Dans les exercices suivants on considère queT= 25°C température pour laquelle pKe

Série d’exercices Chimie

Dans les exercices suivants on considère queT= 25°C température pour laquelle pK_e =14 Exercice n°1 : parmi les espèces acido-basiques suivantes :

HCOO^- HClO HPO₄^2- ClO^-

CH₃NH₃⁺ PO₄^3- HCOOH CH₃NH₂

1. Quelles sont les espèces chimiques acido-basiques conjuguées ? 2. Identifier l’acide et la base de chacun de ces couples.

3. Ecrire les couples acide/base correspondants ainsi que leur équation d’ionisation dans l’eau.

4. On fait réagir les espèces PO₄^3- et HCOOH.

a) Ecrire l’équation bilan de cette transformation chimique.

b) Pourquoi est-ce une réaction acido-basique ?

Exercice n°2 : On verse un volume V_b = 20 mL d’une solution aqueuse d’ammoniac de concentration molaire C_b =1,0 10^-1 mol.L^-1 dans un bécher contenant un volume V_a =30 mL d’une solution aqueuse d’acide éthanoïque CH₃COOH de concentration molaire C_a= 5,0 10^-2 mol.L^-1.

On donne : pK_a1 (NH₄⁺ /NH₃) = 9,2 et pK_a2 (CH₃COOH/ CH₃COO^-)= 4,7 1.

a) Ecrire l’équation de la réaction

b) Montrer qu’il s’agit d’une réaction acide-base.

c) Calculer la constante d’équilibre de la réaction et conclure quant au caractère quantitatif de la réaction.

2. Dresser le tableau d’avancement de cette transformation.

a) Calculer les quantités de matière de réactifs initialement introduites.

b) Déduire la valeur de l’avancement maximal et le réactif limitant.

c) Déterminer la composition finale du milieu réactionnel.

3. Comparer l’acidité de deux couples.

Exercice n°3 :

Dans la liste suivante, identifiez les acides selon la définition de Bronsted. Pour ceux-ci, écrivez les équations des réactions avec l’eau au sein de la solution aqueuse :

NaOH - ClCH₂COOH - HSO₄^-- CaO - HF

Exercice n°4: Un bécher contient V_b = 20 mL d’une solution aqueuse d’ammoniac de concentration molaire C_b =1,0 10^-1 mol.L^-1. Par mesure on trouve pH₁ = 11,1. On ajoute au contenu du bécher de l’eau pure jusqu’à ce que le volume total devient V2= 60 mL, le pH-mètre indique une valeur pH₂= 11,4.

1. Ecrire l’équation d’ionisation de l’ammoniac NH₃ dans l’eau.

2.

a) Calculer pour chaque expérience le taux d’avancement final τf. b) Déduire l’effet de la dilution sur une base faible.

Physique Exercice n°1 : oscillations mécaniques non amorties

L'extrémité d'un ressort ( R ) , est liée à un solide ponctuel de masse m , l'autre extrémité étant fixe . Ce solide peut glisser sans frottement sur un plan horizontal. Le ressort est à spires non jointives, de masse négligeable et de constante de raideur k . On écarte le solide de sa position d'équilibre dans le sens positif d'une distance de 4 cm puis on le lâche sans vitesse initiale . La position d'équilibre est choisie comme origine du repère (O ,



i).

1.

a) Exprimer l'énergie mécanique à un instant t quelconque du système S : {Solide, ressort}.

b) Montrer que le mouvement solide est rectiligne sinusoïdal de pulsation ₀.Donner l’expression de ₀.

2.

a) Déterminer l'expression de l'énergie cinétique E_C du solide en fonction du temps.

b) Montrer que cette énergie est une fonction périodique.

c) Déterminer l'expression de l'énergie

potentielle E_p du système S en fonction du temps. Montrer que cette énergie est une fonction périodique.

3. On donne la représentation graphique de l'énergie cinétique E_C du solide en fonction du temps :

a) Déterminer la constante de raideur k du ressort et le période T₀ de l’oscillateur.

b) Déterminer la masse m du solide et l'équation horaire du mouvement du solide.

c) Représenter la courbe de l'énergie potentielle E_p = f(t). Justifier le traçage de cette courbe.

EXERCICE 2

Le pendule élastique horizontal de la figure 1 est constitué par un solide (S) de masse m=0,2 Kg soudé à l’une des extrémités d’un ressort (R) à spires non jointives de masse négligeable et de constante de raideur K, l’autre extrémité est attaché à un support fixe. A l’équilibre, le centre d’inertie (G) du solide (S) coïncide avec l’origine O d’un repère espace horizontal (O,

i).

Partie A.

A partir du point O, on écarte le solide (S) vers un point A d’abscisse xA et à la date t=0 s, on l’abandonne à lui-même sans vitesse initiale. Au cours de son mouvement, le solide (S) se déplace sans frottement et son centre d’inertie (G) est repéré par l’élongation OG=x(t). Un système d’acquisition de données, enregistre les

variations de l’élongation x au cours du temps (Voir figure 2).

1. En utilisant le graphe :

Fig.5 i O (R) (S)

Fig 1 x

x(cm ) 3

4

/

8

t(s )

Fig 2 2

1

a) Préciser la nature de mouvement de (S).

b) Déterminer l’abscisse initiale x_A du solide (S) et la constante de raideur K du ressort.

c) Dans quel sens, débute le mouvement du solide (S).

2. Ecrire la loi horaire x = f(t) de mouvement du solide. Déduire l’équation différentielle du mouvement.

3. L’énergie cinétique du solide ^Ec=^mv

2

2 varie au cours du temps selon une fonction sinusoïdale de période T

a) Etablir l’expression de E_C en fonction du temps.

b) Donner la valeur de T.

4. L’énergie mécanique du système ={solide + ressort} est E =EC + Ep avec Ep= Kx² 2 . a) Montrer que cette énergie est constante.

b) Comment apparaît cette énergie aux instants t₁=0s, t₂= 

16 s et t₃=  8 s.

Partie B.

L’oscillateur est maintenant soumis à des forces de frottement visqueux équivalents à une force unique 

f = - h.

v.Avec h est une constante positive.

1. Etablir l’équation différentielle vérifiée par l’élongation x de (G).

2. Montrer que l’énergie totale du système ={solide + ressort} diminue au cours du temps.

3. A l’aide d’un dispositif approprié, on a enregistré le diagramme d’espace de mouvement du solide, le résultat est donné par le graphe de la figure 3.

a) Quel est le nom du régime d’oscillations ?

b) Sachant que la variation de l’énergie totale du système {solide + ressort} est égal au travail de la force de frottement. Calculer ce travail entre les instants t₁=0s et t₂= 7

8 .

2 1

x(cm) 3 4

/8 t(s)

Fig 3