Lycée ksour Essef Devoir de contrôle n 2 28 Janvier ème M1.2& Sc1 Prof :M. GADER Lotfi Durée : 3 heures

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1 Lycée ksour Essef Devoir de contrôle n 8 Janvier 6 4ème M1.& Sc1 Prof :M. GADER Lotfi Durée : 3 heures Nom et prénom : Class :.. Numéro : CHIMIE :(7points) Exercice n 1 : ( 4 points) On donne le tableau suivant : formule pka masse molaire de AH (g.mol -1 ) HCOOH / HCOO - 3,75 46 H 3 C-COOH / H 3 C-COO - 4, HN 3 /N 3 4,7 43 H 5 C -COOH / H 5 C -COO - 4,87 74 HClO / ClO - 7,3 5,5 Détermination du pka du couple acide / base : Afin de déterminer le pka d'un couple acide/base,noté AH / A -, on mesure le ph de solutions contenants les deux espèces conjuguées de ce couple. On utilisera une solution S 1 contenant l'espèce A - de concentration molaire C 1 =,1 mol.l -1 et une solution S contenant l'espèce AH, de concentration C =,1 mol.l -1. Avec un ph-mètre on mesure le ph de plusieurs mélanges réalisés dans des béchers. V 1 représente le volume de S 1 et V celui de S. mélange ph 3,8 4, 4,5 4,7 4,9 5,1 5,4 5,8 V 1 ml V ml / Compléter le tableau suivant : (B,,5 point) mélange ph 3,8 4, 4,5 4,7 4,9 5,1 5,4 5,8 x =log(v 1 /V ) / Tracer la courbe ph = f(x) aux échelles suivantes : (B,,75 point) F1 cm pour une unité de x sur l axe des abscisses F1 cm pour une unité de ph sur l axe des ordonnées que l on graduera à partir de la valeur 3,8. 3 / En admettant que, pour chaque mélange, [A-] / [AH]=V1/V déduire de la courbe la relation qui existe entre le ph et log ( [A-] / [AH]). (B,,75 point) 4 / Ecrire l'équation bilan associée à la réaction entre l'acide AH et l'eau. En déduire la constante d'acidité Ka du couple AH / A- puis la relation liant le ph de la solution et le pka de ce couple. (A,,5 point) 5 /Déduire des questions précédentes une valeur approchée du pka de ce couple. (C,, 5 point) Identification du couple acide base : 6 /Quels sont les couples acide base du tableau que l'on peut éliminer à l'issue de l'étude précédente? (C,, 5 point) 1

2 7 / On a pesé 1,85 g d'acide AH pour réaliser 5 ml de solution S de concentration,1 mol.l -1 Identifier le couple AH / A -. (C,, 5point) Exercice n : ( 3 points) On a flacons A et B. Le ph des solutions (S A ) et (S B ) vaut,. On dilue 1 fois ces deux solutions : les ph des solutions diluées valent respectivement pour (S' A ) :3 et pour (S' B ) :,5. 1 ) Montrer que l'on a une solution d'acide fort A 1 H et une solution d'acide faible A H. Quel flacon contient la solution d'acide fort? (C,,5point) ) Quelle est la concentration C 1 de la solution d'acide fort? (A,,5point) 3 ) a- Soit C la concentration de la solution d'acide faible : C est-elle plus petite ou plus grande que C 1? Justifier. (C,,5point) b- De combien augmente le facteur de dissociation α de l'acide faible lors de la dilution? (C,,75point) nombre demoledea α = nombre initialdemoledeah c- Si on admet, en première approximation, que l'acide faible est faiblement dissocié, quelle relation a-t-on entre la constante d'acidité Ka associée à l'acide faible et le facteur de dissociation α? (C,,75point) PHYSYQUE :(13 points) Exercice n 1 (6 points) Un oscillateur mécanique en régime forcé est représenté dan s la figure-1-. Il comporte un solide (S), de masse m et de centre d inertie G,attaché à l extrémité libre d un ressort ( R ) de masse négligeable et de raideur K=5N.m -1. L autre extrémité du ressort est fixe. ur ur ur Le solide (S ) est soumis à une force de frottement de type visqueux f = hv. où v est le vecteur vitesse instantanée de G et h est une constante positive. A l aide d un dispositif approprié on applique sur (S ) une force excitatrice : F r (t)= Fm sin(.π.n.t + ϕ F ) i r N réglable. On désigne par x (t ) l élongation du centre d inertie (G) en fonction du temps par rapport au repère (O,i r ) ; O étant la position d équilibre de (G ). x O i r G x 1- Etablir que l élongation x,sa dérivée première dx d x et sa dérivée seconde dt dt vérifient d x dx la relation : m + h + K. x = F( t) ( A,5 point) dt dt - Un dispositif d enregistrement permet d obtenir les diagrammes de la figure -- ci-dessous : La courbe (a) correspond aux variations de la vitesse v( t ) en accord avec l équation : v (t ) = Vm sin (.π.n. t + ϕ v ). La courbe (b) correspond aux variations de la vitesse F( t ) en accord avec l équation : F (t ) = Fm sin (.π.n. t + ϕ F ).

