E (V) E(V) maher

Texte intégral

(1)b-mehdi.jimdo.com. Le sujet est constitué de 5 pages, numérotées de 1 à 5, la page N°5 est à remettre. Chimie : ex 1 : piles 4,5pts et ex 2 : document texte 2,5pts Physique : ex 1 4pts Radioactivité, ex 2 4,5pts loi de décroissance radioactive et ex 3 4,5pts: spectres atomiques L’usage de la calculatrice non programmable est autorisé. CHIMIE (7 pts) Exercice 1 On réalise la pile suivante à 25°C. E (V) 0.14. E(V) E=f(Log(c)). 0.12. 0.1. 0.08. 0.06. 0.04. 0.02. Log(c). maher. 0. 0.5. 1 x. Les conducteurs métalliques M1 et M2 sont constitués respectivement par le fer Fe par le cadmium Cd, les deux compartiments gardent le même volume tout au long de l’exercice. La concentration en ions Fe2+ est maintenue constante [Fe2+]=0,1mol.L-1, on fait varier celle des ions Cd2+ On donne E Fe2 / Fe  0, 44V dans les conditions de l’expérience. 0. 1. Donner la notation symbolique de la pile, et écrire l’équation de la réaction associée à cette pile. 2. Donner l’expression de sa fem E, en fonction de la fem normale de la pile E0 et log(C) 3. Les mesures expérimentales ont permis de tracer le graphe E=f(log(C)) ci-dessus: a) Etablir, à partir du graphe, l’expression de E=f(Log(c)) b) Déduire E0 et le fem normale du couple Cd2°/Cd c) Comparer les pouvoirs oxydants des deux couples 4. On fixe la valeur de la concentration de Cd2° à C=1,26mol.L-1, puis on laisse fonctionner la pile a) Dans quel sens circulera le courant dans le circuit intérieur, justifier b) Ecrire l’équation de la réaction spontanée qui se produit c) Déterminer les concentrations molaires des ions et lorsque la pile est usée LYCEE. RUE DE RUSSIE. CLASSE 4M2. CHEBBI RACHID. PAGE. 1.

(2) b-mehdi.jimdo.com. 5. Lorsque la fem de la pile est nulle, on ajoute dans le compartiment du fer quelques gouttes de soude concentrée, on négligera variation du volume. Quelles sont la polarités de la pile, justifier. Exercice 2. 1. 2. 3. 4.. Quel est le rôle d’un électrolyte dans une pile Quelle est la différence entre une pile saline et une pile alcaline Quelle est la principale utilisation d’une pile Quelle est la pile la plus performante expliquer.. PHYSIQUE (13 pts) Exercice 1 On rappelle les notations utilisées pour les noyaux concernés : Deutérium : 21 H Hélium 3 : 23 He Hélium 4 : 42 He Hydrogène (ou proton) : 11 H (ou 11 p) 1. À de très hautes températures deux noyaux d'hydrogène se lient entre eux en donnant un noyau de deutérium et une particule que l'on notera sous la forme AZ X. a) Ecrire l’équation de la réaction qui se produit b) Comment s'appelle la particule formée, préciser les lois utilisées c) De quel type de réaction nucléaire s’agit-il ? 2. Écrire la réaction de fusion d'un noyau de deutérium et d'un proton en un noyau d'hélium 3 Cette fusion s'accompagne de l'émission d'un photon. Comment peut-on interpréter cette émission ? 3. On considère la réaction suivante 4 11 H  42 He + 2 01 e + 2  On donne les masses des noyaux, en unité de masse atomique : 1 H : 1,00728 u 4 He : 4,0026 u 0 e: 0,0006 u 1 n=1,00867u 1 2 1 0 1u correspond à une énergie de 935 MeV, c=3.10 ms-1 et e=1,6.10 8. 19. C. a) Calculer la perte de masse correspondant à cette fusion. b) En déduire, en MeV, de la valeur de l'énergie libérée par nucléon lors de cette fusion. c) Déterminer l’énergie de liaison par nucléon de 42 He, ce noyau est-il stable justifier. Exercice 2 60Co est. émetteur  – de constante radioactive  = 410–9 s–1. Le cobalt 27 1. Écrire l'équation de désintégration du "cobalt 60". On supposera que le noyau fils est produit dans un état excité. LYCEE. RUE DE RUSSIE. CLASSE 4M2. CHEBBI RACHID. PAGE. 2.

