Exercice 1 A température ordinaire, le dioxyde de soufre est soluble dans l'eau. Lorsqu'il réagit avec l'eau de pluie, il y a formation entre autres, d'ions hydronium et d'ions sulfite.

1. Quels sont les réactifs de cette réaction chimique? Quels sont les produits de là réaction?
2. Compléter le tableau ci dessous en choisissant les formules dans la liste suivante : C0₂ ; H₃0⁺ ; S0₂ ; H₂0 ; S0₃ ^2- 

   nom	formule
   ion hydronium
   ion sulfite
   eau
   dioxyde de soufre

3. La réaction des pluies acides sur le marbre (essentiellement constitue de carbonate de calcium) se traduit par l'équation-bilan suivante : CaCO₃ + ...H₃0⁺ + S0₃ ^2- = ...C0₂ +…H₂0 + CaSO₃. Il se forme du sulfite de calcium très friable. Équilibrer l'équation de la réaction.

Exercice Il : On mesure la valeur efficace de la tension alternative sinusoïdale appliquée aux bornes d'une cellule conductimétrique plongée dans une solution électrolytique ainsi que la valeur efficace de l'intensité du courant électrique qui la traverse. On obtient: U = 2,25 V et I = 1,25 mA.

1. Faire un schéma du montage électrique utilisé pour effectuer ces mesures.
2. Pourquoi utilise-t-on un courant alternatif pour déterminer une conductance?
3. Déterminer la conductance de la colonne d'électrolyte comprise entre les plaques (électrodes) de la cellule.

Exercice III : On veut déterminer la concentration molaire d'une solution (S) de chlorure de potassium (K⁺ + CI^-) par conductimétrie. Pour cela on dispose d'une cellule conductimétrique dont les caractéristiques sont :

Surface en regard : S = 1,0 cm² , distance entre les plaques : L = 1,0 cm. La cellule est traversée par un courant d'intensité 18,2 mA lorsqu'on lui applique une tension efficace de 2V.

1. Déterminer la conductance de la colonne de solution (S) comprise entre les électrodes de la cellule. En déduire la conductivité de cette solution
2. On désire tracer, pour des solutions de chlorure de potassium, la courbe d'étalonnage donnant la conductivité en fonction de la concentration : s = f(c) en utilisant la même cellule que précédemment, dans les mêmes conditions de température.
   A partir d'une solution mère de chlorure de potassium de concentration C₀ = 0,1 mol. L^-1, on prépare des solutions filles de concentrations C₁ = 0,05 mol. L^-1, C₂ = 0,02 mol. L^-1 et C₃ = 0,01 mol. L^-1. 
   On impose une tension alternative sinusoïdale de valeur efficace U=1,0 V aux bornes de la cellule, plongée successivement dans les solutions filles puis dans la solution mère. Les valeurs des intensités efficaces du courant dans les différentes solutions sont données dans le tableau ci-dessous.

   c mol/L	0,1	0,05	0,02	0,01
   U volt	1	1	1	1
   I mA	13,1	7,02	2,8	1,45

   Compléter ce tableau en y faisant figurer la conductance G et la conductivité s (préciser les unités employées).
   Tracer la courbe d'étalonnage s = f(c)
   Déterminer graphiquement la concentration de la solution (S)

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corrigé

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réactifs : dioxyde de soufre et eau

produits : ion hydronium et d'ion sulfite.

nom	formule
ion hydronium	H30+
ion sulfite	S03 2-
eau	H20
dioxyde de soufre	S02

CaCO₃ + 2H₃0⁺ + S0₃ ^2- = C0₂ +3H₂0 + CaSO₃

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En courant alternatif, on n'observe pas de dépôts permanents ou de dégagement de gaz modifiant la nature des électrodes : en conséquence la conductance de la tranche de solution située entre les électrodes ne change pas.

la conductance en siemens est : I (A) / U(V) = 1,25 10^-3 / 2,25 = 5,54 10^-4 S.

