CEG ADJA-OUERE 1ER DEVOIR DU 2ND SEMESTRE TLE D SPCT 2013-2014

(1)

ate t (min) ·0

4

4 6. R

la

12 14 16 ' [OH-)(en 10-3mol. L-1) 7,4 5,4 3,8 3,0 2,4 2,2 2,0 1,8

[CH3 - CHz - OH] (en 10-3mol. L~1) çgntexte.:

Kodiri, depuis toujours, s'est demandé si l'indication « 500 mg » qui figure sur la boîte de vitamine C représente la masse d'acide ascorbique (principe actif) que contient chaque comprimé.

Un jour il sollicite l'aide du laborantin de son collège qui réalise avec lui le dosage p+l-rnétrlque d'un

volume Va d'une solution aqueuse Spréparée à partir d'un comprimé de vitamine C cacheté « SOOmg» par une sclution Sb de dihydroxyde de magnésium. Au cours de la manipulation, Kodiri s'est étonné de voir que le laborantin avant d'introduire la sonde du pH-mètre dans le contenu du bécher a pris soin d'ajouter

un

volume VeQ',eau distillée au volume Va..

Kodiri, à la fin de la première manipulation, a profité de l'occasion qui lui est offerte pour étudier la cinétique dela réaction entre l'éthanoate d'éthyle et les ions hydroxydes. Ila également profité de la même occasion pour renforcer ses connaissances sur les différentstypes d'isomérie en réalisant le modèle moléculaire d'un alcool B.

~~p'port

';; Données relatÎves au dosage réalisé

o

l'acide ascorbique est un acide faible de formule brute

C6Hs06'

Cette formule peut être écrite sous la forme

C

6

H

7

0

6

H.

o Volume de la solution S préparée: V

=

100 mL

o

Volume Vade la solution Sdosée: Va=10 ml

o

Concentration molaire volumique de la solution Sb de dihydroxyde de magnésium (Mg(OHh) :

c,

=

l,O.10-2

mol/L.

o

Coordonnées de quelques points particuliers de la courbe du dosage pH

=

!(Vb) :

D(VD

= 7,1

mL; pHD

= 4,15)

et

r(v

T

= 14,2

mL; pHT

= 7,80).

o

Volume Ved'eau distillée ajoutée: Ve

=

20 ml.

)- Données relatives à la cinétique de la réaction entre l'éthanoate d'éthyle et les ions hydroxydes

A cet effet, le laborantin a réalisé Un mélange comportant le même volume X d'une solution d'hydroxyde de sodium'( NaOH) de concentration molaire C

= 2.10-

2

mol. i:»

et d'une solution d'éthanoate d'éthyle; Par dosage calorimétrique de prélèvements, il détermine la concentration molaire en ion hydroxyde

à

différentes dates et obtient les résultats consignés dans le tableau ci-dessous.

--'e,~ionrfobJetstechnologlq[jes: -~~-~. ..... .

C03 :ApprécIer l'apport desS.P.e.Tàla vie de l'homme. , Ç_rj~èrqsde perfeçtionnement

~ 1Production propre et lisible,

,...i Clarté dans le raisonnement et bonne présentation des résultats. (~ CHIMIE ET TECHNOLOGIE

1reSERIE DES PRODUCTIONS SCOLAIRES DU 2ndSEMESTRE

Epreuve: SPCT ÇQmpétences disciplinaires évaluées

CD1 : ~/aborer une explication d'un fait ou d'un phénomène de son environnement naturel ou construit en mettant

en aiuvre les modes de raisonnement propres aux sciencesphysique chimique et technologie.

cD2 '_'"fa/aiter

les sciences

phJliiql'B, chimiqtIC-et--d~mrtl.d7e4ecl!!iOfo~;qgE dans

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HP: 05-CEG ADJA-OUERE SITUATIQN D'EVALUATION Année Scolaire: 2013-2014 Classe T

'c

D Durée: 4h 1· Informations Générales

-www

.epreuvesetcorriges.

com

(2)

.,_."-'--',...__..'--_..._

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-,Çontexte:

Lesélèves d'une classe de Terminale scientifique, sous la supervision de leur professeur de SPCT,ont réalisé trois expériences au cours desquelles ils ont fait quelques observations surprenantes.

Lapremière observatlonporte sur l'étude des oscillations d'un pendule élastique (voir figure) . PHYSIQUE ET TECHNOLOGIE

hydratation"CFunalcène"A.

On donne en gfmol : M(H)

=

1 ; M(C}

=

12; M(O)

=

16.

nkhe :

ExpHquerdes faits

Çonsignes

1.

1.1- Expliquer pourquoi le laborantin a ajouté le volume Ved'eau distillée au volume Vapuis dire si cet ajout modifie ou non le volume de la solution Sbversée pour atteindre l'équivalence.

- Ecrire l'équation-bilan de la réaction qui a lieu lors du dosage.

1..2 - Vérifier, après avoir calculé la masse d'acide ascorbique contenu dans un comprimé, si l'indication quifigure sur la boîte de vitamine C est exacte.

1.3 - Préciser le nom et les propriétés du mélange obtenu lorsque le volume de la solution Sbversée est

V

D

puis donner l'allure de la courbe pH

=

fCV

b) . 2.

2.1- Montrer que:

.,. la concentration en ion hydroxyde dans le mélange réalisé par le laborantin

à

t

=

0 est:

[O!r)o = 10

-

2

mol] L;

.. la concentration de l'éthanol formé à l'instant test:

[CH

3 -

CH

2 -

OH] = [OH

"-

]o - [OH-]

où

[OH-l

désigne la concentration en ions hydroxydes restant

à

l'instant t.

