Devoir maison 1. Terminale S

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1 Devoir maison Terminale S EXERCICE : Propo sition Répondre vrai ou aux Justiication ou explication.. FUX.. FUX v = L t v =,00 70,6 = 0 m.s -.. VRI... VRI L'onde pour se propager nécessite un milieu matériel (l'eau).... FUX... VRI La direction de la déormation est perpendiculaire à la direction de propagation de l onde, c est une onde transversale.... FUX... VRI... VRI PS DE JUSTIFICTION... FUX... FUX... VRI... FUX Par mesure graphique on obtient : = 0 cm

2 ... FUX... VRI Entre t = 0 ms et t = 90 ms, l onde s est déplacée d une longueur d onde correspondant à une période T = t t = 60 ms.. FUX... VRI... FUX v = T v = = 5,0 m.s -... FUX

3 L'onde aurait parcouru une distance d = x = 50 cm et ce pendant une durée... FUX... FUX... VRI t = 80 ms. lors sa célérité vaudrait 0,50 5,0 0,80 m.s Ce graphe ne représente pas l'aspect de la corde y = (x), mais il représente l'évolution temporelle de l'ordonnée y. L'onde a parcouru une distance d = v.t, soit d = 5,0800 d = 90 cm, on vériie que x = 90 cm.... FUX Les oscillations sont entretenues, or ici elles se sont arrêtées.... VRI bleu voisin de 00 nm ; rouge voisin de 800 nm Donc bleu < rouge... FUX = λ c or rouge < Inrarouge donc Rouge > Inrarouge... VRI E = h. Finalement E bleu > E Rouge et bleu < rouge donc bleu > rouge 5... VRI 5... FUX 5.. FUX EXERCICE :.. (0,5) Domaine UV : 0, nm (0,5) domaine du visible: 568,8 nm, 589,0/589,6 nm et 65, nm (0,5) domaine IR: 89,5 nm et 8, nm.. (0,5) Il s'agit d'une lumière polychromatique car elle contient plusieurs radiations de longueurs d'onde diérentes. v.. (0,5) donc la réquence v = v et dans le cas de la lumière v = c,00.08 (0,5) v = 9 589,0.0 = 5,09.0 Hz.. (0,5) h est la constante de Planck qui permet de lier l'énergie à la réquence E = h.v e est la charge électrique élémentaire.

4 .. (0,5) sur schéma ci-contre... (0,5) Les niveaux d'énergie de l'atome sont quantiiés: ils ne peuvent prendre que des valeurs bien précises. L'énergie de l'atome étant quantiiée ses spectres d'émission ou d'absorption seront discontinus.... (0,75) E = h. c en J E = h. c. e en ev E ( en ev ) 8,00.0 E = 6, ,0.0,60.0 E =, ev... (0,5) Transition entre E et E 0 États excités 0 E 5 = - 0,85 E = -,8 E = -,5 E = -,9 E = -,0 E 0 = - 5,.. (0,5) Pour que cette radiation lumineuse interagisse avec l'atome, elle doit posséder une énergie égale à la diérence d'énergie entre deux niveaux de l'atome. E' =,09 = E E.. (0,5) L'atome absorbe de l'énergie lorsqu'il passe de l'état E à l'état E. La raie correspondante est une raie d'absorption. Diraction de la lumière jaune-orangé.. Le phénomène de diraction est d'autant plus marqué que la largeur a de la ente est petite. En eet l'angle entre le centre de la tache centrale et la première extinction est : = a. Comme est ixée, plus a est petite et plus est grand ainsi plus le phénomène de diraction est marqué.

5 a.. Le phénomène de diraction concerne les ondes mécaniques progressives à la surace de l'eau, lorsqu'elles rencontrent un obstacle ou une ouverture de largeur a voisine de la longueur d'onde. L.. Figure de diraction observée : D écran Radiation jaune orangé.. On a : = a et tan = L.D Pour les petits angles exprimés en radians : tan = a = L.D donc = a.l D = 50. 0, = 5,9 0-7 m On retrouve la valeur calculée au.. (5, m) mais exprimée avec seulement deux chires signiicatis.