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G= 18,2 10^-3 / 2 = 9,2 10^-3 S

constante de cellule : k= distance (m) / surface (m²) = 10^-2 / 10^-4 = 100 m^-1.

la conductivité s et la conductance G sont proportionnelles : s = kG = 100*9,2 10^-3 = 0,92 Sm^-1.

c mol/L	0,1	0,05	0,02	0,01
U volt	1	1	1	1
I (A)	13,1 10-3	7,02 10-3	2,8 10-3	1,45 10-3
G=I/U (S)	13,1 10-3	7,02 10-3	2,8 10-3	1,45 10-3
s = kG = 100 G (Sm-1)	1,31	0,7	0,28	0,145

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Exercice I

Une bille métallique de masse m = 15,0 g est en chute libre sans vitesse initiale. Elle a été lâchée d'un balcon au 6^ème étage situé à une hauteur h = 18,0m. La résistance de l'air est supposée négligeable devant l'intensité du poids. On donne g = 9,81 m.s^-2

1. Représenter les forces s'exerçant sur la bille.
2. Déterminer le travail du poids de la bille au cours de la chute.
3. Déterminer l'énergie cinétique de la bille juste avant d'arriver au sol.
4. En déduire la vitesse de son centre d'inertie à cet instant.

Exercice II Faisceaux lumineux.

1. Compléter, pour les deux cas de la figure ci-dessous, le trajet du faisceau émergent issu d'un faisceau incident parallèle à l'axe optique de la lentille ; Placer sur chaque figure, les foyers objet (F) et image (F') de ces lentilles.
2. Les différents schémas de la figure ci-dessous représentent le trajet de faisceaux lumineux traversant une lentille convergente ou une lentille divergente. A partir de l'analyse de la forme du faisceau incident proposé, indiquez les schémas qui sont manifestement faux et représentez sur les schémas, de façon qualitative, les faisceaux émergents corrects.  

 

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corrigé

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La bille est soumise à son poids, vertical vers le bas, valeur mg = 0,015*9,81 = 0,147 N

travail du poids lors de la chute : W= mg( h _départ - h _arrivée) avec h = altitude en mètre

W= 0,015*9,81* 18 = 2,65 J.

variation d'énergie cinétique : ½mv² _fin -½mv²_départ = ½mv² _fin - 0

cette variation est égale au travail du poids : ½mv² _fin = 2,65

v² _fin = 2,65*2*0,015 = 353,33 ; v_fin = 18,8 m/s.

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Quelles précautions sont nécessaires pour l'utilisation du dichlorométhane et du cyclohexane utilisés comme solvant d'extraction et solvants de chromatographie sur couche mince ? Pictogramme de l'étiquette Donner les formules brutes du cyclohexane et du dichlorométhane, du thiosulfate de sodium	Il faut éviter le contact avec la peau et ne pas inhaler les vapeurs de ce produit : port de blouse, lunette, et travail sous hotte aspirante cyclohexane : C6H12 dichlorométhane CH2Cl2. thiosulfate de sodium Na2S2O3.
Donner la formule semi-développée de l'anhydride éthanoïque	[CH3-CO]2O
Donner les noms des composés : H2C2O4 ; CHI3; Na2S2O8	acide oxalique ; triodométhane; peroxodisulfate de sodium
Quel test met en évidence la fonction carbonyle d'un aldehyde ou d'une cétone ?	2,4 - dinitrophénylhydrazone ( DNPH)

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Dosage pHmétrique d'une solution d'acide phosphorique.

H₃PO₄ est un triacide. Les trois acidité ont des pka de valeur pKa₁ = 2,1 ; pka₂ = 7 ; pKa₃ = 12,1.

