On veut connaître la valeur d'une résistance R.

1. On utilise d'abord le code des couleurs ; les anneaux présents sur la résistance étudiée sont : jaune- violet - noir- or. On rappelle que les deux premiers anneaux indiquent le deux premiers chiffres significatifs, le troisième indique le coefficient multiplicatif et le quatrième la tolérance concernant cette résistance.

   	noir	brun	rouge	orange	jaune	vert	bleu	violet	gris	blanc
   anneaux 1 et 2	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
   anneau 3	1	10	100	1000	104	105	106

   anneau 4 : 5% pour or et 10 % pour argent.
   - Indiquer la valeur de R.
   - Compte tenu de la tolérance compléter : ..... < R < .........
2. Avec quel appareil peut-on mesurer rapidement R ?
3. On réalise le circuit schématisé ci-dessous. représenter sur ce shéma l'ampéremètre permettant de mesurer l'intensité du courant et le voltmètre permettant de mesurer la tension aux bornes de la résistance. Préciser dans les deux cas la position de la borne COM.

   -On réalise une série de mesures en faisant varier la tension U_AB et en notant l'intensité.

   UAB (V)	0	1	2	3	4	5	6
   I( mA)	0	21	44	61	83	109	128

   Tracer la courbe U_AB= f(I). Quelle est l'allure de cette courbe ? En déduire la relation entre U_AB, R et I.
   Donner le nom de cette loi. Déterminer graphiquement R et comparer au résultat trouvé ci-dessus.

On réalise le corcuit ci-dessous : u_G= 6 V ; L= 0,5 H ; C= 5 mF ; r = 1 W et R est variable.

On souhaite visualiser sur l'écran d'un ordinateur relié à une interface les tensions u_G sur la voie 1 et u_C sur la voie 2.

1. Indiquer sur le shéma les branchements à effectuer vers la voie 1, vers la voie 2 , vers la masse de l'interface.
2. Que se passe-t-il lorsque l'interupteur est en position (2) ?

   On choisit R= 10 ohms et à la date t=0 on bascule l'interrupteur sur la position (1). Le régime est pseudopériodique avec une pseudo-période T voisine de T₀= 2p racine carrée (LC). Calculer T.
   - Choisir la base de temps de l'échantillonnage parmi les valeurs proposées par le logiciel afin de visualiser plusieurs pseudo-périodes sur l'écran de l'ordinateur. Justifier.

   durée de l'expérience	échantillonnage
   1 h 30 min 3 min 30 s 0,10 s 10 ms	1 mesure / min 1 mesure par seconde 10 mesures par seconde 50000 mesures / s

   - Donner l'allure générale de la tension observée sur la voie (2) en fonction du temps.
   - Comment est modifiée cette courbe si on augmente légèrement R.

---

corrigé

---

jaune- violet : 47 ; noir : fois 1 soit R = 47 W.

tolérance 5% : 47*0,05 = 2,4 W donc 47-2,4 <R<47 + 2,4 ; 45,6< R<49,4 W.

On peut mesurer rapidement la valeur avec un ohmètre.

loi d'Ohm pour un résistor : U_AB = R I

La tension (volt) aux bornes du résistor est proportionnelle à l'intensité (A) du courant qui le traverse. La courbe est une droite dont le coefficient directeur donne la valeur de R. On trouve une valeur en accord avec celle de la question 1.

---

r est faible et lorsque le régime permanent est établit on visualise sur la voie 1 la tension u_G, l'intensité étant alors nulle, la tension aux bornes de r est nulle.

Lorsque l'interupteur est en position (2) le condensateur se charge. La charge est terminée lorsque la tension u_C vaut 6 V.

T₀= 2p racine carrée (LC) = 6,28 ( 0,5 * 5 10^-6)^½ = 0,01 s = 10 ms

Pour visualiser plusieurs pseudo-périodes ( une dizaine) la durée de la mesure doit être de l'ordre de 100 ms soit 0,1 s.