6 EXERCICE : Mesure de la vitesse du son

7 Exercice. cide aible.. Un acide ort est un acide qui, en solution aqueuse, se dissocie totalement en sa base conjuguée et un H + : on dit.. qu il réagit totalement avec l eau. De ce ait, lorsqu on introduit une concentration C d acide ort dans l eau, le ph de la solution obtenue est ph log C. (0,5 pt) l opposé, la réaction entre un acide aible et l eau est une réaction limitée qui conduit à un équilibre chimique. Les ormes acide et basique du couple concerné sont alors présentes simultanément dans la solution. (0,5 pt) [.[ HO (0,5 pt) [ H.. D après l expression ci-dessus, on peut écrire p log[ HO. L acide phosphorique.. La réaction () [ log [ H log [ ph log [ H [ log d où l on déduit ph.[ HO soit aussi [ H [ p log ( pts) [ H... L acide phosphorique H PO orme avec le dihydrogénophosphate H PO - le couple H PO / H PO - qui participe... à la réaction (). (0,5 pt) [ H PO.[ H O (0,5 pt) [ HPO... p log par déinition, donc p log(7,5.0 ),. ( pt).. Le diagramme de distribution des espèces phosphatées en onction du ph... Le diagramme de distribution indique le pourcentage en concentration des ormes acide et basique d un couple acide/base en solution en onction du ph. Ici, l acide phosphorique étant un polyacide, le diagramme présente le pourcentage de chaque espèce phosphatée en solution en onction du ph. ( pt)... La courbe correspond à H PO, la courbe à H PO -, la courbe à HPO - et la courbe à PO -. ( pts) [... On sait que ph p log. On donc peut écrire que pour p on a : p [ H De ce ait, lorsque PO [ H PO [ H en solution, on a p ph [ HPO ph log [ HPO. Graphiquement, H PO [ H PO [ correspond au point d intersection des courbes et sur le diagramme de distribution : p est donc l abscisse de ce point. On trouve p, ce qui est cohérent avec le résultat trouvé par le calcul. ( pts)... Le couple H PO - / HPO - participe à la réaction (), et le couple HPO - / PO - participe à la réaction (). ( pt)..5. On trouve p = 7, et p =,. ( pts).

8 p p p Voir une animation expliquée ici : Diagramme de prédominance des espèces phosphatées en onction du ph : ( pts),. Les sodas au cola.. Calculons la concentration massique C m d acide phosphorique dans cette boisson : On sait que le abricant apporte n =,8 mmol pour un volume V = 50,0 cl. On a molaire en acide phosphorique dans ce soda. Or on sait que phosphorique. On a donc : C m n C avec C la concentration V C M avec M la masse molaire de l acide C m n M V n (M H M V P M O ),8.0 (,0,0 6,0) 0,55g / L. 50,0.0 La boisson est donc conorme puisque 0,55 < 0,60. ( pts).. Sur le diagramme de distribution, on voit que les espèces H PO et H PO - sont présentes lorsque ph =,. ( pt).. On a alors ph p [ H PO ph p,, 0 0 [ H PO [ H PO [ HPO log soit log ph p et donc [ HPO [ HPO,0. Il y a donc deux ois plus de H PO - que de H PO en solution à ce ph (soit environ 67% de H PO - et % de H PO ce que l on peut vériier graphiquement sur le diagramme). ( pt) [ HPO.[ H O (0,5 pt) [ HPO