1. Préparation d'une solution S d'acide phosphorique de concentration c voisine 0,11 mol/L à partir de la solution commerciale de densité d= 1,7 à 85 % en masse. La masse molaire de H₃PO₄ est 98 g/mol.
   - Calculer le volume de solution commerciale à prélever pour obtenir 1L de solution S.
   - Décrire le mode opératoire.
2. Dosage pHmétrique de S par une solution d'hydroxyde de sodium à 0,100 mol/L. On utilise une électrode au calomel saturée ( ECS) et une deuxième électrode . Citer son nom.
   - Comment stocker ces deux électrodes lorsqu'elle ne sont pas en usage?
   - ECS doit toujours être saturée. Avec quel solide ?
   - Faire un schéma annoté du dispositif pour réaliser ce dosage.
   - Quel matériel et quelles solutions sont nécessaire pour étalonner le pHmètre ?
3. Résultats du dosage d'une prise d'essai de S : Vs= 10,0 mL.
   - Ecrire l'équation bilan de la réaction correspondant à chaque saut de pH
   - Vérifier que la solution préparée S est bien à 0,110 mol/L à 1% près.
   - On peut réaliser un dosage colorimétrique avant de réaliser le dosage pHmétrique. Quel(s) indicateur(s) faut-il choisir ? hélianthine 3,1-4 ; vert de bromocrésol 3,8 - 5,4 ; rouge de méthyle 4,8-6 ; bleu de bromothymol 6-7,6 ; rouge de phénol 6,4-8,2 ; phénolphaléine 8,2- 9,8.

Ce dosage nécessite la préparation d'une gamme d'étalonnage ou échelle de teintes.

1. Préparation d'une solution S contenant 10 mg/L de fer II. Décrire le protocole permettant d'obtenir cette solution à partir de sel de Mohr solide FeSO₄(NH₄)₂, 6H₂O ; masse molaire 392,14 g/ mol ; Fe : 56g/mol
2. Préparation de la gamme d'étalonnage : On veut préparer à partir de la solution S, six solutions numérotées de 1 à 6 dans des fioles jaugées de 50 mL. On note c la concentration massique des ions Fe²⁺ dans chacune des fioles.

   solution n°	1	2	3	4	5	6
   c (mg/L)	0	1	2	3	4	5
   V mL de solution S

   Compléter le tableau. Pour la solution n°2 quel est le volume de solution S à prélever et avec quel matériel.
3. Dans chaque fiole jaugée contenant le volume v de solution S on ajoute :
   - 10 mL d'une solution à 1 g/L de chlorure d'hydroxylammonium, 10 mL d'une solution d'éthanoate de sodium à 180 g/L, 2,5 mL d'une solution à 2 g/L de chlorure d'orthophénantronium et on ajuste à 50 mL d'eau.
   Tous ces réactifs permettent d'obtenir une solution de coloration rouge dont l'intensité est liée à c.
   On réalise un dosage spectrophotométrique en utilisant un spectrophotomètre réglé sur la longueur d'onde l= 500 nm. On mesure l'absorbance.
   - Quel est le rôle de la solution 1 ?
   - Justifier le choix de la longueur d'onde ?
   - Tracer la courbe d'étalonnage obtenue A=f(c) pour les solutions peu concentrées obtenues.

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   corrigé

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   Qté de matière de fer dans 1 L : masse (g) / masse molaire ( g/mol) = 10 10^-3 / 56 =1,78 10^-4 mol

1. Quel est le nom de la réaction ayant lieu ?
2. Dans un ballon, on introduit 50 mL d'acide éthanoïque, 40 mL d'alcool, 1 mL d'acide sulfurique, quelques grains de piere ponce. Faire un schéma annoté du montage à reflux en précisant la capacité du ballon
   - Quel est le rôle de la pierre ponce ?
   - Comment vérifier visuellement que le reflux est correct ?
3. On verse le mélange réactionnel refroidi dans une ampoule à décanter contenant 100 mL d'eau glacée. Indiquer la position des phases observées.
4. La phase organique est lavée à l'eau puis à l'hydrogénocarbonate de sodium et enfin à l'eau. Quel est le rôle de l'hydrogénocarnonate de sodium
5. Proposer une espèce chimique pemettant de sécher la phase organique.
6. L'éthanoate de 3-méthylbutyle est distillé sous pression atmosphérique. Faire un schéma du montage de distillation.
   - Quel est le but de cette distillation ?
7. Citer des moyens permettant de vérifier la pureté d'un liquide.

