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Lycée T. Elmhiri Menzel Temime Devoir de contrôle n°1 en sciences physiques 3 m

Lycée T. Elmhiri Menzel Temime Devoir de contrôle n°1 en sciences physiques 3 mathématiques 2 03.11.2014 8h  10h Taoufik Baccari 1/4 CHIMIE Exercice n°1 : Réactions d’oxydoréduction (4 points) 1) Déterminer le nombre d’oxydation de l’azote N dans les entités chimiques suivantes : NOଷ ି ݁ݐ NO. Donnée : no(O)(୒୓) = no(O)(୒୓య ష) = −II. 2) Ecrire le symbole et l’équation formelle du couple mettant en jeu les entités NOଷ ି et NO. 3) Une eau forte est une gravure sur le cuivre où l’acide nitrique ( Hା+ NOଷ ି ) attaque le cuivre suivant la réaction d’équation bilan : 2 NOଷ ି+ 3 Cu + x Hା →2 NO + 3 Cuଶା+ 4 HଶO . a) Déterminer, par deux méthodes, la valeur du coefficient stœchiométrique x affecté à l’ion hydrogène Hା. b) Préciser l’entité chimique qui s’oxyde dans cette réaction. c) Au cours d’une opération de gravure, le volume de monoxyde d’azote NO dégagé est V = 240 mL, déterminer la masse de cuivre Cu qui a été attaqué. Donnée :  Volume molaire : V୫= 24 L. molିଵ  Masse molaire atomique du cuivre : Mେ୳= 63,5 g. molିଵ. Exercice n°2 : Réactions acides et bases (3 points) On dispose de deux solutions :  (Sଵ) : solution de chlorure d’anilinium (CସHହNHଷCl) ;  (Sଶ) : solution de phénolate de sodium (C଺HହONa). Les ions anilinium CସHହNHଷ ା et phénolate C଺HହOି sont respectivement un acide faible et une base faible. Les ions sodium Naା et chlorure Clି sont indifférents du point de vu acide base. 1) Par application de la théorie de Bronsted, déterminer la base conjuguée de l’ion anilinium et l’acide conjugué de l’ion phénolate. 2) Sachant que le chlorure d’anilinium est un électrolyte fort et que l’ion anilinium est un acide faible, écrire les équations des réactions (de dissolution et de dissociation) mises en jeu lors de la préparation de la solution (Sଵ). 3) On mélange les deux solutions (Sଵ) et (Sଶ). Ecrire l’équation bilan de la réaction qui a eu lieu. PHYSIQUE Exercice n°1 : Interactions électriques (6,5 points) Dans une région vidée de l’espace, on considère trois points O, A et B, tel que OA=OB= 3 cm et AOB ෣= 90°. On rattache à cette région de l’espace, un repère orthonormé (ܱ, ଓ ⃗,ଔ ⃗). Aux points ܣ (x୅= 3 cm ; y୅= 0) et B (x୆= 0 ; y୆= 3 cm ), on place respectivement deux charges ponctuelles de valeurs q୅= q୆ = 10ି଻ C. (Figure ci-contre). Pour tout l’exercice, on donne : K = 9. 