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RÉPUBLIQUE DU SÉNÉGAL UN PEUPLE – UN BUT – UNE FOI ٭٭٭٭٭٭٭٭٭٭٭٭MINISTERE DE L’EDUCATION NATIONALE INSPECTION D’ACADEMIE DE DAKAR M.Diagne professeur d’enseignement secondaire de Sciences Physiques Lycée Parcelle Assainie U13 FICHES DE TRAVAUX DIRIGES ET D’EVALUATIONS SECONDE S Année Académique 2018 – 2019

D’EVALUATIONS SECONDE S - e-monsite

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REacutePUBLIQUE DU SEacuteNEacuteGAL UN PEUPLE ndash UN BUT ndash UNE FOI

MINISTERE DE LrsquoEDUCATION NATIONALE

INSPECTION DrsquoACADEMIE DE DAKAR

MDiagne professeur drsquoenseignement secondaire de Sciences Physiques

Lyceacutee Parcelle Assainie U13

FICHES DE TRAVAUX DIRIGES ET

DrsquoEVALUATIONS SECONDE S

Anneacutee Acadeacutemique 2018 ndash 2019

2

Pour reacuteussir ou simplement ameacuteliorer vos reacutesultats en sciences physiques

La physique et la chimie sont des matiegraveres difficiles quil est indispensable de travailler reacuteguliegraverement pour

acqueacuterir les techniques de calcul neacutecessaires et obtenir un bon niveau

Voici une meacutethode qui a fait ces preuves Les eacutelegraveves qui lappliquent arrivent agrave des reacutesultats spectaculaires

allant jusquagrave obtenir une note de lordre de 1820 (ou plus) au baccalaureacuteat

Mateacuteriel neacutecessaire

Votre cours pris en classe (car rien ne remplacera les explications de votre professeur)

Du papier un crayon une gomme (indispensable)

Une calculatrice scientifique

Votre livre

Web

Les annales du bac si vous ecirctes en TS

Meacutethode de travail

Pour ecirctre efficace il est indispensable de respecter lordre ci-dessous (ne pas sauter les eacutetapes)

1 Apprendre votre cours Il est souhaitable de faire une fiche de reacutesumeacute eacutecrite de votre main (de faccedilon agrave

meacutemoriser) pour chaque chapitre Vous pouvez utilizer le cours pris en classe et votre livre

2 Faire des exercices simples pour inteacutegrer les techniques de calcul Par exemple reprendre les exercices

drsquoapplications du cours

Attention une lecture superficielle napporte rien Il faut travailler avec du papier et un crayon Dans un

premier temps mettez la correction de cocircteacute regardez-la (eacuteventuellement) uniquement apregraves avoir chercheacute

un certain temps Cest en vous heurtant aux difficulteacutes que vous progresserez (un peu comme

lentrainement dun sportif)

3 Vous pouvez maintenant vous attaquer agrave des exercices plus difficiles (faites en le plus possible en appliquant

la mecircme meacutethode que preacuteceacutedemment) Par exemple les derniers exercices de chaque chapitre (supposeacute

plus difficile) les annales du bac si vous ecirctes en TS ou toute autre source disponible

Renouvelez ce travail pour chaque chapitre

Je vous souhaite beaucoup de plaisir et de reacuteussite dans leacutetude de cette matiegravere passionnante

Retrouver tous mes travaux seacuteries drsquoexercices et cours sur httpdiagnephysiquechimiee-monsitecom

MMouhammed Diagne professeur drsquoenseignement secondaire au Lyceacutee de Parcelle Assainie U13 et au

Complexe Islamique Daroul Imane

Email diagnensisyahoofr

Quelques conseils

3

4

G0 G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 G8

bull bull bull bull bull bull bull bull bull

t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8

P1 GENERALITES SUR LE MOUVEMENT ndash VITESSE

Exercice 1 Dans un repegravere orthonormeacute le mouvement drsquoun point est deacutefini par les relations x=5t+2 et y=t-3 1-) Trouver les coordonneacutees de ce point agrave lrsquoinstant t=4s puis agrave t=6s 2-) Quelle est la longueur parcourue entre les instant 2s et 7s Exercice 2 Un automobiliste quitte Dakar agrave 7H 30min et se dirige vers Tambacounda distant environ de 480km Il arrive agrave Kaolack ougrave il fait une escale de 1H 30min De Kaolack agrave Tamba lrsquoautomobiliste roule agrave la vitesse constante de 80kmh il arrive agrave destination agrave 16hH 20min La distance Dakar Kaolack est de 80km

1- Evaluer la dureacutee du trajet Kaolack Tamba 2- Calculer la vitesse moyenne du veacutehicule entre Dakar et Kaolack 3- Que vaut cette vitesse moyenne entre Dakar et Tamba

Exercice 3 Un automobiliste effectue le trajet Dakar - Tamba Il part de Dakar agrave 6 h du matin Il passe agrave Mbour agrave 6 h 27 min le compteur kilomeacutetrique remis agrave zeacutero au deacutepart de Dakar indiquant x1 = 50 km Il arrive agrave Kaolack agrave 7 h 03 min (x2 = 110 km) ougrave il arrecircte 17 min pour prendre un petit deacutejeuner Il passe agrave Kaffrine agrave 8 h 35 min (x3 = 310 km) Il arrive agrave Kounghelle agrave 12 h 15 min (x4 = 450 km) ougrave il arrecircte 1h 15 min pour deacutejeuner Il passe agrave Koumpentoune 14 h 40 min (x5= 580 km) et il arrive enfin agrave Tamba agrave 15 h 40 min (x6= 700 km) 1 Tracer le diagramme du mouvement cest-agrave-dire la distance parcourue en fonction du temps Sur ce graphique 1 cm repreacutesentera 80 min pour les dureacutees et 1 cm repreacutesentera 100 km pour les distances 2 Quelle est la vitesse moyenne de lrsquoautomobile entre Dakar et Tamba 3 Sur quels trajets entre deux villes la vitesse moyenne de lrsquoautomobiliste est-elle la plus grande La plus faible Peut-on retrouver ces trajets rapidement agrave lrsquoaide du diagramme du mouvement 4 A lrsquoaide du diagramme du mouvement donner a) la date agrave laquelle le compteur kilomeacutetrique indique 500 km b) lrsquoindication du compteur agrave la date t = 12 h Exercice 4 Sur une table agrave coussin dair le centre dinertie G dun mobile apporteur laisse les traces suivantes agrave intervalles de

temps reacuteguliers = 40ms Leacutechelle de la reproduction du dessin est de 15

1) Quelle est la nature de la trajectoire 2) Calculer la valeur de la vitesse moyenne entre t0 et t1 t3 et t4 t5 et t6 Conclure 3) Calculer et repreacutesenter le vecteur vitesse instantaneacutee du mobile aux instants t3 t4 et t5

Exercice 5 Un palet est attacheacute agrave un eacutelastique fixeacute en un point O de la table agrave coussin dair Leacutelastique est tendu et le palet

lacirccheacute La figure ci-dessous donne la position du centre dinertie G du palet agrave intervalles de temps reacuteguliers = 20micros agrave partir dune position Ao de G

1) Quelle est la nature de la trajectoire Justifier 2) Quelle est la nature du mouvement Justifier 3) Calculer la valeur de la vitesse moyenne du point M entre t0 et t8 et entre t2 et t4 4) Repreacutesentez le vecteur vitesse du mobile au point A3

Exercice 6 Sur une table agrave coussin drsquoair on a releveacute la trajectoire drsquoun point M drsquoun mobile (voir figure ) Sur la figure Mn repreacutesente les positions successives du mobile agrave diffeacuterentes dates tn On note que lrsquointervalle de temps successive

est le mecircme et est eacutegale agrave 120649 =120783

120784120782 s

1) Calculer la vitesse moyenne de M entre t1 et t3 t1 et t5 t1 et t7 2) Donner les valeurs des vitesses instantaneacutees V2 V4 et V6 aux datest2 t4 et t6

3) 62 V et V

En prenant comme eacutechelle 1 cm pour 10 cms repreacutesenter sur la figure les vecteurs vitesses instantaneacutees

5

4) Deacutetermination de la nature du mouvement a) Calculer V3 ndash V2 V4- V3 V5 ndash V4 V6-V5

b) Quelle est la nature du mouvement Exercice 7 Abdou et Samba courent sur la mecircme route dans le mecircme sens Les vitesses respectives sont vA= 8 ms-1 et vs=5ms-1 A la date t=0 Abdou est a 21m derriegravere Samba 1deg) A quelle date Abdou rattrapera t-il Samba 2deg) Quelle sera la distance entre Abdou et Samba adeg) a la date t1=5s bdeg) a la date t2=10s 3deg) A quelle date la distance seacuteparant Abdou et Samba sera-t-elle de 50m Exercice 8 Une horloge a trois aiguilles lune de longueur 10 cm indique les heures une autre de longueur 6cm indique les minutes et la troisiegraveme de longueur 9cm donne le nombre de seconde

1) Quel est pour chaque aiguille la vitesse agrave son extreacutemiteacute 2) En prenant une eacutechelle convenable repreacutesenter les vecteurs vitesse agrave lextreacutemiteacute de chaque aiguille Repreacutesenter le

cadran de lhorloge a 3h40min30s Exercice 9 Un disque de 45tours tourne agrave la vitesse de rotation de 45trmin

1) Quelle est la trajectoire dun point M du disque situeacute agrave 10cm de laxe de rotation 2) Quelle est la nature du mouvement du point 3) Calculer la longueur de la trajectoire deacutecrite par M lorsque le disque fait un tour 4) Quel est en ms la vitesse du point M 5) Repreacutesenter sur la trajectoire de M le vecteur vitesse agrave un instant que vous choisirez Eacutechelle 1cm pour 01ms

Exercice 10 Moustapha conduit sa bicyclette sur une route horizontale et passe devant Ousmane qui est debout sur le trottoir

1) Quelle est la trajectoire drsquoun point M de la jante de la roue arriegravere par rapport au centre de cette roue 2) Repreacutesenter la trajectoire du mouvement du point M par rapport agrave Ousmane 3) Quel est le nom de cette courbe

Exercice 11 La figure ci-contre repreacutesente lrsquoenregistrement du mouvement du centre drsquoun mobile autoporteur sur une table agrave coussin drsquoair La dureacutee entre 2 prises successives est τ = 60 ms

1) Il y a dans cet enregistrement deux types de mouvement

1-1 Donner les deux types de trajectoire 1-2 Quelles sont les extreacutemiteacutes de la premiegravere

trajectoire 2) Calculer la vitesse instantaneacutee du mobile aux

points M2 M4 et M7 En deacuteduire la nature du mouvement

3) Repreacutesenter le vecteur vitesse du mobile aux points M2 M4 et M7 Exercice 12 On lacircche un mobile sur un banc agrave coussin drsquoair inclineacute par rapport agrave lrsquohorizontal Avec un systegraveme enregistrement on visualise les positions successives drsquoun point A du mobile Les enregistrements sont seacutepareacutes drsquoune dureacutee τ=40ms Les diffeacuterentes positions du point A sont repeacutereacutes par leur abscisses x sur axe parallegravele agrave la trajectoire lrsquoorigine O eacutetant fixeacutee agrave la position de deacutepart de A On obtient le tableau de mesure suivant

t( τ) 0 1 2 3 4 5 6 7 8

X(cm) 0 4 2 87 134 186 240 298 358 422

1deg) Calculer la valeur vitesse moyenne de A entre t=τ et t=5τ 2deg) Dresser le tableau des valeurs des vitesses instantaneacutees de A en ms-1 3deg) Construire la courbe v=f(t) Echelle 1cm pour τ 1cm pour 0 2ms-1 4deg) Trouver la relation entre v et t 5deg) Le mouvement de A est dit uniformeacutement acceacutelegravere justifie

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GENERALITES SUR LES FORCES

Exercice1 Palet en mouvement sur une table agrave coussin drsquoair On considegravere un palet en mouvement rectiligne sur une table agrave coussin drsquoair

1- La table exerce-t-elle une force sur le palet Justifier 2- La table est horizontale Faire le bilan des forces appliqueacutees au palet Preacuteciser la nature action reacutepartie agrave distance

de contact de chacune de ces forces 3- On incline leacutegegraverement la table Qursquoobserve-t-on A quelle action est du ce mouvement Scheacutematiser la table

inclineacutee drsquoun angle quelconque puis repreacutesenter les actions srsquoexerccedilant sur le palet Exercice 2 Une plaque verticale de masse non neacutegligeable est suspendue par deux fils AB et CD de mecircme longueur Lrsquoensemble est en eacutequilibre dans le plan ABCD 1) faire le bilan des forces srsquoexerccedilant sur la plaque Repreacutesenter ces forces 2) Repreacutesenter les tensions des fils en A et DExercice3 Un solide homogegravene paralleacuteleacutepipeacutedique de poids P repose sans frottement sur un plan inclineacute une face horizontale Il est maintenu en eacutequilibre par deux ressorts R1 et R2 Le ressort R1 le ressort R2 est allongeacute Repreacutesenter sur un mecircme scheacutema toutes les forces qui srsquoexercent sur le solide et sur un autre scheacutema les forces qui srsquoexercent sur les ressorts Exercice 4 Faire le bilan des forces exteacuterieures qui sexercent sur chacun des systegravemes suivants (preacuteciser sil sagit de forces localiseacutee reacutepartie de contact ou agrave distance) La force exerceacutee par la terre sur les objets environnants appeleacutee force de pesanteur est une force verticale dirigeacutee vers le bas Les forces de frottements sont supposeacutees neacutegligeables

Exercice 5

1F 2F 3FOn considegravere trois forces et appliqueacutees agrave lrsquoorigine O drsquoun repegravere orthonormeacute (o 119946Ԧ 119947Ԧ)

avec F1 = 30N angle 1 = (119946Ԧ 119917ሬሬԦ1) = 60deg

F2 = 40N angle 2 = (119946Ԧ 119917ሬሬԦ2) = 160deg F3 = 50N angle 3 = (119946Ԧ 119917ሬሬԦ3) = -45deg

1 1 2 3F F F F Repreacutesenter ses vecteurs forces et deacuteterminer la somme en preacutecisant ces

caracteacuteristiques (119917ሬሬԦ et = (119946Ԧ 119917ሬሬԦ))

a Graphiquement eacutechelle 1cm 10N b Par le calcul

2 4F 1 2 3 4F F F F 0Deacuteterminer les caracteacuteristiques du vecteurs =

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Exercice 6 Une bille de poids P = 50N est maintenue en eacutequilibre le long drsquoun plan inclineacute drsquoun angle α = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontal agrave lrsquoaide drsquoun fil (voir figure)

1- Faire le bilan des forces qui srsquoexercent sur la bille 2- Repreacutesenter ces forces sans tenir compte de lrsquoordre de Grandeur

On preacutecisera si la force consideacutereacutee est une force de contact ou agrave distance 3- En choisissant un repegravere orthonormeacute dont lrsquoaxe xrsquox est parallegravele au plan inclineacute et orienteacute vers le haut et un axe yrsquoy

orienteacute aussi vers le haut deacuteterminer les coordonneacutees de chaque force dans ce repegravere 4- Sachant que la somme vectorielle de ces forces est nulle calculer alors lrsquointensiteacute de la tension du fil et de la reacuteaction

du plan 5- Quelles sont les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par la bille sur le plan inclineacute Repreacutesenter cette force sur un

autre scheacutema Exercice7 Un solide situeacute sur un plan inclineacute AB est soumise aux forces suivantes la

force de pesanteur 119927ሬሬԦ la force de traction 119917ሬሬԦ et la reacuteaction normale du support

119929ሬሬԦ119925

1) Exprrimer les normes de 119917ሬሬԦ et de 119929ሬሬԦ119925 en fonction de celle de 119927ሬሬԦ sachant que

119917ሬሬԦ + 119927ሬሬԦ + 119929ሬሬԦ119925=120782ሬሬԦ 2) Faire lapplication llumeacuterique pour P=1OO N 120637 =100 et α=30deg

Exercice 8 Un disque homogegravene de centre O repose contre un mur vertical tout en eacutetant maintenu par une double tige OA de masse neacutegligeable

1) Faire lrsquoinventaire des forces appliqueacutees au disque et les repreacutesenter 2) Repreacutesenter eacutegalement sur un autre scheacutema les forces qui srsquoexercent sur le mur Le contact entre

le disque et le mur est sans frottement Exercice 9 Bilan des forces agissant sur un systegraveme

Une locomotive (L) tracte un wagon (W) sur des rails faiblement inclineacutes drsquoun angle par rapport agrave lrsquohorizontale (figure ci-contre) Les forces de contact exerceacutees par les rails sur les roues motrices de la locomotive sont inclineacutees vers lrsquoavant et les forces de contact exerceacutees par les rails sur les roues du wagon sont inclineacutees vers lrsquoarriegravere On suppose par ailleurs que les actions exerceacutees par lrsquoair sur la locomotive et sur le wagon sont modeacuteliseacutees par deux forces horizontales (lrsquoune de valeur FL agissant sur la locomotive et lrsquoautre de valeur FW agissant sur le wagon) 1- On choisit le systegraveme locomotif (L) 11- Preacuteciser les systegravemes avec lesquels la locomotive est en interaction de contact en interaction agrave distance 12- Repreacutesenter sans consideacuteration drsquoeacutechelle les forces appliqueacutees agrave la locomotive 2- On choisit le systegraveme wagon (W) Reacutepondre aux mecircmes questions 1- 3- On choisit en fin le systegraveme global locomotive ndash wagon Reacutepondre aux mecircmes questions 2- Exercice 10 On eacutetudie lrsquoallongement x drsquoun ressort eacutelastique en fonction de lrsquointensiteacute F de la force exerceacutee agrave son extreacutemiteacute On trouve les valeurs numeacuteriques suivantes le domaine drsquoeacutelasticiteacute du ressort eacutetant donneacute par x le 30cm

F(N) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

x(mm) 0 26 52 80 107 133 160 186 215 240 265

1) Tracer la courbe T = f(x) courbe drsquoeacutetalonnage du ressort 2) Calculer la constante de raideur k du ressort 3) Quel est lrsquoallongement du ressort si on lui applique une force drsquointensiteacute 52 N Puis une force drsquointensiteacute 15N

Commenter les reacutesultats

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LA MASSE LE POIDS LA RELATION ENTRE POIDS ET MASSE

Exercice 1 Pour deacuteterminer la masse volumique du plomb on eacutequilibre successivement la tare par

- un flacon plein drsquoeau + plomb + 6337g

- le flacon plein drsquoeau +39719g

- le flacon plein drsquoeau mais contenant le plomb +9273g 1- Scheacutematiser ces trois eacutetats drsquoeacutequilibre 2- Deacuteterminer la masse et le volume du plomb 3- En deacuteduire la masse volumique et la densiteacute du plomb

Exercice 2 1) Consideacuterons une bouteille de 1 L rempli drsquoeau Sachant que la masse volumique de lrsquoeau est 1000 kgm3 calculer la

masse drsquoeau qursquoelle contient 2) On place cette bouteille dans un congeacutelateur Sachant sue la masse volumique de la glace est 915 kgm3 calculer le

volume de glace obtenu Conclure 3) Trouver la densiteacute de la glace

Exercice 3 Nous travaillons dans les conditions ougrave les masses volumiques sont pour lrsquoor micro0 = 193103 kgm3 et pour lrsquoargent microa = 105103 kgm3

1) Quelle est la masse drsquoun objet en or de volume Vo = 21 cm3 2) Quel est le volume Va drsquoun objet en argent de mecircme masse 3) On reacutealise un alliage avec ces deux objets en or et argent En admettant que le volume total obtenu lors de la

fabrication soit eacutegal agrave la somme des volumes de chaque constituant en deacuteduire la masse volumique de lrsquoalliage Exercice 4 Le laiton est un alliage de zinc et de cuivre La masse volumique du zinc est de 71kgL et celle du cuivre 89kgL

1) Sachant que le laiton renferme en masse 40 de zinc Deacuteterminer la masse du zinc et du cuivre preacutesente dans 1g du laiton

2) On admettra que le volume du laiton est eacutegal agrave la somme des volumes du zinc et du cuivre

2-1 Trouver le volume du zinc et le volume du cuivre 2-2 Trouver la masse volumique du laiton

Exercice5 Le chrome est un constituant essentiel de lrsquoacier Cest un meacutetal brillant qui reacutesiste agrave la corrosion Sa densiteacute est eacutegale agrave 7 19 1- Quelle est sa masse volumique en gcm3 et en gL on donne 120646119942119938119958 = 1 gmL 2- On dispose dun morceau de chrome dont on veut mesurer le volume Pour cela on le plonge dans une eacuteprouvette gradueacutee (tube gradueacute) contenant 500ml deau a- Le morceau de chrome flotte-t-i I agrave la surface de leau ou cou le-t- i I dans leau justifier b- Le volume de leacuteprouvette est agrave preacutesent 5625 ml En deacuteduire le vo lume du morceau de chrome c- Calculer la masse du morceau de chrome en g puis en kg Exercice 6

1) Quel est agrave Dakar le poids drsquoune bille de masse eacutegale agrave 50grammes On prendra g = 970Nkg 2) La masse de Moussa est de 60kg Quel est son poids agrave Dakar Quel est son poids sur la lune On prendra Intensiteacute du

champ de pesanteur a la surface de la lune gL = 162Nkg

3) 2

0 2( )

Rmg mg

R h

Le poids drsquoun corps varie avec lrsquoaltitude h selon la relation

m est la masse du corps g est lrsquointensiteacute de pesanteur agrave lrsquoaltitude h R = rayon de la terre = 6400km g0 = intensiteacute de pesanteur au sol = 98Nkg A quelle altitude le poids drsquoun corps vaut il le quart de sa valeur au sol Exercice 7

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On reacutealise une expeacuterience sur la planegravete Mars en mesurant agrave lrsquoaide drsquoun dynamomegravetre le poids de quelques objets dont les reacutesu ltats sont consigneacutes dans le tableau ci-dessous

Masse (kg) 05 15 3 7 10

Poids (N) 185 555 111 259 37

1) Tracer la courbe P = f (m) En deacuteduire une relation liant ces deux grandeurs On prendra pour eacutechelle 1 cm 2 kg et 1cm 5 N

2) Deacuteterminer le poids drsquoune masse de 65 kg sur Mars 3) Quelle est la masse drsquoun objet de poids 35 N sur Mars

Exercice 8 On eacutetalonne un ressort agrave spires non jointives agrave lrsquoaide de diffeacuterentes masses marqueacutees On note l la longueur du ressort On reacutealise le tableau de mesures ci-dessous

m (g) 150 300 550 700 900

l (cm) 12 20 32 42 52

1- Repreacutesenter P = f (l) en prenant g = 10NKg Echelle 1cm pour l = 4cm 1cm pour 05N

2- Trouver la relation affine qui lie P agrave l 3- Quelle est la longueur agrave vide l0 du ressort 4- Quelle est la constante de raideur K du ressort 5- On applique agrave lrsquoextreacutemiteacute du ressort une force drsquointensiteacute 25N Quel est lrsquoallongement provoqueacute

Exercice 9 A- Etalonnage drsquoun ressort

( )T f aLa courbe drsquoeacutetalonnage drsquoun ressort agrave spires non jointives est

Trepreacutesenteacutee sur la figure 1 est la tension du ressort a son allongement

1) Calculer la raideur k du ressort 2) Deacuteduire de la courbe lrsquoallongement a1 du ressort lorsque la norme de la tension

Test = 025 N

B- Etude theacuteorique Le ressort agrave spires non jointives de raideurs k a une longueur agrave vide 0 = 22 cm

1) Calculer la longueur 1 64T N1 du ressort quand la tension qursquoil exerce a pour intensiteacute

2) Quelle est lrsquointensiteacute de la tension qursquoil exerce quand sa longueur est 2 = 287 N C- Inertie sur un plan inclineacute

Un objet de masse m accrocheacute au ressort repose sans frottement sur une

table inclineacute drsquoun angle = 30deg comme lrsquoindique la figure 2 Le ressort fait

avec la verticale un angle = 45deg et que dans cette position il reste allongeacute g = 10 Nkg

1) Repreacutesenter les forces suivantes

1-1 RLa reacuteaction de la table exerce sur lrsquoobjet

1-2 TLa tension que le ressort exerce sur lrsquoobjet

1-3 PLe poids que la terre exerce sur lrsquoobjet

2) La longueur du ressort est = 348 cm

2-1 Calculer lrsquointensiteacute de la tension exerceacutee par le ressort sur lrsquoobjet

2-2 0T P R Sachant que deacuteterminer apregraves avoir projeteacute la relation vectorielle dans le repegravere de la figure 3 lrsquointensiteacute R de la reacuteaction ainsi que la masse m de lrsquoobjet

2-3 En deacuteduire les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par lrsquoobjet sur le ressort Faire un scheacutema

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EQUILIBRE DrsquoUN SOLIDE SOUMIS A DES FORCES NON PARALLELES

Exercice 1 Une charge de 500 N est suspendue agrave un crochet qui est maintenu par deux cacircbles AB et AC (voir figure 01) Deacuteterminer la tension des cacircbles AB et AC Exercice 2 Une eacutetagegravere est constitueacutee par une planche

homogegravene de masse m = 2 kg de longueur OA = = 30 cm

Elle est fixeacutee au mur vertical par une articulation drsquoaxe horizontal (voir figure 02) La planche est retenue par un cacircble

