1. Alcanes ramifiés Différents isomères ramifiés de l hexane. Formule semi-développée, nom et représentation topologique.

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1 CORRECTION BAC BLANC PHYSIQUECHIMIE AVRIL 2009 Exercice n : La chimie organique au quotidien : 5. Alcanes ramifiés Différents isomères ramifiés de l hexane. Formule semidéveloppée, nom et représentation topologique. FSD: 0.25 Ftopo 5 EL AN FSD : 2. Alcènes Masse molaire en fonction de n (nombre d atome de carbone) et des masses molaires atomiques. En déduire la valeur de n. M = n MC + 2n MH soit M = n 2,0 + 2n,0 = 70,0 soit : 4n = 70,0 soit n = 5,0 Formule semidéveloppée des isomèress non ramifiés de cette famille ayant la même formule brute. mer chacun d eux. pentène CH2 = CH CH2 CH2 CH3 pent2ène CH3 CH = CH CH2 CH3 2 En déduire la formule brute, la formule semidéveloppée et le nom de l alcane linéaire A. A est le pentane C5H2 CH3 CH2 CH2 CH2 CH3 FSD: 3a. Le MTBE de formule (CH3)3COCH3 est une molécule ne comportant que des liaisons simples. Elle appartient à la famille des éthers de groupes fonctionnels R O R. Donner la formule semidéveloppée de cette molécule. 3.b. Formule semi développée du méthylpropène (isobutène). mer les alcane et alcènes comportant le même nombre d atome de carbone que l isobutène. Ecrire leur formule semidéveloppée. FSD: 5 Méthylpropène Butane Méthylpropane but2ène Butène

2 Exercice 2 : Vérification de la valeur d une concentration : ) Calcul de la concentration de la solution de permanganate de potassium : 5 EL : CS : U : On a d où n = c = et c =, AN : c = =,,,, 2,0*02 mol.l 2 2) Equation de dosage : ( pt si pas états) 3 MnO 4 (aq) + 8H + (aq) + 5e = Mn 2+ (aq) + 4 H 2 O (l) (2) S 2 O 3 (aq) = S 4 O 6 (aq) + 2 e (5) 2 MnO 4 (aq) +6 H + 2 (aq) + 0 S 2 O 3 (aq) 2 Mn 2+ 2 (aq) + 8 H 2 O (l) + 5 S 4 O 6 (aq) par étiquette. 3) Schéma du montage : Eprouvette graduée Solution de permanganate de potassium ( K + (aq) + MnO 4 (aq) ) à la concentration c Bécher Barreau aimanté 20 ml de solution de thiosulfate de sodium ( 2 Na + (aq) + S 2 O 3 2 (aq) ) de concentration 0,0 mol.l + 0mL d acide sulfurique concentré. 3 Agitation magnétique EL : CS : U : 4) L équivalence d un dosage : L équivalence d un dosage est atteinte lorsque la totalité des réactifs dans le bécher est consommée. 5) Détermination du volume équivalent. A l équivalence les réactifs sont introduits dans les proportions stœchiométrique on a donc d après l équation du dosage : = soit = 2 D où Veq (MnO 4 ) = AN : Veq (MnO 4 ) =,, = 2,0*0 ml EL : CS : U : 6) Calcul de la véritable concentration. (Soit [MnO 4 ] 0 cette concentration) Si le volume équivalent est de V eq = 2,6 ml on a d après la formule établie précédemment : [MnO 4 ] 0 = AN : [MnO 4 ] 0 =,, =,9*0 mol.l 2 7) Repérage de l équivalence : On repère l équivalence de ce dosage par la coloration de la solution du bécher en violet (les ions permanganate seront alors en excès). 2