On se propose de tracer la caractèristique d'un conducteur ohmique avec le matériel ci-dessous ; le générateur entretient entre ces bornes une tension constante U_PN=6 V. On souhaite faire varier de 0 à 6 V la tension aux bornes du conducteur ohmique .

1. Compléter le schéma
   
2. Placer dans le circuit un ampèremètre et un voltmètre ( indiquer la position de la borne COM) permettant de mesurer l'intensité du courant dans le résistor et la tension aux bornes du résistor.
3. On effectue une série de mesures, grâce auquelles on trace la courbe U_DE=f(I). Quelle est l'allure de cette courbe ? Quelle relation lie U_DE et I ?
4. La courbe a permi de déterminer la résistance du conducteur ohmique R= 200 ohms. Citer deux autres méthodes qui auraient pu permettre de déterminer R.
   - Dans cette mesure, on a utilisé un conducteur ohmique 0,25 W; peut-on lui imposer la tension de 6 V fournie par le générateur ? Justifier.

1. Citer les deux catégories de lentilles minces qui existent . Comment peut-on les reconnaître rapidement ?
   - Compléter les schémas ci-dessous en construisant les images de l'objet AB
   - Qu'appelle t-on focométrie ?
2. On réalise le montage ci-dessous

   Lister le matériel utilisé.
   L'image obtenue est plus grande que l'objet; est-il possible d'obtenir une image plus petite sans déplacer l'objet et l'écran. Si oui expliquer.
   On remplace cette lentille par l'autre lentille mince ; que ce passe-t-il ? Expliquer.

1. On réalise le circuit électrique suivant, où le générateur délivre une tension sinusoïdale.

   Indiquer sur un schéma les branchements à effectuer sur un oscilloscope afin d'étudier :
   - Sur la voie A, l'intensité
   - Sur la voie B, la tension totale notée u , aux bornes du circuit.
   - Comment se fait-il que l'on puisse étudier l'intensité à l'aide de l'oscilloscope qui est un appareil destiné à visualiser des tensions ?

2. Dans les schémas ci-dessous, la tension u est représentée par la sinusoïde de plus grande amplitude

   - A une première valeur de fréquence f₁ de la tension délivrée par le générateur, on observe l'écran ci-dessus: La tension u est-elle ? en phase avec i ; en opposition de phase avec i ; en avance de phase par rapport à i ; en retard de phase par rapport à i.
   Le circuit RLC a un caractère : capacitif, inductif, résistif.

3. même question pour la fréquence f₂.
4. même question pour la fréquence f₃
5. Coment s'appelle le phénomène observé dans le ca s de la fréquence f₂ ? Quelle est la relation particulière à cette fréquence ?
   - Quand ce phénomène ce produit , par quelles valeurs particulières passent l'impédance et l'intensité ?

1. 
   La tension aux bornes d'un résistor et l'intensité qui le traverse sont proportionnelles. Visualiser la tension aux bornes du résistor, c'est obtenir l'image de l'intensité au facteur R près.

A un ressort de longueur à vide l₀= 23 cm, on accroche une masse de valeur m1= 70,0 g ; la longueur du ressort devient l₁ = 24,4 cm. Quelle longueur l₂ aura le ressort si on lui accroche une masse de valeur m₂ = 210 g ( g = 10 N/m) ?

On veut déterminer la fréquence d'unson émis par un haut parleur. On plac un microphone à cotés d'un haut parleur ; celui-ci est relié à un oscilloscope. On observe l'oscillogramme suivant :

La base de temps de l'oscilloscope est réglée sur 500 ms par divisions

- Quelle est la fréquence du son émis ?

- Le son est-il plus aigu ou plus grave que le son émis par le La₃ de fréquence 440 Hz ?