Prof : Said EL Assadi. Le sujet d examen comporte quatre exercices : un exercice de chimie et trois exercices de physique.

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physique chimie Prof : Said EL Assadi

Le sujet d’examen comporte quatre exercices : un exercice de chimie et trois exercices de physique.

➢ Chimie :

- partie 1 : vérification d’une concentration par dosage

- Partie 2 : étude d’une pile .

➢ Physique :

❖ exercice 1 : étude d’une onde lumineuse .

❖ Exercice 2 :étude de la fission nucléaire .

❖

Exercice 3 :

- 1ére partie : étude d’un circuit LC :

- 2éme partie : étude d’un circuit RL :

Chimie : 7pts :

Les deux parties sont indépendantes.

Partie 1 :

Données :

❖ Produit ionique de l’eau : pKe = 14 .

❖ pKAdes couples acide/basesuivants : NH4+(aq) / NH3(aq) : pKA = 9,2

Une solution commerciale S0 d’ammoniac NH3 de concentration C0 = 1,05 mol.L^-1 peut être utilisée, après dilution, comme produit nettoyant (éviers, lavabos, …) ou comme produit détachant (moquette, tapis, …).

On dilue cette solution 100fois et on obtient une solution S d’ammoniac de concentration CB

On se propose de vérifier la valeur de la concentration C0 de S0.

Pour cela, la solution S est titrée par une solution d’acide chlorhydrique de concentration CA= 0,015 mol.L^-1.

On prend un volume VB = 20 mL de la solution S (NH3), on verse progressivement la solution d’acide chlorhydrique(H3O⁺+Cl^-) et on mesure après chaque ajout le pH du mélange.

On peut alors tracer la courbe d’évolution du pH en fonction du volume de solution acide ajoutée Va à l’aide d’un logiciel approprié. On trace aussi la courbe d’évolution de la dérivée^dpH

dVa en fonction de VA.

1- Faire un schéma légendé du dispositif expérimental de titrage. (0.5).

2- Écrire l’équation bilan de la réaction de titrage.(0.5).

3- Calculer la constante d’équilibre associée a cette réaction . déduire que la réaction est totale . .(0.5).

4- Déterminer graphiquement

les coordonnées du point d’équivalence pHE et VAE. .(0.5).

5- Calculer la valeur de la concentration CB

de la solution diluée S.en déduire la concentration C0 de la solution S0. Comparer la valeur trouvée à la valeur C0

donnée au début de l’énoncé. .(1).

6- Parmi les indicateurs colorés du tableau ci-dessous, déterminer le convenable au titrage précédent par une méthode colorimétrique. Justifier ce choix. .(0.5).

Indicateur coloré Zone de virage Bleu de bromophénol 3,0 – 4,6

Rouge de méthyle 4,2 – 6,2 Rouge de crésol 7,2 – 8,8

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7- montrer que lorsqu’on verse un volume VA=5mL de l’acide , le taux d’avancement de cette réaction s’écrit : 1 ¹⁰ ( )

pH

A B

A A

V V

 = −C V + . calculer la valeur de τ .conclure .(1).

Partie 2 : la pile Ni-Zn ;

On réalise une pile Nickel-Zinc à partir des couples )/Ni(s) et / en plongeant une électrode du Nickel dans un volume V = 100 ml du Sulfate de Nickel + de concentration initiale [ ]i= 5.10^{- 2} mol.L^-1 et une électrode de Zinc dans un volume

V = 100 mL d’une solution de Sulfate de Zinc( + de concentration initiale [ ]i=5.10^-2 mol.L^-1 .On relie les solutions des deux demi-piles par un pont ionique.

• Données : La constante d’équilibre associée à l’équation de la réaction :

Ni²⁺(aq) + Zn(s) Zn²⁺(aq) + Ni(s) est K=1018 ; Constante de Faraday: 1F = 9,65 10⁴ C.mol^-1

1. Montrer , en calculant la valeur du quotient réactionnel initial Qri , que le sens d’évolution spontanée du système est le sens direct 1 .(0.5).

2. déduire le schéma conventionnel. .(0.5).

4. Un courant électrique passe dans le circuit d’intensité I =0,1A lors du fonctionnement de la pile. Trouver l’expression Δtmax la durée maximale du fonctionnement de la pile en fonction

de xmax l’avancement maximal , V , F et I . calculer Δtmax .(1).

5. Pour une durée de fonctionnement Δtmax, Déterminer la variation de masse de l’électrode du Nickel Δm (Ni.(0.5).

Physique 1 :( 3pts) :

Dans une centrale nucléaire, on utilise des noyaux d’uranium 235 comme combustible fissile.

On considère la réaction de fission suivante :

235U

92 + ₀¹n ¹⁴⁶₅₈Ce+ ⁸⁵_ZSe + a₀¹n

physique 2 :

Physique 2 :( 3pts) :

Dans le cadre de son ouverture sur son environnement éducatif, le Centre National de l’Energie, des Sciences et des Techniques Nucléaires (CNESTEN) a reçu le 07 janvier 2020 au Centre d’Etudes Nucléaires de la Maâmora (CENM), les élèves de la deuxième année baccalauréat, option « Sciences Physique », pour une visite pédagogique.

( Institut ADAM)

A cette occasion, les participants ont visité le réacteur de recherche et le module des applications industrielles.

une visite pédagogique au profit des lycéens en sciences Physique de l’institut

ADAM de Sala Al Jadida

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Donnée :

Noyau ou particule uranium Sérium Sélénium neutron

symbol ²³⁵₉₂

U

Ce

Se

n

La msse en u 234,9935 145,8782 84.9033 1.0086

Recopier le numéro de la question et écrire à côté la réponse juste parmi les réponses proposées, sans aucune justification, ni explication.

Physique 3:( 5pts) :

Partie 1 :

1- les valeurs de a et Z sont : a=5et z=34

a=4et z=34 a=4 et z=35

2- l’énergie libérée en joule(J) au cours de cette réaction est :

Eℓibé=2,64.10^-11 j Eℓibé=2,64.10^-13 j E^ℓibé=1,76.10^-10 j

2

1u=931.5Mev.c

1MeV = 1,60  10

J

2éme partie : étude d’un circuit RL :

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1- Montrer que l’équation différentielle vérifie la tension uR s’écrit sous la forme : u_R ^{L duR ER}

R r dt R r

+  =

+ +

2- Sachant que la solution de l’équation différentielle s’écrit sous la forme : u_R= A.(1−e^−t) . Trouver l’expression des constantes A et λ en fonction des paramètres du circuit.

3- Trouver l’expression de la résistance r de la bobine en fonction de E,I et A.

Calculer sa valeur.

4- Déterminer graphiquement la valeur de la constante de temps τ.

En déduire la valeur de l’inductance L .

Physique 4:( 2pts) : Physique -2- la chute libre verticale :

On lâche, à l’instant t=0, verticalement , à partir d’un point O, vers le bas une balle (S) de masse m=0.05 kg , ponctuelle (S) sans vitesse initiale. ( voir la figure).On néglige tous les frottements .

et on prend l’intensité de pesanteur g=10m.s

. 1- Par application de la loi de Newton ,Trouver :

❖ L’équation différentielle vérifiée par la vitesse .

❖ l’équation horaire horaire du mouvement z(t) .

2- déterminer la nature du mouvement de la balle . 3- calculer la vitesse atteinte par la bille à t=2s .

4- lorsqu’on double la masse la vitesse de la balle à t=2s double . vrai ou faux .justifier .