Pour faire apparaître la courbe il faut un grand nombre ( plusieurs centaines) de points donc 5000 mesures par seconde c'est à dire 500 mesures en 0,1 s.

si R augmente légèrement, alors l'amortissement augmente un peu et l'amplitude sera un peu plus faible.

---

---

 On veut préparer un montage illustrant le principe du projecteur de diapositives en cherchant à obtenir sur un écran l'image réelle d'un objet réel à l'aide d'une lentille. On dispose de quatre lentilles : L₁ : -10 d ; L₂ : -5 d ; L₃ : +5 d ; L₄ : +20 d.

1. Comment peut-on discerner au toucher la lentille L₂ de la lentille L₃ ?
   - Donner le symbole de la lentille L₂. Que représente les indications portées sur chaque lentille ? Quelle sont les lentilles utilisables pour cette projection ?
2. On veut obtenir un grandissement g= -2 en utilisant la lentille de distance focale f'= 20 cm. Un objet lumineux noté AB est placé devant la lentille à une distance OA= 30 cm. Quelle lentille faut-il choisir ?
   - Faire un schéma avec la lentille ; placer et nommer les points caractéristiques de la lentille ; construire l'image de AB.
   - Donner l'expression de la distance OA' puis calculer sa valeur.
   - Vérifier que la nature et la dimension de l'image construite sont conformes au grandissement -2.
   - Où faut-il placer l'écran permettant de visualiser l'image ?
   - L'objet est la lettre F lumineuse. Choisir parmi les trois propositions (A, B, C) celle que l'on observe sur l'écran.

   - Comment peut-on expérimentalement améliorer la qualité de l'image ?

On désire effectuer avec une caméra vidéo l'enregistrement de la trajectoire d'une balle de golf lancée avec une vitesse initiale non verticale devant le tableau d'une salle de classe. On dispose par ailleurs d'un téléviseur et d'un magnétoscope.

Enregistrement du mouvement :

1. Quelle est la fréquence d'images d'un enregistrement vidéo ( identique à la fréquence de défilement des images d'un téléviseur) exprimée en images par seconde.
2. Pour une bonne qualité de l'image, les prises de vues sont effectuées : ( cocher)
   - en déplaçant le camescope afin de suivre la balle au cours du mouvement.
   - en zoomant sur la balle pendant son mouvement.
   - en maintenant le camescope fixe.
3. Pour obtenir un enregistrement satisfaisant du mouvement, il faut filmer : ( cocher la (les) bonne (s) réponse (s)
   - dans la direction perpendiculaire au plan du mouvement à étudier.
   - en plaçant la caméra dans le plan du mouvement à étudier.
   - en plaçant la caméra le plus près possible de l'expérience ( quelques dixaines de cm).
   - en plaçant la caméra à une distance de l'ordre de grandeur des dimensions du mouvement ( 2 à 4 m).
4. Que doit-on faire au moment de l'enregistrement si on veut par la suite exploiter les mesures de distance ?

Obtention et exploitation de la chronophotographie du mouvement :

On utilise un magnétoscope relié à un téléviseur. On dispose un transparent sur l'écran du téléviseur et on pointe la position du centre de la balle lors du défilement de l'enregistrement image par image. On obtient la trajectoire suivante :

1. Explique comment calculer la vitesse moyenne du centre de la balle entre les points A et B. Effectuer ce calcul.
   - Une durée d'exposition de 1/1000 s entraîne-t-elle une imprécision signifiactive sur les résultats ? Justifier.

Dans un bécher, on introduit un volume V₁ = 10,00 mL d'une solution de permanganate de potassium de concentration C₁ inconnue , 2,5 mL d'acide sulfurique de concentration égale à 1 mol/L et 200 mL d'eau distillée. La solution de sel de Mohr contenant les ions Fe²⁺ de concentration C₂ = 0,100 mol/L est ajoutée dans la burette graduée. On effectue le titrage en suivant à l'aide d'un conductimètre, les variations de la conductance G de la solution contenue dans le becher en fonction du volume de solution de sel de Mohr versé. On obtient la courbe ci-dessous :

couples redox mis en jeu : MnO4- / Mn2+ ; Fe3+ / Fe2+. masse atomique molaire (g/mol) : H: 1 ; O: 16 ; Mn : 55 ; S: 32 ; Fe : 55,8 ; N : 14.