10ଽ N. mଶ. Cିଶ ; 1) Rappeler la loi de Coulomb. En déduire la valeur commune des forces électrostatiques F ሬ⃗୅୆ et F ሬ⃗୆୅ d’interaction entre les deux charges placées en A et en B. 2) Reproduire la figure, puis représenter les forces F ሬ⃗୅୆ et F ሬ⃗୆୅ en tenant compte de l’échelle suivant : ቄ 2 cm ↔1 cm 1 cm ↔0,05 N 3) Calculer la valeur du champ électrique résultant E ሬ ሬ ⃗୓ crée par les deux charges au point O. 4) Tracer approximativement, la ligne de champ joignant les points A, O et B. 5) Afin d’annuler le champ électrique E ሬ ሬ ⃗୓ , on place une charge électrique qେ au point C milieu du segment [AB]. a) Représenter le vecteur champ E ሬ ሬ ⃗େ୓ crée par la charge qେ au point O. En déduire le signe de la charge placée en C. A O B 3 3 x(cm) y(cm) ଔ ⃗ ଓ ⃗ Lycée T. Elmhiri Menzel Temime Devoir de contrôle n°1 en sciences physiques 3 mathématiques 2 03.11.2014 8h  10h Taoufik Baccari 2/4 b) Exprimer la valeur de la charge qେ en fonction de K, OC et ฮE ሬ ሬ ⃗୓ฮ . La calculer. On donne : ฮE ሬ ሬ ⃗୓ฮ= √2. 10଺ N. Cିଵ Exercice n°2 : Interactions magnétiques (6,5 points) Dans cet exercice, on négligera la composante horizontale du champ magnétique terrestre. 1) On se propose de calculer le champ magnétique à l’intérieur d’un solénoïde de longueur L = ஠ ଵ଴ m et comportant N=2014 spires. Pour ce faire, le solénoïde est disposé horizontalement et au centre duquel est placée une petite aiguille aimantée horizontale mobile autour d’un axe vertical. En faisant circuler le solénoïde, par un courant continu d’intensité I=5A, on constate que l’aiguille aimantée s’oriente suivant l’axe () comme l’illustre le schéma de la figure ci- contre (le pôle sud de l’aiguille est à droite). a) En s’aidant de l’orientation de l’aiguille, déterminer le sens (ascendant ou descendant) du courant I. b) Calculer la valeur du vecteur champ magnétique B ሬ ሬ⃗଴ crée au centre du solénoïde. On donne la perméabilité du vide : μ଴= 4π. 10ି଻ SI. 2) On plonge dans le champ précédent supposé uniforme, un conducteur AB homogène et de longueur AB=5 cm. Cette tige est suspendu en son milieu et par l’intermédiaire d’un fil de soie, à l’extrémité libre d’un ressort de masse négligeable et de raideur K = 5 N. mିଵ. La tige AB est parcouru par un courant d’intensité I’ constante et allant de A vers B. Un curieux réalise les deux expériences suivantes :  Première expérience : La tige (AB) est maintenue dans le plan médiateur du solénoïde et parallèlement à l’axe (). On constate qu’à l’équilibre, le ressort est allongé d’une longueur : x଴= 2 cm ;  Deuxième expérience : La tige (AB) est maintenue dans le plan médiateur du solénoïde et perpendiculairement à l’axe (). On constate qu’à l’équilibre, le ressort se raccourcit d’une longueur : y଴= 0,5 cm (figure ci-contre). a) En exploitant la première expérience, déterminer la valeur de la masse m de la tige. b) En exploitant la deuxième expérience ;  Reproduire le schéma de la figure (b), puis, indiquer le sens du courant I et les forces agissant sur le centre d’inertie de la tige AB.  