BB SCIENCES PHYSIQUES TermS

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1 P a g e 1 BB SCENCES PHYSQUES TermS Exercice 1 : Composition du vin (9 points, 36 ) Question Barème Réponse 1.1. Pour V < V E, le diiode versé est totalement consommé dès son ajout. La solution reste vert pâle. Pour V V E, il n y a plus de SO dans le milieu réactionnel, le diiode ajouté devient en excès ; il colore la solution en violet foncé. On repère l équivalence par le changement de couleur de vert pâle à violet foncé. 1. À l équivalence, les réactifs sont introduits dans les proportions stœchiométriques de l équation du dosage : (aq) + SO (aq) + H O (l) (aq) + SO 4 (aq) + 4H + (aq) Ainsi : n 1 (SO ) = n E ( ) Soit C 1.V 1 = C.V E C.VE C1 V 1 3 1, ,8 10 C1 = 3, mol.l ,00 10 Concentration massique C en dioxyde de soufre : C = C 1.M(SO ) C = 3, (3,1 + 16,0) = 0,01 g.l -1 = 01 mg.l ncertitude relative : ΔC C ΔV E ΔC V C E ΔC 0,05 0,01 C 6,8 1,00 = 0,018 = 1,8 % soit environ 1%. Donc : C = 0,0180,01 =, g.l 1. En arrondissant l incertitude C à la valeur supérieure du dernier chiffre significatif de C on a : C = (0, ) g.l 1. ou : C C < C < C + C 0,198 g.l 1 < C < 0,04 g.l mg.l 1 < C < 04 m g.l 1= 1.4 Doc. 1 Réglementation européenne : «La concentration massique en dioxyde de soufre ne doit pas dépasser 10 mg.l -1 dans un vin blanc». Or, compte tenu de l incertitude, la concentration massique du vin est au plus égale à 04 mg.l 1. Cette concentration est donc conforme à la réglementation européenne.

2 P a g e.1 Formule semi-développée de la molécule d acide tartrique : O C CH CH C O..1 La molécule possède groupes hydroxyle et deux groupes carboxyle CO. L acide tartrique est caractérisé par deux pka : pka(h A/HA ) = 3,0 ; pka (HA - /A ) = 4,4. Son diagramme de prédominance présente donc trois domaines :.. À ph = 7, ph > pka (HA - /A ) donc l espèce prédominante dans le mélange Dans ces conditions comme A, l équation de la réaction entre l acide tartrique et les ions est celle qui conduit à la formation de ces ions A H A + A + H O ().3.1 Le dégazage permet d éliminer le dioxyde de carbone dissous dans le vin (gaz qui participent à son acidité) afin de ne tenir.3. compte que de l acidité due essentiellement à l acide tartrique. n = C.V soit n = 0,10015,510 3 = 1, mol Masse d acide tartrique pouvant réagir avec cette quantité d ions : L acide tartrique réagit avec les ions hydroxyde suivant l équation de la réaction () : H A + A + H O () nha n Ainsi : 1 n comme mh A n HA.M alors m HA HA.M HA 3 1,55 10 mha soit m 7, = 0,116 g pour 0,0 ml de vin. HA H A HA 3,0 4,4 A ph Acidité totale du vin : Pour 1 L = 1000 ml de vin, la masse d acide tartrique serait : 0, = 5,81 g. 0,0 L acidité totale du vin étudié est donc de 5,81 g.l 1

