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1/4 Le sujet comporte 4 pages numérotées de 1/4 à 4/4. La page 4/4 à remplir pa

1/4 Le sujet comporte 4 pages numérotées de 1/4 à 4/4. La page 4/4 à remplir par le candidat et à remettre avec sa copie. CHIMIE : (9points) Exercice n°1 : (4,5 points) Toutes les expériences sont réalisées à 25°C, température à laquelle le produit ionique de l’eau est Ke=10-14. On dispose de trois solutions aqueuses : S1, S2 et S3. S1 : solution d’hydroxyde potassium KOH (base forte) de concentration molaire C1. S2 : solution d’un acide éthanoïque (CH3COOH) de concentration molaire C2. S3 : solution d’un acide nitrique (HNO3) de concentration molaire C3. On réalise les deux expériences suivantes : Expérience 1 : à l’aide d’une burette graduée, on ajoute progressivement la solution S1 sur un volume V2=20mL de la solution S2, contenu dans un bécher ; Expérience 2 : à l’aide d’une burette graduée, on ajoute progressivement la solution S3 sur un volume V1=20mL de la solution S1, contenu dans un bécher. Dans chacune de ces deux expériences et sous agitation magnétique, on suit à l’aide d’un pH-mètre l’évolution du pH du mélange réactionnel contenu dans le bécher en fonction du volume ajouté de a solution contenue dans la burette. Sur la figure 1 de la page 4/4, sont tracées les courbes (c1) et (c2) traduisant le pH=f(Vajouté). E1 et E2 sont représentés respectivement les points d’équivalences. 1) Compléter le schéma annoté du dispositif expérimental (figure 2 de la page 4/4) utilisé dans l’expérience1. 2) Affecter à chacune des deux courbes (c1) et (c2) l’expérience correspondante en justifiant la réponse. 3) Définir l’équivalence acido-basique. 4) En exploitant les courbes (c1) et (c2) de la figure 1 de la page 4/4: a- préciser, en justifiant, le caractère (acide, neutre ou basique) de chacune des deux mélanges réactionnels obtenus à l’équivalence au cours des expériences 1 et 2 ; b- calculer les concentrations molaires C1, C2 et C3 des trois solutions ; c- justifier que l’acide HNO3 est un acide fort et que CH3COOH est un acide faible. d- Le pKa du couple correspondant à l’acide CH3COOH. 5) a- Ecrire l’équation de la réaction du dosage qui correspond à l’expérience n°1. b- Montrer que cette réaction est totale. Exercice n°2 : (4,5points) Toutes les solutions sont prises à 25°C, température à laquelle le produit ionique de l’eau est Ke=10-14. On suppose que l’on pourra négliger les ions provenant de l’ionisation propre de l’eau. On dispose de trois solutions aqueuses (S1), (S2) et (S3) respectivement de monoacides A1H, A2H et A3H de même concentration molaire C0= 5.10-2mol.L-1. La mesure dans un ordre quelconque, du pH de ces solutions a données les valeurs : 3,05 ; 2,6 et 1,3. Sachant que les trois acides sont classés par ordre croissant d’acidité comme indiqué ci-dessous : 1) a- En justifiant la réponse, attribuer à chaque solution le pH correspondant. b- Montrer que l’acide A3H est fort, alors que les acides A1H et A2H sont faibles. c- Justifier que les acides A1H et A2H sont faiblement ionisées dans l’eau. 2) a- Etablir en fonction de τf et de C0 l’expression de Ka en précisant à chaque fois l’approximation ׀ ׀ ׀Ordre croissant d’acidité A3H A2H A1H Direction régionale de Béja Epreuve : Sciences physiques Niveau: 4ème sc.exp DEVOIR DE CONTROLE N° 2 Durée:2 heuresCoefficient: 4 Date :14 /02/2019 PROF : TRAYIA NABIL Lycée secondaire Ammar Farhat Nefza 2/4 nécessaire. b- justifier la classification indiquée ci-dessus entre l’acide A1H et A2H. 3) à partir d’un volume V0 de la solution (S2), on réalise une dilution n fois par ajout d’un volume Ve d’eau pure de façon que l’acide A2H reste faiblement dissocié. La solution (S' ) obtenue est de concentration C1, de volume V1 et de pH' . a- Montrer que le taux d’avancement final τf’ de la réaction de l’acide A2H avec l’eau dans (S' ) s’écrit : τf’ = τf2 C0 C1. Calculer C1 sachant que τf’=0,04. b- En déduire que n=5. c- Déterminer la valeur de pH' . PHYSIQUE : (11points) Exercice n°1 : (6 points) PARTIE I: On dispose d’un circuit électrique série constitué par : * Un résistor R de résistance variable * Une bobine (B) d’inductance L et de résistance r. * Un condensateur de capacité C =2 µF complètement chargé au préalable à l’aide d’un générateur supposé idéal de force électromotrice E = 6V. On réalise une expérience qui permet d’enregistrer l’évolution temporelle de la tension uC aux bornes du condensateur. On obtient les courbes c1, c2 et c3de la figure3 ci-dessous : 1) a- Justifier que la courbe c3 correspond à cette expérience. 