1. Faire un schéma annoté du montage.
2. Quelle opération relative au conductimètre doit-on réaliser avant de commencer le titrage ?
3. Ecrire les formules chimiques du permanganate de potassium solide et de l'acide sulfurique.
   - Avec quel instrument doit-on prélever les 10,00 mL de solution de permanganate de potassium ? Pourquoi ajoute-t-on 200 mL d'eau ? Quelle est la couleur de la solution contenue dans le bécher ?
4. La solution de sel de Mohr :
   - Les ions Fe²⁺ sont-ils stables en solution aqueuse ? Pourquoi emploie-t-on une solution de sel de Mohr ?
   - La formule chimique du sel de Mohr est Fe(SO₄)₂(NH₄)₂ ,6 H₂O. Calculer sa masse molaire.
   - Quelle masse de sel de Mohr solide doit-on peser pour préparer 100 mL de solution de concentration C₂ ?
5. Le titrage : L'équation de la réaction du titrage est : MnO₄^- + 5 Fe²⁺ + 8H⁺ = Mn²⁺ + 5 Fe³⁺ + 4H₂O.
   - Ecrire les deux demi-équations électroniques relatives aux couples mis en jeu.
   - Quel est le nom de l'ion Mn²⁺ ?
   - Le volume équivalent est V_e= 12,1 mL. Le repérer sur la courbe de titrage.
   - En déduire la valeur de la concentration molaire C₁ de la solution de sel de Mohr.
6. La récupération des déchets : Dans quel bidon récupère-t-on le contenu du bécher ; la solution de permanganate de potasium non consommée après le prélevement de 10 mL.

---

corrigé

---

permanganate de potassium solide KMnO₄ et de l'acide sulfurique H₂SO₄.

prélever les 10,00 mL de solution de permanganate de potassium à l'aide d'une pipette jaugée.

On ajoute 200 mL d'eau afin que l'extrémité de la sonde du conductimètre soit correctement immergée.

la couleur de la solution contenue dans le bécher est violette.

---

Les ions Fe²⁺ ne sont pas stables en solution aqueuse : ils s'oxydent en Fe³⁺ sous l'action de l'oxygène de l'air. Par contre une solution de sel de Mohr est stable.
masse molaire Fe(SO₄)₂(NH₄)₂ ,6 H₂O : 55,8 + 2*(32+4*16)+2*(14+4) + 6*(2+16)=391,8 g/mol.

masse de sel de Mohr solide doit-on peser pour préparer 100 mL de solution de concentration C₂ = 0,1 mol/L

Qté de matière de sel de Mohr (mol) = concentration (mol/L) * volume solution (L) = 0,1*0,1 = 0,01 mol

masse (g) = masse molaire (g/mol) * Qté de matière (mol) = 391,8 * 0,01 = 3,92 g.

---

MnO₄^- + 8H⁺ + 5 e^- = Mn²⁺ + 5 Fe³⁺ + 4H₂O.

5 Fe²⁺ = 5 Fe³⁺+ 5 e^-

nom de l'ion Mn²⁺ : ion manganèse II

On détermine le volume équivalent à l'intersection des deux droites.

A l'équivalence les quantités de matière des réactifs mis en présence sont en proportions stoéchiomètriques.

MnO₄^- : concentration (mol/L) * volume (L) =C₁*V₁ =0,01 C₁ mol

ion Fe²⁺ : C₂*V_e = 0,1 *12,1 10^-3 =1,21 10^-3 mol

	MnO4-	Fe2+
coefficients stoéchiomètriques	1	5
Qté de matière à l'équivalence (mol)	0,01 C1	1,21 10-3

1,21 10^-3 = 5*0,01 C₁ ; C₁=1,21 10^-3 /( 5*0,01) =0,024 mol/L.

récupération des déchets :

solution de permanganate oxydante : bidon jaune contenant les oxydants

la solution du bécher contient des ions Fe³⁺ : bidon bleu contenant les métaux..