3 P a g e 3 Exercice : un catalyseur enzymatique (6points, 4 ) Question Barème Réponse NH CO NH + H O NH 3 + CO 1.1. Le temps de demi-réaction est la durée nécessaire pour que l avancement atteigne la moitié de sa valeur finale.(ou autre définition) En présence d uréase le temps de demi-réaction est de 10 5 s et sans uréase il est de 60 ans. L uréase a permis de diminuer très fortement le temps de demiréaction, elle peut être considérée comme un catalyseur En général la température permet de diminuer la durée de réaction. 1.. Le document 1 nous montre que l activité de l uréase varie en fonction de la température ; elle est maximale vers 60 C. Or la cinétique de la réaction est liée à l activité de l uréase. En se plaçant à 60 C on aura une activité maximale de l uréase, puis en augmentant la température l activité de l uréase va diminuer Contrairement au cas général, il ne faut donc pas forcément augmenter de trop la température pour diminuer la durée de réaction. L uréase est une enzyme dont les différentes parties sont liées par des liaisons hydrogène qui se forment plus ou moins facilement suivant la température. On peut supposer que les sites actifs sont plus nombreux vers 60 C. Mais que quand la température augmente encore, la quantité de sites actifs diminue..1. Si l acide chlorhydrique est un acide fort : ph = log(c) avec c = 1,0 10 mol.l -1. ph = log(1,0 10 ) =,0. Traçons le diagramme de prédominance du couple NH + 4 (aq)/nh 3 (aq) NH + 4 NH 3 pk a = 9, À ph = < pk a, l ion ammonium. ph.3.4 L ammoniac consomme des ions oxonium, ainsi [H 3 O + ] diminue. Or ph = log[h 3 O + ], donc le ph de la solution augmente localement autour de la bactérie. D après le document, pour un ph =, l activité de l uréase est nulle, seule elle ne pourrait pas catalyser la réaction dans l estomac.

4 P a g e 4 Exercice 3: interférences (5points, 0 ) (interférences constructives et destructives) (condition sur d d1). Si abs d unité sur un axe, si inversion des coordonnées, si points non reliés : enlever + Les ondes lumineuses issues de F1 et F sont cohérentes car ces fentes se comportent comme des sources monochromatiques et présentant un déphasage constant. Ou bien : Les ondes lumineuses issues de F1 et F sont cohérentes car elles sont issues d une même source F monochromatique et situées à égale distance de F. l faut que la différence de marche d d1 au point M soit égale à un nombre entier de longueurs d onde λ pour obtenir des interférences constructives, c est-à-dire observer une frange brillante. Si la différence d d1 est égale à un nombre impair de demi-longueurs d onde au point M, l interférence est destructive, on observe une frange sombre. (j ai enlevé + si k non précisé entier positif ou nul dans la relation sur la ddm) Si M est tel que d d1= 0 =kλ, c est-à-dire k= 0, M est sur une frange brillante au centre de l écran. Si M est tel que d d1= 3,0 μm, c est-à-dire 5λ= 5 0,64 = 3,0 μm soit k= 5, M est sur une frange brillante également. Si M est tel que d d1=,4 μm = 3,5λ, soit k= 3,5, M est sur une frange sombre. Pour une meilleure précision sur la mesure, il est préférable de mesurer la distance la plus grande possible et limiter l incertitude. (L incertitude sur une moyenne de valeurs est égale à l incertitude sur une valeur divisée par le nombre de valeurs.) (on accepte une droite qui n est pas prolongée jusqu à l origine dans cette question) On peut aussi calculer le coefficient directeur de la courbe (facultatif) Le coefficient directeur est.3 L interfrange i est proportionnel à la longueur d onde λ. Ceci est vérifié puisque l on obtient une droite passant par l origine. On vérifie que D/a = La relation donnée i = D/a est donc vérifiée. (Si la droite tracée ne passe pas par O il faut calculer son coef directeur et

5 P a g e montrer qu il vaut D/a) Pour une plus grande précision de mesure, il faut que l interfrange soit plus grand. Pour cela, on peut augmenter la distance D ou encore utiliser des fentes doubles séparées d une distance a plus petite. (une seule réponse exigée) Pour une longueur d onde de 0,50 μm, on peut déterminer la valeur de l interfrange graphiquement en utilisant la courbe précédente. On trouve vous i =, m =,5 mm. Ou à l aide de l équation i = λ d où i =, m =,5 mm. On reprend le même montage que précédemment, mais on remplace la source F par la source monochromatique inconnue ; on retire le filtre. On utilise la même double fente et on place l écran à la même distance D= 1 m. Ainsi on obtient une figure d interférences sur l écran dans les mêmes conditions que la courbe établie précédemment. l reste à mesurer le plus précisément possible l interfrange i et de déterminer alors la longueur d onde à l aide de la courbe précédente i = f(λ) Ou à l aide de l équation de la droite λ =.