60CAOAC On donne g = 98 Nkg Deacuteterminer agrave lrsquoeacutequilibre la tension du fil AC et la reacuteaction du mur en O Exercice 3 Une sphegravere homogegravene de rayon r = 12 cm et de masse m = 25 kg est maintenue le long drsquoun mur vertical parfaitement lisse par un fil AB de longueur L = 40 cm et de masse neacutegligeable 1deg Calculer lrsquoangle α que fait le fil avec le mur 2deg Repreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur la sphegravere et calculer leur intensiteacute Exercice 4

Une sphegravere homogegravene plein de rayon r = 008m et de masse volumique micro = 08gcm3 est maintenu en eacutequilibre le long drsquoun plan parfaitement lisse inclineacute de α = 40deg sur lrsquohorizontal par un fil AB de longueur l = 25cm de masse neacutegligeable

1) Calculer lrsquoangle β que fait le fil avec le plan inclineacute 2) Repreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur la sphegravere 3) Calculer en utilisant le repegravere inclineacute sur la figure la norme de chacune des

forces g =10Nkg

Exercice 5 Un corps (C) de poids P = 20 N repose sans frottement sur un plan inclineacute faisant un angle α = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontale Il est maintenu fixe agrave lrsquoaide drsquoun ressort de masse neacutegligeable de raideur k = 500 Nm-1 de longueur initiale l0 = 20 cm et faisant un angle β = 15deg par rapport au plan inclineacute(P)

1) Repreacutesenter les forces exerceacutees sur le corps (C) 2) Ecrire la condition drsquoeacutequilibre du corps (C)

3) Deacuteterminer la valeur de la tension du ressort 119931ሬሬԦ 4) Deacuteduire sa longueur L

5) En reacutealiteacute les frottements ne sont pas neacutegligeables et sont eacutequivalentes agrave une force 119943ሬԦ parallegravele au plan inclineacute et dirigeacutee vers le haut La valeur de la tension du ressort est dans ce cas 119931prime = 84 N

Ecrire la nouvelle condition drsquoeacutequilibre du corps (C) et deacuteduire la valeur de la force de frottement 119943ሬԦ Exercice 6 On considegravere le dispositif ci-dessous (voir fig2) Un ressort de constante de raideur K=50Nm-1 est fixeacute en A Un solide de masse m=1Kg est accrocheacute agrave lrsquoextreacutemiteacute B Lrsquoaxe du ressort est maintenu en eacutequilibre suivant la ligne de plus grande pente drsquoun plan inclineacute de α=45deg par rapport au plan horizontal 1-Repreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur le solide ( les frottements sont supposeacutes nuls ) 2-Deacuteterminer les intensiteacutes de ces forces Calculer la diminution de longueur x du ressort 3-On reprend le dispositif preacuteceacutedent en le modifiant comme le montre la figure 3 Le fil est inextensible de masse neacutegligeable et passe sur la gorge drsquoune poulie (C) Quelle doit ecirctre la valeur de mrsquo pour que le ressort ne soit ni allongeacute ni comprimeacute

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11

Exercice 7

Un solide S de masse m = 100 kg peut glisser sans frottement le long drsquoun plan inclineacute drsquoangle = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontale Il est relieacute par un cacircble de masse neacutegligeable parallegravele au plan inclineacute passant par une poulie sans frottement agrave un contrepoids C de masse mrsquo C peut glisser

sans frottement sur un plan inclineacute drsquoun angle = 20deg sur lrsquohorizontale Deacuteterminer la valeur de mrsquo reacutealisant lrsquoeacutequilibre de lrsquoensemble Donner la tension du cacircble Exercice 8 Une spheacutere homogegravene de rayon r = 8 cm et de masse m = 15 est maintenue le long drsquoun plan parfaitement lisse inclineacute drsquoun angle α = 40deg par un fil AB de longueur L =25 cm de masse neacutegligeable 1deg Calculer lrsquoangle β que fait le fil avec le plan inclineacute 2degRepreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur la sphegravere 3deg Calculer en utilisant le repegravere indiqueacute sur la figure la norme de chacune des forces Exercice 9 On veut mesurer le poids P dun solide S sans dynamomegravetre ni balance On reacutealise le montage de la figure ci-dessous ougrave un solide S est maintenu en eacutequilibre par deux fils C1 et C2 Le fil C1 dont lrsquoautre est maintient une masse m passe par la gorge drsquoune poulie Leacutequilibre seacutetablit dans la position indiqueacutee sur la figure Les fils C1 et C2 ont des masses neacutegligeables La masse utiliseacutee pour reacutealiser leacutequilibre est m = 500 g On prendra g = 10Nkg

1) Faire lrsquoinventaire des forces qui srsquoappliquent le solide S 2) Ecrire la condition drsquoeacutequilibre de S 3) Deacuteterminer les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par la masse m sur le solide S 4) Deacuteterminer les caracteacuteristiques du poids du solide et de la force exerceacutee par le fil C2 sur S

Exercice 10 Equilibre drsquoun iceberg Rappel Theacuteoregraveme drsquoArchimegravede laquo tout corps immergeacute dans un fluide subit de la part de celui-ci une pousseacutee verticale de bas vers le haut eacutegale au poids du fluide deacuteplaceacute raquo

On considegravere un iceberg de volume total V et de volume eacutemergeacute Vrsquo 1) Scheacutematiser lrsquoiceberg dans son eacutetat drsquoeacutequilibre (les 34 de sa hauteur sont immergeacutes) 2) Faire le bilan des forces appliqueacutees agrave lrsquoiceberg Repreacutesenter ces forces sans consideacuteration drsquoeacutechelle

3) Enoncer la condition drsquoeacutequilibre de lrsquoiceberg En deacuteduire lrsquoexpression de V en fonction de e (masse volumique de lrsquoeau)

i (masse volumique de lrsquoiceberg) et Vrsquo 4) Calculer alors dans lrsquoordre V et la masse M de lrsquoiceberg

Donneacutees i = 910 kgm3 e = 1024 kgm3 Vrsquo = 600 m3

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12

EQUILIBRE DrsquoUN SOLIDE MOBILE AUTOUR DrsquoUN AXE

Exercice 1

1F

2F

On exerce sur une barre horizontale de masse neacutegligeable trois forces

3F

La barre est en eacutequilibre AC = 2AB = 8m OA = 6m F1 = 30N F2 = 25N α

= 30deg β = 45deg θ = 30deg

1) 3F

3F

Deacuteterminer le moment de En deacuteduire lrsquointensiteacute eacute de

2) Calculer la somme des moments des forces appliqueacutees agrave la barre par rapport agrave un axe passant par B Conclure

Exercice 2 Une poutre homogegravene AB de masse m = 5kg repose sur le sol par lrsquoextreacutemiteacute A Lrsquoextreacutemiteacute B est en contact sans frottement avec un mur vertical On donne

105

4OA OB m

1) Faire lrsquoinventaire des forces qui srsquoexercent sur la poutre 2)

AR

La reacuteaction du sol sur la poutre fait un angle α avec la verticale

Deacuteterminer α

3) BRCalculer lrsquointensiteacute de la reacuteaction du mur sur la poutre

4) AR

Calculer lrsquointensiteacute de la reacuteaction

Exercice 3 Soit une barre homogegravene OA de longueur L = 80cm mobile autour drsquoun axe passant par O On y accroche en B une masse M1 par lrsquointermeacutediaire drsquoun fil inextensible et en A une autre masse M2 par intermeacutediaire drsquoun fil inextensible passant sur la gorge drsquoune poulie (voir figure) Sachant que M1 = M2 = 1kg α =

1

4AB L30deg et g = 10Nkg

Calculer le poids de la barre pour que lrsquoeacutequilibre se reacutealise

Exercice4

Une enseigne de magasin est composeacutee dune barre OA de masse m=2kg et de longueur L=120m mobile autour dun point O A lextreacutemiteacute A de la barre est suspendu un objet deacutecoratif de masse M=3kg En un point B tel que OB=30cm est fixeacutee une tige BC perpendiculaire agrave la barre OA Lorsque lenseigne est placeacutee sur son support la barre OA fait un angle α =42deg avec la verticale

1 Faire le bilan des forces exteacuterieures exerceacutees sur la barre OA

2 Deacuteterminer la force exerceacutee par la tige BC sur la barre OA lorsque lenseigne est fixeacutee sur son support

Exercice 5 Une poutre homogegravene OA de masse m et de longueur L peut tourner autour drsquoun axe passant par O La barre est maintenue en eacutequilibre agrave lrsquoaide drsquoun cacircble CB faisant un angle β avec

3

4OB Llrsquohorizontal

1) Repreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur la poutre 2) Etablir la relation qui lie la norme T de la tension du cacircble CB agrave m g et α Calculer T

3) Deacuteterminer les caracteacuteristiques des reacuteactions de lrsquoaxe en O sur la poutre Exercice 6

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13

Une barre homogegravene OB de masse m = 5kg accrocheacutee au plafond horizontal drsquoun bacirctiment est articuleacutee autour drsquoun axe horizontal passant par son extreacutemiteacute O Elle est maintenue en eacutequilibre agrave lrsquoaide drsquoun ressort comme lrsquoindique la figure La suspension est telle que la direction du ressort de constante de raideur k soit perpendiculaire agrave

3

4OC OBOB comme lrsquoindique la figure et passe par le point C tel que

Donneacutee OB = l = 12m OAC = α = 37deg k = 500Nm g = 10Nkg

1) Faire lrsquoinventaire des forces qui srsquoexerce sur la barre Les repreacutesenter

2) T

Calculer lrsquointensiteacute de la tension du ressort En deacuteduire lrsquoallongement subi par le ressort

3) R

Deacuteterminer les caracteacuteristiques de la reacuteaction qui srsquoapplique sur la barre Exercices 7 Dans un systegraveme agrave contre poids on utilise une poulie a 2 gorges de rayons respectifs r1 = 25cm et r2 = 75cm Cette poulie est mobile sans frottement autour drsquoun axe horizontal passant par O Sur la plus petite gorge est enrouleacute un cacircble de masse neacutegligeable portant un fardeau S de masse M = 900Kg pouvant glisser sans frottement le long drsquoun plan

inclineacute de = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontale Un cacircble accrocheacute agrave la gorge de plus grand rayon supporte un contre poids S1 Calculer la masse M1 de S1 reacutealisant lrsquoeacutequilibre Exercice 8 Une barre homogegravene AB articuleacutee en A et de masse M est utiliseacutee comme support A lrsquoextreacutemiteacute B sont suspendus une masse m1 = 100g et un fil passant par une poulie dont extreacutemiteacute est suspendue agrave une masse m2 = 2m1 (voir figure) On donne AB = AC = L α = 60deg g = 10Nkg

1) Calculer la masse M de la barre

2) R

Deacuteterminer lrsquointensiteacute et la direction de la reacuteaction de lrsquoaxe par

rapport agrave lrsquohorizontale

Exercice 9 Une poulie agrave deux gorge pouvant tourner sans frottement autour drsquoun axe fixe horizontal deux fils inextensibles fixeacutes et enrouleacutes chacun agrave une gorge de la poulie et supportant les masses M1 et M2 On donne M = 120g r2 = 15cm r1 = 10cm g = 981Nkg 1) Calculer M2 pour que le dispositif soit en eacutequilibre 2) Om pose M1 sur un plan inclineacute drsquoun angle α sur lrsquohorizontale et on remplace M2 par une masse Mrsquo2 = 60g (voir

figure2) Calculer α pour que lrsquoeacutequilibre se reacutealise 3) On remplace la masse Mrsquo2 par un ressort R vertical de raideur k = 20Nm dont lrsquoextreacutemiteacute infeacuterieure est fixeacutee puis

on supprime le plan inclineacute Calculer lrsquoallongement Δl du ressort agrave lrsquoeacutequilibre Exercice10

r1 r2

M1 M2

Figure 1

Mrsquo2

M1

α

Figure 2

M1 R

Figure 3

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14

Un disque plein de rayon r=10cm peut tourner sans frottement autour drsquoun axe horizontal passant par son centre O Un fil de masse neacutegligeable est enrouleacute sur le pourtour du disque et supporte une charge de masse M Une tige homogegravene de longueur L et de masse m est soudeacutee en A sur la peacuteripheacuterie du disque de maniegravere agrave prolonger le rayon OA

1 Deacuteterminer la relation entre r M L m et lrsquoangle θ que fait ta tige avec la la verticale lorsque le systegraveme est en eacutequilibre

2 Sachant que sin θ le 1 montrer que dans le cas ougrave M=300g et m=100g la tige doit avoir une longueur supeacuterieure agrave une valeur que lrsquoon preacutecisera pour que lrsquoeacutequilibre soit possible

3 L=50cm M=300g et m=100g calculer lrsquoangle θ Exercice 11 Ce systegraveme se compose drsquoune barre horizontale solidaire drsquoun fil drsquoacier tendu verticalement Ce fil est capable de subir des torsions le moment du couple reacutesistant reacutesultant de ces torsions a pour expression Mtorsion= - Cθ ougrave C est la constante de torsion (elle deacutepend du fil choisi) q est lrsquoangle dont a tourneacute la barre avant de srsquoimmobiliser

Expeacuterience

La barre initialement

au repos est soumise agrave un couple de forces (119917ሬሬԦ120783119917ሬሬԦ120784) qui peut prendre diffeacuterentes valeurs Pour chacune des valeurs prises par le couple la barre srsquoimmobilise apregraves avoir tourneacute drsquoun angle θ = 20deg et alors les

forces (119917ሬሬԦ120783119917ሬሬԦ120784) sont perpendiculaires agrave la barre (cf scheacutema vue de dessus) Les diffeacuterents couples ou plutocirct cas sont deacutefinis dans le tableau suivant

Exploitation

1 Exprimer la condition drsquoeacutequilibre de la barre 11 Compleacuteter toutes les cases du tableau 12 Calculer la constante de torsion C du fil drsquoacier

1 On change de fil drsquoacier La nouvelle constante de torsion est Crsquo= 0230 Nmrad-1 La barre initialement au repos

est soumise agrave un des couples de forces (119917ሬሬԦ120783119917ሬሬԦ120784) deacutefini preacuteceacutedemment De quel angle θrsquo tourne-t-elle avant de srsquoimmobiliser agrave nouveau

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15

PHENOMENES DrsquoELECTRISATION ndash GENERALITES SUR LE COURANT

ELECTRIQUE

Exercice 1 Cinq corps eacutelectriquement chargeacutes A repousse B C attire D E attire D et D repousse B Sachant que E est neacutegatif en deacuteduire le signe des charges des autres corps Exercice 2 Un pendule eacutelectrostatique est constitueacute drsquoune petite sphegravere leacutegegravere meacutetalliseacutee suspendue agrave un fil On touche cette sphegravere avec un bacircton drsquoeacutebonite frotteacute avec une peau de chat Que va-t-on observer Pourquoi Ces observations seront-elles diffeacuterentes si on touche la sphegravere avec un bacircton de verre frotteacute avec un chiffon de laine Exercice 3 Deux boules de pendules eacutelectrostatiques identiques A et B se touchent au repos On eacutecarte leacutegegraverement les deux boules lrsquoune de lrsquoautre A avec une charge +2q et B avec une charge ndash q On lacircche les deux boules Que va-t-il se passer Faire une description agrave lrsquoaide de scheacutemas Quelle sera la charge prise par chacune des deux boules Exercice 4

1) Un corps porte une charge de +108 C Possegravede-t-il un deacutefaut ou un excegraves drsquoeacutelectrons Calculer le nombre drsquoeacutelectrons correspondants

2) Une boule de sureau porte une charge de ndash 10-9 C Possegravede-t-il un deacutefaut ou un excegraves drsquoeacutelectrons Calculer le nombre drsquoeacutelectrons correspondant

3) Un corps possegravede une charge de +210-8 C Quel est le nombre drsquoeacutelectrons qursquoil faut lui apporter pour neutraliser sa charge Exercice 5 On charge par frottement seacutepareacutement

Une baguette de verre qui porte alors la charge q1 = 210-13 C

Une regravegle en plastique qui porte alors la charge q2 = ndash 910-13 C

On reacutealise le contact entre les zones eacutelectriseacutees de la baguette et de la regravegle Calculer la charge eacutelectrique de lrsquoensemble regravegle baguette et preacuteciser le sens dans lequel srsquoest fait le transfert Exercice 6 Trois sphegraveres conductrices identiques A B et C portent les charges eacutelectriques respectives qA = q qB = ndash2q et qC = 210-6C

1) On rapproche A et B elles srsquoattirent lorsqursquoelles sont suffisamment proches entrent en contact puis se repoussent Calculer en fonction de q les charges qrsquoA et qrsquoB porteacutees par les deux sphegraveres apregraves contact et reacutepulsion

2) On observe que la sphegravere B (portant la charge qrsquoB) attire alors la sphegravere C puis entre en contact entre elle On nrsquoobserve alors ni attraction ni reacutepulsion entre B et C apregraves le contact En deacuteduire la valeur et le signe de chacune des charges qrsquoA qrsquoB qA et qB Exercice 7 On considegravere un circuit eacutelectrique parcouru par un courant continu

1) Calculer lrsquointensiteacute du courant eacutelectrique continu correspondant au transfert de la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q = 45C agrave travers une section de ce circuit pendant la dureacutee t = 15

2) Calculer la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q transporteacutee agrave travers une section de ce circuit par un courant continu drsquointensiteacute I = 10A pendant une dureacutee t = 2min En deacuteduire le nombre drsquoeacutelectrons correspondants Exercice 8 Le filament drsquoun tube agrave faisceau drsquoeacutelectrons eacutemet agrave une certaine condition 751016 eacutelectrons par seconde

1) Quel est le sens du courant dans le tube

2) Calculer la charge q1 eacutemise par le filament en une seconde Lrsquoexprimer en en Coulomb puis en milli coulomb

3) Calculer la charge q2 eacutemise par le filament en 5 min Lrsquoexprimer en Coulomb et en micro coulomb et en pico coulomb

Exercice 9 Faire le scheacutema du circuit eacutelectrique permettant de reacutealiser lrsquoeacutelectrolyse drsquoune solution aqueuse de soude Indiquer sur ce scheacutema

le sens du courant le sens du deacuteplacement des porteurs de charge dans les

fils de jonction

le sens du deacuteplacement des porteurs de charge dans lrsquoeacutelectrolyte NB la solution de soude contient les ions Na+ et OH- Exercice 10

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Lrsquoeacutelectrolyseur de la figure contient une solution aqueuse de chlorure de sodium Les ions chlorure se dirigent vers lrsquoeacutelectrode B En deacuteduire le sens du deacuteplacement des ions Na+ dans la solution celui du deacuteplacement des eacutelectrons dans la lampe et les fils de jonction le signe des pocircles du geacuteneacuterateur G

INTENSITE DU COURANT ELECTRIQUE

Exercice 1 Compleacutetez Le courant eacutelectrique est un des porteurs de charge Dans un meacutetal les porteurs de charges sont Dans un eacutelectrolyte les porteurs de charges sont Lintensiteacute du courant eacutelectrique sexprime en et se mesure agrave laide dun Lintensiteacute du courant eacutelectrique est en tout point dun circuit seacuterie Dans un circuit avec deacuterivation la des intensiteacutes des courants arrivant agrave un noeud est eacutegale agrave la des intensiteacutes des courants en repartant Exercice 2 Un conducteur cylindrique a une section s = 1 mmsup2 il comporte n=1022 eacutelectrons de conduction par cm3

1 Combien y a-t-il drsquoeacutelectrons dans 01 cm de fil 2 sachant que ces eacutelectrons se deacuteplacent agrave la vitesse v=01 cms combien y a-t-il drsquoeacutelectrons qui traversent une section

du fil en une seconde 3 E deacuteduire lrsquointensiteacute du courant eacutelectrique correspondant

Exercice 3 On dispose drsquoun ampegraveremegravetre posseacutedant 4 calibres 100 mA 1A 2A 5A dont le cadran comporte 100 graduations

1 Sur quelle graduation srsquoarrecircte lrsquoaiguille si lrsquointensiteacute agrave mesurer vaut 15A lrsquoampegraveremegravetre eacutetant sur le calibre 2A puis sur le calibre 5A

2 supposons que lrsquoaiguille srsquoarrecircte sur la graduation n = 45 sur le calibre 2A Sur quelle graduation srsquoarrecircterait-elle sur les autres calibres Conclure Exercice 4 Un ampegraveremegravetre de classe 2 utiliseacute sur un calibre 300 mA et comportant 150 division mesure lrsquointensiteacute drsquoun courant continue Lrsquoaiguille se fixe sur la graduation 120

1 Donner lrsquointensiteacute du courant 2 Donner lrsquoincertitude relative de la mesure Preacutesenter le reacutesultat de la mesure 3 lrsquointensiteacute varie lrsquoaiguille se fixe sur la graduation 21 Reacutepondre aux mecircmes questions Comparer la preacutecision des deux

mesures et conclure Exercice 5 On considegravere le circuit suivant On donne I = 4A I3 = I1 I4 = 3I5 I2 = 2I1

1 Indiquer le sens conventionnel du courant dans chaque branche Calculer les intensiteacutes I1 I2 I3 I4 et I5

2 On utilise un ampegraveremegravetre pour mesurer lrsquointensiteacute du courant deacutelivreacute par le geacuteneacuterateur

a Placer correctement lrsquoampegraveremegravetre en indiquant correctement les polariteacutes

b Le calibre utiliseacute est de 5A et lrsquoeacutechelle de lecture compte 100 divisions Devant quelle division lrsquoaiguille srsquoest immobiliseacutee c Lrsquoampegraveremegravetre est de classe 15 calculer lrsquoincertitude absolue ∆I et lrsquoincertitude relative ∆II

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3 Peut-on utiliser le calibre 2A Pourquoi Exercice 6 les parties A et B sont indeacutependantes Partie A On dispose drsquoun ampegraveremegravetre dont la graduation comporte 150 divisions et posseacutedant les calibres 10mA 30mA 100mA 300mA 1A et 3A Brancheacute en circuit sur le calibre 300mA on constate que lrsquoaiguille deacutevie jusqursquoagrave la graduation 25

1) Quelle est lrsquointensiteacute du courant 2) Sur quels autres calibres peut-on faire la mesure preacuteceacutedente 3) Sur quel calibre obtiendra-t-on la mesure la plus preacutecise

Partie B On considegravere le circuit ci-contre comportant un geacuteneacuterateur et huit dipocircles On donne I = 1A I1 = 09A I4 = 02A I8 = 03A et e = 1610-19C

1) Indiquer les sens des courants dans les diffeacuterentes branches 2) Deacuteterminer les intensiteacutes des courants qui circulent dans les

autres dipocircles Calculer la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q dans le dipocircle FC pendant

une dureacutee t = 2min En deacuteduire le nombre drsquoeacutelectrons

correspondants

Exercice 7

On donne le circuit ci-dessous

1-)Preacuteciser les nœuds du circuit

2- ) On donne I1=060A I2=0 20A I3=013A

Deacuteterminer la valeur de lrsquointensiteacute et le sens des courants dans les dipocircles

D4 D5 et D6

Exercice 8

On donne le circuit ci-dessous

1-)Nommer les diffeacuterents nœuds du circuit

2- ) On donne I1=820A I2=24A I3=3 60A I4=160A

Deacuteterminer les intensiteacutes et des courants qui circulent dans les

dipocircles D5 D6 et D7

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TENSION ELECTRIQUE

Exercice 1 Pour la portion de circuit ABC on donne les tensions UAC = 123V UCB = ndash 96V 1) Calculer la tension UAB 2) Un voltmegravetre possegravede les calibres suivants 1V 3V et 10V Son

cadran est gradueacute en 150 divisions Sur quel calibre doit-on lrsquoutiliser pour mesurer la tension UAB Faire un scheacutema en montrant comment ses bornes (+) et (-) doivent ecirctre brancheacutees

3) Sur quelle graduation lrsquoaiguille de lrsquoappareil srsquoimmobilise-t-elle dans les conditions drsquoutilisations optimales Exercice 2

Exercice 3 Le montage ci-contre estmiddot constitueacute de dipocircles reacutecepteurs ou geacuteneacuterateurs On donne les tensions UBC= 3V et UCD= -6V Caiculer les tensions UBA UAC UDA Le dipocircle D4 est une lampe peut-elle fonctionner

Exercice 4 On donne UBG = 10V UCD = 4V 1) Calculer les tensions UCF UFD UDE et UAH 2) Indiquer les nœuds du circuit le sens du courant dans chaque branche du

circuit sachant que AH est le seul dipocircle actif 3) Calculer les potentiels de tous les points du circuit

Exercice 5 Un voltmegravetre et un oscilloscope sont brancheacutes aux bornes drsquoun dipocircle parcouru par un courant Le spot deacutevie de 6 divisions vers le haut pour le branchement (B A) harr (y yrsquo) 1) Le voltmegravetre nrsquoest pas agrave zeacutero central Indiquer sur le scheacutema la borne positive

(+) ou borne drsquoentreacutee du voltmegravetre Quel est le sens du courant dans le dipocircle (AB)

2) Le voltmegravetre possegravede les calibres 3V 1V 03V et un cadran de 150 divisions utiliseacute sur le calibre 3V la deacuteviation de lrsquoaiguille est de 30

2-1 Deacuteterminer la valeur de UAB et UBA 2-2 Quel est le calibre le plus adapteacute Quelle serait la deacuteviation de lrsquoaiguille si

on utilisait ce calibre 3) Quelle serait la deacuteviation du spot si on avait UAB

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Exercice 6 1) Le balayage est positionneacute sur la valeur 05msdiv-1 et la sensibiliteacute

verticale sur 2Vdiv-1 Deacuteterminer la peacuteriode et la valeur maximale de la tension ci-dessous

2) Quelle est la freacutequence de cette tension 3) Quelle est la valeur efficace de cette tension

