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Contrôle de Physique Chimie Exercice 1 : Dosage du vinaigre Par définition, le

Contrôle de Physique Chimie Exercice 1 : Dosage du vinaigre Par définition, le degré d’acidité du vinaigre est la masse exprimée en gramme d’acide acétique pur contenue dans cent grammes de vinaigre. On se propose de déterminer le degré d’un vinaigre acheté dans le commerce en dosant 10,0 mL d’une solution diluée 10 fois de ce vinaigre par une solution aqueuse de soude de concentration CB = 0,100 mol.L-1. Soit CA la concentration du vinaigre dilué 10 fois. Lors du dosage, on obtient la courbe pH = f (VB) suivante : a) Ecrire l’équation de la réaction du dosage. b) Calculer la valeur de sa constante d’équilibre K. c) Déterminer sur la courbe le volume VE de soude versée à l’équivalence. d) En déduire la valeur de CA et le degré d’acidité du vinaigre commercial. Données : pKA ( CH3COOH / CH3COO – ) = 4,8 pKA ( H2O / HO – ) = 14,0 Densité du vinaigre étudié : d = 1,05 Masse molaire acide acétique : 60,0 g.mol-1 Exercice 2 : Mouvement d’oscillation On considère un ressort de raideur k = 10 N.m-1. On place une masse m = 100 g à l’extrémité libre du ressort. Le centre de gravité G du ressort est alors confondu avec O, origine du repère. La masse peut glisser sans frottement sur la table horizontale. On tire sur la masse jusqu’à ce que l’abscisse de G soit égale à Xm = 4,0 cm et on la lâche à t = 0. a) Donner l’expression littérale des vecteurs force appliqués à la masse m pendant son mouvement. b) De quel type d’oscillations s’agit-il ? c) Quelle est la valeur de la tension T du ressort pour un allongement égal à l’amplitude maximale ? d) Démontrer que l’équation différentielle de ce mouvement peut se mettre sous la forme : x + ω ω ω ω2 x = 0 Préciser l’expression de ω en fonction de k et m. e) Sachant que la solution de l’équation différentielle est de la forme x ( t ) = Xm cos ( ω ω ω ω t + ϕ ϕ ϕ ϕ ), démontrer à l’aide des conditions initiales que ϕ ϕ ϕ ϕ est nul. f) Montrer que x ( t ) est bien une solution de l’équation différentielle du mouvement de l’oscillateur. g) Donner l’expression de l’énergie mécanique de ce pendule élastique en fonction de sa position x et de sa vitesse x. h) Dériver cette expression et retrouver à nouveau l’équation différentielle de ce mouvement. Exercice 3 : Equilibre de complexation On se propose d’étudier une réaction de formation de l’ion thiocyanatofer III de formule [Fe(SCN)]2+ et de couleur rouge. En solution aqueuse, des ions ferrique Fe3+ réagissent avec des ions thiocyanate SCN – selon l’équation : Fe3+ + SCN – = [Fe(SCN)]2+ ( réaction 1 ) La constante de cette réaction est K = 1,0 × × × × 10 3 1) Ecrire l’expression du quotient de réaction Qr de la réaction de formation de ce complexe en fonction des concentrations des diverses espèces chimiques concernées. 2) A un volume V1 = 10 mL d’une solution aqueuse d’ions ferrique de concentration C1 = 1,0 × × × × 10-2 mol.L-1, on ajoute un même volume V1 d’une solution aqueuse d’ions thiocyanate à la même concentration C1. Calculer les concentrations initiales des ions Fe3+ et SCN – dans ce mélange ( avant que toute réaction ne se fasse ). 3) En donnant la valeur du quotient de réaction à l’état initial, montrer qu’il y a formation de complexe et donc apparition de la couleur rouge. 4) Suite à cette expérience, on détermine la concentration du complexe qui se forme à l’équilibre dans le mélange: [ [Fe(SCN)] 2+ ]éq = 3,2 × × × × 10 –3 mol.L-1. En déduire la valeur du taux d’avancement τ τ τ τ maximal de la réaction et les concentrations [ Fe3+]éq et [ SCN – ]éq 5) A la solution de la question précédente, pour laquelle le système chimique est à l’équilibre, on ajoute 3,0 × × × × 10 –5 mol d’hydroxyde de sodium ( soude ) au mélange sans modification du volume. Les ions Fe3+ n’ayant pas encore réagit, réagissent avec les ions hydroxyde HO– selon la réaction : Fe3+ + 3 HO – → Fe(OH)3 ( réaction 2 ) Cette réaction est considérée comme totale et instantanée. a) Déterminer la quantité d’ions ferrique restant en solution. b) Calculer la nouvelle valeur du quotient de réaction Qr de la réaction 1. Que va-t-il se passer ? O x y .. 2 4 6 8 0 0 5 10 15 20 25 30 VB ( mL ) pH . 10 12 uploads/Finance/ 2006-controle-4.pdf