Déterminer la valeur de l’intensité I’. Données :  Valeur du vecteur du champ de pesanteur : ‖g ሬ ⃗‖ = 10 N. kgିଵ  longueur de la tige AB : AB=5 cm.  Valeur du champ magnétique à l’intérieur du solénoïde : ฮB ሬ ሬ⃗଴ฮ= 0,04 T s n I () B A A B I’ Fil de soie Schéma en deux vues différentes O O Fig. a Fig. b I Lycée T. Elmhiri Menzel Temime Devoir de contrôle n°1 en sciences physiques 3 mathématiques 2 03.11.2014 8h  10h Taoufik Baccari 3/4 CORRIGE DU DEVOIR CHIMIE Exercice n°1 : 4) no(N)(୒୓) + (−II) = 0 ⟹ no(N)(୒୓) = +II ; no(N)(୒୓య ష) + 3 ൫– II൯= −I ⟹ no(N)(୒୓య ష) = +V. 5) Symbole : NOଷ ିNO ⁄ ; Equation formelle : NOଷ ି+ 3 ݁ି+ 4 Hା ⇄NO + 2 HଶO. 6) d) Application de la loi de conservation de la charge totale : -2+0+x = 3.(+2)⟹ x=8. Application de la loi de conservation des atomes d’hydrogène : x=8 e) L’entité chimique qui s’oxyde dans cette réaction est Cu car son no augmente. f) 3 moles de Cu donnent 2 mole de NO ⟹ ୬(େ୳) ଷ = ୬(୒୓) ଶ ⟹ n(Cu) = ଷ ଶn(NO) ⟹ m(Cu) = ଷ ଶM(Cu) × ୚ ୚ౣ= ଷ ଶ. 63,5 × ଴,ଶସ ଶସ= 0,9525 g Exercice n°2 : 4) Un acide se transforme en sa base conjuguée, en cédant un ion Hା. ⟹ la base conjuguée de CସHହNHଷ ା est CସHହNHଶ. Une base se transforme en son acide conjugué, en captant un ion Hା. ⟹ l’acide conjugué de C଺HହOି est C଺HହOH ; 5)  Equation de la dissolution : CସHହNHଷCl ⟶ CସHହNHଷ ା+ Clି.  Equation de la dissociation dans l’eau : CସHହNHଷ ା+ HଶO ⇄ CସHହNHଶ+ HଷOା 6) CସHହNHଷ ା+ C଺HହOି ⟶ CସHହNHଶ+ C଺HହOH PHYSIQUE Exercice n°1 : 6) La loi de Coulomb : (voir cours). ฮF ሬ⃗ฮ= K |୯ఽ|×|୯ా| ୅୆మ = K |୯ఽ|×|୯ా| ୶ఽ మା୷ా మ = 9. 10ଽ× ଵ଴షళ×ଵ଴షళ ଵ଼×ଵ଴షర= 0,05 N . 7) Représentation des forces F ሬ⃗୅୆ et F ሬ⃗୆୅ à l’échelle : deux forces répulsives, de droites d’action la droite joignant A et B et de longueur 1 cm chacune. 8) Calculer la valeur du champ électrique résultant E ሬ ሬ ⃗୓= E ሬ ሬ ⃗୅୓+ E ሬ ሬ ⃗୆୓ ⟹ E ሬ ሬ ⃗୓= −ฮE ሬ ሬ ⃗୅୓ฮ ı ⃗+ ฮE ሬ ሬ ⃗୆୓ฮ ȷ ⃗ ⟹ ฮE ሬ ሬ ⃗୓ฮ= ටฮE ሬ ሬ ⃗୅୓ฮ ଶ+ ฮE ሬ ሬ ⃗୆୓ฮ ଶ= ටቂK |୯ఽ| ୓୅మቃ ଶ + ቂK |୯ా| ୓୆మቃ ଶ Or ܱܣ= ܱܤ ݁ݐ|q୅| = |q୆| ⟹ ฮE ሬ ሬ ⃗୓ฮ= √2 × K |୯ఽ| ୓୅మ= 9√2. 10ଽ× ଵ଴షళ ଽ×ଵ଴షర= √2. 10଺ N. Cିଵ. 9) Tracé de la ligne de champ joignant les points A, O et B. 10) E ሬ ሬ ⃗୓+ E ሬ ሬ ⃗େ୓= 0 ሬ⃗ ⟹ a) La représentation montre que E ሬ ሬ ⃗େ୓ est orienté vers C ⟹ qେ< 0 b) E ሬ ሬ ⃗୓+ E ሬ ሬ ⃗େ୓= 0 ሬ⃗ ⟹ฮE ሬ ሬ ⃗େ୓ฮ= ฮE ሬ ሬ ⃗୓ฮ ⟹K |୯ి| ୓େమ= ฮE ሬ ሬ ⃗୓ฮ⟹ |qେ| = ฮE uploads/Finance/ devoir-corrige-de-controle-n01-sciences-physiques-3eme-mathematiques-2014-2015-mr-tawfik-baccari-pdf.pdf