Exercice 7 1) Deacuteterminer la peacuteriode et la valeur maximale de la tension ci-contre 2) Quelle est la freacutequence de cette tension 3) Quelle est la valeur efficace de cette tension

Exercice 8 Donne la nature de chacune des tensions repreacutesenteacutees par les oscillogrammes A B C et D suivantes

Exercice 9 Soit la tension sinusoiumldale repreacutesenteacutee ci-contre LrsquoOscilloscope qui lrsquoa fourni est utiliseacute avec les reacuteglages suivants gain SV = 2 Vdiv-1 et balayage SH = 5 msdiv-1

1 Deacuteterminer la valeur maximale de la tension 2 Calculer la peacuteriode de cette tension En deacuteduire sa freacutequence

Exercice10

Dans chaque cas deacuteterminer la peacuteriode la freacutequence la valeur maximale et lintensiteacute efficace de la tension

20

DIPOLES PASSIFS ndash DIPOLES ACTIFS

Exercice 1 On donne la portion de circuit ci-contre UAB = 6V R1 = 2Ω R2 = 18 Ω R3 = 2 Ω R4 = 4 Ω 1) Trouver la reacutesistance eacutequivalente entre A et B 2) Calculer les intensiteacutes du courant I I1 I2 I3 et I4

Exercice 2 On reacutealise le circuit suivant les bornes du dipocircle sont A et B On deacutetermine expeacuterimentalement lrsquointensiteacute i du courant qui traverse le dipocircle D et la tension entre ses bornes On obtient les reacutesultats suivants

iAB mA 10 25 40 62 80 100 120

uAB (V) 25 63 10 157 20 25 30

On inverse le dipocircle D on reprend des mesures analogues on obtient les reacutesultats suivants

1) Tracer la caracteacuteristique courant-tension du dipocircle D 2) Ce dipocircle est-il symeacutetrique Ce dipocircle est-il un reacutesistor Si oui

calculer sa reacutesistance 3) Ce dipocircle ne peut supporter sans risque de deacuteteacuterioration une intensiteacute supeacuterieure agrave 200mA quelle est la tension

maximale qursquoon peut appliquer entre ses bornes Exercice 3 Lrsquoeacutequation de la caracteacuteristique drsquoun reacutesistor de reacutesistance R est iAB = 25uAB iAB en ampegraveres et uAB en volt Le reacutesistor est constitueacute par un fil conducteur homogegravene cylindrique de longueur l = 157m de section s = 00314cm2 1) Trouver R 2) Trouver la reacutesistiviteacute de la substance qui constitue le reacutesistor

Exercice 4 On considegravere la portion de circuit ci-apregraves R1= frac12 R2 = 2 Ω R3= 075 Ω 1) Calculer la reacutesistance eacutequivalente au dipocircle AB 2) Trouver lrsquointensiteacute du courant qui traverse chaque dipocircle

Exercice 5 On donne le circuit suivant R1 = 200 Ω R2 = 270 Ω UAB = 6V (D) est une diode Sa caracteacuteristique est donneacutee ci-contre Trouver les intensiteacutes du courant dans les diffeacuterentes branches du circuit Exercice 6 On a deacutetermineacute expeacuterimentalement lrsquointensiteacute i du courant deacutebiteacute par un geacuteneacuterateur et la tension u aux bornes de ce mecircme geacuteneacuterateur Les reacutesultats sont consigneacutes ci-dessous

I(A) 23 19 15 1 05 0

U(V) 10 20 30 40 4 5 48

1) Repreacutesenter la caracteacuteristique i = f(u) correspondante 2) Sur quel domaine cette caracteacuteristique est-elle lineacuteaire 3) Donner lrsquoeacutequation de la caracteacuteristique de ce domaine 4) Comparer lrsquointensiteacute theacuteorique Ith et lrsquointensiteacute reacuteelle Ir du courant de court-circuit

Exxercice 7

iAB (mA) - 10 -40 -80 -120

uAB (V) -25 -10 -20 -30

21

Exercice 8

22

AMPLIFICATEUR OPERATIONNEL

Exercice 1 1) Rappeler les proprieacuteteacutes drsquoun amplificateur opeacuterationnel ideacuteal qui fonctionne en reacutegime lineacuteaire 2) Rappeler lrsquoexpression du facteur drsquoamplification drsquoun amplificateur inverseur agrave partir des tensions drsquoentreacutee Ue et

de sortie Us Exercice2 On considegravere le montage suivant avec deux amplificateurs opeacuterationnels ideacuteaux Exprimer Vs en fonction de R1 R2 R3 et I0 Exercice3 Lamplificateur est consideacutereacute comme parfait et fonctionne en reacutegime lineacuteaire Montrer que lintensiteacute du courant dans la branche AM est proportionnel agrave la diffeacuterence V2-V1 Exercice 3 On considegravere le circuit dans lequel G est une pile de feacutem 25V de reacutesistance interne r = 10Ω La valeur de la reacutesistance R est 500 Ω 1) Calculer la tension de sortie Us 2) Calculer lrsquointensiteacute du courant I qui traverse la reacutesistance et

preacuteciser son sens 3) Expliquer lrsquoexistence drsquoun courant de sortie sachant qursquoil nrsquoentre

aucun courant par les bornes E+ et E- Exercice 4 La tension de sortie Us drsquoun montage est repreacutesenteacutee en fonction de la tension drsquoentreacutee Ue appliqueacutee agrave lrsquoentreacutee 1) Ce montage est il inverseur Justifier 2) Ce montage est il amplificateur Si oui calculer le facteur

drsquoamplification 3) Quelle est la tension de saturation

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MELANGES ET CORPS PURS

Exercice 1 Reacutepondre par vrai ou faux

1) La distillation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 2) Lrsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau est un pheacutenomegravene chimique 3) La synthegravese de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 4) Lrsquoeau de Kiregravene est un corps pur 5) La cristallisation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 6) Lrsquoalcool agrave 90deg est un corps pur composeacute 7) Le dioxygegravene est un gaz qui provoque une leacutegegravere deacutetonation en preacutesence drsquoune flamme 8) Lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene chimique 9) Lrsquoair est un meacutelange heacuteteacuterogegravene de diazote de dioxygegravene et de gaz rares 10) Le deacutecantat et le filtrat sont des corps non purs 11) Lors de lrsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau le dioxygegravene est recueilli agrave la cathode 12) Lorsque la roseacutee apparaicirct sur un arbre nous pouvons dire qursquoon a une fusion

Exercice 2 1) Pourquoi dit-on que les valeurs 0degC 100degC 1gcm-3 sont des constantes physiques de lrsquoeau 2) Que repreacutesente chacune des valeurs numeacuteriques preacuteceacutedentes 3) Qursquoappelle-t-on constante physique dans le cas geacuteneacuteral 4) Que signifie laquo critegravere de pureteacute raquo

Exercice 3 1) On meacutelange de lrsquoeau et du sucre Qursquoobtient-on 2) On veut seacuteparer les constituants du meacutelange preacuteceacutedent Deacutecrire une meacutethode possible 3) Qursquoest ce qursquoun meacutelange homogegravene Donner trois exemples 4) Qursquoest ce qursquoun meacutelange heacuteteacuterogegravene Donner trois exemples

Exercice 4 A Les meacutelanges suivants sont-ils homogegravenes ou heacuteteacuterogegravenes

1) Eau + essence 2) Huile + eau 3) Fer en poudre + eau 4) Eau + alcool

B Indiquer une meacutethode de seacuteparation pour chacun des meacutelanges 1) Sel de cuisine + charbon 2) Eau + huile 3) Alcool + eau 4) Fer en poudre + soufre en poudre 5) Fer en poudre + sel en poudre +sable

Exercice 5 Modou explique agrave Fatou comment on preacutepare du cafeacute laquo La preacuteparation du cafeacute comporte trois eacutetapes

- Premiegravere eacutetape mettre de leau dans une cafetiegravere et la porter agrave eacutebullition puis ajouter la poudre de cafeacute attendre quelques minutes

- Deuxiegraveme eacutetape faire passer le meacutelange obtenu agrave travers un tissu pour recueillir la partie liquide

- Troisiegraveme eacutetape ajouter du sucre agrave volonteacute remuer agrave laide dune cuillegravere Le cafeacute est precirct raquo 1-quel type de meacutelange obtient-on agrave la fin de la premiegravere eacutetape 2-quelle est la meacutethode de seacuteparation utiliseacutee dans la deuxiegraveme eacutetape Comment appelle-t-on le liquide obtenu est-ce un corps pur 3- quel type de meacutelange obtient-on agrave la fin de la troisiegraveme eacutetape Justifier la reacuteponse Exercice 6 Dans un eudiomegravetre on introduit 500 cm3 de dihydrogegravene 600 cm3 dioxygegravene (volumes mesureacutes dans les mecircmes conditions)

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Apregraves passage de agrave lrsquoeacutetincelle eacutelectrique et retour aux conditions initiales on demande 1) La masse drsquoeau formeacutee 2) La nature et le volume du gaz reacutesiduel

NB Dans les conditions de lrsquoexpeacuterience 1 L de dihydrogegravene a une masse de 008 g Exercice 7 Au cours drsquoune expeacuterience drsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau on recueille 170 cm3 de gaz au niveau de lrsquoeacutelectrode relieacutee agrave la borne positive 1deg) Quelle est la nature de ce gaz 2deg) Donner la nature et le volume du gaz recueilli dans lrsquoautre eacutelectrode 3deg) Comment appelle- t- on cette eacutelectrode 4deg) Comment identifie-t-on expeacuterimentalement ces deux gaz recueillis 5deg) Calculer la masse drsquoeau apregraves deacutecomposition si lrsquoexpeacuterience est faite dans les conditions ougrave 073 g de dihydrogegravene occupe un volume de 112 L Exercice 8 1) On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant 10g drsquohydrogegravene et 100g drsquooxygegravene apregraves lrsquoeacutetincelle et refroidissement

a) Quelles sont la nature et la masse du gaz restant b) Quelle est la masse drsquoeau obtenue

2) a) Calculer le volume drsquohydrogegravene neacutecessaire pour faire disparaicirctre 200ml drsquooxygegravene b) quel est le volume de vapeur drsquoeau obtenu Exercice 9 On met ensemble dans un erlenmeyer de lrsquoeacutethane du meacutethoxymeacutethane du benzegravene et du meacutethanol Apregraves agitation le milieu ne preacutesente aucune surface de seacuteparation crsquoest-agrave-dire ils se meacutelangent parfaitement 1deg) Que peut-on dire de ces quatre liquides 2deg) Quelle est la nature du meacutelange ainsi constitueacute 3deg) Deacutefinir ce type de meacutelange et citer deux autres exemples de mecircme nature 4deg) On se propose de seacuteparer les quatre liquides par distillation adeg) Deacutecrire le processus de la seacuteparation bdeg) Quel est le liquide qui sera recueilli le premier comme distillat Justifier 5deg) On deacutesire proceacuteder maintenant agrave la seacuteparation de ces quatre liquides par congeacutelation Quel est le premier liquide agrave reacutecupeacuterer sous forme de cristaux Justifier Donneacutees Tempeacuterature drsquoeacutebullition des quatre liquides

Liquide Meacutethanol Ethane Benzegravene Meacutethoxymeacutethane

T eacutebullition (degC) ndash 98 65 80 ndash 24

Exercice 10 On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant dans lrsquoeudiomegravetre 100 cm3 drsquoair et 100 cm3 drsquohydrogegravene mesureacutes dans les conditions normales de tempeacuterature et de pression On suppose que dans ces conditions 1 volume drsquoair donne 15 de volume drsquooxygegravene et 45 de volume drsquoazote En admettant que apregraves passage de lrsquoeacutetincelle eacutelectrique et refroidissement la tempeacuterature et la pression redeviennent normales

1) quel est le volume de gaz restant dans lrsquoappareil 2) quelle est la masse drsquoeau liquide formeacutee sachant que dans les conditions de lrsquoexperience 2g drsquohydrogene occupent 224

litres et 32g drsquooxygegravene occupent 224 litres Exercice 11 Dans un eudiomegravetre contenant un volume V = x cm3 dun meacutelange gazeux de dihydrogegravene et de dioxygegravene on fait passer une eacutetincelle eacutelectrique

Apregraves explosion et retour aux conditions initiales on constate que les 120785

120786 du volume initial disparaissent et il reste un gaz

dans leudiomegravetre qui entretient la combustion 1- Donner la nature du gaz reacutesiduel et son volume en fonction de x 2- Deacuteterminer la composition du meacutelange gazeux initial en fonction de x

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ELEMENTS ATOMES CLASSIFICATION PERIODIQUE

Exercice 1 Soient les nucleacuteides caracteacuteriseacutes par les couples (Z A) M(816) B(1224) C(2654) D(818) E(1226) F(2454) 1) Identifier les nucleacuteides qui sont des isotopes 2) Repreacutesenter tous les nucleacuteides par leur symbole et donner leur nom 3) Donner leurs compositions

Exercice 2 Un atome de platine (Pt) comporte 78 eacutelectrons et 117 neutrons

1) 11 Deacuteterminer son numeacutero atomique Z et son nombre de masse A

12 Ecrire le symbole du noyau correspondant

2) En deacuteduire la masse de lrsquoatome de platine (Pt)

3) Soient les cinq noyaux 119927119955120787120791120783120786120783 119927119957120789120790

120783120791120786 119927119950120788120783120783120786120787 119927119958120791120786

120784120786120786 et 119927119957120789120790120783120791120790 Quels sont les noyaux isotopes du preacuteceacutedent

4) On considegravere lrsquoion eacutetain IV (Sn4+) correspondant au noyau 119930119951120787120782120783120783120791

41 Srsquoagit-il drsquoun anion ou drsquoun cation Justifier

42 Donner la composition du noyau de cet ion

43 Combien cet ion a-t-il drsquoeacutelectrons

Donneacutees Masse drsquoun nucleacuteon mnuc = 16710-27 kg Masse de lrsquoeacutelectron me = 9110-31 kg Exercice 3

On considegravere les ions 119935120784+ 119936120784minus et les atomes Z et W Les eacuteleacutements Z et W appartiennent agrave la deuxiegraveme peacuteriode du tableau de classification peacuteriodique

1) Z est un gaz rare Ecrire la formule eacutelectronique de Z puis celle de X et de Y (Z 119935120784+ 119936120784minus ont la mecircme formule eacutelectronique)

2) Preacuteciser la place de lrsquoeacuteleacutement X

3) W a pour scheacutema de Lewis 119934ሶ Deacuteduire le nombre de charge de W

4) Deacuteterminer le nombre drsquoeacutelectrons contenus dans lrsquoion 119936120784minus et dans lrsquoatome Y Exercice 4 1) La structure eacutelectronique drsquoun atome srsquoeacutecrit (K)2(L)8(M)7 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode du tableau de la

classification appartient lrsquoeacuteleacutement correspondant 2) Un eacuteleacutement se trouve dans le tableau de classification agrave lrsquointersection de la sixiegraveme colonne et de la quatriegraveme

peacuteriode

21 Peut-on deacuteterminer avec certitude son numeacutero atomique

22 Peut-on deacuteterminer le nombre de masse de lrsquoeacuteleacutement

3) Le krypton (gaz rare) appartient agrave la peacuteriode IV Quel est son numeacutero atomique

4) Un nucleacuteide inconnu est symboliseacute par 119935120783120786120784120790

41 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode appartient cet eacuteleacutement

42 Donner la structure eacutelectronique de lrsquoatome correspondant

Exercice 5

Lrsquoatome drsquoun eacuteleacutement X agrave identifier a pour repreacutesentation de Lewis dans lrsquoeacutetat fondamental 119935ሶ 1) Combien drsquoeacutelectrons a-t-il sur sa couche externe 2) Sachant que cette couche est la couche L deacuteterminer le numeacutero atomique de X et eacutetablir la formule eacutelectronique

complegravete de son atome Identifier X par son nom et son symbole Exercice 6

On donne le rayon du noyau de lrsquoatome drsquoaluminium r = 10010-13 m Le rayon de lrsquoatome drsquoaluminium 119912119949120783120785120784120789 est

R = 15010-10 m Masse du neutron mN = 10087u Masse du proton mP = 10073u Masse de lrsquoeacutelectron me- = 05510-

3u 1) Comparer la masse de lrsquoatome agrave celle du noyau 2) Comparer le volume de lrsquoatome agrave celui du noyau 3) On dit que lrsquoatome preacutesente une structure lacunaire Est-ce justifieacute

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Donneacutees Lrsquouniteacute de masse atomique 1u = 16610-27 kg Volume drsquoune sphegravere V = 120786

120785120645R3

Exercice 7 Partie A Lrsquoatome drsquoun eacuteleacutement a pour reacutepartition eacutelectronique (K)x (L)y (M)t avec x y et t des entiers naturels non nuls La masse totale des protons dans son noyau atomique est mTp = 217110-23 g

1) 21 Deacuteterminer son nombre de charge Z

12 En deacuteduire les valeurs de x y et t

13 De quel eacuteleacutement srsquoagit-il Donner sa structure de Lewis et sa valence

2) Donner la place et le nom de famille chimique de lrsquoeacuteleacutement dans le tableau de la classification peacuteriodique restreinte

3) 31 Enoncer la regravegle de lrsquooctet

32 Quel type drsquoion lrsquoatome de cet eacuteleacutement a tendance agrave donner

33 Deacuteterminer la charge globale du noyau de cet ion

4) Repreacutesenter le scheacutema de Lewis de lrsquoion et donner sa valence Donneacutees Extrait du tableau de la classification peacuteriodique 11Na 12Mg 13Al 14Si Masse drsquoun proton mp = 16710-27 kg Valeur de la charge eacuteleacutementaire e = 1610-19 C

Partie B Un anion possegravede globalement une charge eacuteleacutementaire et 18 neutrons lrsquoatome correspondant agrave cet ion appartient agrave la troisiegraveme peacuteriode du tableau de la classification peacuteriodique 1) Deacuteterminer la structure eacutelectronique de cet atome et celle de lrsquoion 2) En deacuteduire la colonne et le nom de famille de cet eacuteleacutement 3) Donner la composition du noyau de lrsquoatome et celle de lrsquoion 4) Repreacutesenter les scheacutemas de Lewis et donner les valences de lrsquoatome et de lrsquoion 5) Deacuteterminer la charge globale du noyau de lrsquoion

Exercice 8 Lrsquoeacuteleacutement magneacutesium possegravede trois isotopes On donne ci-apregraves les abondances relatives de chacun deux

119924119944120783120784120784120786 79 119924119944120783120784

120784120787 10 119924119944120783120784120784120788 11

1- Quel est lisotope le plus abondant 2- Donner la composition de latome isoleacute de chaque isotope 3- Les structures eacutelectroniques des trois isotopes sont-elles identiques Justifier la reacuteponse 4- Quel ion monoatomique forme leacuteleacutement magneacutesium 5- Indiquer trois compositions possibles pour lrsquoion magneacutesium

Exercice9 Un atome dun eacuteleacutement X a pour formule eacutelectronique (K)x(L)Y(M)t 1 Quels sont les valeurs de x et y Justifier

2 Sachant que 119962

120784 = 2t - x calculer t En deacuteduire le numeacutero atomique Z de leacuteleacutement X Identifier X par son symbole et

son nom 3 Dans quelle peacuteriode et dans quelle colonne du tableau de classification peacuteriodique se trouve leacuteleacutement X Justifier votre reacuteponse Donner son scheacutema de 1048757ewis 4 Quel ion a-t-il tendance agrave donner 5 Sachant que la masse dun atome de X est 450910-26kg (masse des eacutelectrons est neacutegligeable) et que mpasympmnasymp 16710-27kg Calculer son nombre de masse et repreacutesenter le noyau de cet eacuteleacutement 6 Le nuage eacutelectronique de lion provenant dun atome X a une charge Q= -1610middot18CDeacuteterminer le nombre deacutelectrons contenus dans le nuage eacutelectronique de lion 7 Ecrire sa structure eacutelectronique et donner son scheacutema de Lewis

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LIAISONS CHIMIQUES

Exercice 1 1) Donner les structures de Lewis des atomes suivants C (Z=6) O (Z=8) Cl (Z=17) H (Z= 1) S (Z = 16) 2) Ecrire les formules de Lewis deacuteveloppeacutees et semi-deacuteveloppeacutees des moleacutecules suivantes

C2H6O C2H4O2 C2H4Cl2O CH4O C2H4 N2O2 CH2Cl2 C2H2 HClO CO2 C3H4 SOCl2 C2H4O C3H6 CH5N C3H4 C3H6O EXERCICE 2 Dans la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene HnS lrsquoatome de soufre est lieacute agrave chaque atome drsquohydrogegravene par une liaison covalente 1- Deacuteterminer n sachant que le scheacutema de Lewis du soufre est identique agrave celui de lrsquooxygegravene et que tous les atomes engageacutes dans la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene ont leur couche externe satisfaisant agrave la regravegle de lrsquooctet et du duet 2- Donner la repreacutesentation de Lewis de la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene Exercice 3 Donner la formule statistique des composeacutes ioniques suivants a) Chlorure drsquoaluminium (Al3+ Cl -) b) nitrate de plomb (Pb2+ 119925119926120785

minus ) c) Aceacutetate de cobalt (Co3+ C2H3119926120784minus ) d) Carbonate

de calcium (Ca2+ C119926120785120784minus ) e) Hydroxyde de sodium (Ag+ PO4

3-) Exercice 4 Donner les noms et preacuteciser les ions constituants les composeacutes ioniques suivants Fe2O3 ZnSO4 Na2CO3 Ca(OH)2 CuNO3 Fe(OH)3 Cu2SO4 Al2O3 FeO Fe(NO3)2 Ag2O Al2(SO4)3 Mg(NO3)2 LiCO3 Na2SO4 Exercice 5

1) La moleacutecule drsquoacide propanoique est formeacutee de 3 atomes de carbone 6 atomes drsquohydrogegravene et 2 atomes drsquooxygegravene Ecrire sa formule brute Ecrire deux formules deacutevellopeacutees isomegraveres de lrsquoacide propanoique

2) Rappeler les structures de Lewis des atomes drsquohydrogegravene de carbone et drsquoazote Donner les structures de Lewis et les formules deacuteveloppeacutees des moleacutecules suivantes

a) CH3NO b) N2 c) HCN d) CH2O2 3) Pour chacun des composeacutes ioniques suivants identifier lrsquoanion et le cation puis donner du composeacute a) Fe2(SO4)3 b)

ZnO 4) Donner la formule statistique et la formule ionique de chacun des composeacutes ioniques suivants oxyde drsquoaluminium

chlorure de magnesium Exercice 6 Donner les formules ioniques et statiques du nitrate de plomb phosphate drsquooxonium sulfate drsquoaluminium nitrate drsquooxonium sulfate de plomb et phosphate drsquoaluminium Exercice7 A -Compleacuteter le tableau ci-dessous en ajoutant soit la formule statistique du solide ionique comportant ces ions soit la formule de lrsquoanion ou soit la formule du cation qui le compose

Cation Anion

Na+

Ca2+ Zn2+

Cl- AlCl3

Al2(SO4)3

NO3-

PO43-

B-Quelles sont les formules statistiques des solides ioniques suivants 1deg) Chlorure drsquoargent nitrate drsquoargent 2deg) Sulfate de potassium permanganate de potassium phosphate de baryum et dichromate de potassium Les ions agrave utiliser sont Cl-(ion chlorure) NO3

-(ion nitrate) SO42-(ion sulfate) K+ (ion potassium) Ag+ (ion argent) Ba2+

(ion baryum) PO43-(ion phosphate) MnO4

-(ion permanganate Cr2O72-(ion dichromate)

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Exercice 8 La maille du chlorure de potassium KCl est du mecircme type que celle du chlorure de sodium les ions K+ prenant la place des ions Na+ 1) En vous inspirant de la maille de chlorure de sodium faites un dessin de la maille

du chlorure de potassium Cette maille cubique a pour arecircte a = 628 pm les ions chlorure en occupent les sommets et les centres des faces

2) Montrer agrave lrsquoaide drsquoun dessin dans le plan qursquoil existe une relation entre lrsquoarecircte a de la maille et les rayons des ions preacutesents Les ions potassium et chlorure sont assimilables agrave des boules rigides de rayons respectifs r+ et r- celles-ci sont en contact le long drsquoune arecircte En deacuteduire la valeur du rayon r- de lrsquoion Cl- sachant que le rayon r+ de lrsquoion K+ vaut 133 pm

Donneacutees Nom et formule de quelques ions

Cations formules Anions Formules

Ion fer II Fe2+ Ion sulfure S2-

Ion fer III Fe3+ Ion sulfate SO42-

Ion aluminium Al3+ Ion nitrate NO3-

Ion cuivre II Cu2+ Carbonate CO32-

Ion zinc Zn2+ Hydrogeacutenocarbonate HCO3-

Ion sodium Na+ Ion chlorure Cl-

Ion calcium Ca+ Oxyde O2-

Ion potassium K+ Hydroxyde OH-

Ion hydronium H3O+ Ion dichromate Cr2O72-

Ion magneacutesium Mg2+ Ion permanganate MnO4-

Ion argent Ag+ Ion phosphate PO43-

Ion baryum Ba2+

Ion ammonium NH4+

FORMULES ET NOMS DE QULQUES COMPOSES IONIQUES

Habituellement on nomme un composeacute ionique en premier par son non ion neacutegatif par contre lrsquoeacutecriture de sa formule

se fait en premier par lrsquoion neacutegatif

Formule ionique Formule statistique Nom

(Na+ Cl-) NaCl Chlorure de sodium

(Ag+ Cl-) AgCl Chlorure drsquoargent

(Cu2+ 2Cl-) CuCl2 Chlorure de cuivre II (cuivrique)