3 Exercice 3 : Le surfeur Système : le surfeur Référentiel : terrestre assimilé à un référentiel galiléen. Nature du mouvement entre A & B : Les positions occupées par le centre d inertie du surfeur sont sur un arc de cercle la trajectoire est un cercle. La distance parcourue entre 2 intervalles de temps égaux augmente donc la vitesse augmente Le mouvement est donc circulaire accélérée entre B & C : Les positions occupées par le centre d inertie du surfeur sont sur un arc de cercle la trajectoire est un cercle. La distance parcourue entre 2 intervalles de temps égaux constante Le mouvement est donc circulaire uniforme 2. Valeur des vitesses instantanées en G3, G5, G7 & G9 20 pt EL : échelle : G 2 G 4 = G 2 G 4 schéma x /échelle G 4 4G 6 = G 4 G 6 schéma x / /échelle G 6 G 8 = G 6 G 8 schéma x /échelle G 8 G 0 = G 8 G 0 schéma x /échelle G 2 G 4 =,6 cm,92 m G 4 4G 6 = 2, cm 2,52 m G 6 G 8 = 2,2 cm 2,64 m G 8 G 0 =,9 cm 2,28 m 3 3. représentation des vecteurs vitesse Echelle : En utilisant l échelle 2 cm pour m.s V 3 : 0,25 V5 : 0,25 ΔV4 :,5 4. Energie cinétique du surfeur EL : AN : 4*0,25 Ec 3 Ec 5 Ec 7 Ec 9 Ec 3 = Ec 5 = Ec 7 = Ec 9 = Ec 3 = Ec 5 = Ec 7 = Ec 9 = Ec 3 =,.0 3 J Ec 5 =,6.0 3 J Ec 7 = 2,.0 3 J Ec 9 =,5.0 3 J 2

4 Identification :,5 Justiffication :,5 5. Variation de l énergie potentielle En prenant comme référence de l Energie potentielle le point B et sachant que Epp x =mgz x On a Epp B =0 J Comme Z A >Z B et Z A >Z C on en déduit que Epp A >Epp C >Epp B Donc Epp diminue de A à B puis augmente de B à C 6. Variation de l énergie potentielle Epp est maximale en A, puis diminue jusqu en B ou elle vaut zéro puis augmente à nouveau. La courbe d Epp est la courbe I Ecc augmente de A à B puis diminue de B à C donc la courbe de Ecc est la courbe II L énergie mécanique Em = Ecc+ Epp ceci correspond à la courbe III 7. Existence d une force de frottement. En l absence d une force de frottement, l énergie mécanique est constante, hors l observation de la courbe III montre que l Em diminue au cours du mouvement donc il y a une force de frottement. 8. a) Bilan des actions mécaniques Les forces agissant sur l objet sont Poids Pa Centre de gravité du surfeur Direction Verticale Sens Vers le centre de la Terre Valeur P=mg A.N. : P=60x9,8=5,9.0 N Réaction normale du sol Pa Centre de la surface de contact sol/surfeur Direction Perpendiculaire au support Sens Du support vers le surfeur Valeur Force de frottement Pa Centre de la surface de contacte sol/surfeur Direction Parallèle au mouvement Sens Opposé au mouvement Valeur f Th Ec : EL : b) Détermination de la valeur de la force de frottement. D après le Théorème de l'energie cinétique on a ()..., Or sont perpendiculaires donc, 0 donc 0 De même..., or sont de sens inverse donc, donc Et..., or sont perpendiculaire donc, 0 donc 0 Comme 0. l équation devient d où A.N. 4,6 7,0.0. 2,5 9. Conversion de l énergie cinétique initiale L énergie cinétique s est transformée en énergie thermique. pt

