer le retard du signal capté par rapport à celui émis par le (HP)
b) En déduire les distances possibles d séparant le microphone du haut parleur (sachant que
0<d<0,2m et on suppose que la membrane du HP coïncide avec l'origine du repère)
Exercice 3 (6 pts)
Un ressort (R) à spires non jointive et de raideur K, porte à l'une de ces extrémités un solide (S)
de masse m, l'autre extrémité étant reliée à un excitateur approprié exerçant sur le solide (S)
une force
La valeur
F . On admet que la force F est appliquée au centre d'inertie G de (S).
algébrique de F est F(t) = Fm.sin (t). L'ensemble {ressort, solide} est
soumis à une
force de frottement f On supposera que les frottements sont de type visqueux f  hv , où h
est le coefficient de frottement et v la vitesse du centre d'inertie G du solide (S).
1°/ Etablir l'équation différentielle du mouvement de ce solide relative à x(t). x étant l'abscisse
de G dans un repère (O, i) où O est la position d'équilibre de G.
La solution de cette équation différentielle est de la forme x(t) = Xmsin(t+ ).
2°/ A l'aide d'un dispositif et d'un logiciel appropriés, on réalise l'enregistrement de F(t) et x(t)
et on trace les courbes correspondantes (Voir fgure4).
a) Montrer que la courbe (2) correspond à F(t).
b) Déterminer la valeur du déphasage de x(t) par rapport à F(t).
c) Déterminer les expressions de F(t) et x(t).
3°/a) Faire la construction de Fresnel correspondante.
b) Établir l'expression qui relie
Figure 4
l'amplitude Xm de l'élongation de G à Fm,
, h, m et K puis déduire l'expression de
1
Vm amplitude de la vitesse.
c) Donner l'expression de tg en
fonction de h,m et K.
2
4°/ a) Montrer que h vaut 1,25 kg.s-1.
b) Montrer que dans les conditions
/40
qui ont permis d'obtenir les tracés des
s
courbes relatives à F(t) et x(t) ci-dessus
données, les paramètres h, m et K
vérifient la relation suivante :
K - m² = 3 .h
1div→x(t) 1N→F(t)
-1
5°/ Pour une valeur o = 25 rad.s de la
pulsation  de la force excitatrice, on
constate que x(t) est en quadrature
retard de phase par rapport à F(t).
a) Montrer que F -V =0. Dans quel état se trouve l'oscillateur. Donner une relation entre m et
K.
b) Déterminer les valeurs de K et m.
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