(3) b-mehdi.jimdo.com. Données: Extrait de la classification périodique: 25Mn 26Fe 27Co 28Ni 29Cu 23 –1 Constante d'Avogadro: 6,0210 mol Masse molaire atomique du cobalt 60 : 60 g.mol–1 2. On dispose d’un échantillon de "cobalt 60". 2.1. Déterminer le nombre N0 de noyaux contenus dans l'échantillon de 1µg à l'instant initial. 2.2. Rappeler l'expression liant dN, dt,  et N dans laquelle N représente le nombre de noyaux encore présents dans l'échantillon à l'instant de date t. 2.3. Donner l'expression de dN en fonction de dt, , N0 et t. –.t L'activité d’un radioélément peut se mettre sous la forme A = A0.e . 2.4. Donner l’expression littérale de A0? 2.5. On donne le graphe expérimental du logarithme népérien de l'activité A en fonction du temps: ln A = f (t).. Exprimer ln A en fonction de t,  et A0, activité initiale de l'échantillon à l'instant initial. 2.6. Montrer que la forme de la courbe ci-dessus constitue une vérification expérimentale de l'expression trouvée précédemment. 2.7. Déterminer graphiquement la valeur de la constante de désintégration radioactive  en an–1. 2.8. Calculer t1/2 en années. Exercice 3 Au cours de l’expérience de Franck et Hertz, les électrons sont accélérés par la tension U, un dispositif approprié permet de mesurer l’intensité I du courant (proportionnel au nombre d’électrons transmis). Les résultats expérimentaux ont permis de tracer le graphe I=f(U). On donne les niveaux d’énergie du mercure (Voir tableau page 4). LYCEE. RUE DE RUSSIE. CLASSE 4M2. CHEBBI RACHID. PAGE. 3.

(4) b-mehdi.jimdo.com. Niveaux d'energie du mercure I=f(U). 1.. a) Expliquer le pic de intensités I du courant pour une variation de la tension U. 4, 9V , le choc qui se produit entre un électron libre et un atome de. mercure est-il élastique ? Justifier b) Montrer que cette expérience met en évidence la quantification de l’énergie de l’atome c) En exploitant le diagramme des niveaux d’énergie du mercure, que représente le niveau d’énergie le plus bas E0 ? d) L’énergie cinétique des électrons incidents est Ec=12eV, Combien peu-t-on exciter d’atomes de mercure. Justifier. 2. Un électron cède une partie de son énergie à un atome de mercure. L'énergie de celui-ci passe du niveau E0 au niveau E1.Comment qualifie-t-on l'état dans lequel se trouve alors l'atome de mercure ? Que représente la valeur expérimentale U 4, 9V 3. Lors de la transition du niveau E1 vers le niveau E0, l'atome de mercure perd un quantum d'énergie, quelle est la radiation que peut émettre l’atome de mercure. 4. Déterminer en eV, les limites des énergies émises par le spectre du visible que peut émettre un atome de mercure 5. Déterminer deux radiations possibles du spectre du visible susceptibles d’être absorbées par l’atome du mercure. On donne: -la valeur de la constante de Planck: h = 6,63 x 10 -34 Jkg-1 ; -la valeur de la célérité de la lumière dans le vide: c = 3,00 x 10 8 m.s-1 On rappelle que: 1 eV = 1,60 x 10 -19 J. 0,38µm< visible. <0,75µm. LYCEE. RUE DE RUSSIE. CLASSE 4M2. CHEBBI RACHID. PAGE. 4.

(5) b-mehdi.jimdo.com. ANNEXE A RENDRE AVEC LA COPIE Prénom N°. Nom. E (V) 0.14. E(V) E=f(Log(c)). 0.12. 0.1. 0.08. 0.06. 0.04. 0.02. Log(c). maher. 0. 0.5. EXERCICE 1. EXERCICE 2. LYCEE. RUE DE RUSSIE. CLASSE 4M2. CHIMIE. 1 x. PHYSIQUE. CHEBBI RACHID. PAGE. 5.

(6)