2..2"_Compléter le tableau du support puis tracer sur papier millimétré la courbe

{CH

3 -

CHz - OH] = {Ct) .

2.3 - Déterminer graphiquement la vitesse de formation de l'éthanol.aux dates tl

=

6 min et t2=14 min

.puisjustifier l'évolution constatée pour les vitesses ainsi déterminées: 3.

3.1-- Donner la formule semi-développée de l'alcène A et celles de ses isomères de constitution:

Représenter si possible les configurations Z et E de l'un des isomères de A puis préciser la configuration 12' plusstable..

3.2 - Proposer une explication à la chiralité de la molécule de l'alcool Bpuis donner une représentation 010

perspective de ses deux énantiomères.

3.3- En s'intéressant à la libre rotation autour des carbones 2 et 3, représenter en projection de Newman lesconformations remarquables de l'alcool Bpuis préciser la conformation la plus stable et la plus

instable.

}> 'Données relatives

à

l'alcool B

l'alcool Bde formule semi-développée

CH

3

CH

2

CHaH

CH~obtenlJ YpQj.Qritairerruilnbf1af--

-[0 H -] est la concentration en ions hydroxydes restant

à

l'instant t ;

[elI

)

- CH

2 -

OH]

est la concentration de l'éthanol formé

à

l'instant t.

_.

{

.

En abscisse:

1 Cm pour 1 min

Echelles : ,

.

En ordonnées : 1 Cm pour 10-3

mol. L-1

L'équatlon-bilan de la réaction entre l'éthanoate d'éthyle et les ions hydroxydes s'écrit:

www

.epreuvesetcorriges.

(3)

Base de temps: 50 ms/div sensibilité verticale: 6 mV/div

o Lorsqu'on met la bobine (P) en rotation autour de l'axe (~), on obtient l'oscillogramme ci-dessous Circuit B

Circuit A

1

(Bo} ...,

1 y

Données relatives aux circuits A et B

FIGURE

_._.~-,,_.,--~-'RDort

j;;>

ponnées relatives au pendule réalisé par ces élèves

o

Le ressort du pendule, de longueur

à

vide

e

o

= 16 Cm ,

de

masse

supposée négligeable et de

constante de raideur K, a des spires non jointives. Al'équilibre du système la longueur de ce ressort est

e

=

29,6

Cm:

o Pour mettre le système en mouvement, le solide (5) de masse m = 570 g est tiré vers le bas d'une longueur a =7Cm puis lâché sans vitesse initiale àt =

a

5.On supposera que les frottements sont négligeables et que l'énergie potentielle de pesanteur est nulle lorsque le solide (s) est danssa position d'équilibre.

o On donne:

Il Intensité de la pesanteur: g:::

la

N/Kg et

a

= 25°.

Il Origine spatiale: Position Go du centre d'inertie G du solide (5) à l'équilibre.

La deuxième observation porte sur l'augmentation progressive de l'éclat de la lampe électrique (El

jusqu'à l'éclat normal, lorsqu'on ferme l'interrupteur K du circuit A, comportant une bobine

Ba

et un générateur G délivrant un courant électrique continu 1

o

.

Au coursde la troisième expérience, l'observation faite est l'apparition d'une tension alternative sinusoïdale sur l'écran d'un oscilloscope relié aux bornes d'une bobine

(PL

placée

à

l'intérieur de la bobine

Ba

traversée par un courant d'intensité

1

0,chaque fois que cette dernière tourne autourd'un axe (ll) à la vitesse angulaire

w

constante (voir circuit B).

~ITII ATJlIN IJ'.I',VAL'Jal. l.Vl'

www

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(4)

BONNE REflEXION !!!

• Laconstante de raideur K du ressort utilisé;

(.

«._

Q,...""

• L'expression de l'énergie mécanique du système

à

un instant t quelconque.

1.2 - Montrer de deux manières différentes que le pendule étudié est un oscillateur harmonique puis

donner l'expression de sa période propre To.

1.3 - Ecrire l'équation horaire du mouvement du solide (S)puis calculer l'énergie mécanique de cet oscillateur,

2.

2.1- Représenter le vecteur champ magnétique

B

créé par la bobineR, puis calculer sa norme lorsque1

régime devient permanent.

2.2 - Proposer une explication sur l'augmentation progressive de l'éclat de la lampe électrique(E) lorsqu'on ferme l'interrupteur K du circuit A puis dire ce qu'on observerait si on ouvre l'interrupteur K

après un temps de passagedu courant

10 .

2.3 - Calculer l'inductance Lde la bobine

Bo

ainsi que l'énergie magnétique emmagasinée par cette,,,,,,,_

.'dernière en régime permanent.

3.

3,1- Exprimer le flux magnétique à travers la bobine (P) en fonction de N, B, S,(ùet t.

3,2 - Expliquer qualitativement l'existence d'une tension électrique alternative entre les bornes Q etMÎ

la bobine (P) lors de sa rotation puis exprimer la tension UQM en fonction de N, B, S, co et

t.

3,3 - Déterminer la valeur (ùde la vitesse angulaire de rotation de la bobine (P) puis retrouver l'intensit

du champ magnétique créé par la bobine

Ba.

---~«

---

...

.

Consignes

1.

o Caractéristique des bobines:

• Bobine

Ba :

nombre de spire par mètre: n

=

2000 spires par mètre; longueur de la bobine:

e

=2,5 Cm et le rayon d'une spire est: r=5 Cm.

• Bobine P : nombre de spire: N = 300 spires; surface de chacune des spires: S = 10 Cm2.

o On donne:

10 =

0,5 A et flo

=

4rr. 10-7 S.I

Tâche : Expliquer des faits.