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Chaque rsultat doit tre soulign ou encadr. La clart, la prcision de lexplication rentrent en compte dans la notation de votre copie. La calculatrice non programmable est autorise.

~CHIMIE~(9points) EXERCICE N1 Les solutions aqueuses sont prises sont 25C, temprature laquelle le produit ionique de leau est K

(4,5 points) e = 10

-14

1) Le tableau ci-dessous indique le pH de quatre solutions aqueuses notes S.

1, S2, S3 et S4 sont respectivement deux solutions aqueuses de monobases B1 et B2 de concentration molaires respectives C1 et C2. S3 et S4 sont respectivement deux solutions dilues au dixime (dix fois) de S1 et S2Toutes les solutions ont le mme volume V=1L.

.

Solutions S S1 S2 S3 4

pH 11,5 12,5 11,0 11,5 a- Montrer que lune des deux bases est forte et prciser laquelle. b- Dterminer la concentration molaire de la solution mre de cette base forte. 2) La base faible est une amine R-NH2. Elle est utilise pour prparer la solution mre de concentration molaire C = 2,5.10-2 mol.L-1

a-Ecrire lquation-bilan de la raction de cette base avec leau. .

b-Dresser le tableau davancement volumique y de la raction entre lamine et leau. c-Calculer lavancement volumique final yf de la raction ainsi que lavancement volumique maximal ymax

d-Dterminer le taux davancement final Rf

, sachant que le pH de la solution tudie est 11,5. On prcisera lapproximation faite.

e-Etablir en fonction de pour la raction de la dissolution de lamine dans leau.

f , C et pke lexpression de la constante dacidit Ka du couple R-NH3+ / R-NH2

. Calculer sa valeur.

EXERCICE N2 Un dtartrant pour cafetire que lon considrera comme un monoacide fort et que lon notera par HA est vendue dans le commerce sous forme dune poudre blanche. On dissout m =1,50 g de ce dtartrant dans leau distille pour obtenir une solution (S) de concentration C

(4,5points)

0 et de volume V0 = 200 mL . On dose Va= 20mL de (S) par une solution aqueuse dhydroxyde NaOH de sodium de concentration Cb = 0,10 mol.L

-1

Les mesures du pH 25C pour diffrentes fractions du volume de soude verse ont permis de tracer la courbe de dosage pH = f(V

. Avant de commencer ce dosage on ajoute aux 20mL de la solution (S) 80mL deau distille.

b

1-Ecrire lquation de la raction support du dosage. ) (voir figure-1- de lannexe page 5).

2-a-En indiquant la mthode utilise sur la courbe de dosage de la figure-1-de lannexe page 5( rendre avec la copie), dterminer graphiquement les coordonnes du point dquivalence E. En dduire le caractre (neutre, acide, ou basique) au mlange en ce point. b-En dduire la concentration C0c-Retrouver par calculer la valeur du pH initial ( V

de la solution (S).

b

d-Calculer la masse de lacide HA prsente dans la solution (S). =0mL) indique sur la courbe de dosage.

On donne la masse molaire de lacide HA : M=97 g.mol3- Pourquoi a votre avis on ajoute 80mL deau distille la solution (S) avant de commencer le dosage ?

-1

SCIENCES PHYSIQUE DEVOIR DE SYNTHESE N2 PR : RIDHA BEN YAHMED & NABIL GUISSOUMA

Dure 3h 07-03-2014

4me Sc exp1,2

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4- En sance de travaux pratiques, un lve obtient une masse dacide HA dans la solution (S) gale 1,58g. Il dit quil a du surement commettre des erreurs de manipulation :

- Le dtartrant na pas totalement t dissous lors de la manipulation de la solution (S). - Le 2

On admet quune seule erreur est cause de lcart. Indiquer linfluence de chaque erreur sur le rsultat. Laquelle na pas pu se produire ?

trait de jauge de la pipette a t nettement dpass lors du prlvement des 20mL de (S).

~PHYSIQUE~(11points) EXERCICE N1Un oscillateur mcanique est constitu dun ressort (R), spires non jointives, de masse suppose ngligeable de raideur k , li un solide (S) suppos ponctuelle de masse m = 220g qui peut se dplacer sur un plan

horizontal. A lquilibre, le centre dinertie G du solide concide avec lorigine O dun repre (O ,

(4,5points)

i

). La position du solide un instant t donn est repre par son abscisse x(t) dans ce repre (Figure-2-).Au cours

de son mouvement, le solide (S) est soumis une force de frottement visqueux vhf

= ; ou h est une constante positive et v est le vecteur vitesse de G .Un dispositif appropri (moteur) permet dexercer sue (S) une force excitatrice iNtFtF m

)2sin()( = ; mF constante et de frquence N rglable , de faon que llongation

)2sin()( xm tNXtx += ; ou Xm x est lamplitude et est la phase initiale.

Figure-2-

1-En appliquant la relation fondamentale de la dynamique au solide (S) montrer que lquation diffrentielle du mouvement du centre dinertie G de (S) en fonction de x et de ses drivs premire et seconde scrit :

)(22

tFkxdtdxh

tdxdm =++

2-On rappelle que lexpression de lamplitude Xm en fonction de Fm

, h, w, k et m scrit :

222 )()( kmwhw

FX mm

+= ; O w=2N ; w tant la pulsation de lexcitateur.

-Montrer que lamplitude Xm

22

220 8 m

hNN r =

est maximale pour une valeur de la

frquence ; N0

tant la frquence propre

de loscillateur.

