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IA THIES Année scolaire : 2014-2015 Lycée Jules SAGNA Secondes : S
AS
BS
CComposition du second semestre (04heures) CHIMIE 08 points
PROBLEME 1 : Aluminium, sulfate d'aluminium et solutions ioniques (06 points) Ce problème comporte trois parties indépendantes.
PARTIE 1 : Aluminium
1-1 La masse volumique de l'aluminium est μ = 2,7 g / cm3. Calculer le rayon R d'une sphère homogène d'aluminium de masse m = 15 kg.
Calculer, en mole, la quantité de matière d'atomes d'aluminium contenus dans cette sphère.
Données : MAl = 27 g / mol, Volume d'une sphère : V = 4
3 πR 3 1-2 Décrire l'atome d’aluminium 𝐴𝑙1327 .
1-3 L'ion aluminium obéit à la règle de l'octet. Quelle est sa structure ? Représenter son symbole.
PARTIE 2 : Sulfate d'aluminium
2-1 Le sulfate d'aluminium est formé d'ions aluminium Al + + + et d'ions sulfate SO4 - -. Donner la formule statistique du sulfate d'aluminium solide.
2-2 Les cristaux ioniques de sulfate d'aluminium ont une structure ordonnée. Cet ordre est détruit par dissolution dans de l'eau, formée de molécules polaires.
On dissout m' = 34,2 g de sulfate d'aluminium dans ce solvant. Le volume de la solution est V ' = 2,50 L.
Calculer la concentration molaire volumique en soluté apporté. En déduire la concentration molaire volumique des ions en solution et vérifier la neutralité de la solution.
On donne les masses molaires atomiques suivantes : M (S) = 32 g / mol, M (O) = 16 g / mol 2-3 Calculer la concentration massique ou titre massique t' de la solution précédente.
PARTIE 3 : Mélange de solutions ioniques
Une solution A, de volume VA= 0,5 L contient 0,12 mol de nitrate de sodium, solide ionique de formule Na(NO3).
Une solution B, de volume VB= 2,5 L contient 0, 05 mol de nitrate de calcium, solide ionique de formule Ca(NO3)2. 3-1 On prélève à la pipette 10 cm3 de la solution A ; calculer le nombre de moles de chacun de ions présents dans cette prise d’essai.
3-2 On prélève à la pipette 20 cm3 de la solution B ; calculer le nombre de moles de chacun des ions présents dans cette prise d’essai.
3-3 On mélange dans une fiole jaugée, 10 cm3 de la solution A, 20 cm3 de la solution B et on complète avec de l’eau jusqu’à ce que le volume total soit de 100cm3. Calculer la concentration molaire de chacun des ions dans cette dernière solution.
M (Na) = 23 g/mol M (Ca) = 40 g/mol M (N) = 14 g/mol M (O) = 16 g/mol.
EXERCICE 2 : Combustion d’un mélange d’hydrocarbure (02 points)
On effectue dans un eudiomètre, la combustion complète d’un mélange(CH4) de méthane et de propane(C3H6). On introduit dans l’appareil 35 cm3 de mélange avec du dioxygène en excès et on déclenche la combustion grâce à une étincelle électrique. Après refroidissement il reste dans l’appareil un mélange gazeux contenant 65cm3 de dioxyde de carbone.
1. Ecrire les équations-bilan des réactions de combustion complète du méthane et du propane.
2. Déduire des résultats de l’expérience la composition du mélange, c'est-à-dire la valeur des volumes v et v’ de méthane et de propane dans le mélange considéré.
N.B : Tous les volumes sont mesurés dans les mêmes conditions.
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PHYSIQUE 12 points
EXERCICE 3 : équilibre sur un plan incliné (03 points) Un solide de masse m peut glisser sans frottement sur un plan incliné faisant un angle α avec l'horizontale.
Il est maintenu par un fil inextensible parallèle au plan incliné. Le fil est enroulé sur un treuil de masse M et de rayon R.
Quelle force doit-on exercer perpendiculairement à la manivelle de longueur L pour maintenir le solide en équilibre ?
Application numérique :
g=9, 81N.kg-1; m=500g; R=8cm; L=50cm; α = 30
EXERCICE 4 : Intensité du courant électrique (04 points)
On considère le circuit suivant dans lequel les dipôles X,Y et Z sont identiques ainsi que les dipôles a et b
1. Déterminer le sens des courants et les valeurs des intensités dans chaque branche le courant principal étant I=3A
Un ampèremètre de classe 2 possède les calibres : 10mA; 30mA; 100mA; 300mA; 1A; et 3A.
Brancher l’ampèremètre dans le circuit pour mesurer I
a. Sur quels calibres peut-on faire la mesure précédente ?
b. Quelle est la déviation observée si l’ampèremètre en possède 100?
c. Donner l’incertitude relative de la mesure. Présenter le résultat de la mesure.
2. Le générateur a une capacité de 12Ah. Combien de temps peut-il fonctionner s'il débite un courant d'intensité constante pendant sa décharge
EXERCICE 5 : Tension électrique (05 points) 2°S B et C
Le réseau représenté sur la figure ci-dessous comporte un générateur dont les bornes positives et négatives sont notées P et N. On mesure certaines tension et obtient: UAB=20V, UBC=10V, UBE=5V, UED=3V
LABO PC Page 3 1. Calculer les tensions UAE, UAD, UCD, UEC, UPN
2. Dans quel sens circule le courant dans chaque branche?
3. Lorsqu'on mesure les intensités des courants qui arrivent au nœud E on se rend compte qu'ils ont la même intensité I=3A. En déduire les valeurs des intensités dans les branches AE, BE et DE
4. L'intensité du courant principal est I0=12A, celle de la branche AB est égale à 5A. En déduire les intensités des courants dans toutes les branches du réseau.
5. On remplace maintenant le générateur par un générateur basse fréquence GBF
La tension appliquée est visualisée sur l’écran photographié ci-dessous. Le réglage de l’oscilloscope est le suivant : Sensibilité verticale k=500 mV /div ; vitesse de balayage s=0,2 ms/div.
a. Montrer comment doit-on brancher l’oscilloscope dans la figure pour mesurer UPN. b. La tension visualisée est elle continue ou variable ? est-elle alternative sinusoïdale ? c. Définir et déterminer la période (T) et la fréquence (N) de cette tension.
d. Déterminer l’amplitude, la tension efficace et la tension crête a crête.
EXERCICE 6 : Etude d’un réseau 2°SA Pour le réseau de la figure suivante, on donne: i1 = 4 A; i4 = 5 A et i7 = 3 A.
1. Calculer les intensités des courants.
2. Le réseau comporte-t-il un dipôle générateur ? Si oui, lequel ?