(Cu+ Cl-) CuCl Chlorure de cuivre I (cuivreux)

(Fe2+ 2Cl-) FeCl2 Chlorure de fer II (ferreux)

(Fe3+ 3Cl-) FeCl3 Chlorure de fer III (ferrique)

(NH4+ Cl-) NH4Cl Chlorure drsquoammonium

(Ca2+ 2Cl-) CaCl2 Chlorure de calcium

NITRATES NO3-

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Formule ionique Formule statistique Nom

(Ag+ NO3-) AgNO3 Nitrate drsquoargent

(K+ NO3-) KNO3 Nitrate de potassium

(Pb2+ 2NO3-) (PbNO3)2 Nitrate de plomb II

SULFATTES SO42-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Ba2+ SO42-) BaSO4 Sulfate de baryum

(Zn2+ SO42-) ZnSO4 Sulfate de zinc

(Cu2+ SO42-) CuSO4 Sulfate de cuivre II

(2Al3+ 3SO42-) Al2(SO4)3 Sulfate drsquoaluminium

(2NH4+ SO4

2-) (NH4)2SO4 Sulfate drsquoammonium

SULFURES S2-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Zn2+ S2-) ZnS Sulfure de zinc

(Pb2+ S2-) PbS Sulfure de plomb II

(2Cu+ S2-) Cu2S Sulfate de cuivre I

CARBONATES CO32-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Ca2+ CO32-) CaCO3 Carbonate de calcium (calcaire)

OXYDES O2-

Formule ionique Formule statistique Nom

(2Na+ O2-) Na2O Oxyde de sodium

(Mg2+ O2-) MgO Oxyde de magneacutesium

(2Al3+ 3O2-) Al2O3 Oxyde drsquoaluminium (alumine)

(Fe2+ O2-) FeO Oxyde de fer II

(2Fe3+ 3O2-) Fe2O3 Oxyde de fer III (rouille)

(Fe2+ 2Fe+ 4O2-) Fe3O4 Oxyde magneacutetique de fer

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MOLE ET GRANDEURS MOLAIRES

Exercice 1 Calculer les masses molaires des composeacutes suivants Ca(H2PO4)2 H2SO4 C6H12O6 C4H8 NH3 (NH4)4Fe(SO4)26H2O Al2(SO4)3 Exercice 2 Lrsquoeacuteleacutement lithium agrave lrsquoeacutetat naturel est formeacute par un meacutelange de deux nucleacuteides dont les pourcentages atomiques sont

les suivants 74 de 119923119946120788 et 926 de 119923119946

120789 Sachant que les masses drsquoune mole drsquoatome de ces nucleacuteides sont respectivement 60137 g et 70144 g Calculer la masse molaire atomique de lrsquoeacuteleacutement lithium naturel Exercice 3 Une moleacutecule de formule CxHy a pour atomiciteacute 10 et sa masse molaire est M = 54 gmol-1 Deacuteterminer la formule brute du composeacute Exercice 4 La nitroglyceacuterine est un explosif de formule C3H5O9N3 1) Calculer la masse molaire de la nitroglyceacuterine 2) Deacuteterminer sa composition centeacutesimale massique de chacun des eacuteleacutements preacutesents dans cette moleacutecule

Exercice 5 Un corps a pour formule CxHyO les coefficients x et y sont entiers Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de cette substance montre que les pourcentages en masse des eacuteleacutements C et H qursquoelle renferme sont C = 525 H = 130 1) Deacuteterminer le pourcentage en masse de lrsquooxygegravene En deacuteduire la masse molaire moleacuteculaire M de ce corps (M est

un nombre entier) 2) Calculer les valeurs des coefficients x et y

Exercice 6 1) On donne pour le fer masse molaire M = 56 gmol-1 masse volumique 120646 = 7800 kgm-3 Deacuteterminer le volume drsquoun morceau de fer de masse 150 g Quelle est la quantiteacute de matiegravere contenue dans ce morceau de fer 2) On donne pour lrsquoaluminium et le cuivre la masse molaire M et la masse volumique 120646 agrave lrsquoeacutetat solide Al 27 gmol-1 120646119912119949

=2700 kg m-3 Cu 635 gmol-1 120646119914119958=8900 kg m-3 Deacuteterminer pour chaque meacutetal le volume molaire (volume dune mole) agrave lrsquoeacutetat solide 3) On considegravere trois flacons qui contiennent agrave la mecircme

tempeacuterature et sous une mecircme pression un mecircme volume de gaz On a deacutetermineacute la masse de chaque gaz Les reacutesultats sont groupeacutes dans le tableau ci-dessous

Calculer la masse molaire de chaque gaz Deacuteterminer la quantiteacute de matiegravere de chaque gaz 4) En deacuteduire le volume molaire de chaque gaz

Quelle est la loi veacuterifieacutee par cette expeacuterience Enoncer cette loi C = 12 O=16 H=1 gmol-1 Exercice 7 Un composeacute organique qui ne contient que les eacuteleacutements carbone et hydrogegravene a pour masse molaire M = 42 gmol -1 Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de ce composeacute montre qursquoil renferme en masse six (6) fois plus de carbone que drsquohydrogegravene En deacuteduire la formule brute du composeacute eacutetudieacute Exercice 8 Un composeacute A ne contient que les eacuteleacutements carbones hydrogegravene et oxygegravene Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de ce composeacute montre que mc = 15mo et mc = 4mH mc mo et mH eacutetant les masses respectives de carbone de lrsquooxygegravene et de lrsquohydrogegravene contenues dans lrsquoeacutechantillon Sachant que la moleacutecule de A ne renferme qursquoun seul atome drsquooxygegravene 1) Deacuteterminer la formule de A 2) Calculer la masse molaire de A 3) Calculer le nombre de moles puis le nombre de moleacutecules contenues dans 115 g de A

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Exercice 9 Un ballon en verre fermeacute contient 40g de gaz dioxygegravene La tempeacuterature du gaz est 20degC et sa pression est 1013105Pa 1 Quelle est la quantiteacute de matiegravere de dioxygegravene dans le ballon 2 Quelle est la tempeacuterature absolue du gaz 3 Quel est le volume du gaz 4 On chauffe le ballon et son contenu La tempeacuterature atteint 50degC La variation du volume du ballon eacutetant

neacutegligeable deacuteterminer la nouvelle pression du gaz Exercice 10

Un ballon agrave parois eacutelastiques ne peut deacutepasser un volume de 30L sans eacuteclater On introduit dans ce ballon 20L dheacutelium He agrave 20degC et agrave une pression de 1013105Pa 1 Quelles sont la quantiteacute de matiegravere et la masse dheacutelium introduites dans le ballon 2 Le ballon est placeacute sous une cloche agrave vide On admet que la pression est la mecircme agrave linteacuterieur et agrave lexteacuterieur du

ballon et que la tempeacuterature est constante au cours de la transformation Quelle est la pression de lair sous la cloche au moment ougrave le ballon eacuteclate

3 Le mecircme ballon est lacirccheacute et seacutelegraveve agrave une altitude ougrave la tempeacuterature est de 15degC et la pression atmospheacuterique de 82104Pa Le ballon va-t-il eacuteclater (on suppose leacutegaliteacute des pressions agrave linteacuterieur et agrave lexteacuterieur du ballon)

Donneacutee M(He)=40gmol-1 Exercice 11 1) Calculer la masse volumique du dioxygegravene dans les conditions normales Deacuteterminer la densiteacute du dioxygegravene par

rapport agrave lrsquoair 2) On meacutelange 10 L de butane et 10 L de dioxygegravene Le volume obtenu est 20 L

21 Trouver la masse du meacutelange

22 Calculer la densiteacute du meacutelange

Les volumes sont mesureacutes dans les conditions normales Exercice 12 On meacutelange 10 L de dioxygegravene et 40 L de diazote pris dans les CNTP Le volume du meacutelange est 10 L La tempeacuterature du meacutelange est de 10deg C 1) Calculer la masse du meacutelange 2) Trouver la pression du meacutelange

Donneacutees C = 12gmol H = 1gmol O = 16gmol N = 14gmol Cl = 355gmol Exercice 13 Un professeur de Sciences Physiques trouve dans le laboratoire de son lyceacutee un flacon sans eacutetiquette contenant une substance solide de masse m = 460 g Pour deacuteterminer la nature de cette substance il procegravede agrave deux types danalyses

Une analyse qualitative lui permettant de deacuteterminer la preacutesence de trois eacuteleacutements chimiques dans la substance le carbone (C) lhydrogegravene (H) et loxygegravene (O)

Une analyse quantitative lui permettant de deacuteterminer la composition centeacutesimale massique du carbone et de lhydrogegravene dans la masse m de la substance C=26l H=435 Afin de deacuteterminer le nombre datomes de carbone dhydrogegravene et doxygegravene de la substance il eacutecrit sa formule brute sous la forme CxHyOz ougrave x y et z sont des entiers naturels non nuls Il reacutealise ensuite la sublimation de la masse m = 460 g de la substance dans les conditions ougrave la pression est P=498107 Pa et la tempeacuterature est t = 27degC A la fin du changement deacutetat physique il recueille un volume V = 500 cm3 de gaz supposeacute parfait

1) Calculer le pourcentage massique de loxygegravene 2) Est-ce que cette sublimation a eacuteteacute faite dans les conditions normales de tempeacuteratures et de pression (CNTP) Justifier 3) Deacuteterminer la quantiteacute de matiegravere de cette substance puis deacuteduire sa masse molaire et sa densiteacute 4) Deacuteterminer sa formule brute et proposer une formule deacuteveloppeacutee possible 5) Calculer le nombre de moleacutecules contenu dans cette substance

On donne M (H) = 1 gmol-1 M (C) = 12 g mol-1 M (0) = 16 g mol-1 constante des gaz parfaits R = 831 SI nombre drsquoAvogadro NA = 602102s mol-1

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REACTION CHIMIQUE EQUATION ndash BILAN

Exercice 1 Equilibrer les eacutequations suivantes

Exercice 3 Lrsquoaluminium reacuteagit avec lrsquooxyde de manganegravese MnO2 pour donner du manganegravese et de lrsquooxyde drsquoaluminium Al2O3

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan traduisant cette reacuteaction 2) Quelle est la masse drsquoaluminium neacutecessaire pour preacuteparer une masse de 1 kg de manganegravese

Exercice 4 On brucircle m = 5 g de soufre dans un flacon renfermant V =2L de dioxygegravene volume mesureacute dans les CNTP

1) Restera-t-il du soufre agrave la fin de la reacuteaction Si oui calculer la masse correspondante 2) Calculer la masse et le volume du produit obtenu

Exercice 5 On fait brucircler 20g drsquoun eacutechantillon de charbon de bois dans du dioxygegravene on obtient 616g de dioxyde de carbone

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan 2) Deacuteterminer le pourcentage de carbone pur contenu dans le morceau de charbon

Exercice 6 Le dioxyde de soufre peut ecirctre preacutepareacute par action de sulfure de fer (pyrite) sur le dioxygegravene Il se forme en mecircme temps de lrsquooxyde de fer Fe2O3

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction 2) Quel volume de dioxyde de soufre peut-on espeacuterer obtenir agrave partir drsquoune tonne de pyrite Calculer alors la masse et le

volume de dioxygegravene neacutecessaire Les volumes gazeux sont mesureacutes dans les CNTP 3) Le rendement de la reacuteaction est en reacutealiteacute eacutegal agrave 80 Calculer le volume de dioxyde de soufre effectivement obtenu agrave

partir drsquoune tonne de pyrite Exercice 7

1) La combustion dans du dioxygegravene de 224cm3 drsquoun corps pur gazeux de formule CnH2n + 2 a donneacute 176g de dioxyde de carbone et de lrsquoeau

11 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction

12 Trouver la formule brute de lrsquohydrocarbure

13 Ecrire les formules de Lewis et deacuteveloppeacutee de ce composeacute

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2) La combustion complegravete dans du dioxygegravene de 1 litre drsquoun hydrocarbure gazeux de formule CxHy a neacutecessiteacute 5 litres de dioxygegravene et a donneacute 3 litres de dioxyde de carbone

21 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction

22 Trouver la formule brute de lrsquohydrocarbure Volumes gazeux mesureacutes dans les CNTP

Donneacutees en gmol-1 M(C) = 12 M(H) = 1 M(O) = 16 M(Fe) = 56 Exercice 8 On meacutelange 1g de poudre drsquoaluminium et 6g de diiode I2 La reacuteaction est amorceacutee par quelques gouttes drsquoeau (catalyseur)

a) On donne Al (Z=13) et I est un halogegravene Trouver la formule du produit formeacute en vous aidant des repreacutesentations de Lewis des atomes drsquoaluminium et drsquoiode

b) Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction c) La reacuteaction srsquoarrecircte par manque drsquoun des reacuteactifs Lequel calculer la masse du produit formeacute d) Quelle est la masse restante du reacuteactif en excegraves

Donneacutees M(Al)=27gmol M(I)=127gmol Exercice 9 Une essence drsquoautomobile a une masse volumique de 700kg m-3 On la suppose constitueacutee uniquement drsquooctane C8H18

a) Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la combustion de lrsquooctane dans le moteur de lrsquoautomobile en supposant qursquoil se forme du dioxyde de carbone et de lrsquoeau

b) Le reacuteservoir drsquoessence drsquoune automobile a une capaciteacute de 50L Lorsque toute lrsquoessence qursquoil contient est consommeacutee calculer

La masse de vapeur drsquoeau et de dioxyde de carbone rejeteacutee dans lrsquoatmosphegravere

La masse du dioxygegravene consommeacute

La masse drsquoair qui a circuleacute dans les tubulures du moteur sachant qursquoen nombre de moles la composition de lrsquoair est 80 de diazote N2 et 20 de dioxygegravene O2 On donne en gmol les masses molaires atomiques H 1 C 12 N 14 O 16 Exercice 10 Un meacutelange des deux alcanes propane (C3H8) et butane (C4H10) est soumis agrave une combustion eudiomeacutetrique en preacutesence de 112 cm3 de dioxygegravene Apregraves la combustion et le refroidissement des produits il se produit 68cm3 dioxyde de carbone(C02) et de lrsquoeau

1) Ecrire les eacutequations des reacuteactions qui ont lieu

2) Deacuteterminer la composition du meacutelange des alcanes sachant que tous les volumes sont mesureacutes dans les mecircmes conditions de tempeacuterature et de pression On donnera le volume de chacun des alcanes ainsi que le pourcentage (en quantiteacute de matiegravere) de chacun drsquoeux dans le meacutelange Exercice 11 On dispose drsquoun meacutelange drsquooxyde de fer II FeO et drsquooxyde de Fer III Fe2O3 de masse totale m=897g On fait reacuteagir ce meacutelange agrave haute tempeacuterature avec du dihydrogegravene Il se forme alors du Fer et de lrsquoeau

1) Ecrire les eacutequations bilan des deux reacuteactions 2) On obtient 292g drsquoeau et les deux oxydes ont disparu Deacuteterminer la composition initiale du meacutelange crsquoest-agrave-dire les

masses des deux oxydes

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GENERALITES SUR LES SOLUTIONS AQUEUSES

Donneacutees en gmol-1 M(C) = 12 M(H) = 1 M(O) = 16 M(Fe) = 56 M(Al) = 27 M(S) = 32 M(Na) = 23 M(N) = 14 M(Ca) = 40 M(Cl) = 355 Exercice 1 1) Donner les noms des ions suivants K+ Mg2+ Al3+ O2- SO4

2- H3O+ MnO4- Cr2O7

2- 2) Donner les formules des composeacutes ioniques dont les noms sont chlorure de potassium chlorure de magneacutesium

oxyde de magneacutesium carbonate drsquoaluminium nitrate drsquoargent Exercice 2 1) Quelle masse de sulfate drsquoaluminium Al2(SO4)3 faut-il dissoudre dans de lrsquoeau pour obtenir 500 cm3 drsquoune solution

de concentration 002 mol L-1 en ion Al3+ 2) Quelle est alors la valeur de la concentration en ion sulfate

Exercice 3 1) On dissout 5 g de cristaux de chlorure de sodium dans de lrsquoeau On complegravete par de lrsquoeau le volume agrave 500 mL

Trouver la concentration molaire C de la solution Calculer [Na+] et [Cl-] 2) On dispose de 200 mL drsquoune solution de sulfate de sodium de concentration molaire C = 210-2 molL-1

ndash Calculer la masse de sulfate de sodium Na2SO4 contenue dans la solution ndash Calculer [Na+] et [SO4

2-] Exercice 4 1) On dissout sans variation de volume 342 g de sulfate drsquoaluminium dans 500 mL drsquoeau

ndash Calculer la concentration massique puis la concentration molaire C de la solution ndash Calculer les concentrations molaires des ions aluminium et sulfate

2) On preacutepare 250 mL de solution de sulfate de potassium en dissolvant dans lrsquoeau 435 g de solide ionique K2SO4

ndash Calculer la concentration molaire de chacun des ions preacutesents en solution ndash Quel volume drsquoeau faut-il ajouter aux 250 mL de la solution preacuteceacutedente pour obtenir une solution telle que lrsquoon

ait [SO42-] = 002 molL Exercice 5 Une solution A de volume VA = 05 L contient 012 mol de nitrate de sodium Une solution B de volume VB = 15 L a eacuteteacute obtenue par dissolution dans lrsquoeau de 125g de nitrate de calcium solide ionique de formule Ca(NO3)2 1) On preacutelegraveve agrave la pipette 10 cm3 de la solution A Calculer le nombre de moles de chacun des ions preacutesents dans

cette prise drsquoessai 2) On meacutelange dans une fiole jaugeacutee 10 cm3 A 20 cm3 de la solution B et on complegravete avec de lrsquoeau jusqursquoagrave ce que

le volume total soit de 100 cm3 Calculer la concentration de chacun des ions dans cette derniegravere solution On donne masses molaires en gmol-1 nitrate de sodium 85 nitrate de calcium 164 Exercice 6

Compleacuteter le tableau

Formule C ( molL-1) [anion] (molL-1) [cation] (molL-1)

MgSO4 0035

CaCl2 0104

Na2CO3 027

Na3PO4 0063

FeCl3 057

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SOLUTIONS AQUEUSES ACIDES

Exercice 1 Questions des cours 1-1 Parmi des produits drsquousage courant utiliseacutes comme boissons condiments ou produits drsquoentretien meacutenager que vous reconnaissez distinguer ceux qui correspondent agrave des solutions acides 1-2 Rappeler leurs couleurs prises avec un indicateur coloreacute de votre choix 2-1 Que peut-on mettre en eacutevidence expeacuterimentalement lors de la dissolution du chlorure drsquohydrogegravene dans lrsquoeau 2-2 Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction qui accompagne cette mise en solution du chlorure drsquohydrogegravene dans lrsquoeau 3- Le chlorure drsquohydrogegravene est-il un composeacute ionique ou moleacuteculaire 4- Que se passe t-il quand on verse du nitrate drsquoargent dans une solution drsquoacide chlorhydrique 5-1 Peut-on identifier un acide au laboratoire en le goucirctant ou en le touchant 5-2 Que faut-il faire dans le cas eacutecheacuteant Exercice 2 Le gaz chlorure drsquohydrogegravene est un composeacute moleacuteculaire formeacute drsquoun atome drsquohydrogegravene et drsquoun atome de chlore il est obtenu en faisant reacuteagir agrave chaud de lrsquoacide sulfurique sur du chlorure de sodium On le recueille dans un flacon en plastique par deacuteplacement drsquoair 1- Ecrire la formule du gaz chlorure drsquohydrogegravene 2- Donner le scheacutema du montage 3- Comment pouvez-vous vous assurer que le flacon est entiegraverement rempli 4- Rappeler les proprieacuteteacutes du gaz chlorhydrique Exercice 3 Texte Scientifique solution acide et solution basique Preacuteparation des solutions drsquoinfusion drsquooseille du jus de citron du jus de tamarin de solution de lessive de cendre Mettons deux centimegravetres cubes de chaque substance dans un tube agrave essai Dans chaque tube versons quelques gouttes de BBT Nous disposons de deux tubes agrave essai lrsquoun contenant de lrsquoacide chlorhydrique et lrsquoautre de lrsquoeau distilleacutee avec chacun quelques gouttes de BBT Les tubes contenant lrsquoacide chlorhydrique la solution drsquoinfusion drsquooseille du jus de citron du jus de tamarin virent au jaune avec le BBT Le tube contenant la solution de lessive de cendre donne une coloration bleue avec le BBT tandis que lrsquoeau distilleacutee reste verte avec le BBT Questions 1- Que signifie BBT 2- Le titre du texte est-il conforme Si non ameacuteliorer ce titre 3- Comment preacutepare-t- on la solution drsquoinfusion drsquooseille le jus de citron 4- Comment preacutepare-t- on la solution drsquoacide chlorhydrique agrave partir drsquoune solution commerciale tregraves concentreacutee 5- Relever les solutions acides citeacutes dans ce texte

Exercice 4

1- Une solution de volume V = 250 mL est obtenue en dissolvant 12 mmol de saccharose dans de lrsquoeau Quelle est la

concentration molaire de saccharose 2- Quelle est la quantiteacute drsquoacide benzoiumlque contenue dans un volume V = 23 mL drsquoune solution drsquoacide benzoiumlque agrave la

concentration molaire C = 1510-2 molL-1 Exercice 5 1-1 Un adolescent doit absorber 75 mg de vitamine C de masse molaire M = 176 g mol par jour Quelle est la quantiteacute de vitamine C correspondante 1-2 Un jus de fruit contient de la vitamine C agrave la concentration molaire C = 23 mmolL-1Quel volume de jus de fruit un adolescent doit-il boire dans la journeacutee pour absorber sa quantiteacute quotidienne de vitamine C 2) Les boissons au cola contiennent de lrsquoacide phosphorique H3PO4 Leur concentration molaire en acide phosphorique est de lrsquoordre de 15 mmolL-1 Quelle est la concentration massique en acide phosphorique Exercice 6 1- Les boissons au cola contiennent de lrsquoacide phosphorique H3PO4 Leur concentration molaire en acide phosphorique

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est de lrsquoordre de 15 mmolL-1 Quelle est la concentration massique en acide phosphorique

2- Lrsquohextril est une solution de bain de bouche Le principe actif de ce meacutedicament est lrsquohexeacutetidine de formule brute

C21H45N3 Calculer sa concentration molaire sachant que sa concentration massique est 1 gL-1

Exercice 7

On a un meacutelange sous forme de poudre de cuivre de zinc et daluminium On ajoute de lacide chlorhydrique en excegraves agrave 105 g de ce meacutelange Apregraves reacuteaction il reste un reacutesidu solide de 24 g et le gaz qui sest deacutegageacute lors de lattaque par lacide occupe un volume de 566 L

1- Ecrire les eacutequations entre lacide chlorhydrique les meacutetaux attaquables

2- Quelle est la nature du gaz deacutegageacute Justifier votre reacuteponse

3- Calculer la composition du meacutelange en pourcentage massique

On donne M(Cu)=635 M(Al)=27 M(Zn)=654 g mol-1 volume molaire 224 Lmol-1 on rappelle que lrsquoacide nrsquoattaque pas le cuivre Exercice 8 1) Rappeler quelques consignes de seacutecuriteacute sur la consommation et lrsquoutilisation des produits acides 2) A quels ions sont dues les proprieacuteteacutes acides drsquoune solution 3) A 20degC 1 litre drsquoeau peut dissoudre 475L de chlorure drsquohydrogegravene si la dissolution srsquoeffectue sans variation de volume (Vm = 24 Lmol-1) 3-a) Calculer la concentration de la solution (H+ Cl-) 3-b) En deacuteduire la concentration des ions responsables agrave lrsquoaciditeacute de cette solution 3-c) Quelle la concentration des ions qui preacutecipite avec le nitrate drsquoargent

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SOLUTIONS AQUEUSES BASIQUES

Exercice1 1 Recopier et compleacuteter les phrases suivantes a) Dans une solution aqueuse dhydroxyde de sodium lion responsable de la basiciteacute est lion __________ lion __________ est lion Na+ b) Il faut toujours refermer un flacon de pastilles de soude et le conserver dans un endroit sec car ces pastilles absorbent lhumiditeacute de lair elles sont donc __________ Elles sont aussi deacuteliquescentes car les pastilles se __________ lentement dans cette humiditeacute c) Lhydroxyde de sodium est un produit corrosif car il peut exercer une action destructrice sur les __________ __________ Il faut donc porter des __________ pour le manipuler d) La solution dhydroxyde de sodium conduit le courant eacutelectrique Elle contient donc des __________ Lors de la dissolution leau a totalement __________ les moleacutecules dhydroxyde de sodium selon leacutequation bilan NaOH rarr ________ + ________ e) La solution de kheacutemeacute est une solution __________ car si on y ajoute quelques gouttes de __________ elle prend une coloration rose violaceacutee 2 Reacutepondre par vrai ou faux les phrases suivantes a) En preacutesence de BBT la solution de cendre prend la couleur bleue b) Les proprieacuteteacutes basiques de la soude sont dues aux ions Na+ c) Le cuivre et les ions hydroxyde forment un preacutecipiteacute bleu d) En meacutelangeant une solution de sulfate de zinc avec un tregraves gros excegraves de soude on obtient une solution e) En preacutesence de BBT le meacutelange formeacute de 1 mL dacide chlorhydrique deacutecimolaire et de 10 mL de soude molaire est bleu 3 Recopier les propositions justes et corriger celles qui sont fausses a) En meacutelangeant une solution de nitrate de cuivre et une solution de chlorure dhydrogegravene on obtient un preacutecipiteacute bleu dhydroxyde de cuivre b) Pour preacuteparer 1L de solution de soude agrave 01 molL-1 (deacutecimolaire) Abdoulaye pegravese 04g dhydroxyde de sodium exempt dhumiditeacute Il les introduit dans une fiole jaugeacutee de 1 L et complegravete jusquau trait de jauge avec de leau distilleacutee c) En meacutelangeant une solution de sulfate de fer (III) et une solution dammoniaque on obtient un preacutecipiteacute vert dhydroxyde de fer (III) d) En introduisant un excegraves de sulfate de zinc dans une solution dilueacutee de kheacutemeacute on obtient un abondant preacutecipiteacute blanc La solution de kheacutemeacute contient donc des ions OH- qui forment avec les ions Zn(II) un preacutecipiteacute de formule Zn(OH)2 e) En preacutesence de pheacutenolphtaleacuteine le liquide de batterie prend une coloration violette Si on ajoute 10 mL de solution de kheacutemeacute concentreacutee agrave 1 mL de liquide de batterie dilueacute en preacutesence de pheacutenolphtaleacuteine on obtient une solution incolore Exercice2

