Lycée Jules Sagna Terminale s2 2015 – 2016
w w w . j u u f p c . j i m d o . c o m P a g e 1 | 2 DEVOIR N°3 DE PC 02 heures
EXERCICE 1 : (10 points)
l. On étudie la cinétique de la réaction entre les ions permanganate de couleur violette en solution aqueuse et l'acide éthanedioïque encore appelé acide oxalique de formule HOOC- COOH (incolore en solution aqueuse)
Première Partie : Etude qualitative de la réaction.
On donne les deux couples oxydant/ réducteur :
Les masses molaires atomiques en g/mol : C:12; O:16; H: 1
1. Que représente E0 ? Comparer les oxydants des deux couples en justifiant votre réponse.
2. Ecrire les deux demi- équations d'oxydoréduction de ces couples.
3. Montrer que l'équation – bilan de la réaction spontanée entre les composants de ces deux couples en milieu acide est:
4. On mesure 20,0 cm3 d'une solution aqueuse de permanganate de potassium à 0,20 mol/ L, acidifiée à l'aide de l'acide sulfurique et 20,0 cm3 d'une solution d'acide oxalique à 0,50 mol/L.
4.1 : Quelle est la masse d'acide oxalique solide qu'il a fallu dissoudre dans 1 L d'eau pour préparer une solution d'acide oxalique dont la concentration molaire est 0 ,5 mol/L.
4.2 : Indiquer avec précision la démarche expérimentale à suivre pour préparer cette solution d'acide oxalique.
5. A la date t = 0 s, on mélange rapidement les deux solutions.
5.1: Calculer la concentration molaire [MnO4-] à la date to= 0 s.
5.2: Une solution contenant des ions manganèse apparait n colore. En déduire comment évolue la couleur de la solution au cours de la réaction?
5.3 : Montrer que tous les ions permanganate vont disparaître à la fin de la réaction.
Deuxième partie: Etude cinétique de la réaction.
La réaction étant lente, on peut suivre son évolution par spectrophotométrie. La
spectrophotométrie est une méthode pour suivre l'apparition d'un produit ou la disparition d'un réactif qui absorbe la lumière dans le visible.
1.
1.1 : Reproduire et compléter le tableau ci - dessus.
1.2: Tracer sur un papier millimétré la courbe représentative de l'évolution de la concentration en ions permanganate [MnO4-] au cours du temps: [MnO4-] = f (t).
2. On utilise la courbe pour étudier quantitativement la vitesse instantanée de disparition de l'ion permanganate.
2.1 : Définir la vitesse instantanée de disparition de l'ion permanganate à une date quelconque.
2.2: Déterminer graphiquement les vitesses instantanées de disparition de l'ion permanganate aux dates t1 = 1 min, t2= 4 min et t3 = 7 min.
2.3: Comment varie la vitesse instantanée de disparition de l'ion permanganate au cours de la réaction?
Lycée Jules Sagna Terminale s2 2015 – 2016
w w w . j u u f p c . j i m d o . c o m P a g e 2 | 2 EXERCICE 2 (10 points)
Pour étudier le passage d'une comète au voisinage de notre planète, un satellite lanceur de sonde est mis en orbite autour de la Terce.
Données: constante de gravitation universelle G : 6,67.10-11N.m2.kg-2; Masse de la terre MT : 5,98.1024 kg ; rayon de la terre RT : 6 400 km.
La terre est considérée comme un corps à répartition sphérique de masse.
1-1 Etude du mouvement circulaire du système << lanceur-sonde > > dans le référentiel géocentrique.
Dans un premier temps, le système<< lanceur-sonde >> est supposé mis sur une orbite circulaire à l'altitude h0: 200 km. Il évolue à une vitesse V0.
1-1-1 En supposant ce système uniquement soumis au champ gravitationnel terrestre, montrer que son mouvement est uniforme.
1-1-2 Exprimer la vitesse Vs en fonction de G, MT, RT et h0 et calculer sa valeur en km.s-1. 1-1-3 Etablir l'expression de sa période et la calculer.
1-2 L'énergie potentielle de gravitation s'écrit Ep
= -
GMTmr , r étant le rayon de l'orbite, m est la masse du système.
1-2-1 Déterminer pour l'altitude h0, l'expression de l'énergie mécanique Em du système en fonction de r0 puis en fonction de la vitesse V0.
1-2-2 Lorsque l'altitude du satellite est peu élevée, il peut subir des frottements des hautes couches de l'atmosphère.
Son énergie mécanique diminue suivant la loi Em = Em0 (1+ αt) avec α > 0.
On suppose que la trajectoire reste circulaire.
En comparant les énergies, montrer que le rayon de l'orbite diminue avec le temps t lorsque la vitesse augmente.
1-3 Etude de la sonde s'éloignant de la terre :
A l'altitude h, le lanceur et la sonde se séparent. Le lanceur communique à la sonde une vitesse V0' (supérieure à V0) qui devra lui permettre d'échapper à l'attraction terrestre.
1-3-1 Donner l'expression de la valeur minimale Vmin de la vitesse V0' que le lanceur doit alors communiquer à la sonde en fonction de G, MT, RT et h0.
l-3-2 Quelle relation relie alors Vmin et V0 ?