3 ,7N,4.m.s -1 F(t),v(t) Courbe (b) Courbe (a) temps (s),15,5,375,5,65,75 Figure a- Déterminer, à partir du graphique : (A 1,5 La pulsation ω =.π.n de la force excitatrice Le déphasage de F(t) par rapport à valeurs de la phase de l amplitude de F(t) puis celles de v(t). b- En vous aidant des résultats de la question - a- Faites la construction de Fresnel correspondant à l équation différentielle et décrivant l état des oscillations du résonateur. ( C 1 point) échelle : 1 cm pour, N c- Déterminer les valeurs de la fréquence propre N du résonateur et de h. ( C 1 point) d- Calculer la puissance moyenne Pm consommée par le résonateur dans ces conditions. ( A,5 point) 3- A partir de la valeur de la fréquence trouvée dans -a- on augmente la fréquence N de la force excitatrice F(t). a- Dire, en le justifiant, si l amplitude des oscillations diminue,ou augmente. ( C,75 point) b- Donner l expression de l amplitude Xm des oscillations du résonateur en fonction de Fm,h,K,m et N et tracer l allure de la courbe représentative des variations de Xm en fonction de N en précisant les coordonnées des deux points particuliers. ( C,75 point) Exercice n (7 points) On monte, en série, un résistor de résistance R 1 =8Ω, une bobine d'inductance L=,6 H et de résistance R et un condensateur de capacité C. 3

4 On applique entre les bornes A et M du dipôle ainsi obtenu une tension alternative sinusoïdale u(t) =Um sin(π Nt+ϕu) de fréquence N réglable. On relie la voie I, la voie II et la masse d'un oscilloscope bicourbe respectivement aux points A, B et M du circuit (figure 3). Pour une fréquence N=N 1 de la tension d'alimentation, on obtient sur l'écran de l'oscilloscope les Courbe (I) tension en (V) Courbe (II) (s) temps en deux courbes (I) et (II) de la figure 4. Remarque: Pour le balayage horizontal et le balayage vertical, la division est la même et correspond au coté d'un carré tracé sur l'écran. Sensibilité horizontale :1-3 s/division 3V Sensibilité verticale: { / division pour la courbe ( I ) V / division pour la courbe ( II ) 1) Déduire à partir des courbes de la figure 4: a- La fréquence N1 de la tension d'alimentation. ( A,5 point) b- Les valeurs maximales Um et UBMm respectivement de la tension d'alimentation et de la tension aux bornes du résistor. (B,5 point) c- Le déphasage de la tension instantanée ubm(t) par rapport à la tension 4

5 d'alimentation. (B,5 point) ) Déterminer l'intensité instantanée i(t) du courant qui circule dans le circuit, en précisant sa valeur maximale, sa fréquence et sa phase. (C,5 point) 3) Déterminer la valeur de la résistance R et celle de la capacité C. (C 1 point) 4) On ajuste la fréquence N à une nouvelle valeur N et on relève les tensions maximales suivantes : F Entre A et B : UABm= 1V F Entre B et M : UBMm= 8V F Entre A et M : Um = 9V a- Montrer que le circuit est, dans ces conditions, en résonance d'intensité. Calculer alors l'intensité efficace I du courant. (A,75 point) b- Déterminer la fréquence N de la tension excitatrice. (A,5 point) c- Observe-t- on un phénomène de surtension? Justifier (C,5 point) 5) Pour Mettre en évidence le phénomène de résonance de charge, on apporte des modifications aux branchements l oscilloscope avec le circuit et on ajuste la fréquence N à une nouvelle valeur N3. a- Reproduire le schéma de la figure (3) est indiquer les branchements avec l oscilloscope. (A,5 point) b-dire,en le justifiant sans calcul, si le circuit est inductif,capacitif ou résistif? (C,5 point) c- Calculer la valeur de N3. (A,5 point) d- Quelle est la tension efficace aux bornes du condensateur dans ces conditions. (C,5 point) 5

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