3- Votre professeur vous donne deux flacons A et B sans eacutetiquette contenant des solutions incolores et vous demande de les reconnaicirctre Pour cela il vous fait reacutealiser les tests suivants a) Donner le nom de la solution A en expliquant comment vous ecirctes arriveacute agrave cette conclusion

b) Donner le nom de la solution B en expliquant comment vous ecirctes arriveacute agrave cette conclusion 4- Sur les marcheacutes du Seacuteneacutegal on trouve un produit appeleacute kheacutemeacute Il se preacutesente sous la forme deacutecailles blanches et

est fortement corrosif Il est utiliseacute pour fabriquer du savon et comme produit de nettoyage a) Vous voulez preacuteparer 500 mL de solution aqueuse agrave 4 gL-1 de kheacutemeacute (solution A) Encadrer parmi la liste dappareils suivants ceux qui vous seront neacutecessaires balance ndash pipette de 5 mL ndash ballon rond de 500 mL ndash fiole jaugeacutee de 05L ndash entonnoir ndash pissette ndash fiole jaugeacutee de 100mL ndash gants de protection ndash spatule ndash eacuteprouvette gradueacutee de 1 L Deacutecrivez le mode opeacuteratoire de la dissolution b) Le marchand affirme que le kheacutemeacute est de la soude Proposez deux tests qui vont vous permettre de veacuterifier cette affirmation

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c) En supposant que laffirmation du marchand est vraie calculer la concentration molaire de la solution A d) Pour veacuterifier si le kheacutemeacute est de lhydroxyde de sodium pur Michel propose dintroduire assez de solution de sulfate de cuivre pour preacutecipiter tous les ions OH- contenus dans 100 mL de solution A puis de peser le preacutecipiteacute sec - Ecrire leacutequation bilan traduisant la reacuteaction de preacutecipitation - La masse de preacutecipiteacute obtenue apregraves filtration et seacutechage est m = 035 g Le kheacutemeacute est-il de lhydroxyde de sodium pur 3- Au cours dun repas Marcel affirme que le jus de bissap blanc quil est en train de boire est plus acide que le jus de tamarin que boit Demba Demba nest pas daccord Pour trancher ce diffeacuterend ils amegravenent les deux solutions au laboratoire et procegravedent au test suivant - Ils introduisent 50 mL de bissap blanc dans un beacutecher A et 50 mL de jus tamarin dans un beacutecher B Ils ajoutent 5 gouttes de BBT et 50 mL de solution de soude dilueacutee La solution contenue dans le beacutecher A se colore en vert alors que la solution contenue dans le beacutecher B se colore en bleu Ils en concluent que Marcel avait raison Justifier cette affirmation Donneacutees Masses molaires en gmol-1 H 1 - O 16 - Na 23 - Cu 635 Exercice3 On meacutelange -100mldrsquoune solution de soude 10-2molL-1 -et 200ml de solution drsquohydroxyde de calcium 10-3molL-1 Faites lrsquoinventaire des diffeacuterentes espegraveces en solution calculer les concentrations molaires respectives Exercice 4 On dispose de 5 mL drsquoune solution de potasse KOH Elle renferme en masse 25 de potasse pure Sa densiteacute par rapport agrave lrsquoeau est d = 13

1) Calculer la concentration molaire C de la solution On dilue la solution preacuteceacutedente agrave 15 litre Calculer la concentration molaire Crsquo de la nouvelle solution

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NOTION DE PH INDICATEURS COLORES

Exercice 1 Deacuteterminer les pH des solutions suivantes a) Acide chlorhydrique de concentration 210-2 molL-1 b) Acide nitrique de concentration 4510-3 molL-1 c) Soude de concentration 510-2 molL-1 d) Potasse de concentration 3110-4 molL-1 Les solutions sont prises agrave 25oC Exercice 2 La concentration des ions hydroxyde dans une solution aqueuse est eacutegale agrave 10-4molL-1 Calculer 1) La concentration des ions hydronium 2) Le pH de cette solution 3) Quelle est la couleur prise dans cette solution par - le BBT - la pheacutenolphtaleacuteine - lrsquoheacutelianthine Exercice 3 On dispose drsquoune solution de soude ( Na + + HO ndash ) de concentration de pH = 12 1 Calculer 11la concentration des ions oxonium 12 la concentration des ions hydroxyde 2 On veut diluer cette solution pour obtenir une solution agrave pH = 11 Pour cela on prend un volume v1 = 50 mL de la solution concentreacute et on ajoute de lrsquoeau Quel volume drsquoeau faut-il ajouter Exercice 4 Les questions sont indeacutependantes 1 A 60degC le pH de lrsquoeau pure est 65 Calculer les concentrations des ions hydronium et hydroxyde agrave cette tempeacuterature Calculer le produit ionique de lrsquoeau agrave cette tempeacuterature

2 A 50degC le produit ionique de lrsquoeau est 5610-14 Trouver agrave cette tempeacuterature le pH de lrsquoeau pure Exercice 5 Les questions sont indeacutependantes 1 A la tempeacuterature de 37 degC le pK e est eacutegal agrave 1372 a) Quel est le pH drsquoune solution neutre agrave cette tempeacuterature b) Un sang de pH eacutegal agrave 739 est-il neutre 2 A 10cm3 drsquoune solution de chlorure drsquohydrogegravene on ajoute 40cm3 drsquoeau et on obtient alors une solution de pH=27 Quelle est la concentration de la solution de chlorure drsquohydrogegravene initiale 3 on meacutelange 20cm3 drsquoune solution chlorhydrique de pH=31 avec 10cm3 de solution chlorhydrique de pH=23 Deacuteterminer le pH du meacutelange obtenu Exercice 6 Pour eacutevaluer le pH dune solution aqueuse (S) on effectue divers preacutelegravevements agrave lrsquoaide de beacutechers On ajoute ensuite dans chacun des beacutechers un indicateur coloreacute On obtient les reacutesultats suivants

Heacutelianthine Bleu de bromocreacutesol

Bleu de bromothymol

rouge de meacutethyle

couleur de la solution orange vert jaune orange

1) Evaluer le pH de la solution (S) en utilisant les reacutesultats ci-dessus et le tableau suivant

Indicateur Teinte Zone de virage Teinte

Heacutelianthine rouge 31 - 44 jaune

Bleu de bromocreacutesol jaune 38 - 54 bleu

Bleu de bromothymol jaune 60 ndash 76 bleu

rouge de meacutethyle rouge 42 ndash 62 jaune

2) Lrsquoutilisation de lrsquoun des indicateurs coloreacutes est superflue Quel est cet indicateur Expliquer 3) Apregraves deacutetermination du pH de la solution agrave lrsquoaide drsquoun pH-megravetre on calcule la valeur de la concentration en ions hydroxyde On trouve [OH-] = 210-10 molL-1 Quelle est la valeur mesureacutee du pH de la solution (S) Cette valeur est-elle en accord avec le reacutesultat obtenu agrave lrsquoaide des indicateurs coloreacutes

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41

hp 42

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IA RUFISQUE LYCEE DE KOUNOUNE

DEVOIR Ndeg1 DE

SCIENCES PHYSIQUES

Classe 2nde S 20152016

Dureacutee 2 heures

Prof MDiagne

Email diagnensisyahoofr

Exercice1 (6pts)

1) On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant 20g drsquohydrogegravene et 200g drsquooxygegravene apregraves

jaillissement de lrsquoeacutetincelle et refroidissement

c) Quelles sont la nature et la masse du gaz restant (2pts) d) Quelle est la masse drsquoeau obtenue (1pt)

2) a) Calculer le volume drsquohydrogegravene neacutecessaire pour faire disparaicirctre 200ml drsquooxygegravene (1pt)

b) Si le meacutelange srsquoeffectue dans les proportions ougrave VH=2VO exprimer le volume du meacutelange gazeux

en fonction du volume de dihydrogegravene (1pt)

c) calculer le volume de ce meacutelange gazeux (1pt)

Exercice2 (8pts)

Lrsquoenregistrement 1 ci-dessous repreacutesente dans le reacutefeacuterentiel terrestre les positions Ei drsquoun enfant en

rollers sur un tremplin Ces positions sont inscrites agrave intervalles de temps eacutegaux = 020 s agrave lrsquoeacutechelle 120783

120784

1- Sans effectuer de calculs quel est le qualificatif (rectiligne circulaire ou curviligne) que lrsquoon peut attribuer aux diffeacuterentes portions de trajectoire prise successivement par le mobile Justifier la reacuteponse (15pt)

2- Entre quels points le mouvement est-il rectiligne uniforme Calculer alors sa vitesse Repreacutesenter le

vecteur vitesse instantaneacute en 119959ሬሬԦ120783120782 en E10 (25pt= 05 +1+1) 3- Calculer sa vitesse moyenne entre E0 et E6 (1pt) 4- Deacuteterminer les valeurs de 119959120785 et 119959120783120790 vitesses instantaneacutees du point E aux instants t3 et t18 Repreacutesenter

les vecteurs vitesse 119959ሬሬԦ120785 et 119959ሬሬԦ120783120790 (3pts)

NB Repreacutesenter ces vecteurs vitesse en utilisant comme eacutechelle 1 cm 2 ms-1

Exercice3 (6pts)

Un disque horizontal tourne autour drsquoun axe vertical ∆ passant par son centre O Une petite lampe dont

le filament est quasi ponctuel est fixeacute sur le disque agrave la distance d=25cm du centre Elle eacutemet des

eacuteclairs tregraves brefs seacutepareacutes par des intervalles de temps eacutegaux τ =002s La figure suivante

(lrsquoenregistrement 2) reproduit la photographie des positions successives L1 L 2 helliphellip de la lampe au cours

de son mouvement agrave lrsquoeacutechelle120783

120783120782

1) Quelle est la nature du mouvement de la lampe (05pt) 2) Deacutefinir la peacuteriode et la freacutequence (1pt) 3) Calculer la peacuteriode la freacutequence et la vitesse angulaire de rotation du disque (15pt) 4) Quelle est la vitesse de la lampe (1pt)

5) Dessiner le vecteur vitesse de la lampe aux points L1 L5 et L8 en prenant pour eacutechelle 1cm rarr 1ms (15pt) Le vecteur vitesse est-il constant au cours du mouvement (05pt)

hp 43

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Document agrave rendre avec la copie

Classe 2nde S

Preacutenom(s) Nom

Lrsquoenregistrement 1

Lrsquoenregistrement 2

hp 44

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LYCEE TAMBA COMMUNE Anneacutee scolaire 2011-2012 Classes 2nde SA 2nde SB et 2nde SC Prof MDIAGNE-MCOULIBALY

DEVOIR DE SCIENCES PHYSIQUES NdegI IDU PREMIER SEMESTRE

Exercice1 1-1 Donner la structure eacutelectronique la formule eacutelectronique et le scheacutema de Lewis

des eacuteleacutements suivants F(Z=9) Na(Z=11) Mg(Z=12) Ca (Z=20) 1-2 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode du tableau de classification appartient chaque eacuteleacutement

1-3 Quels ions ont ndashils tendance agrave donner Exercice2

Soit 119927120783120787120785120785 un noyau de lrsquoatome de phosphore

2-1 Deacuteterminer le nombre de protons de neutrons et drsquoeacutelectrons de lrsquoatome

2-2 Calculer la masse du noyau et celle de lrsquoatome Faire la comparaison 2-3 Quelle est la charge de lrsquoatome 2-4 Quelle est la charge du noyau

2-5 Donner la formule eacutelectronique du phosphore son scheacutema de Lewis et sa place dans le tableau de classification peacuteriodique

Donneacutees mpasympmnasymp167 10-27kg=1u meacute=91 10-31kg e=charge eacuteleacutementaire=1610-

19C Exercice3

Une bille de poids P = 50N est maintenue en eacutequilibre le long drsquoun plan inclineacute drsquoun angle α = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontal agrave lrsquoaide drsquoun fil (voir figure)

3-1 Faire le bilan des forces qui srsquoexercent sur la bille

3-2 Repreacutesenter ces forces sans tenir compte de lrsquoordre de

Grandeur On preacutecisera si la force consideacutereacutee est une

force de contact ou agrave distance

3-3 En choisissant un repegravere orthonormeacute dont lrsquoaxe xrsquox est

parallegravele au plan inclineacute et orienteacute vers le haut et un axe yrsquoy orienteacute aussi vers le haut deacuteterminer les coordonneacutees

de chaque force dans ce repegravere

3-4 Sachant que la somme vectorielle de ces forces est nulle Calculer alors lrsquointensiteacute de

la tension du fil et de la reacuteaction du plan

hp 45

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3-5 Quelles sont les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par la bille sur le plan inclineacute

Repreacutesenter cette force sur un autre scheacutema Exercice4

Dans le repegravere (O119946Ԧ119947Ԧ) sont repreacutesenteacutees des forces 119917ሬሬԦ1 119917ሬሬԦ2et 119917ሬሬԦ 3 avec F1=10N F2=15N

et F3=20N 4-1 Deacuteterminer les coordonneacutees de chaque force

4-2 En deacuteduire les coordonneacutees de 119917ሬሬԦ reacutesultante des trois forces On donne 120630=30deg y

119917ሬሬԦ2 120630 119946Ԧ

xrsquo 119947Ԧ 119917ሬሬԦ1 x

119917ሬሬԦ 3

Complexe Islamique Daroul Imane 20162017 Dureacutee 3H

Prof MDiagne

2nde S

COMPOSITION DE SCIENCES PHYSIQUES DU 1ER SEMESTRE CHIMIE (8points)

Exercice1 (5pts) Donneeacute mpasymp 119950n= 16710-27kg meacute=9110-31kg

Soit deux espegraveces chimiques repreacutesenteacutees par 119935119937120783119912120783

1 et 119935119937120784119912120784

2

1- La charge eacutelectrique du noyau X1 est eacutegale agrave 19210-18C 11 Deacuteterminer la valeur du numeacutero atomique Z1 de lrsquoespegravece X1

12 La masse du noyau de X1 est eacutegale agrave 400810-26kg Deacuteterminer le nombre de masse de A1 de lrsquoespegravece X1 En deacuteduire le nombre de neutrons N1 qursquoil contient

2- Sachant que X2 est isotope de X1 et que le nombre de neutron N2 de lrsquoespegravece X2 est tel que N2=N1 +2 Exprimer le nombre de masse A2 en fonction de N1 et de Z1 puis calculer A2

3- Etablir la formule eacutelectronique de lrsquoeacuteleacutement X2 dans quelle peacuteriode et dans quelle colonne de la classification se trouve lrsquoeacuteleacutement correspondant identifier lrsquoeacuteleacutement par

son symbole et son nom Exercice2 (3pts)

1) Ecrire les formules de Lewis des atomes suivants hydrogegravene (Z=1) carbone(Z=6)

oxygegravene(Z=8) chlore(Z=17) et soufre(Z=16) 2) Ecrire les formules de Lewis puis les formules deacuteveloppeacutees des composeacutes suivants

H2O2 H2SO4 H2CO3 PCl3 C3H6 3) Compleacuteter le tableau suivant

Nom du composeacute Formule ionique Formule statistique

Carbonate de helliphelliphellip (2Li+ + 119914119926120785120784minus)

Sulfate drsquoammonium

Phosphate de helliphelliphellip Ca3(PO4)2

( Al3+ + 3Cl-)

Oxyde de magneacutesium

Physique (12points)

hp 46

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Exercice1 (4 pts) Un solide (S) de poids P=5N accrocheacute comprime un ressort de raideur k=100Nm

repose sans frottement sur une table inclineacute drsquoun angle 120514 =30deg par rapport agrave lrsquohorizontale La direction du ressort du ressort est parallegravele au plan inclineacute

1) Repreacutesenter les forces suivantes (15pt)

a) La reacuteaction 119825ሬሬԦ que la table exerce sur lrsquoobjet

b) La tension 119827ሬሬԦ que le ressort exerce sur lrsquoobjet

c) Le poids 119823ሬሬԦ que la terre exerce sur lrsquoobjet

2) Sachant que 119823ሬሬԦ + 119827ሬሬԦ + 119825ሬሬԦ =119822ሬሬԦ deacuteterminer les intensiteacutes de 119827ሬሬԦ et de 119825ሬሬԦ (2 pts) 3) En deacuteduire lrsquoallongement x du ressort (05 pt)

Exercice 2(4pts)

On eacutetalonne un ressort agrave lrsquoaide de diffeacuterentes masses marqueacutees On note l O la longueur agrave vide du ressort On dresse le tableau ci-dessous m(g) 150 300 550 700 900

l (cm) 12 20 32 42 52

1) Repreacutesenter la courbe P=f(l) en prenant g=10Nkg (1pt)

Echelle En abscisse 1cm pour l =4cm En ordonneacutee 1cm pour 05N 2) En deacuteduire une relation entre P et l (1pt)

3) Deacuteterminer la longueur agrave vide du ressort et sa constante de raideur k (1pt) 4) Quelle doit ecirctre la longueur du ressort pour une masse m=490g en deacuteduire

lrsquoallongement correspondant (1pt)

Exercice 3(4pts) Une table agrave coussin drsquoair permet drsquoeacutetudier le mouvement drsquoun solide

On a repreacutesenteacute ci-dessous les traceacutes donneacutes par deux solides A et B en mouvement sur la table La dureacutee seacuteparant deux points conseacutecutifs est de 10ms

Voici agrave lrsquoeacutechelle 120783

120783120782 la repreacutesentation des enregistrements

1) Indiquer pour chaque essai la nature du mouvement du solide Justifier (1pt) 2) Calculer la vitesse du solide A en ms arrondi agrave 001pregraves (1pt) 3) Le solide B se deacuteplace de B0 agrave B5

a) Calculer la vitesse moyenne entre B2 et B3 (1pt) b) Deacuteterminer les caracteacuteristiques du vecteur vitesse instantaneacutee du solide B au point B4

(1pt)

hp 47

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Fin de sujet

Complexe islamique Daroul Imane Anneacutee Scolaire 2016 - 2017

MDIAGNE 120784119951119941 119930

DEVOIR 1 DE SCIENCES PHYSIQUES ( SEMESTRE 2 02 HEURES)

EXERCICE 1 (5points)

On dispose drsquoune masse de 258g de fer que lrsquoon fait brucircler dans un flacon de dioxygegravene dont le volume

est 500cm3 Il se forme alors de lrsquooxyde magneacutetique de fer( Fe3O4 )

La masse volumique du dioxygegravene est eacutegale agrave 12gL-1 dans les conditions de lrsquoexpeacuterience

1- Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction

2- Dresser le tableau drsquoavancement permettant drsquoeacutetudier la transformation

3- Deacuteterminer lrsquoavancement maximale xmax Quel est reacuteactif utiliseacute en deacutefaut

4- Calculer la masse de lrsquooxyde magneacutetique de fer formeacutee

5- Quelle est la masse restante du reacuteactif en excegraves

6- En reacutealiteacute il se forme une masse m2=2g de lrsquooxyde magneacutetique de fer Calculer le rendement η de

cette reacuteaction M(Fe)=56gmol-1

Exercice2 (3points)

Equilibrer les eacutequations suivantes

a) NH3 + O2 rarr NO + H2O

b) CO + Fe3O4 rarr CO2 + Fe

c) Fe + H3O+ Fe2+ + H2 + H2O

hp 48

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d) CnH2n + O2 rarr CO2 + H2O

Exercice3 (6points)

Une tension parallegravele au plan inclineacute est appliqueacutee en

A sur la circonfeacuterence dun disque de masse M = 4 kg

et de rayon R = 10 cm Si le disque roule sans glisser

autour de I (point de contact entre le plan inclineacute et le

disque)

1- En appliquant le theacuteoregraveme des moments quelle

doit ecirctre la valeur de la tension dans la corde

on donne g=10Nkg

2- Donner les caracteacuteristiques de 119929ሬሬԦ au point I

Exercice4 (6points)

Une poutre OC de poids P=100 N et de longueur L

supporte une charge de Prsquo=300 N agrave son extreacutemiteacute droite

en C Un cacircble AB relieacute agrave un mur maintient la poutre en

eacutequilibre

(a) En appliquant le theacuteoregraveme des moments quelle doit

ecirctre la tension dans le cacircble (axe est en O)

(b) Quelles sont les composantes (horizontale et verticale) de la force exerceacutee par le mur sur la

poutre

PRENOM NOM COMPLEXE ISLAMIQUE DAROUL IMANE CLASSE 2S

Juillet 2017 Dureacutee 3 h 30 Prof MDiagne

C O M P O S I T I O N N deg 2 d e S P

TOUT DOCUMENT INTERDIT Lrsquousage de calculatrices scientifiques agrave meacutemoire est autoriseacute

Les reacutesultats numeacuteriques doivent ecirctre preacuteceacutedeacutes drsquoun calcul litteacuteral La preacutesentation et la reacutedaction font partie du sujet et interviennent dans la notation

CHIMIE

Exercice 1 sur 4 points On reacutealise un meacutelange drsquooxyde de fer Fe2O3 et de poudre drsquoaluminium puis on deacuteclenche la reacuteaction on obtient du fer Fe et de lrsquooxyde drsquoaluminium Al2O3

1 Ecrire et eacutequilibrer lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction (05 point) 2 Quelles masses drsquooxyde de fer et drsquoaluminium pris en proportions stœchiomeacutetriques faut-il meacutelanger pour obtenir 196 g de fer (1 point) 3 On fait reacuteagir 200 g drsquooxyde de fer et 85 g drsquoaluminium 31 Quel est le reacuteactif limitant Justifier (1 point) 32 Calculer les masses des produits formeacutes et du reacuteactif restant (15 point) Donneacutees Masses molaires atomiques en gmol Fe 56 O 16 Al 27 Exercice 2 sur 4 points

hp 49

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Une solution A de volume VA=05L contient 012 mol de nitrate de sodium (NaNO3)Une solution B de volume VB=15L a eacuteteacute obtenue par dissolution dans lrsquoeau de 492 g de nitrate de calcium solide ionique de formule Ca(NO3)2 1 Calculer la concentration molaire de la solution A (05 point) 2 Calculer la concentration molaire de la solution B (05 point) 3 Ecrire les diffeacuterentes eacutequations de dissolution (1 point) 4 On meacutelange dans une fiole jaugeacutee 10cm3 de la solution A et 20cm3 de la solution B et on complegravete avec de lrsquoeau jusqursquoagrave ce que le volume total soit de 100cm3

41 Calculer la concentration molaire de chacun des ions preacutesents dans le meacutelange (15 point) 42 Veacuterifier la neutraliteacute eacutelectrique du meacutelange (05 point) Donneacutees Masses molaires atomiques en gmol Na 23 O 16 S 32 Ca 40 N 14

PHYSIQUE Exercice 1 sur 35 points Une tige homogegravene OA de masse m=100g de longueur l peux tourner dans un plan vertical autour drsquoun axe

horizontal (∆) passant par O un fil accrocheacute en un point B tel que BA = 120783

120785 OA exerce sur la tige une tension T

horizontale lrsquoeacutequilibre la tige forme un angle α=45deg avec la verticale

1 Repreacutesenter toutes les forces qui srsquoexercent sur la tige (075 points) 2 Calculer la tension du fil (15 points) 3 Deacuteterminer les caracteacuteristiques de la reacuteaction de lrsquoaxe en O sur la tige (125 points)

Exercice 2 sur 3 points On considegravere le circuit eacutelectrique ci-dessous On donne I = 15 A I1= 05 A I3 = 04 A et I5 = 06 A

11 Deacuteterminer les intensiteacutes I2 I4 I6 I7 I8 (125 points) 12 Quel est le nombre drsquoeacutelectrons fourni par le geacuteneacuterateur en une seconde (025 point) 2 On place un ampegraveremegravetre dans le circuit pour mesurer lrsquointensiteacute du courant principal I Sachant que lrsquoampegraveremegravetre

de classe 15 comportent 150 divisions et possegravede les calibres suivants 05A 1A 2A et 5A 21 Quel est le calibre le mieux adapteacute pour la mesure de lrsquointensiteacute du courant principal Justifier(05 point) 22 Trouver la lecture correspondante (05 point) 23 Calculer lrsquoincertitude absolue ΔI et lrsquoincertitude relative (05 point)