3-On fait varier la frquence N, on mesure chaque fois lamplitude Xm des oscillations puis on dduit lamplitude Vm de la vitesse instantane de (S). Ce qui a permis de tracer les courbes (C1) et (C2) de la figure-3- traduisant les variations de Xm=f(N) et Vma- Les courbes mettent en vidence deux phnomnes de

rsonance. Prciser en le justifiant la quelle des courbes (C

=g(N).

1) et (C2

b- Expliquer comment peut-on obtenir la courbe V) correspond la rsonance damplitude ?

m=g(N) partir des mesures qui ont permis de tracer la courbe Xm

c- Relever partir de la figure-3- =f(N).

-la valeur de N0-la valeur de N

et en dduire la valeur de k. r ; calculer celle de h.

(C1)

(C2)

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4-Par analogie formelle mcanique-lectrique, loscillateur mcanique tudi prcdemment est quivalent un circuit lectrique en rgime sinusodale forc. - Reprsenter un circuit analogue. - Complter le tableau de la feuille annexe ( rendre avec la copie) traduisant lanalogie mcanique- lectrique. EXERCICE N2

(4 points)

Une corde lastique trs longue, tendue horizontalement est attache par son extrmit S au bout dune lame vibrante, Lautre extrmit est attache un support fixe travers une pelote de coton (Figure-4-) A partir de linstant de date t = 0 s, lextrmit S communique la corde des vibrations sinusodale la frquence N. On suppose quil ny a ni amortissement ni rflexion de londe. Figure-4- 1- Le phnomne rsultant de la propagation des branlements le long de la corde est appel onde mcanique transversale2- Lune des courbes de la figure-5- reprsente le diagramme de mouvement dun point A de la corde dabscisse x

. Justifier cette appellation.

A. Lautre reprsente laspect de la corde un instant de date t1

Echelle : 1div 2.10-3

1div 5cm sur laxe des abscisses x s sur laxe des temps t

a- Montrer que la courbe (II) reprsente le diagramme de mouvement dun point A de la corde. b-- En dduire les valeurs de la priode temporelle T et spatiale de londe, ainsi que celle de a. 3-Dterminer partir du graphe la clrit de lbranlement, la distance xA et linstant t14-Etablir lquation horaire du mouvement du point A de la corde et dduire celle de la source S.

.

5-Reprsenter laspect de la corde linstant de date t2 = 2,8.10-2

s.

EXERCICE N3 (2,5 points)

Un son est un phnomne physique li la transmission d'un mouvement vibratoire. Tout objet susceptible de vibrer peut gnrer un son aussi longtemps que les vibrations sont entretenues. Pour entendre un son, il faut que les vibrations soient transportes jusqu'au rcepteur par un milieu, par exemple l'air mais aussi les liquides et les solides.Les molcules du milieu qui reoivent une impulsion sont mises en mouvement dans une certaine direction. Elles rencontrent d'autres molcules qu'elles poussent devant elles en formant ainsi une zone de compression. A la compression succde une dtente et ainsi de suite: il s'tablit alors une srie d'oscillations qui se transmettent de proche en proche.

--------------------------* Etude dun texte scientifique *-------------------------------------------

( I ) ( II )

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C'est Isaac Newton qui proposa le premier une modlisation du son. Ce modle consiste dcouper le milieu de propagation en tranches identiques susceptibles de se comprimer et de se dtendre. On fait correspondre chaque tranche un chariot et un ressort (voir figure-6-) pouvant se dilater ou se comprimer ; ce qui induit de trs petites variations locales de pression (dpressions ou surpressions) par rapport la pression de l'atmosphre l'quilibre ; ces variations locales de pression se transmettent de proche en proche dans tout l'espace environnant et sont dtectes finalement par nos oreilles ou par tout autre dtecteur.

Figure-6-

La clrit des ondes sonores dans la matire dpend entre autres, de la nature de la substance, de son inertie, caractrise par sa masse volumique, de sa compressibilit (son aptitude se comprimer ou se dilater). Le tableau ci-aprs donne quelques valeurs de la clrit du son dans les conditions usuelles dans divers milieux

Milieu Air Eau Acier Clrit (en ms-1 340 ) 1400 4000

1- Une brve impulsion sur le premier chariot permet de simuler la propagation d'une onde. D'aprs le modle, l'onde sonore est-elle longitudinale ou transversale ? Justifier la rponse.

Questions

2-a-De quelle proprit du milieu, modlise par le ressort, la clrit d'une onde mcanique dpend-elle ? b-De quelle proprit du milieu, modlise par la masse d'un chariot, la clrit d'une onde mcanique dpend-elle ? c-Comment varie d'aprs vous la rigidit du milieu avec sa compressibilit ? 3-Sachant que la clrit des ondes sonores est dautant plus grande que le milieu est moins dense et moins compressible,

expliquer pourquoi la clrit du son est plus grande dans les solides que dans les liquides, et dans les liquides que dans les gaz ?

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ANNEXE

Non...............Prnom.........................Classe...................N........

Exercice N2 de chimie

Figure-1-

Exercice N1 de physique

Equation diffrentielle

Frquence de rsonance

Frquence de rsonance

Amplitude

Pendule lastique

Relative llongation

)(22

tFkxdtdxh

tdxdm =++

Damplitude

22

220 8 m

hNN r =

De vitesse

.......................

De vitesse

......................................

Circuit

RLC

Relative la charge

....................................

De charge

...............................

Dintensit

LCN

21

0 =

Dintensit

22 )1(Cw

LwR

UI mm

+

=