9 .. L espèce H PO (aq) est à la ois la base du couple H PO / H PO - et l acide du couple H PO - / HPO -. C est donc un ampholyte, espèce pouvant se comporter à la ois comme l acide d un couple ou comme la base d un autre. ( pts).5. orce de dilution, la solution de cola atteint une valeur de ph particulière pour laquelle on a [ H PO [ HPO..5.. On a [ H PO.[ H O [ H PO et [ HPO.[ H O. [ HPO On peut donc écrire [ HPO.[ H PO d après l expression de. [ HO Or au ph particulier que l on cherche, on a aussi [ H PO [ HPO. On peut donc écrire, par substitution : [ H PO.[ H O d où en simpliiant [ H O..[ HPO. Ce qui est équivalent à log[ H O log[ H O log. soit encore ph log log p p Et donc : p p ph ( pts en bonus), 7,.5.. ph, 7 ( pt). Les espèces phosphatées dans le sang humain.. On sait que [ HPO.[ H O [ H PO, soit à ph = 7, : [ HPO ph p 7, 7, 0 0,6 [. On peut donc aussi écrire [ HPO,6 [ HPO. H PO En outre, on sait d après «La concentration totale en espèces phosphatées y est égale à 0,5 mol.l -» que dans le plasma, on a [H PO (aq) + [HPO (aq) = 0,5 mol.l -. D après le calcul précédent, on a donc : [H PO (aq) +,6 x [H PO (aq) = 0,5 d où 0,5 [ H PO 0, 7 mol.l -.,6 insi, on a aussi : [HPO (aq) = 0,5 0,7 = 0,8 mol.l -. Cela est donc cohérent avec l énoncé, aux chires signiicatis près. ( pt en bonus).. Une réaction enzymatique conduit à libérer 5,0.0 mol d ions H O + par litre de plasma. Ces ions réagissent totalement avec les ions HPO (aq) selon l équation : HPO (aq) + H O + (aq) H PO (aq) + H O (l)... La réaction étant totale, on sait que d après l équation précédente 5,0.0 - mol de H O + consomme 5,0.0 - mol de HPO en produisant 5,0.0 - mol de H PO. vec [H O + i = 5,0.0 - mol.l -, on a donc : [H PO (aq) = [H PO (aq) + [H O + i = 0,7 + 5,0.0 - = 0, mol.l -. [HPO (aq) = [HPO (aq) - [H O + i = 0,8 5,0.0 - = 0, mol.l -. ( pt en bonus)

10 [ HPO [ H PO 0, 0,... ph p log 7, log 7,. ( pt en bonus) inal... Dans l eau pure, on aurait eu : ph log[ H O log(5,0.0 ), ( pt) inal... Une solution tampon est une solution qui maintient approximativement le même ph malgré l'addition de petites quantités d'acide ou de base, ou malgré une dilution. Ici, l ajout d une petite quantité de H O + a ait passer le ph plasmatique de 7, à 7,, alors que l eau pure pour un même ajout aurait vu son ph varier de 7,0 à,. Le plasma est donc bien un milieu tamponné par le couple H PO - / HPO -. ( pts) Exercice. Formule brute de la vitamine C : C 6 H 8 O 6 Masse molaire de la vitamine C : M(C 6 H 8 O 6 ) = 6,0 + 8, ,0 M(C 6 H 8 O 6 ) = 76,0 g.mol. Équation de la réaction de support du titrage : H (aq) + HO (aq) = (aq) + H O (l).. À l équivalence, les réactis ont été introduits dans les proportions stœchiométriques de l équation du titrage... À l équivalence : n(h) iole = n(ho ) versée.. En utilisant la méthode des tangentes on obtient les coordonnées du point équivalent E (V be = 5, ml ; ph E = 7,9) ph E=7,9 E V be = 5, ml

11 .. n H = n(ho ) versée n H = C b. V be n H = 0,0 5, 0 n H = 5, 0 mol.. m H = n H.M H m H = 5, 0 76 = 0,09 g = 9 mg.. Un comprimé de Laroscorbine 500 contient 500 mg de vitamine C; le comprimé est donc plus riche en vitamine C que la gélule de cynorhodon (500 mg > 9 mg).