Exercice 3 sur 55 points Partie A

hp 50

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Dans une partie de circuit repreacutesenteacute ci-dessous on a mesureacute les tensions suivantes UAB = 20 V UAC = 60 V UAE = 48 V et UAD = 80 V 1 Preacuteciser sur le scheacutema le branchement et les bornes du voltmegravetre pour mesure la tension UAC 2 Le multimegravetre utiliseacute possegravede plusieurs calibre 1 000 V 200 V 20 V 2 V et 200 mV Quel est le calibre le mieux adapteacute agrave la mesure de UAC 3 Repreacutesenter les flegraveches correspondant aux tensions UAC et UAE 4 Calculer la valeur des tensions UBC UBE UDE UCD et UEC Partie B

1- Un geacuteneacuterateur est relieacute agrave la voie A de lrsquooscilloscope On visualise quelques oscillogrammes (voir ci-dessous) Faire correspondre le nom du geacuteneacuterateur utiliseacute (pile geacuteneacuterateur de tension sinusoiumldale geacuteneacuterateur de tension alternative)

2- Pour chaque oscillogramme deacuteterminer la valeur de la tension maximale du geacuteneacuterateur 3- Pour chaque oscillogramme donner la peacuteriode T apregraves lrsquoavoir deacutefinie et calculer la freacutequence

hp 51

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Page 2: D’EVALUATIONS SECONDE S - e-monsite

2

Pour reacuteussir ou simplement ameacuteliorer vos reacutesultats en sciences physiques

La physique et la chimie sont des matiegraveres difficiles quil est indispensable de travailler reacuteguliegraverement pour

acqueacuterir les techniques de calcul neacutecessaires et obtenir un bon niveau

Voici une meacutethode qui a fait ces preuves Les eacutelegraveves qui lappliquent arrivent agrave des reacutesultats spectaculaires

allant jusquagrave obtenir une note de lordre de 1820 (ou plus) au baccalaureacuteat

Mateacuteriel neacutecessaire

Votre cours pris en classe (car rien ne remplacera les explications de votre professeur)

Du papier un crayon une gomme (indispensable)

Une calculatrice scientifique

Votre livre

Web

Les annales du bac si vous ecirctes en TS

Meacutethode de travail

Pour ecirctre efficace il est indispensable de respecter lordre ci-dessous (ne pas sauter les eacutetapes)

1 Apprendre votre cours Il est souhaitable de faire une fiche de reacutesumeacute eacutecrite de votre main (de faccedilon agrave

meacutemoriser) pour chaque chapitre Vous pouvez utilizer le cours pris en classe et votre livre

2 Faire des exercices simples pour inteacutegrer les techniques de calcul Par exemple reprendre les exercices

drsquoapplications du cours

Attention une lecture superficielle napporte rien Il faut travailler avec du papier et un crayon Dans un

premier temps mettez la correction de cocircteacute regardez-la (eacuteventuellement) uniquement apregraves avoir chercheacute

un certain temps Cest en vous heurtant aux difficulteacutes que vous progresserez (un peu comme

lentrainement dun sportif)

3 Vous pouvez maintenant vous attaquer agrave des exercices plus difficiles (faites en le plus possible en appliquant

la mecircme meacutethode que preacuteceacutedemment) Par exemple les derniers exercices de chaque chapitre (supposeacute

plus difficile) les annales du bac si vous ecirctes en TS ou toute autre source disponible

Renouvelez ce travail pour chaque chapitre

Je vous souhaite beaucoup de plaisir et de reacuteussite dans leacutetude de cette matiegravere passionnante

Retrouver tous mes travaux seacuteries drsquoexercices et cours sur httpdiagnephysiquechimiee-monsitecom

MMouhammed Diagne professeur drsquoenseignement secondaire au Lyceacutee de Parcelle Assainie U13 et au

Complexe Islamique Daroul Imane

Email diagnensisyahoofr

Quelques conseils

3

4

G0 G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 G8

bull bull bull bull bull bull bull bull bull

t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8

P1 GENERALITES SUR LE MOUVEMENT ndash VITESSE

Exercice 1 Dans un repegravere orthonormeacute le mouvement drsquoun point est deacutefini par les relations x=5t+2 et y=t-3 1-) Trouver les coordonneacutees de ce point agrave lrsquoinstant t=4s puis agrave t=6s 2-) Quelle est la longueur parcourue entre les instant 2s et 7s Exercice 2 Un automobiliste quitte Dakar agrave 7H 30min et se dirige vers Tambacounda distant environ de 480km Il arrive agrave Kaolack ougrave il fait une escale de 1H 30min De Kaolack agrave Tamba lrsquoautomobiliste roule agrave la vitesse constante de 80kmh il arrive agrave destination agrave 16hH 20min La distance Dakar Kaolack est de 80km

1- Evaluer la dureacutee du trajet Kaolack Tamba 2- Calculer la vitesse moyenne du veacutehicule entre Dakar et Kaolack 3- Que vaut cette vitesse moyenne entre Dakar et Tamba

Exercice 3 Un automobiliste effectue le trajet Dakar - Tamba Il part de Dakar agrave 6 h du matin Il passe agrave Mbour agrave 6 h 27 min le compteur kilomeacutetrique remis agrave zeacutero au deacutepart de Dakar indiquant x1 = 50 km Il arrive agrave Kaolack agrave 7 h 03 min (x2 = 110 km) ougrave il arrecircte 17 min pour prendre un petit deacutejeuner Il passe agrave Kaffrine agrave 8 h 35 min (x3 = 310 km) Il arrive agrave Kounghelle agrave 12 h 15 min (x4 = 450 km) ougrave il arrecircte 1h 15 min pour deacutejeuner Il passe agrave Koumpentoune 14 h 40 min (x5= 580 km) et il arrive enfin agrave Tamba agrave 15 h 40 min (x6= 700 km) 1 Tracer le diagramme du mouvement cest-agrave-dire la distance parcourue en fonction du temps Sur ce graphique 1 cm repreacutesentera 80 min pour les dureacutees et 1 cm repreacutesentera 100 km pour les distances 2 Quelle est la vitesse moyenne de lrsquoautomobile entre Dakar et Tamba 3 Sur quels trajets entre deux villes la vitesse moyenne de lrsquoautomobiliste est-elle la plus grande La plus faible Peut-on retrouver ces trajets rapidement agrave lrsquoaide du diagramme du mouvement 4 A lrsquoaide du diagramme du mouvement donner a) la date agrave laquelle le compteur kilomeacutetrique indique 500 km b) lrsquoindication du compteur agrave la date t = 12 h Exercice 4 Sur une table agrave coussin dair le centre dinertie G dun mobile apporteur laisse les traces suivantes agrave intervalles de

temps reacuteguliers = 40ms Leacutechelle de la reproduction du dessin est de 15

1) Quelle est la nature de la trajectoire 2) Calculer la valeur de la vitesse moyenne entre t0 et t1 t3 et t4 t5 et t6 Conclure 3) Calculer et repreacutesenter le vecteur vitesse instantaneacutee du mobile aux instants t3 t4 et t5

Exercice 5 Un palet est attacheacute agrave un eacutelastique fixeacute en un point O de la table agrave coussin dair Leacutelastique est tendu et le palet

lacirccheacute La figure ci-dessous donne la position du centre dinertie G du palet agrave intervalles de temps reacuteguliers = 20micros agrave partir dune position Ao de G

1) Quelle est la nature de la trajectoire Justifier 2) Quelle est la nature du mouvement Justifier 3) Calculer la valeur de la vitesse moyenne du point M entre t0 et t8 et entre t2 et t4 4) Repreacutesentez le vecteur vitesse du mobile au point A3

Exercice 6 Sur une table agrave coussin drsquoair on a releveacute la trajectoire drsquoun point M drsquoun mobile (voir figure ) Sur la figure Mn repreacutesente les positions successives du mobile agrave diffeacuterentes dates tn On note que lrsquointervalle de temps successive

est le mecircme et est eacutegale agrave 120649 =120783

120784120782 s

1) Calculer la vitesse moyenne de M entre t1 et t3 t1 et t5 t1 et t7 2) Donner les valeurs des vitesses instantaneacutees V2 V4 et V6 aux datest2 t4 et t6

3) 62 V et V

En prenant comme eacutechelle 1 cm pour 10 cms repreacutesenter sur la figure les vecteurs vitesses instantaneacutees

5

4) Deacutetermination de la nature du mouvement a) Calculer V3 ndash V2 V4- V3 V5 ndash V4 V6-V5

b) Quelle est la nature du mouvement Exercice 7 Abdou et Samba courent sur la mecircme route dans le mecircme sens Les vitesses respectives sont vA= 8 ms-1 et vs=5ms-1 A la date t=0 Abdou est a 21m derriegravere Samba 1deg) A quelle date Abdou rattrapera t-il Samba 2deg) Quelle sera la distance entre Abdou et Samba adeg) a la date t1=5s bdeg) a la date t2=10s 3deg) A quelle date la distance seacuteparant Abdou et Samba sera-t-elle de 50m Exercice 8 Une horloge a trois aiguilles lune de longueur 10 cm indique les heures une autre de longueur 6cm indique les minutes et la troisiegraveme de longueur 9cm donne le nombre de seconde

1) Quel est pour chaque aiguille la vitesse agrave son extreacutemiteacute 2) En prenant une eacutechelle convenable repreacutesenter les vecteurs vitesse agrave lextreacutemiteacute de chaque aiguille Repreacutesenter le

cadran de lhorloge a 3h40min30s Exercice 9 Un disque de 45tours tourne agrave la vitesse de rotation de 45trmin

1) Quelle est la trajectoire dun point M du disque situeacute agrave 10cm de laxe de rotation 2) Quelle est la nature du mouvement du point 3) Calculer la longueur de la trajectoire deacutecrite par M lorsque le disque fait un tour 4) Quel est en ms la vitesse du point M 5) Repreacutesenter sur la trajectoire de M le vecteur vitesse agrave un instant que vous choisirez Eacutechelle 1cm pour 01ms

Exercice 10 Moustapha conduit sa bicyclette sur une route horizontale et passe devant Ousmane qui est debout sur le trottoir

1) Quelle est la trajectoire drsquoun point M de la jante de la roue arriegravere par rapport au centre de cette roue 2) Repreacutesenter la trajectoire du mouvement du point M par rapport agrave Ousmane 3) Quel est le nom de cette courbe

Exercice 11 La figure ci-contre repreacutesente lrsquoenregistrement du mouvement du centre drsquoun mobile autoporteur sur une table agrave coussin drsquoair La dureacutee entre 2 prises successives est τ = 60 ms

1) Il y a dans cet enregistrement deux types de mouvement

1-1 Donner les deux types de trajectoire 1-2 Quelles sont les extreacutemiteacutes de la premiegravere

trajectoire 2) Calculer la vitesse instantaneacutee du mobile aux

points M2 M4 et M7 En deacuteduire la nature du mouvement

3) Repreacutesenter le vecteur vitesse du mobile aux points M2 M4 et M7 Exercice 12 On lacircche un mobile sur un banc agrave coussin drsquoair inclineacute par rapport agrave lrsquohorizontal Avec un systegraveme enregistrement on visualise les positions successives drsquoun point A du mobile Les enregistrements sont seacutepareacutes drsquoune dureacutee τ=40ms Les diffeacuterentes positions du point A sont repeacutereacutes par leur abscisses x sur axe parallegravele agrave la trajectoire lrsquoorigine O eacutetant fixeacutee agrave la position de deacutepart de A On obtient le tableau de mesure suivant

t( τ) 0 1 2 3 4 5 6 7 8

X(cm) 0 4 2 87 134 186 240 298 358 422

1deg) Calculer la valeur vitesse moyenne de A entre t=τ et t=5τ 2deg) Dresser le tableau des valeurs des vitesses instantaneacutees de A en ms-1 3deg) Construire la courbe v=f(t) Echelle 1cm pour τ 1cm pour 0 2ms-1 4deg) Trouver la relation entre v et t 5deg) Le mouvement de A est dit uniformeacutement acceacutelegravere justifie

6

GENERALITES SUR LES FORCES

Exercice1 Palet en mouvement sur une table agrave coussin drsquoair On considegravere un palet en mouvement rectiligne sur une table agrave coussin drsquoair

1- La table exerce-t-elle une force sur le palet Justifier 2- La table est horizontale Faire le bilan des forces appliqueacutees au palet Preacuteciser la nature action reacutepartie agrave distance

de contact de chacune de ces forces 3- On incline leacutegegraverement la table Qursquoobserve-t-on A quelle action est du ce mouvement Scheacutematiser la table

inclineacutee drsquoun angle quelconque puis repreacutesenter les actions srsquoexerccedilant sur le palet Exercice 2 Une plaque verticale de masse non neacutegligeable est suspendue par deux fils AB et CD de mecircme longueur Lrsquoensemble est en eacutequilibre dans le plan ABCD 1) faire le bilan des forces srsquoexerccedilant sur la plaque Repreacutesenter ces forces 2) Repreacutesenter les tensions des fils en A et DExercice3 Un solide homogegravene paralleacuteleacutepipeacutedique de poids P repose sans frottement sur un plan inclineacute une face horizontale Il est maintenu en eacutequilibre par deux ressorts R1 et R2 Le ressort R1 le ressort R2 est allongeacute Repreacutesenter sur un mecircme scheacutema toutes les forces qui srsquoexercent sur le solide et sur un autre scheacutema les forces qui srsquoexercent sur les ressorts Exercice 4 Faire le bilan des forces exteacuterieures qui sexercent sur chacun des systegravemes suivants (preacuteciser sil sagit de forces localiseacutee reacutepartie de contact ou agrave distance) La force exerceacutee par la terre sur les objets environnants appeleacutee force de pesanteur est une force verticale dirigeacutee vers le bas Les forces de frottements sont supposeacutees neacutegligeables

Exercice 5

1F 2F 3FOn considegravere trois forces et appliqueacutees agrave lrsquoorigine O drsquoun repegravere orthonormeacute (o 119946Ԧ 119947Ԧ)

avec F1 = 30N angle 1 = (119946Ԧ 119917ሬሬԦ1) = 60deg

F2 = 40N angle 2 = (119946Ԧ 119917ሬሬԦ2) = 160deg F3 = 50N angle 3 = (119946Ԧ 119917ሬሬԦ3) = -45deg

1 1 2 3F F F F Repreacutesenter ses vecteurs forces et deacuteterminer la somme en preacutecisant ces

caracteacuteristiques (119917ሬሬԦ et = (119946Ԧ 119917ሬሬԦ))

a Graphiquement eacutechelle 1cm 10N b Par le calcul

2 4F 1 2 3 4F F F F 0Deacuteterminer les caracteacuteristiques du vecteurs =

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7

Exercice 6 Une bille de poids P = 50N est maintenue en eacutequilibre le long drsquoun plan inclineacute drsquoun angle α = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontal agrave lrsquoaide drsquoun fil (voir figure)

1- Faire le bilan des forces qui srsquoexercent sur la bille 2- Repreacutesenter ces forces sans tenir compte de lrsquoordre de Grandeur

On preacutecisera si la force consideacutereacutee est une force de contact ou agrave distance 3- En choisissant un repegravere orthonormeacute dont lrsquoaxe xrsquox est parallegravele au plan inclineacute et orienteacute vers le haut et un axe yrsquoy

orienteacute aussi vers le haut deacuteterminer les coordonneacutees de chaque force dans ce repegravere 4- Sachant que la somme vectorielle de ces forces est nulle calculer alors lrsquointensiteacute de la tension du fil et de la reacuteaction

du plan 5- Quelles sont les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par la bille sur le plan inclineacute Repreacutesenter cette force sur un

autre scheacutema Exercice7 Un solide situeacute sur un plan inclineacute AB est soumise aux forces suivantes la

force de pesanteur 119927ሬሬԦ la force de traction 119917ሬሬԦ et la reacuteaction normale du support

119929ሬሬԦ119925

1) Exprrimer les normes de 119917ሬሬԦ et de 119929ሬሬԦ119925 en fonction de celle de 119927ሬሬԦ sachant que

119917ሬሬԦ + 119927ሬሬԦ + 119929ሬሬԦ119925=120782ሬሬԦ 2) Faire lapplication llumeacuterique pour P=1OO N 120637 =100 et α=30deg

Exercice 8 Un disque homogegravene de centre O repose contre un mur vertical tout en eacutetant maintenu par une double tige OA de masse neacutegligeable

1) Faire lrsquoinventaire des forces appliqueacutees au disque et les repreacutesenter 2) Repreacutesenter eacutegalement sur un autre scheacutema les forces qui srsquoexercent sur le mur Le contact entre

le disque et le mur est sans frottement Exercice 9 Bilan des forces agissant sur un systegraveme

Une locomotive (L) tracte un wagon (W) sur des rails faiblement inclineacutes drsquoun angle par rapport agrave lrsquohorizontale (figure ci-contre) Les forces de contact exerceacutees par les rails sur les roues motrices de la locomotive sont inclineacutees vers lrsquoavant et les forces de contact exerceacutees par les rails sur les roues du wagon sont inclineacutees vers lrsquoarriegravere On suppose par ailleurs que les actions exerceacutees par lrsquoair sur la locomotive et sur le wagon sont modeacuteliseacutees par deux forces horizontales (lrsquoune de valeur FL agissant sur la locomotive et lrsquoautre de valeur FW agissant sur le wagon) 1- On choisit le systegraveme locomotif (L) 11- Preacuteciser les systegravemes avec lesquels la locomotive est en interaction de contact en interaction agrave distance 12- Repreacutesenter sans consideacuteration drsquoeacutechelle les forces appliqueacutees agrave la locomotive 2- On choisit le systegraveme wagon (W) Reacutepondre aux mecircmes questions 1- 3- On choisit en fin le systegraveme global locomotive ndash wagon Reacutepondre aux mecircmes questions 2- Exercice 10 On eacutetudie lrsquoallongement x drsquoun ressort eacutelastique en fonction de lrsquointensiteacute F de la force exerceacutee agrave son extreacutemiteacute On trouve les valeurs numeacuteriques suivantes le domaine drsquoeacutelasticiteacute du ressort eacutetant donneacute par x le 30cm

F(N) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

x(mm) 0 26 52 80 107 133 160 186 215 240 265

1) Tracer la courbe T = f(x) courbe drsquoeacutetalonnage du ressort 2) Calculer la constante de raideur k du ressort 3) Quel est lrsquoallongement du ressort si on lui applique une force drsquointensiteacute 52 N Puis une force drsquointensiteacute 15N

Commenter les reacutesultats

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8

LA MASSE LE POIDS LA RELATION ENTRE POIDS ET MASSE

Exercice 1 Pour deacuteterminer la masse volumique du plomb on eacutequilibre successivement la tare par

- un flacon plein drsquoeau + plomb + 6337g

- le flacon plein drsquoeau +39719g

- le flacon plein drsquoeau mais contenant le plomb +9273g 1- Scheacutematiser ces trois eacutetats drsquoeacutequilibre 2- Deacuteterminer la masse et le volume du plomb 3- En deacuteduire la masse volumique et la densiteacute du plomb

Exercice 2 1) Consideacuterons une bouteille de 1 L rempli drsquoeau Sachant que la masse volumique de lrsquoeau est 1000 kgm3 calculer la

masse drsquoeau qursquoelle contient 2) On place cette bouteille dans un congeacutelateur Sachant sue la masse volumique de la glace est 915 kgm3 calculer le

volume de glace obtenu Conclure 3) Trouver la densiteacute de la glace

Exercice 3 Nous travaillons dans les conditions ougrave les masses volumiques sont pour lrsquoor micro0 = 193103 kgm3 et pour lrsquoargent microa = 105103 kgm3

1) Quelle est la masse drsquoun objet en or de volume Vo = 21 cm3 2) Quel est le volume Va drsquoun objet en argent de mecircme masse 3) On reacutealise un alliage avec ces deux objets en or et argent En admettant que le volume total obtenu lors de la

fabrication soit eacutegal agrave la somme des volumes de chaque constituant en deacuteduire la masse volumique de lrsquoalliage Exercice 4 Le laiton est un alliage de zinc et de cuivre La masse volumique du zinc est de 71kgL et celle du cuivre 89kgL

1) Sachant que le laiton renferme en masse 40 de zinc Deacuteterminer la masse du zinc et du cuivre preacutesente dans 1g du laiton

2) On admettra que le volume du laiton est eacutegal agrave la somme des volumes du zinc et du cuivre

2-1 Trouver le volume du zinc et le volume du cuivre 2-2 Trouver la masse volumique du laiton

Exercice5 Le chrome est un constituant essentiel de lrsquoacier Cest un meacutetal brillant qui reacutesiste agrave la corrosion Sa densiteacute est eacutegale agrave 7 19 1- Quelle est sa masse volumique en gcm3 et en gL on donne 120646119942119938119958 = 1 gmL 2- On dispose dun morceau de chrome dont on veut mesurer le volume Pour cela on le plonge dans une eacuteprouvette gradueacutee (tube gradueacute) contenant 500ml deau a- Le morceau de chrome flotte-t-i I agrave la surface de leau ou cou le-t- i I dans leau justifier b- Le volume de leacuteprouvette est agrave preacutesent 5625 ml En deacuteduire le vo lume du morceau de chrome c- Calculer la masse du morceau de chrome en g puis en kg Exercice 6

1) Quel est agrave Dakar le poids drsquoune bille de masse eacutegale agrave 50grammes On prendra g = 970Nkg 2) La masse de Moussa est de 60kg Quel est son poids agrave Dakar Quel est son poids sur la lune On prendra Intensiteacute du

champ de pesanteur a la surface de la lune gL = 162Nkg

3) 2

0 2( )

Rmg mg

R h

Le poids drsquoun corps varie avec lrsquoaltitude h selon la relation

m est la masse du corps g est lrsquointensiteacute de pesanteur agrave lrsquoaltitude h R = rayon de la terre = 6400km g0 = intensiteacute de pesanteur au sol = 98Nkg A quelle altitude le poids drsquoun corps vaut il le quart de sa valeur au sol Exercice 7

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On reacutealise une expeacuterience sur la planegravete Mars en mesurant agrave lrsquoaide drsquoun dynamomegravetre le poids de quelques objets dont les reacutesu ltats sont consigneacutes dans le tableau ci-dessous

Masse (kg) 05 15 3 7 10

Poids (N) 185 555 111 259 37

1) Tracer la courbe P = f (m) En deacuteduire une relation liant ces deux grandeurs On prendra pour eacutechelle 1 cm 2 kg et 1cm 5 N

2) Deacuteterminer le poids drsquoune masse de 65 kg sur Mars 3) Quelle est la masse drsquoun objet de poids 35 N sur Mars

Exercice 8 On eacutetalonne un ressort agrave spires non jointives agrave lrsquoaide de diffeacuterentes masses marqueacutees On note l la longueur du ressort On reacutealise le tableau de mesures ci-dessous

m (g) 150 300 550 700 900

l (cm) 12 20 32 42 52

1- Repreacutesenter P = f (l) en prenant g = 10NKg Echelle 1cm pour l = 4cm 1cm pour 05N

2- Trouver la relation affine qui lie P agrave l 3- Quelle est la longueur agrave vide l0 du ressort 4- Quelle est la constante de raideur K du ressort 5- On applique agrave lrsquoextreacutemiteacute du ressort une force drsquointensiteacute 25N Quel est lrsquoallongement provoqueacute

Exercice 9 A- Etalonnage drsquoun ressort

( )T f aLa courbe drsquoeacutetalonnage drsquoun ressort agrave spires non jointives est

Trepreacutesenteacutee sur la figure 1 est la tension du ressort a son allongement

1) Calculer la raideur k du ressort 2) Deacuteduire de la courbe lrsquoallongement a1 du ressort lorsque la norme de la tension

Test = 025 N

B- Etude theacuteorique Le ressort agrave spires non jointives de raideurs k a une longueur agrave vide 0 = 22 cm

1) Calculer la longueur 1 64T N1 du ressort quand la tension qursquoil exerce a pour intensiteacute

2) Quelle est lrsquointensiteacute de la tension qursquoil exerce quand sa longueur est 2 = 287 N C- Inertie sur un plan inclineacute

Un objet de masse m accrocheacute au ressort repose sans frottement sur une

table inclineacute drsquoun angle = 30deg comme lrsquoindique la figure 2 Le ressort fait

avec la verticale un angle = 45deg et que dans cette position il reste allongeacute g = 10 Nkg

1) Repreacutesenter les forces suivantes

1-1 RLa reacuteaction de la table exerce sur lrsquoobjet

1-2 TLa tension que le ressort exerce sur lrsquoobjet

1-3 PLe poids que la terre exerce sur lrsquoobjet

2) La longueur du ressort est = 348 cm

2-1 Calculer lrsquointensiteacute de la tension exerceacutee par le ressort sur lrsquoobjet

2-2 0T P R Sachant que deacuteterminer apregraves avoir projeteacute la relation vectorielle dans le repegravere de la figure 3 lrsquointensiteacute R de la reacuteaction ainsi que la masse m de lrsquoobjet

2-3 En deacuteduire les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par lrsquoobjet sur le ressort Faire un scheacutema

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EQUILIBRE DrsquoUN SOLIDE SOUMIS A DES FORCES NON PARALLELES

Exercice 1 Une charge de 500 N est suspendue agrave un crochet qui est maintenu par deux cacircbles AB et AC (voir figure 01) Deacuteterminer la tension des cacircbles AB et AC Exercice 2 Une eacutetagegravere est constitueacutee par une planche

homogegravene de masse m = 2 kg de longueur OA = = 30 cm

Elle est fixeacutee au mur vertical par une articulation drsquoaxe horizontal (voir figure 02) La planche est retenue par un cacircble

60CAOAC On donne g = 98 Nkg Deacuteterminer agrave lrsquoeacutequilibre la tension du fil AC et la reacuteaction du mur en O Exercice 3 Une sphegravere homogegravene de rayon r = 12 cm et de masse m = 25 kg est maintenue le long drsquoun mur vertical parfaitement lisse par un fil AB de longueur L = 40 cm et de masse neacutegligeable 1deg Calculer lrsquoangle α que fait le fil avec le mur 2deg Repreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur la sphegravere et calculer leur intensiteacute Exercice 4