2) En appliquant la loi des mailles, déterminer l’équation différentielle à laquelle obéit la tension uC aux bornes du condensateur. 3) a- Calculer la variation E de l’énergie totale emmagasinée par l’oscillateur entre les instants t1=0s et t2=5,6ms. b- Donner la cause de cette variation. PARTIE II: On fixe la valeur de la résistance du résistor à la valeur R0=50Ω. Dans le but de déterminer la valeur de la résistance r de la bobine (B) et celle de son inductance L, on insère en série dans le circuit précédent :  Un générateur de basses fréquences (GBF) délivrant une tension alternative sinusoïdale :u(t)= U  sin (2 N t ) de valeur efficace U=4,25 V et de fréquence N réglable.  Un ampèremètre (A) de résistance négligeable.  Un voltmètre aux bornes du résistor R0 indique UR0=2,5V. 1) Pour une valeur N1= 320Hz de la fréquence, l’intensité instantanée du courant électrique dans le circuit est : i1(t)= I1  sin (2N t + π ) où I1 est l’intensité efficace du courant électrique. a- Déterminer la valeur de l’intensité I1. b- Préciser, en le justifiant, la nature du circuit (inductif, capacitif ou résistif). Figure 3 c3 c2 c1 6 2,1 (B) R C A i GBF V 3/4 c- Montrer que : r =R0       U UR  . Calculer sa valeur. 2) Pour une valeur R1 de résistor, on mesure la puissance moyenne consommée par le circuit pour différentes valeurs de la fréquence N. L’évolution de Pmoy en fonction de N est représentée par la courbe de la figure 4. a- Préciser en justifiant votre réponse le phénomène qui se produit dans le circuit. Déduire la valeur de la fréquence N2 permettant l’obtention de ce phénomène. b- Exprimer la puissance moyenne maximale P0 en fonction de U, R1 et r. c- Déduire les valeurs de R1 et L. d- Montrer que dans ces conditions, on a : UC U =  Rr L C. c- Déduire la nature du phénomène qui se produit aux bornes du condensateur.  Ya-t-il risque de claquage du condensateur sachant que sa tension nominale est égale à 15V ? Exercice n°2 : (5 points) Le pendule élastique de la figure 5 est constitué d’un solide (S) de masse m, relié à l’une des extrémités d’un ressort (R) à spires non jointives, d’axe horizontal, de raideur k et de masse négligeable devant m. L’autre extrémité du ressort est attachée à un support fixe. A l’équilibre, le centre d’inertie G de (S) coïncide avec l’origine O du repère (O, i) de l’axe xx’. A l’instant de date t=0, on écarte (S) de sa position d’équilibre d’une distance x0 à partir de O puis on l’abandonne abandonné avec une vitesse v0. Les forces de frottements ainsi que l’amortissement du mouvement sont considères comme négligeables. 1) a- En appliquant le théorème du centre d’inertie, montrer que l’équation différentielle du mouvement de G peut se mettre sous la forme : d2x dt2 + A. x(t)=0 ; où A est une constante que l’on exprimera en fonction de k et m. b- Vérifier que x(t) = Xmax sin ( ω0t +φx) est une solution équation différentielle, avec ω0= k m. 2) La courbe traduisant l’évolution de la vitesse v au cours du temps, est représentée sur la figure 6. a- en exploitant la courbe de la figure 6 : a1- déterminer la valeur de Vmax ainsi que celle de ω0 ; a2- Montrer que : φv= π . b- En déduire la valeur :  de l’amplitude Xmax de l’élongation x(t) .  de la phase initiale φx. 3) Les courbes (C1) et (C2) de la figure 7 de la page 4/4 de la feuille annexe, traduisant l’évolution, au cours du temps, des énergies cinétiques Ec et potentielle Ep du système {(S)+(R)}. a- Identifier parmi (C1) et (C2), celle qui correspond à EC(t). b- Vérifier que le système {(S)+(R)} est conservatif. c- Déterminer les valeurs de k et m. O x x' (R) (S)  i Figure 5 G Figure 6 0 0,314 0,628 v(m.s-1) 0,5 1 1,5 t (s) 0,1 Pmoy(10-2W) N (Hz) 0 356 20 Figure 4 4/4 Feuille à compléter par le candidat et à remettre avec la copie Nom et prénom : ……………….……………………………..N°…………. CHIMIE :(exercice n°1) PHYSIQUE :(exercice n°2) ………………….… …. Solution de ……………………... Agitateur magnétique Barreau aimanté pH-mètre ………………….……… Solution de ……………………. ………………….……… Figure 2 4,8 7 8,4 12 10 20 Vajouté(mL) pH 0 uploads/Finance/ devoir-de-controle-n02-18-19-pdf 1 .pdf