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Devoir n°3 Durée de l'épreuve: 3 heures I • Transformations liées à des réactio

Devoir n°3 Durée de l'épreuve: 3 heures I • Transformations liées à des réaction A/B • Dipôle RL & RLC libre & RLC forcé Modem. Classe : 2•me Bac SM - A Année scolaire : 2022 - 2023 Chimie : « Les deux parties de cet exercice sont indépendantes » 7,00 • Toutes les mesures sont effectuées à 25,0 •c; Partie n•1: Étude de quelques solutions aqueuses faisant intervenir le couple HClO(aq) /ClOeaq) Données: • Le produit ionique de l'eau : Ke = 10-1•; • La constante d'acidité du couple HClO(aq) /ClO(aq) est: KA = 5.10-•. La mesure du pH d'une solution aqueuse (S) d'acide hypochloreux HCIO de concentration molaire Cet de volume V donne pH = 5,5. 1. Écrire l'équation chimique modélisant la réaction de l'acide hypochloreux avec l'eau. 0,25 2. Trouver l'expression de la concentration molaire C en fonction du pH et de KA- Calculer sa valeur. 0,75 3. On définit la proportion de l'espèce basique cw- dans une solution par: 0,50 ( l _) _ 1cw-1,. ( l _) _ KA a C O - icw-i,.+IHC!O);q Montrer que a C O - K•+io-PH 4. La courbe de la figure2 représente l'évolution en fonction du pH de la proportion de l'une des formes basique ou acide (exprimée en pourcentage) du couple HClO(aq) /ClO(aq)· 100 % Figure 2 80 60 40 20 10 11 12 13 14 4.1. À quelle forme du couple HClO(aq) /ClOeaq) est associée cette courbe? 0,25 4.2. En utilisant le graphe de la figure 2, identifier, en justifiant, l'espèce prédominante du couple HClO(aq) /ClOcaq) dans la solution (S). 0,50 5. On mélange un volume Va d'une solution d'acide hypochloreux de concentration molaire Ca avec un volume Vb d'une solution d'hydroxyde de sodium (Na(aq) + HO(aq)) de concentration molaire Cb = c •. Le pH de la solution obtenue est pH = 7,3. 5.1. Déterminer la valeur de la constante d'équilibre K associée à l'équation de la réaction qui se produit. 0,75 [HC!OJ., 5.2. En se basant sur le graphe de la figure 2, calculer la valeur du rapport rcw-i.,· Que peut-on en déduire? 0,75 Partie n°2 : Dosage de l'acide éthanoïque L'acide éthanoïque est utilisé dans la synthèse de plusieurs substances organiques, telle que l'huile de jasmin (l'éthanoate de benzyle) qui est utilisée dans la synthèse des parfums. On se propose d'étudier dans cette partie le dosage d'une solution aqueuse d'acide éthanoïque par une solution basique. Page 1 sur4 2 Bac SM · A On donne M(CH3COOH) = 60 g. mo1-1 On prépare une solution aqueuse (SA) d'acide éthanoïque CH3COOH de volume V= 1 Let de concentration molaire CA, en dissolvant une quantité de masse m de cet acide dans l'eau distillée. On dose un volume VA = 20 ml de la solution (SA) en suivant les variations du pH en fonction du volume V 8 versé d'une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium (Na(aq) + HOë;,q)) de concentration molaire C 8 = 2.10-2 mol.L- 1 • 1.1. Écrire l'équation chimique modélisant la réaction du dosage. 0,50 1.2. À partir des mesures obtenues, on a tracé la courbe (C1) représentant pH = f(V8 ) et la courbe cc,) représentant dpH = g(V.). .. dVs (Figure suivante). 1.2.1. Déterminer le volume V 8E de la solution d'hydroxyde de sodium versé à l'équivalence. 0,50 1.2.2. Trouver la valeur de la masse m nécessaire à la préparation de la solution (SA). 0, 75 1.3. Montrer que la réaction entre l'acide éthanoïque et l'eau est limitée. 0,75 1.4. Établir, pour un volume V 8 versé avant l'équivalence, l'expression : V9. 10-pH = KA(VBE - V9) Avec V 8 * O. En déduire la valeur du pKA du couple CH3COOHcaq)/CH3COOë;,q) . Physique n"l : 9,25 pt Partie 1 : Détermination des grandeurs caractéristiques de la bobine Pour déterminer les deux grandeurs caractéristiques de la bobine, l'inductance L et la résistance interne r, on la monte dans le circuit schématisé par la figure 1. Données : r' = 40 !l ; la diode est supposée parfaite Le circuit étant fermé, on l'ouvre à un instant choisi comme origine des dates t = 0 ; l'évolution des deux tension u 7 , et ui sont reproduits sur la figure 2. 