Une sphegravere homogegravene plein de rayon r = 008m et de masse volumique micro = 08gcm3 est maintenu en eacutequilibre le long drsquoun plan parfaitement lisse inclineacute de α = 40deg sur lrsquohorizontal par un fil AB de longueur l = 25cm de masse neacutegligeable

1) Calculer lrsquoangle β que fait le fil avec le plan inclineacute 2) Repreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur la sphegravere 3) Calculer en utilisant le repegravere inclineacute sur la figure la norme de chacune des

forces g =10Nkg

Exercice 5 Un corps (C) de poids P = 20 N repose sans frottement sur un plan inclineacute faisant un angle α = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontale Il est maintenu fixe agrave lrsquoaide drsquoun ressort de masse neacutegligeable de raideur k = 500 Nm-1 de longueur initiale l0 = 20 cm et faisant un angle β = 15deg par rapport au plan inclineacute(P)

1) Repreacutesenter les forces exerceacutees sur le corps (C) 2) Ecrire la condition drsquoeacutequilibre du corps (C)

3) Deacuteterminer la valeur de la tension du ressort 119931ሬሬԦ 4) Deacuteduire sa longueur L

5) En reacutealiteacute les frottements ne sont pas neacutegligeables et sont eacutequivalentes agrave une force 119943ሬԦ parallegravele au plan inclineacute et dirigeacutee vers le haut La valeur de la tension du ressort est dans ce cas 119931prime = 84 N

Ecrire la nouvelle condition drsquoeacutequilibre du corps (C) et deacuteduire la valeur de la force de frottement 119943ሬԦ Exercice 6 On considegravere le dispositif ci-dessous (voir fig2) Un ressort de constante de raideur K=50Nm-1 est fixeacute en A Un solide de masse m=1Kg est accrocheacute agrave lrsquoextreacutemiteacute B Lrsquoaxe du ressort est maintenu en eacutequilibre suivant la ligne de plus grande pente drsquoun plan inclineacute de α=45deg par rapport au plan horizontal 1-Repreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur le solide ( les frottements sont supposeacutes nuls ) 2-Deacuteterminer les intensiteacutes de ces forces Calculer la diminution de longueur x du ressort 3-On reprend le dispositif preacuteceacutedent en le modifiant comme le montre la figure 3 Le fil est inextensible de masse neacutegligeable et passe sur la gorge drsquoune poulie (C) Quelle doit ecirctre la valeur de mrsquo pour que le ressort ne soit ni allongeacute ni comprimeacute

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Exercice 7

Un solide S de masse m = 100 kg peut glisser sans frottement le long drsquoun plan inclineacute drsquoangle = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontale Il est relieacute par un cacircble de masse neacutegligeable parallegravele au plan inclineacute passant par une poulie sans frottement agrave un contrepoids C de masse mrsquo C peut glisser

sans frottement sur un plan inclineacute drsquoun angle = 20deg sur lrsquohorizontale Deacuteterminer la valeur de mrsquo reacutealisant lrsquoeacutequilibre de lrsquoensemble Donner la tension du cacircble Exercice 8 Une spheacutere homogegravene de rayon r = 8 cm et de masse m = 15 est maintenue le long drsquoun plan parfaitement lisse inclineacute drsquoun angle α = 40deg par un fil AB de longueur L =25 cm de masse neacutegligeable 1deg Calculer lrsquoangle β que fait le fil avec le plan inclineacute 2degRepreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur la sphegravere 3deg Calculer en utilisant le repegravere indiqueacute sur la figure la norme de chacune des forces Exercice 9 On veut mesurer le poids P dun solide S sans dynamomegravetre ni balance On reacutealise le montage de la figure ci-dessous ougrave un solide S est maintenu en eacutequilibre par deux fils C1 et C2 Le fil C1 dont lrsquoautre est maintient une masse m passe par la gorge drsquoune poulie Leacutequilibre seacutetablit dans la position indiqueacutee sur la figure Les fils C1 et C2 ont des masses neacutegligeables La masse utiliseacutee pour reacutealiser leacutequilibre est m = 500 g On prendra g = 10Nkg

1) Faire lrsquoinventaire des forces qui srsquoappliquent le solide S 2) Ecrire la condition drsquoeacutequilibre de S 3) Deacuteterminer les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par la masse m sur le solide S 4) Deacuteterminer les caracteacuteristiques du poids du solide et de la force exerceacutee par le fil C2 sur S

Exercice 10 Equilibre drsquoun iceberg Rappel Theacuteoregraveme drsquoArchimegravede laquo tout corps immergeacute dans un fluide subit de la part de celui-ci une pousseacutee verticale de bas vers le haut eacutegale au poids du fluide deacuteplaceacute raquo

On considegravere un iceberg de volume total V et de volume eacutemergeacute Vrsquo 1) Scheacutematiser lrsquoiceberg dans son eacutetat drsquoeacutequilibre (les 34 de sa hauteur sont immergeacutes) 2) Faire le bilan des forces appliqueacutees agrave lrsquoiceberg Repreacutesenter ces forces sans consideacuteration drsquoeacutechelle

3) Enoncer la condition drsquoeacutequilibre de lrsquoiceberg En deacuteduire lrsquoexpression de V en fonction de e (masse volumique de lrsquoeau)

i (masse volumique de lrsquoiceberg) et Vrsquo 4) Calculer alors dans lrsquoordre V et la masse M de lrsquoiceberg

Donneacutees i = 910 kgm3 e = 1024 kgm3 Vrsquo = 600 m3

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EQUILIBRE DrsquoUN SOLIDE MOBILE AUTOUR DrsquoUN AXE

Exercice 1

1F

2F

On exerce sur une barre horizontale de masse neacutegligeable trois forces

3F

La barre est en eacutequilibre AC = 2AB = 8m OA = 6m F1 = 30N F2 = 25N α

= 30deg β = 45deg θ = 30deg

1) 3F

3F

Deacuteterminer le moment de En deacuteduire lrsquointensiteacute eacute de

2) Calculer la somme des moments des forces appliqueacutees agrave la barre par rapport agrave un axe passant par B Conclure

Exercice 2 Une poutre homogegravene AB de masse m = 5kg repose sur le sol par lrsquoextreacutemiteacute A Lrsquoextreacutemiteacute B est en contact sans frottement avec un mur vertical On donne

105

4OA OB m

1) Faire lrsquoinventaire des forces qui srsquoexercent sur la poutre 2)

AR

La reacuteaction du sol sur la poutre fait un angle α avec la verticale

Deacuteterminer α

3) BRCalculer lrsquointensiteacute de la reacuteaction du mur sur la poutre

4) AR

Calculer lrsquointensiteacute de la reacuteaction

Exercice 3 Soit une barre homogegravene OA de longueur L = 80cm mobile autour drsquoun axe passant par O On y accroche en B une masse M1 par lrsquointermeacutediaire drsquoun fil inextensible et en A une autre masse M2 par intermeacutediaire drsquoun fil inextensible passant sur la gorge drsquoune poulie (voir figure) Sachant que M1 = M2 = 1kg α =

1

4AB L30deg et g = 10Nkg

Calculer le poids de la barre pour que lrsquoeacutequilibre se reacutealise

Exercice4

Une enseigne de magasin est composeacutee dune barre OA de masse m=2kg et de longueur L=120m mobile autour dun point O A lextreacutemiteacute A de la barre est suspendu un objet deacutecoratif de masse M=3kg En un point B tel que OB=30cm est fixeacutee une tige BC perpendiculaire agrave la barre OA Lorsque lenseigne est placeacutee sur son support la barre OA fait un angle α =42deg avec la verticale

1 Faire le bilan des forces exteacuterieures exerceacutees sur la barre OA

2 Deacuteterminer la force exerceacutee par la tige BC sur la barre OA lorsque lenseigne est fixeacutee sur son support

Exercice 5 Une poutre homogegravene OA de masse m et de longueur L peut tourner autour drsquoun axe passant par O La barre est maintenue en eacutequilibre agrave lrsquoaide drsquoun cacircble CB faisant un angle β avec

3

4OB Llrsquohorizontal

1) Repreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur la poutre 2) Etablir la relation qui lie la norme T de la tension du cacircble CB agrave m g et α Calculer T

3) Deacuteterminer les caracteacuteristiques des reacuteactions de lrsquoaxe en O sur la poutre Exercice 6

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13

Une barre homogegravene OB de masse m = 5kg accrocheacutee au plafond horizontal drsquoun bacirctiment est articuleacutee autour drsquoun axe horizontal passant par son extreacutemiteacute O Elle est maintenue en eacutequilibre agrave lrsquoaide drsquoun ressort comme lrsquoindique la figure La suspension est telle que la direction du ressort de constante de raideur k soit perpendiculaire agrave

3

4OC OBOB comme lrsquoindique la figure et passe par le point C tel que

Donneacutee OB = l = 12m OAC = α = 37deg k = 500Nm g = 10Nkg

1) Faire lrsquoinventaire des forces qui srsquoexerce sur la barre Les repreacutesenter

2) T

Calculer lrsquointensiteacute de la tension du ressort En deacuteduire lrsquoallongement subi par le ressort

3) R

Deacuteterminer les caracteacuteristiques de la reacuteaction qui srsquoapplique sur la barre Exercices 7 Dans un systegraveme agrave contre poids on utilise une poulie a 2 gorges de rayons respectifs r1 = 25cm et r2 = 75cm Cette poulie est mobile sans frottement autour drsquoun axe horizontal passant par O Sur la plus petite gorge est enrouleacute un cacircble de masse neacutegligeable portant un fardeau S de masse M = 900Kg pouvant glisser sans frottement le long drsquoun plan

inclineacute de = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontale Un cacircble accrocheacute agrave la gorge de plus grand rayon supporte un contre poids S1 Calculer la masse M1 de S1 reacutealisant lrsquoeacutequilibre Exercice 8 Une barre homogegravene AB articuleacutee en A et de masse M est utiliseacutee comme support A lrsquoextreacutemiteacute B sont suspendus une masse m1 = 100g et un fil passant par une poulie dont extreacutemiteacute est suspendue agrave une masse m2 = 2m1 (voir figure) On donne AB = AC = L α = 60deg g = 10Nkg

1) Calculer la masse M de la barre

2) R

Deacuteterminer lrsquointensiteacute et la direction de la reacuteaction de lrsquoaxe par

rapport agrave lrsquohorizontale

Exercice 9 Une poulie agrave deux gorge pouvant tourner sans frottement autour drsquoun axe fixe horizontal deux fils inextensibles fixeacutes et enrouleacutes chacun agrave une gorge de la poulie et supportant les masses M1 et M2 On donne M = 120g r2 = 15cm r1 = 10cm g = 981Nkg 1) Calculer M2 pour que le dispositif soit en eacutequilibre 2) Om pose M1 sur un plan inclineacute drsquoun angle α sur lrsquohorizontale et on remplace M2 par une masse Mrsquo2 = 60g (voir

figure2) Calculer α pour que lrsquoeacutequilibre se reacutealise 3) On remplace la masse Mrsquo2 par un ressort R vertical de raideur k = 20Nm dont lrsquoextreacutemiteacute infeacuterieure est fixeacutee puis

on supprime le plan inclineacute Calculer lrsquoallongement Δl du ressort agrave lrsquoeacutequilibre Exercice10

r1 r2

M1 M2

Figure 1

Mrsquo2

M1

α

Figure 2

M1 R

Figure 3

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14

Un disque plein de rayon r=10cm peut tourner sans frottement autour drsquoun axe horizontal passant par son centre O Un fil de masse neacutegligeable est enrouleacute sur le pourtour du disque et supporte une charge de masse M Une tige homogegravene de longueur L et de masse m est soudeacutee en A sur la peacuteripheacuterie du disque de maniegravere agrave prolonger le rayon OA

1 Deacuteterminer la relation entre r M L m et lrsquoangle θ que fait ta tige avec la la verticale lorsque le systegraveme est en eacutequilibre

2 Sachant que sin θ le 1 montrer que dans le cas ougrave M=300g et m=100g la tige doit avoir une longueur supeacuterieure agrave une valeur que lrsquoon preacutecisera pour que lrsquoeacutequilibre soit possible

3 L=50cm M=300g et m=100g calculer lrsquoangle θ Exercice 11 Ce systegraveme se compose drsquoune barre horizontale solidaire drsquoun fil drsquoacier tendu verticalement Ce fil est capable de subir des torsions le moment du couple reacutesistant reacutesultant de ces torsions a pour expression Mtorsion= - Cθ ougrave C est la constante de torsion (elle deacutepend du fil choisi) q est lrsquoangle dont a tourneacute la barre avant de srsquoimmobiliser

Expeacuterience

La barre initialement

au repos est soumise agrave un couple de forces (119917ሬሬԦ120783119917ሬሬԦ120784) qui peut prendre diffeacuterentes valeurs Pour chacune des valeurs prises par le couple la barre srsquoimmobilise apregraves avoir tourneacute drsquoun angle θ = 20deg et alors les

forces (119917ሬሬԦ120783119917ሬሬԦ120784) sont perpendiculaires agrave la barre (cf scheacutema vue de dessus) Les diffeacuterents couples ou plutocirct cas sont deacutefinis dans le tableau suivant

Exploitation

1 Exprimer la condition drsquoeacutequilibre de la barre 11 Compleacuteter toutes les cases du tableau 12 Calculer la constante de torsion C du fil drsquoacier

1 On change de fil drsquoacier La nouvelle constante de torsion est Crsquo= 0230 Nmrad-1 La barre initialement au repos

est soumise agrave un des couples de forces (119917ሬሬԦ120783119917ሬሬԦ120784) deacutefini preacuteceacutedemment De quel angle θrsquo tourne-t-elle avant de srsquoimmobiliser agrave nouveau

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PHENOMENES DrsquoELECTRISATION ndash GENERALITES SUR LE COURANT

ELECTRIQUE

Exercice 1 Cinq corps eacutelectriquement chargeacutes A repousse B C attire D E attire D et D repousse B Sachant que E est neacutegatif en deacuteduire le signe des charges des autres corps Exercice 2 Un pendule eacutelectrostatique est constitueacute drsquoune petite sphegravere leacutegegravere meacutetalliseacutee suspendue agrave un fil On touche cette sphegravere avec un bacircton drsquoeacutebonite frotteacute avec une peau de chat Que va-t-on observer Pourquoi Ces observations seront-elles diffeacuterentes si on touche la sphegravere avec un bacircton de verre frotteacute avec un chiffon de laine Exercice 3 Deux boules de pendules eacutelectrostatiques identiques A et B se touchent au repos On eacutecarte leacutegegraverement les deux boules lrsquoune de lrsquoautre A avec une charge +2q et B avec une charge ndash q On lacircche les deux boules Que va-t-il se passer Faire une description agrave lrsquoaide de scheacutemas Quelle sera la charge prise par chacune des deux boules Exercice 4

1) Un corps porte une charge de +108 C Possegravede-t-il un deacutefaut ou un excegraves drsquoeacutelectrons Calculer le nombre drsquoeacutelectrons correspondants

2) Une boule de sureau porte une charge de ndash 10-9 C Possegravede-t-il un deacutefaut ou un excegraves drsquoeacutelectrons Calculer le nombre drsquoeacutelectrons correspondant

3) Un corps possegravede une charge de +210-8 C Quel est le nombre drsquoeacutelectrons qursquoil faut lui apporter pour neutraliser sa charge Exercice 5 On charge par frottement seacutepareacutement

Une baguette de verre qui porte alors la charge q1 = 210-13 C

Une regravegle en plastique qui porte alors la charge q2 = ndash 910-13 C

On reacutealise le contact entre les zones eacutelectriseacutees de la baguette et de la regravegle Calculer la charge eacutelectrique de lrsquoensemble regravegle baguette et preacuteciser le sens dans lequel srsquoest fait le transfert Exercice 6 Trois sphegraveres conductrices identiques A B et C portent les charges eacutelectriques respectives qA = q qB = ndash2q et qC = 210-6C

1) On rapproche A et B elles srsquoattirent lorsqursquoelles sont suffisamment proches entrent en contact puis se repoussent Calculer en fonction de q les charges qrsquoA et qrsquoB porteacutees par les deux sphegraveres apregraves contact et reacutepulsion

2) On observe que la sphegravere B (portant la charge qrsquoB) attire alors la sphegravere C puis entre en contact entre elle On nrsquoobserve alors ni attraction ni reacutepulsion entre B et C apregraves le contact En deacuteduire la valeur et le signe de chacune des charges qrsquoA qrsquoB qA et qB Exercice 7 On considegravere un circuit eacutelectrique parcouru par un courant continu

1) Calculer lrsquointensiteacute du courant eacutelectrique continu correspondant au transfert de la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q = 45C agrave travers une section de ce circuit pendant la dureacutee t = 15

2) Calculer la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q transporteacutee agrave travers une section de ce circuit par un courant continu drsquointensiteacute I = 10A pendant une dureacutee t = 2min En deacuteduire le nombre drsquoeacutelectrons correspondants Exercice 8 Le filament drsquoun tube agrave faisceau drsquoeacutelectrons eacutemet agrave une certaine condition 751016 eacutelectrons par seconde

1) Quel est le sens du courant dans le tube

2) Calculer la charge q1 eacutemise par le filament en une seconde Lrsquoexprimer en en Coulomb puis en milli coulomb

3) Calculer la charge q2 eacutemise par le filament en 5 min Lrsquoexprimer en Coulomb et en micro coulomb et en pico coulomb

Exercice 9 Faire le scheacutema du circuit eacutelectrique permettant de reacutealiser lrsquoeacutelectrolyse drsquoune solution aqueuse de soude Indiquer sur ce scheacutema

le sens du courant le sens du deacuteplacement des porteurs de charge dans les

fils de jonction

le sens du deacuteplacement des porteurs de charge dans lrsquoeacutelectrolyte NB la solution de soude contient les ions Na+ et OH- Exercice 10

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Lrsquoeacutelectrolyseur de la figure contient une solution aqueuse de chlorure de sodium Les ions chlorure se dirigent vers lrsquoeacutelectrode B En deacuteduire le sens du deacuteplacement des ions Na+ dans la solution celui du deacuteplacement des eacutelectrons dans la lampe et les fils de jonction le signe des pocircles du geacuteneacuterateur G

INTENSITE DU COURANT ELECTRIQUE

Exercice 1 Compleacutetez Le courant eacutelectrique est un des porteurs de charge Dans un meacutetal les porteurs de charges sont Dans un eacutelectrolyte les porteurs de charges sont Lintensiteacute du courant eacutelectrique sexprime en et se mesure agrave laide dun Lintensiteacute du courant eacutelectrique est en tout point dun circuit seacuterie Dans un circuit avec deacuterivation la des intensiteacutes des courants arrivant agrave un noeud est eacutegale agrave la des intensiteacutes des courants en repartant Exercice 2 Un conducteur cylindrique a une section s = 1 mmsup2 il comporte n=1022 eacutelectrons de conduction par cm3

1 Combien y a-t-il drsquoeacutelectrons dans 01 cm de fil 2 sachant que ces eacutelectrons se deacuteplacent agrave la vitesse v=01 cms combien y a-t-il drsquoeacutelectrons qui traversent une section

du fil en une seconde 3 E deacuteduire lrsquointensiteacute du courant eacutelectrique correspondant

Exercice 3 On dispose drsquoun ampegraveremegravetre posseacutedant 4 calibres 100 mA 1A 2A 5A dont le cadran comporte 100 graduations

1 Sur quelle graduation srsquoarrecircte lrsquoaiguille si lrsquointensiteacute agrave mesurer vaut 15A lrsquoampegraveremegravetre eacutetant sur le calibre 2A puis sur le calibre 5A

2 supposons que lrsquoaiguille srsquoarrecircte sur la graduation n = 45 sur le calibre 2A Sur quelle graduation srsquoarrecircterait-elle sur les autres calibres Conclure Exercice 4 Un ampegraveremegravetre de classe 2 utiliseacute sur un calibre 300 mA et comportant 150 division mesure lrsquointensiteacute drsquoun courant continue Lrsquoaiguille se fixe sur la graduation 120

1 Donner lrsquointensiteacute du courant 2 Donner lrsquoincertitude relative de la mesure Preacutesenter le reacutesultat de la mesure 3 lrsquointensiteacute varie lrsquoaiguille se fixe sur la graduation 21 Reacutepondre aux mecircmes questions Comparer la preacutecision des deux

mesures et conclure Exercice 5 On considegravere le circuit suivant On donne I = 4A I3 = I1 I4 = 3I5 I2 = 2I1

1 Indiquer le sens conventionnel du courant dans chaque branche Calculer les intensiteacutes I1 I2 I3 I4 et I5

2 On utilise un ampegraveremegravetre pour mesurer lrsquointensiteacute du courant deacutelivreacute par le geacuteneacuterateur

a Placer correctement lrsquoampegraveremegravetre en indiquant correctement les polariteacutes

b Le calibre utiliseacute est de 5A et lrsquoeacutechelle de lecture compte 100 divisions Devant quelle division lrsquoaiguille srsquoest immobiliseacutee c Lrsquoampegraveremegravetre est de classe 15 calculer lrsquoincertitude absolue ∆I et lrsquoincertitude relative ∆II

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3 Peut-on utiliser le calibre 2A Pourquoi Exercice 6 les parties A et B sont indeacutependantes Partie A On dispose drsquoun ampegraveremegravetre dont la graduation comporte 150 divisions et posseacutedant les calibres 10mA 30mA 100mA 300mA 1A et 3A Brancheacute en circuit sur le calibre 300mA on constate que lrsquoaiguille deacutevie jusqursquoagrave la graduation 25

1) Quelle est lrsquointensiteacute du courant 2) Sur quels autres calibres peut-on faire la mesure preacuteceacutedente 3) Sur quel calibre obtiendra-t-on la mesure la plus preacutecise

Partie B On considegravere le circuit ci-contre comportant un geacuteneacuterateur et huit dipocircles On donne I = 1A I1 = 09A I4 = 02A I8 = 03A et e = 1610-19C

1) Indiquer les sens des courants dans les diffeacuterentes branches 2) Deacuteterminer les intensiteacutes des courants qui circulent dans les

autres dipocircles Calculer la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q dans le dipocircle FC pendant

une dureacutee t = 2min En deacuteduire le nombre drsquoeacutelectrons

correspondants

Exercice 7

On donne le circuit ci-dessous

1-)Preacuteciser les nœuds du circuit

2- ) On donne I1=060A I2=0 20A I3=013A

Deacuteterminer la valeur de lrsquointensiteacute et le sens des courants dans les dipocircles

D4 D5 et D6

Exercice 8

On donne le circuit ci-dessous

1-)Nommer les diffeacuterents nœuds du circuit

2- ) On donne I1=820A I2=24A I3=3 60A I4=160A

Deacuteterminer les intensiteacutes et des courants qui circulent dans les

dipocircles D5 D6 et D7

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TENSION ELECTRIQUE

Exercice 1 Pour la portion de circuit ABC on donne les tensions UAC = 123V UCB = ndash 96V 1) Calculer la tension UAB 2) Un voltmegravetre possegravede les calibres suivants 1V 3V et 10V Son

cadran est gradueacute en 150 divisions Sur quel calibre doit-on lrsquoutiliser pour mesurer la tension UAB Faire un scheacutema en montrant comment ses bornes (+) et (-) doivent ecirctre brancheacutees

3) Sur quelle graduation lrsquoaiguille de lrsquoappareil srsquoimmobilise-t-elle dans les conditions drsquoutilisations optimales Exercice 2

Exercice 3 Le montage ci-contre estmiddot constitueacute de dipocircles reacutecepteurs ou geacuteneacuterateurs On donne les tensions UBC= 3V et UCD= -6V Caiculer les tensions UBA UAC UDA Le dipocircle D4 est une lampe peut-elle fonctionner

Exercice 4 On donne UBG = 10V UCD = 4V 1) Calculer les tensions UCF UFD UDE et UAH 2) Indiquer les nœuds du circuit le sens du courant dans chaque branche du

circuit sachant que AH est le seul dipocircle actif 3) Calculer les potentiels de tous les points du circuit

Exercice 5 Un voltmegravetre et un oscilloscope sont brancheacutes aux bornes drsquoun dipocircle parcouru par un courant Le spot deacutevie de 6 divisions vers le haut pour le branchement (B A) harr (y yrsquo) 1) Le voltmegravetre nrsquoest pas agrave zeacutero central Indiquer sur le scheacutema la borne positive

(+) ou borne drsquoentreacutee du voltmegravetre Quel est le sens du courant dans le dipocircle (AB)

2) Le voltmegravetre possegravede les calibres 3V 1V 03V et un cadran de 150 divisions utiliseacute sur le calibre 3V la deacuteviation de lrsquoaiguille est de 30

2-1 Deacuteterminer la valeur de UAB et UBA 2-2 Quel est le calibre le plus adapteacute Quelle serait la deacuteviation de lrsquoaiguille si

on utilisait ce calibre 3) Quelle serait la deacuteviation du spot si on avait UAB

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Exercice 6 1) Le balayage est positionneacute sur la valeur 05msdiv-1 et la sensibiliteacute

verticale sur 2Vdiv-1 Deacuteterminer la peacuteriode et la valeur maximale de la tension ci-dessous

2) Quelle est la freacutequence de cette tension 3) Quelle est la valeur efficace de cette tension

Exercice 7 1) Deacuteterminer la peacuteriode et la valeur maximale de la tension ci-contre 2) Quelle est la freacutequence de cette tension 3) Quelle est la valeur efficace de cette tension