5 Exercice 4 : L alarme de surchauffe. Calcul de C, D et R. Pour θ = 40,0 C l équation de R devient 2,9.0 40,0 2,9.0 40,0 Pour θ = 60,0 C l équation de R devient,4.0 60,0 60,0 2,9.0 40,0 20,0 2,9.0 Soit,.,. 39,0, Et 2,9.0 40,0 39 3,75.0 d où R = 39,0 x θ + 3, AN : Donc pour θ=50 C on a R =,8.0 3 Ω 5 3 EL : CS : U : 2. Calcul de I 2 On a U PN = U PB +U BN Or U PB = R 0.I 2 = U BN U PN = 2R 0.I 2 or U PN =U G = 4,50V A.N. :,,., EL : 3. Calcul de I On a U PN = U PA +U AN =U G =4,50V Or U PA = R 0.I et U AN = R.I donc U PN = R 0.I + R.I donc Pour θ = 40,0 C θ = 50,0 C θ = 60,0 C,,.,.,3.0,,.,,.,25.0,,.,.,40.0 2,5 4. Exprimer U AB en fonction de U AP et de U PB. Flécher ces tensions sur le schéma. EL : U AP : U PB : U AB = U AP + U PB,5 Loi d ohm : EL : EL :,5 CS : U : 5. Expression de U AB en fonction de R 0, I et I 2. D'après la loi d'ohm U AP =R 0 x I et U PB = R 0 x I 2 donc U AB = R 0. (I 2 I ) 6. Calcul de U AB pour θ= 40,0 C ; 50,0 C et 60,0 C θ= 40,0 C U AB =,80.0,25.0 3, ,6.0 θ= 50,0 C U AB =,80.0,25.0 3, ,00 V θ= 60,0 C U AB =,80.0,25.0 3, , Changement de signe de U AB qui va activer l'alarme. Passage de la tension d'un signe positif à un signe négatif. 8. Calcul de la résistance équivalente du circuit pour θ=60,0 C 2 2 2,.,.,.,.,. 3 2,70.0 Ω pt,5 pt 2,5

6 Exercice 5 : électricité. a Schéma du circuit électrique G + 5 pt R R2 b Détermination de l intensité du courant dans le circuit. Justification : EL : CS : U : De part l utilisation de la loi d additivité des tensions on a U R +U R2 =U PN () avec U PN =E, les résistances vérifient la loi d ohm et les trois dipôles étant en série l intensité est la même en tout point du circuit, l équation () devient AN. : 2,5 c Calcul des puissances électriques reçues par chaque résistance. EL : AN : AN : 0.,5 Par définition Pe=U.I Pe : puissance electrique reçuee par le dipôle (W) U : tension aux bornes du dipôle (V) I : Intensité traversant le dipôle (A) Pour la résistance R on a Pe R =U R x I or U R =R.I d où Pe R =R x I² AN : Pe R =00 x(4, )²=,6.0 W Pour la résistance R2 on a Pe R2 2=U R2 x I or U R2 =R 2.I d où Pe R2 =R 2 x I² AN : Pe R2 =200 x (4, )²= 3,2.0 W La résistance R2 va fondre car la puissance qu elle reçoit est supérieure maximale. à la puissance 3 2. a Représenter cette tensionn sur le schéma de l annexe et lui donner un les lettres du schéma. nom utilisant pt U DC

7 b Calcul de l intensité du courant circulant dans la partie principale du circuit. EL : Le conducteur ohmique R étant en série avec le générateur il est traversé par la même intensité donc U R =U DC =U CD =R x I donc AN :, 0,050 Calcul de la puissance reçue par R : On a P = R.I² AN : P = 00x(0,05)² = 0,25 W 2 Les conditions d utilisation sont donc satisfaisantes car la puissance de R n est pas supérieure à la puissance maximale. c Calcul de la tension aux bornes U AC des deux résistances en parallèle. EL : En appliquant la loi d additivité des tensions U AC +U CD =U PN AN : U AC = 2,0 5,0 = 7,0 V d où U AC =U PN U CD,5 d Calcul de l intensité I 2 circulant dans R 2 puis I 3 dans R 3 et en détermination de la valeur de R 3. U AC = R 2 x I 2 donc AN :, 3,5.0 De part la loi des nœuds on a I 3 =II 2 AN : I 3 =,5.0 2 A Donc AN : R 3 = 4,7.0 2 Ω Vérification que les résistances sont correctement utilisées : 4 P 2 = R 2.I 2 ² P 3 = R 3.I 3 ² AN : P 2 = 200 x (3,5.0 ²= 0,25 W AN : P 3 = 4,7.0² x (,5.0 ²= 0, W Les résistances sont utilisées dans de bonnes conditions car leurs puissances ne dépassent pas la puissance maximale autorisée