---

On introduit 10 mL d'anhydride éthanoïque (acétique) dans un ballon bien sec. Ajouter ensuite 5,00 g d'acide salycilique, quelques gouttes d'acide sulfurique concentré et des grins de pierre ponce. Chauffer pendant 20 min en maintenant la température vers 60°C. L'anhydride éthanoïque est en excès. L'équation de la réaction s'écrit :

1. Quel est le nom de ce montage ? Annoter ce schéma de façon très simple. Comment assurer la stabilité du montage ? En réalité le montage est placé sur un support élévateur réglé en position haute. Pourquoi ? Quel est l'intérêt d'utiliser ce type de montage ? Pourquoi le ballon doit-il être bien sec ?

2. L'anhydride acétique :

   Quelle est la formule brute de l'anhydride acétique ? L'indication R signifie-t-elle ( cocher la réponse exacte) : - Risque ; - Récupération ; - refroidissement ; - Réactif L'indication S signifie-t-elle ( cocher la réponse exacte) : - Solubilité ; - Sécurité ; - Sensibilité ; - Salubrité Donner la définition du point éclair. Dans quel état physique se trouve l'anhydride à 25°C Justifier avec les données de l'étiquette. Quelles précautions faut-il prendre pour manipuler l'anhydride acétique ?

3. L'acide salicylique : Quelle est sa formule brute ? Quels sont les groupes fonctionnels présents dans cette molécule ?
4. La préparation de l'aspirine :
   - 1^ère manipulation : au bout de 20 min de chauffage retirer le chauffe ballon et ajouter 30 mL d'eau distillée froide par le haut du réfrigérant.
   - 2^ème manipulation : après démontage, verser la solution dans un bécher de 200 mL et ajouter 30 mL d'eau glacée. Laisser le bnécher dans un bain de glace.
   - 3^ème manipulation : filtrer sur büchner et rincer les cristaux obtenus avec de l'eau froide.
   Quel est l'intérêt d'ajouter de l'eau froide ( manipulation 1) ?
   Comment nomme-t-on la technique de séparation utilisée dans la manipulation 2 ?
   Faire le schéma d'une filtration sur büchner et la légender.
5. Identification de l'aspirine synthétisée par CCM :

   éluant : mélange cyclohexane acétone Sur la plaque de silice on effectue trois dépôts : A : cristaux obtenus par synthèse B : aspirine pure ; C : acide salicylique Après révélation sous lampe UV ( 254 nm) on obtient le chromatogramme ci-contre :

   - Ecrire la formule du cyclohexane et celle de l'acétone.
   - Les cristaux obtenus sont-ils purs ? Les cristaux obtenus contiennent-ils de l'aspirine ?
   - Calculer le rapport frontal de l'aspirine.
   - Quelle propriété de la plaque est utilisée lors de la révélation sous UV ?
   - Que signifie l'indication 254 nm ?
   - Proposer une autre méthode de révélation du chromatogramme.
   - Il est possible d'améliorer la pureté des cristaux obtenus après la 2^ème manipulation en utilisant de l'éthanol et de l'eau. Quelle est cette technique ?
   - Une autre méthode de détermination de pureté d'une substance chimique est de comparer sa température de fusion à celle d'un échantillon de référence. Quel est le nom de l'appareil permettant de déterminer un point de fusion de manière précise ? Pourquoi cette méthode ne peut pas être mise en oeuvre ici ?

---

corrigé

---

Chauffage à reflux : il permet de travailler à température modérée ( réaction plus rapide) en évitant toute perte de matière. Le montage est placé sur un support élévateur réglé en position haute : on peut en abaissant le support retirer le ballon chaque fois que cela est nécessaire. Le ballon doit-il être bien sec pour éviter l'hydrolyse de l'ester par l'eau ; de plus l'anhydride conduit à l'acide éthanoïque en présence d'eau.

la formule brute de l'anhydride acétique : C₄H₆O₃.