1. Rappeler le comportement essentiel de la bobine i E L;r vis-à-vis le courant qui la traverse. 0,50 Ur' et u L en (V) 2. Associer chaque tension à sa courbe. Justifier la réponse. 0,50 3. Exploiter l'état du circuit avant d'ouvrir K pour : 3.1.Déterminer la valeur E force électromotrice du générateur. 0,50 3.2.Montrer que r = r' . .!!!,.. Calculer r . 0,50 u,, 4. Montrer pour t ;:: 0 que la tension u,., vérifie l'équation différentielle : 0,50 Page 2 sur 4 0,75 Figure 1 Fi ure 2 2 Bac SM · A du,., T. dt+ u,., = 0 On déterminera l'expression de T 5. Vérifier que u,., = r'. (+-). e-~ est la solution de l'équation différentielle. T +r 6. Déterminer la valeur Tet vérifier quel = 50 mH. Partie 2 : Entretenir les oscillations électriques libres. Pour entretenir les oscillations électriques libre dans un circuit RLC on monte en série la bobine précédente, le résistor précédent (r' = 40 l1), un condensateur de capacité C et un générateur d'entretien délivrant une tension uG(t) = k. i(t), k est réglable. 1.1. Montrer que l'équation différentielle vérifiée par la tension uc aux bornes du condensateur s'écrit sous forme : 0,50 d2uc(t) duc(t) l. C. + (r + r' - k). C. dt+ uc(t) = 0 0,50 1,00 1.2. Les oscillations sont entretenues lorsque la valeur de k est réglée sur k = 50 (S. I). Ci- 4 Uc (V ... contre les variations de la tension Uc . 1.2.1. Retrouver la valeur der. 1.2.2. Vérifier que C = 2,61 µF. 0,50 0,50 2 1.2.3. Déterminer l'expression numérique de ., Uc(t). 0,50 _ 4 1.2.4. Calculer l'énergie magnétique Hm ~ ~ ==::1::::==~ ===== ~ _J emmagasinée dans la bobine à l'instant t1 . Partie 3 : Produire des oscillations forcées dans le circuit RLC. Un dipôle RLC est alimenté par un générateur GBF délivrant au circuit une tension sinusoïdaleu(t) = Umax· cos (2. n. N. t) en volte de fréquence N réglable. (voir figure ci-contre) Le circuit est traversé par une intensité d'expression : i(t) = lmax· cos(2. n. N. t + q,) Données : Bobine de caractéristiques : (L = 50 mH; r = 10 l1) Condensateur de capacité : C = 2,61 µF Le résistor de résistance : R (inconnue) 0,50 À l'aide d'un oscilloscope et en utilisant le mode XY, on visualise la tension u(t) en fonction deu.(t), pour deux fréquences différentes NA = 455,22 Hz et N8 = 440,57Hz, on a les deux oscillogrammes suivants : (figue A et figure B) Page 3 sur 4 2 Bac SM · A On donne: Sy, = 2 V. div- 1 et Sy2 = 1 V. div- 1 1. Compléter le tableau suivant : Amplitude des tension u(t) et ,(t) UR max en V Umax en V Pour N = 455,22 Hz (figure A) Pour N = 440,57 Hz (figure B) 2. Vérifier qu'avec la fréquence N = N8 le circuit est en résonance d'intensité. 3. Montrer que pour N = N8, on a: u(t) = R;" . uR(t) 4. Déterminer la valeur de R. Physique n•2 : 3,00 pt 0,75 0,50 1,00 0,50 La courbe ci-dessous représente une tension obtenue à la sortie d'un multiplieur lors d'un montage réalisé en TP . Le schéma du montage ci-dessous est utilisé afin de recevoir le signal correspondant et de retrouver " le signal image" du message transmis. Données: La porteuse a pour fréquence F = 30 kHz Antenne réceptrice Ro Étage n"l Étage n"2 Étage n"3 1. Vérifier que la modulation est de bonne qualité. 1,00 2. Quel est le type du filtre de l'étage n"3? Et quel est son rôle? 0,50 3. Montrer que l'intervalle des valeurs de la résistance R permettant une bonne détection de l'enveloppe de la tension modulée dans ce montage est: 1,50 4rr2.LF2 4rr2.L.F -<-< R -< -- 1 -- Proposer une valeur convenable si L = 1 , 5 mH. Bonne chance Page 4 sur4 uploads/s3/ exam-3-sm.pdf