R signifie : risques ; S signifie : sécurité

point éclair : température la plus basse à laquelle la concentration de vapeurs émises est suffisante pour produire une déflagration au contact d’une flamme, d’une étincelle, d’un point chaud mais insuffisante pour produire la propagation de la combustion en l’absence de la "flamme pilote" .

l'anhydride à 25°C est liquide : la température de fusion est -73,1 °C et la température d'ébullition est : 140°C.

précautions à prendre pour manipuler l'anhydride acétique : travailer sous hotte , port de blouse, gants et lunette.

L'acide salicylique : C₇H₆O₃ ; groupe acide carboxylique -CO₂H et groupe phénol -OH fixé sur le cycle benzénique.

---

1^ère manipulation : hydrolyse de l'anhydride acétique en excès en acide acétique

2^ème manipulation : précipitation de l'aspirine d'autant moins soluble dans l'eau que la température est plus basse.

cyclohexane : C₆H₁₂ ; acétone : CH₃-CO-CH₃.

Le produit A conduit à deux taches sur le chromatogramme : A est un mélange contenant de l'aspirine et de l'acide salicylique.

Le rapport frontal de l'aspirine est égal à la distance parcourue par l'aspirine divisée par la distance parcourue par l'éluant : Rf= x/d voisin de 0,6.

Propriété de la plaque utilisée lors de la révélation sous UV : toutes les ubstances ayant une absorption dans la région au-dessus de 230 nm sont étudiées sur des supports additionnnés de corps fluorescents par irradiation de lumière UV

L'indication 254 nm signifie : la longueur d'onde de la radiation UV est 254 nanomètre.
Une autre méthode de révélation du chromatogramme : l'iode ou le permanganate donnent des colorations non spécifiques avec la plupart des composés organiques.

Les composés solides obtenus par synthèse organique ou extraits de substances naturelles sont couvents contaminés par de faibles quantités d’impuretés. La technique habituelle de leur purification est la recristallisation, basée sur leur différence de solubilité à chaud et à froid dans les solvants.

La plupart des composés organiques fondent entre 50 et 300 °C.

Le point de fusion (température de fusion) est un critère de pureté très utilisé : une substance solide pure présente

un point de fusion bien net, le passage de l'état solide à l'état liquide se faisant sur un intervalle de température de

moins de 1 °C. Par contre, un produit impur fond mal, sur un intervalle de température de plusieurs degrés, en

passant par un état intermédiaire pâteux.

La mesure du point de fusion d'un composé solide se fait à l'aide d'un appareil appelé "banc Köfler".

Il s'agit d'une plaque chauffante, présentant un gradient de température (de 50 à 250 °C, pour l'appareil ci-dessous),

aussi régulier que possible. 

---

1. En chimie les solvants sont très utilisés pour réaliser des extractions. Compléter les phrases :
   Pour extraire une espèce E d'un solvant S, il faut un autre solvant S', non.... avec S, et dans lequel E soit plus ..... Lors de l'agitation du solvant S contenant E avec le solvant S', l'espèce E passe, en grande partie, dans .... Pour séparer par décantation les phases constituées par S et S', il est nécessaire que les solvants S et S' aient des ....
2. L'utilisation de certains solvants est déconseillée voire prohibée. ces solvants sont alors remplacés par d'autres présentant moins de danger toxicologique. Compléter le tableau ci-dessous :

   solvants toxique et/ou prohibé	produit de remplacement
   benzène
   méthanol
   chloroforme
   hexane

On dispose d'une sloution commerciale d'acide bromhydrique à 46% en masse, de densité d=1,47. Masse molaire HBr : 81 g/mol.

1. Quelle est la concentration molaire C en acide bromhydrique de la solution commerciale ?
2. Indiquer le mode opératoire utilisé pour préparer, à partir de la solution commerciale, 1 L d'une solution d'acide bromhydrique de concentration molaire 0,1 mol/L.