Exercice 8 Donne la nature de chacune des tensions repreacutesenteacutees par les oscillogrammes A B C et D suivantes

Exercice 9 Soit la tension sinusoiumldale repreacutesenteacutee ci-contre LrsquoOscilloscope qui lrsquoa fourni est utiliseacute avec les reacuteglages suivants gain SV = 2 Vdiv-1 et balayage SH = 5 msdiv-1

1 Deacuteterminer la valeur maximale de la tension 2 Calculer la peacuteriode de cette tension En deacuteduire sa freacutequence

Exercice10

Dans chaque cas deacuteterminer la peacuteriode la freacutequence la valeur maximale et lintensiteacute efficace de la tension

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DIPOLES PASSIFS ndash DIPOLES ACTIFS

Exercice 1 On donne la portion de circuit ci-contre UAB = 6V R1 = 2Ω R2 = 18 Ω R3 = 2 Ω R4 = 4 Ω 1) Trouver la reacutesistance eacutequivalente entre A et B 2) Calculer les intensiteacutes du courant I I1 I2 I3 et I4

Exercice 2 On reacutealise le circuit suivant les bornes du dipocircle sont A et B On deacutetermine expeacuterimentalement lrsquointensiteacute i du courant qui traverse le dipocircle D et la tension entre ses bornes On obtient les reacutesultats suivants

iAB mA 10 25 40 62 80 100 120

uAB (V) 25 63 10 157 20 25 30

On inverse le dipocircle D on reprend des mesures analogues on obtient les reacutesultats suivants

1) Tracer la caracteacuteristique courant-tension du dipocircle D 2) Ce dipocircle est-il symeacutetrique Ce dipocircle est-il un reacutesistor Si oui

calculer sa reacutesistance 3) Ce dipocircle ne peut supporter sans risque de deacuteteacuterioration une intensiteacute supeacuterieure agrave 200mA quelle est la tension

maximale qursquoon peut appliquer entre ses bornes Exercice 3 Lrsquoeacutequation de la caracteacuteristique drsquoun reacutesistor de reacutesistance R est iAB = 25uAB iAB en ampegraveres et uAB en volt Le reacutesistor est constitueacute par un fil conducteur homogegravene cylindrique de longueur l = 157m de section s = 00314cm2 1) Trouver R 2) Trouver la reacutesistiviteacute de la substance qui constitue le reacutesistor

Exercice 4 On considegravere la portion de circuit ci-apregraves R1= frac12 R2 = 2 Ω R3= 075 Ω 1) Calculer la reacutesistance eacutequivalente au dipocircle AB 2) Trouver lrsquointensiteacute du courant qui traverse chaque dipocircle

Exercice 5 On donne le circuit suivant R1 = 200 Ω R2 = 270 Ω UAB = 6V (D) est une diode Sa caracteacuteristique est donneacutee ci-contre Trouver les intensiteacutes du courant dans les diffeacuterentes branches du circuit Exercice 6 On a deacutetermineacute expeacuterimentalement lrsquointensiteacute i du courant deacutebiteacute par un geacuteneacuterateur et la tension u aux bornes de ce mecircme geacuteneacuterateur Les reacutesultats sont consigneacutes ci-dessous

I(A) 23 19 15 1 05 0

U(V) 10 20 30 40 4 5 48

1) Repreacutesenter la caracteacuteristique i = f(u) correspondante 2) Sur quel domaine cette caracteacuteristique est-elle lineacuteaire 3) Donner lrsquoeacutequation de la caracteacuteristique de ce domaine 4) Comparer lrsquointensiteacute theacuteorique Ith et lrsquointensiteacute reacuteelle Ir du courant de court-circuit

Exxercice 7

iAB (mA) - 10 -40 -80 -120

uAB (V) -25 -10 -20 -30

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Exercice 8

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AMPLIFICATEUR OPERATIONNEL

Exercice 1 1) Rappeler les proprieacuteteacutes drsquoun amplificateur opeacuterationnel ideacuteal qui fonctionne en reacutegime lineacuteaire 2) Rappeler lrsquoexpression du facteur drsquoamplification drsquoun amplificateur inverseur agrave partir des tensions drsquoentreacutee Ue et

de sortie Us Exercice2 On considegravere le montage suivant avec deux amplificateurs opeacuterationnels ideacuteaux Exprimer Vs en fonction de R1 R2 R3 et I0 Exercice3 Lamplificateur est consideacutereacute comme parfait et fonctionne en reacutegime lineacuteaire Montrer que lintensiteacute du courant dans la branche AM est proportionnel agrave la diffeacuterence V2-V1 Exercice 3 On considegravere le circuit dans lequel G est une pile de feacutem 25V de reacutesistance interne r = 10Ω La valeur de la reacutesistance R est 500 Ω 1) Calculer la tension de sortie Us 2) Calculer lrsquointensiteacute du courant I qui traverse la reacutesistance et

preacuteciser son sens 3) Expliquer lrsquoexistence drsquoun courant de sortie sachant qursquoil nrsquoentre

aucun courant par les bornes E+ et E- Exercice 4 La tension de sortie Us drsquoun montage est repreacutesenteacutee en fonction de la tension drsquoentreacutee Ue appliqueacutee agrave lrsquoentreacutee 1) Ce montage est il inverseur Justifier 2) Ce montage est il amplificateur Si oui calculer le facteur

drsquoamplification 3) Quelle est la tension de saturation

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MELANGES ET CORPS PURS

Exercice 1 Reacutepondre par vrai ou faux

1) La distillation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 2) Lrsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau est un pheacutenomegravene chimique 3) La synthegravese de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 4) Lrsquoeau de Kiregravene est un corps pur 5) La cristallisation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 6) Lrsquoalcool agrave 90deg est un corps pur composeacute 7) Le dioxygegravene est un gaz qui provoque une leacutegegravere deacutetonation en preacutesence drsquoune flamme 8) Lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene chimique 9) Lrsquoair est un meacutelange heacuteteacuterogegravene de diazote de dioxygegravene et de gaz rares 10) Le deacutecantat et le filtrat sont des corps non purs 11) Lors de lrsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau le dioxygegravene est recueilli agrave la cathode 12) Lorsque la roseacutee apparaicirct sur un arbre nous pouvons dire qursquoon a une fusion

Exercice 2 1) Pourquoi dit-on que les valeurs 0degC 100degC 1gcm-3 sont des constantes physiques de lrsquoeau 2) Que repreacutesente chacune des valeurs numeacuteriques preacuteceacutedentes 3) Qursquoappelle-t-on constante physique dans le cas geacuteneacuteral 4) Que signifie laquo critegravere de pureteacute raquo

Exercice 3 1) On meacutelange de lrsquoeau et du sucre Qursquoobtient-on 2) On veut seacuteparer les constituants du meacutelange preacuteceacutedent Deacutecrire une meacutethode possible 3) Qursquoest ce qursquoun meacutelange homogegravene Donner trois exemples 4) Qursquoest ce qursquoun meacutelange heacuteteacuterogegravene Donner trois exemples

Exercice 4 A Les meacutelanges suivants sont-ils homogegravenes ou heacuteteacuterogegravenes

1) Eau + essence 2) Huile + eau 3) Fer en poudre + eau 4) Eau + alcool

B Indiquer une meacutethode de seacuteparation pour chacun des meacutelanges 1) Sel de cuisine + charbon 2) Eau + huile 3) Alcool + eau 4) Fer en poudre + soufre en poudre 5) Fer en poudre + sel en poudre +sable

Exercice 5 Modou explique agrave Fatou comment on preacutepare du cafeacute laquo La preacuteparation du cafeacute comporte trois eacutetapes

- Premiegravere eacutetape mettre de leau dans une cafetiegravere et la porter agrave eacutebullition puis ajouter la poudre de cafeacute attendre quelques minutes

- Deuxiegraveme eacutetape faire passer le meacutelange obtenu agrave travers un tissu pour recueillir la partie liquide

- Troisiegraveme eacutetape ajouter du sucre agrave volonteacute remuer agrave laide dune cuillegravere Le cafeacute est precirct raquo 1-quel type de meacutelange obtient-on agrave la fin de la premiegravere eacutetape 2-quelle est la meacutethode de seacuteparation utiliseacutee dans la deuxiegraveme eacutetape Comment appelle-t-on le liquide obtenu est-ce un corps pur 3- quel type de meacutelange obtient-on agrave la fin de la troisiegraveme eacutetape Justifier la reacuteponse Exercice 6 Dans un eudiomegravetre on introduit 500 cm3 de dihydrogegravene 600 cm3 dioxygegravene (volumes mesureacutes dans les mecircmes conditions)

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Apregraves passage de agrave lrsquoeacutetincelle eacutelectrique et retour aux conditions initiales on demande 1) La masse drsquoeau formeacutee 2) La nature et le volume du gaz reacutesiduel

NB Dans les conditions de lrsquoexpeacuterience 1 L de dihydrogegravene a une masse de 008 g Exercice 7 Au cours drsquoune expeacuterience drsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau on recueille 170 cm3 de gaz au niveau de lrsquoeacutelectrode relieacutee agrave la borne positive 1deg) Quelle est la nature de ce gaz 2deg) Donner la nature et le volume du gaz recueilli dans lrsquoautre eacutelectrode 3deg) Comment appelle- t- on cette eacutelectrode 4deg) Comment identifie-t-on expeacuterimentalement ces deux gaz recueillis 5deg) Calculer la masse drsquoeau apregraves deacutecomposition si lrsquoexpeacuterience est faite dans les conditions ougrave 073 g de dihydrogegravene occupe un volume de 112 L Exercice 8 1) On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant 10g drsquohydrogegravene et 100g drsquooxygegravene apregraves lrsquoeacutetincelle et refroidissement

a) Quelles sont la nature et la masse du gaz restant b) Quelle est la masse drsquoeau obtenue

2) a) Calculer le volume drsquohydrogegravene neacutecessaire pour faire disparaicirctre 200ml drsquooxygegravene b) quel est le volume de vapeur drsquoeau obtenu Exercice 9 On met ensemble dans un erlenmeyer de lrsquoeacutethane du meacutethoxymeacutethane du benzegravene et du meacutethanol Apregraves agitation le milieu ne preacutesente aucune surface de seacuteparation crsquoest-agrave-dire ils se meacutelangent parfaitement 1deg) Que peut-on dire de ces quatre liquides 2deg) Quelle est la nature du meacutelange ainsi constitueacute 3deg) Deacutefinir ce type de meacutelange et citer deux autres exemples de mecircme nature 4deg) On se propose de seacuteparer les quatre liquides par distillation adeg) Deacutecrire le processus de la seacuteparation bdeg) Quel est le liquide qui sera recueilli le premier comme distillat Justifier 5deg) On deacutesire proceacuteder maintenant agrave la seacuteparation de ces quatre liquides par congeacutelation Quel est le premier liquide agrave reacutecupeacuterer sous forme de cristaux Justifier Donneacutees Tempeacuterature drsquoeacutebullition des quatre liquides

Liquide Meacutethanol Ethane Benzegravene Meacutethoxymeacutethane

T eacutebullition (degC) ndash 98 65 80 ndash 24

Exercice 10 On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant dans lrsquoeudiomegravetre 100 cm3 drsquoair et 100 cm3 drsquohydrogegravene mesureacutes dans les conditions normales de tempeacuterature et de pression On suppose que dans ces conditions 1 volume drsquoair donne 15 de volume drsquooxygegravene et 45 de volume drsquoazote En admettant que apregraves passage de lrsquoeacutetincelle eacutelectrique et refroidissement la tempeacuterature et la pression redeviennent normales

1) quel est le volume de gaz restant dans lrsquoappareil 2) quelle est la masse drsquoeau liquide formeacutee sachant que dans les conditions de lrsquoexperience 2g drsquohydrogene occupent 224

litres et 32g drsquooxygegravene occupent 224 litres Exercice 11 Dans un eudiomegravetre contenant un volume V = x cm3 dun meacutelange gazeux de dihydrogegravene et de dioxygegravene on fait passer une eacutetincelle eacutelectrique

Apregraves explosion et retour aux conditions initiales on constate que les 120785

120786 du volume initial disparaissent et il reste un gaz

dans leudiomegravetre qui entretient la combustion 1- Donner la nature du gaz reacutesiduel et son volume en fonction de x 2- Deacuteterminer la composition du meacutelange gazeux initial en fonction de x

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ELEMENTS ATOMES CLASSIFICATION PERIODIQUE

Exercice 1 Soient les nucleacuteides caracteacuteriseacutes par les couples (Z A) M(816) B(1224) C(2654) D(818) E(1226) F(2454) 1) Identifier les nucleacuteides qui sont des isotopes 2) Repreacutesenter tous les nucleacuteides par leur symbole et donner leur nom 3) Donner leurs compositions

Exercice 2 Un atome de platine (Pt) comporte 78 eacutelectrons et 117 neutrons

1) 11 Deacuteterminer son numeacutero atomique Z et son nombre de masse A

12 Ecrire le symbole du noyau correspondant

2) En deacuteduire la masse de lrsquoatome de platine (Pt)

3) Soient les cinq noyaux 119927119955120787120791120783120786120783 119927119957120789120790

120783120791120786 119927119950120788120783120783120786120787 119927119958120791120786

120784120786120786 et 119927119957120789120790120783120791120790 Quels sont les noyaux isotopes du preacuteceacutedent

4) On considegravere lrsquoion eacutetain IV (Sn4+) correspondant au noyau 119930119951120787120782120783120783120791

41 Srsquoagit-il drsquoun anion ou drsquoun cation Justifier

42 Donner la composition du noyau de cet ion

43 Combien cet ion a-t-il drsquoeacutelectrons

Donneacutees Masse drsquoun nucleacuteon mnuc = 16710-27 kg Masse de lrsquoeacutelectron me = 9110-31 kg Exercice 3

On considegravere les ions 119935120784+ 119936120784minus et les atomes Z et W Les eacuteleacutements Z et W appartiennent agrave la deuxiegraveme peacuteriode du tableau de classification peacuteriodique

1) Z est un gaz rare Ecrire la formule eacutelectronique de Z puis celle de X et de Y (Z 119935120784+ 119936120784minus ont la mecircme formule eacutelectronique)

2) Preacuteciser la place de lrsquoeacuteleacutement X

3) W a pour scheacutema de Lewis 119934ሶ Deacuteduire le nombre de charge de W

4) Deacuteterminer le nombre drsquoeacutelectrons contenus dans lrsquoion 119936120784minus et dans lrsquoatome Y Exercice 4 1) La structure eacutelectronique drsquoun atome srsquoeacutecrit (K)2(L)8(M)7 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode du tableau de la

classification appartient lrsquoeacuteleacutement correspondant 2) Un eacuteleacutement se trouve dans le tableau de classification agrave lrsquointersection de la sixiegraveme colonne et de la quatriegraveme

peacuteriode

21 Peut-on deacuteterminer avec certitude son numeacutero atomique

22 Peut-on deacuteterminer le nombre de masse de lrsquoeacuteleacutement

3) Le krypton (gaz rare) appartient agrave la peacuteriode IV Quel est son numeacutero atomique

4) Un nucleacuteide inconnu est symboliseacute par 119935120783120786120784120790

41 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode appartient cet eacuteleacutement

42 Donner la structure eacutelectronique de lrsquoatome correspondant

Exercice 5

Lrsquoatome drsquoun eacuteleacutement X agrave identifier a pour repreacutesentation de Lewis dans lrsquoeacutetat fondamental 119935ሶ 1) Combien drsquoeacutelectrons a-t-il sur sa couche externe 2) Sachant que cette couche est la couche L deacuteterminer le numeacutero atomique de X et eacutetablir la formule eacutelectronique

complegravete de son atome Identifier X par son nom et son symbole Exercice 6

On donne le rayon du noyau de lrsquoatome drsquoaluminium r = 10010-13 m Le rayon de lrsquoatome drsquoaluminium 119912119949120783120785120784120789 est

R = 15010-10 m Masse du neutron mN = 10087u Masse du proton mP = 10073u Masse de lrsquoeacutelectron me- = 05510-

3u 1) Comparer la masse de lrsquoatome agrave celle du noyau 2) Comparer le volume de lrsquoatome agrave celui du noyau 3) On dit que lrsquoatome preacutesente une structure lacunaire Est-ce justifieacute

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27

Donneacutees Lrsquouniteacute de masse atomique 1u = 16610-27 kg Volume drsquoune sphegravere V = 120786

120785120645R3

Exercice 7 Partie A Lrsquoatome drsquoun eacuteleacutement a pour reacutepartition eacutelectronique (K)x (L)y (M)t avec x y et t des entiers naturels non nuls La masse totale des protons dans son noyau atomique est mTp = 217110-23 g

1) 21 Deacuteterminer son nombre de charge Z

12 En deacuteduire les valeurs de x y et t

13 De quel eacuteleacutement srsquoagit-il Donner sa structure de Lewis et sa valence

2) Donner la place et le nom de famille chimique de lrsquoeacuteleacutement dans le tableau de la classification peacuteriodique restreinte

3) 31 Enoncer la regravegle de lrsquooctet

32 Quel type drsquoion lrsquoatome de cet eacuteleacutement a tendance agrave donner

33 Deacuteterminer la charge globale du noyau de cet ion

4) Repreacutesenter le scheacutema de Lewis de lrsquoion et donner sa valence Donneacutees Extrait du tableau de la classification peacuteriodique 11Na 12Mg 13Al 14Si Masse drsquoun proton mp = 16710-27 kg Valeur de la charge eacuteleacutementaire e = 1610-19 C

Partie B Un anion possegravede globalement une charge eacuteleacutementaire et 18 neutrons lrsquoatome correspondant agrave cet ion appartient agrave la troisiegraveme peacuteriode du tableau de la classification peacuteriodique 1) Deacuteterminer la structure eacutelectronique de cet atome et celle de lrsquoion 2) En deacuteduire la colonne et le nom de famille de cet eacuteleacutement 3) Donner la composition du noyau de lrsquoatome et celle de lrsquoion 4) Repreacutesenter les scheacutemas de Lewis et donner les valences de lrsquoatome et de lrsquoion 5) Deacuteterminer la charge globale du noyau de lrsquoion

Exercice 8 Lrsquoeacuteleacutement magneacutesium possegravede trois isotopes On donne ci-apregraves les abondances relatives de chacun deux

119924119944120783120784120784120786 79 119924119944120783120784

120784120787 10 119924119944120783120784120784120788 11

1- Quel est lisotope le plus abondant 2- Donner la composition de latome isoleacute de chaque isotope 3- Les structures eacutelectroniques des trois isotopes sont-elles identiques Justifier la reacuteponse 4- Quel ion monoatomique forme leacuteleacutement magneacutesium 5- Indiquer trois compositions possibles pour lrsquoion magneacutesium

Exercice9 Un atome dun eacuteleacutement X a pour formule eacutelectronique (K)x(L)Y(M)t 1 Quels sont les valeurs de x et y Justifier

2 Sachant que 119962

120784 = 2t - x calculer t En deacuteduire le numeacutero atomique Z de leacuteleacutement X Identifier X par son symbole et

son nom 3 Dans quelle peacuteriode et dans quelle colonne du tableau de classification peacuteriodique se trouve leacuteleacutement X Justifier votre reacuteponse Donner son scheacutema de 1048757ewis 4 Quel ion a-t-il tendance agrave donner 5 Sachant que la masse dun atome de X est 450910-26kg (masse des eacutelectrons est neacutegligeable) et que mpasympmnasymp 16710-27kg Calculer son nombre de masse et repreacutesenter le noyau de cet eacuteleacutement 6 Le nuage eacutelectronique de lion provenant dun atome X a une charge Q= -1610middot18CDeacuteterminer le nombre deacutelectrons contenus dans le nuage eacutelectronique de lion 7 Ecrire sa structure eacutelectronique et donner son scheacutema de Lewis

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LIAISONS CHIMIQUES

Exercice 1 1) Donner les structures de Lewis des atomes suivants C (Z=6) O (Z=8) Cl (Z=17) H (Z= 1) S (Z = 16) 2) Ecrire les formules de Lewis deacuteveloppeacutees et semi-deacuteveloppeacutees des moleacutecules suivantes

C2H6O C2H4O2 C2H4Cl2O CH4O C2H4 N2O2 CH2Cl2 C2H2 HClO CO2 C3H4 SOCl2 C2H4O C3H6 CH5N C3H4 C3H6O EXERCICE 2 Dans la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene HnS lrsquoatome de soufre est lieacute agrave chaque atome drsquohydrogegravene par une liaison covalente 1- Deacuteterminer n sachant que le scheacutema de Lewis du soufre est identique agrave celui de lrsquooxygegravene et que tous les atomes engageacutes dans la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene ont leur couche externe satisfaisant agrave la regravegle de lrsquooctet et du duet 2- Donner la repreacutesentation de Lewis de la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene Exercice 3 Donner la formule statistique des composeacutes ioniques suivants a) Chlorure drsquoaluminium (Al3+ Cl -) b) nitrate de plomb (Pb2+ 119925119926120785

minus ) c) Aceacutetate de cobalt (Co3+ C2H3119926120784minus ) d) Carbonate

de calcium (Ca2+ C119926120785120784minus ) e) Hydroxyde de sodium (Ag+ PO4

3-) Exercice 4 Donner les noms et preacuteciser les ions constituants les composeacutes ioniques suivants Fe2O3 ZnSO4 Na2CO3 Ca(OH)2 CuNO3 Fe(OH)3 Cu2SO4 Al2O3 FeO Fe(NO3)2 Ag2O Al2(SO4)3 Mg(NO3)2 LiCO3 Na2SO4 Exercice 5

1) La moleacutecule drsquoacide propanoique est formeacutee de 3 atomes de carbone 6 atomes drsquohydrogegravene et 2 atomes drsquooxygegravene Ecrire sa formule brute Ecrire deux formules deacutevellopeacutees isomegraveres de lrsquoacide propanoique

2) Rappeler les structures de Lewis des atomes drsquohydrogegravene de carbone et drsquoazote Donner les structures de Lewis et les formules deacuteveloppeacutees des moleacutecules suivantes

a) CH3NO b) N2 c) HCN d) CH2O2 3) Pour chacun des composeacutes ioniques suivants identifier lrsquoanion et le cation puis donner du composeacute a) Fe2(SO4)3 b)

ZnO 4) Donner la formule statistique et la formule ionique de chacun des composeacutes ioniques suivants oxyde drsquoaluminium

chlorure de magnesium Exercice 6 Donner les formules ioniques et statiques du nitrate de plomb phosphate drsquooxonium sulfate drsquoaluminium nitrate drsquooxonium sulfate de plomb et phosphate drsquoaluminium Exercice7 A -Compleacuteter le tableau ci-dessous en ajoutant soit la formule statistique du solide ionique comportant ces ions soit la formule de lrsquoanion ou soit la formule du cation qui le compose

Cation Anion

Na+

Ca2+ Zn2+

Cl- AlCl3

Al2(SO4)3

NO3-

PO43-

B-Quelles sont les formules statistiques des solides ioniques suivants 1deg) Chlorure drsquoargent nitrate drsquoargent 2deg) Sulfate de potassium permanganate de potassium phosphate de baryum et dichromate de potassium Les ions agrave utiliser sont Cl-(ion chlorure) NO3

-(ion nitrate) SO42-(ion sulfate) K+ (ion potassium) Ag+ (ion argent) Ba2+

(ion baryum) PO43-(ion phosphate) MnO4

-(ion permanganate Cr2O72-(ion dichromate)

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Exercice 8 La maille du chlorure de potassium KCl est du mecircme type que celle du chlorure de sodium les ions K+ prenant la place des ions Na+ 1) En vous inspirant de la maille de chlorure de sodium faites un dessin de la maille

du chlorure de potassium Cette maille cubique a pour arecircte a = 628 pm les ions chlorure en occupent les sommets et les centres des faces

2) Montrer agrave lrsquoaide drsquoun dessin dans le plan qursquoil existe une relation entre lrsquoarecircte a de la maille et les rayons des ions preacutesents Les ions potassium et chlorure sont assimilables agrave des boules rigides de rayons respectifs r+ et r- celles-ci sont en contact le long drsquoune arecircte En deacuteduire la valeur du rayon r- de lrsquoion Cl- sachant que le rayon r+ de lrsquoion K+ vaut 133 pm

Donneacutees Nom et formule de quelques ions

Cations formules Anions Formules

Ion fer II Fe2+ Ion sulfure S2-

Ion fer III Fe3+ Ion sulfate SO42-

Ion aluminium Al3+ Ion nitrate NO3-

Ion cuivre II Cu2+ Carbonate CO32-

Ion zinc Zn2+ Hydrogeacutenocarbonate HCO3-

Ion sodium Na+ Ion chlorure Cl-

Ion calcium Ca+ Oxyde O2-

Ion potassium K+ Hydroxyde OH-

Ion hydronium H3O+ Ion dichromate Cr2O72-

Ion magneacutesium Mg2+ Ion permanganate MnO4-

Ion argent Ag+ Ion phosphate PO43-

Ion baryum Ba2+

Ion ammonium NH4+

FORMULES ET NOMS DE QULQUES COMPOSES IONIQUES

Habituellement on nomme un composeacute ionique en premier par son non ion neacutegatif par contre lrsquoeacutecriture de sa formule

se fait en premier par lrsquoion neacutegatif

Formule ionique Formule statistique Nom

(Na+ Cl-) NaCl Chlorure de sodium

(Ag+ Cl-) AgCl Chlorure drsquoargent

(Cu2+ 2Cl-) CuCl2 Chlorure de cuivre II (cuivrique)

(Cu+ Cl-) CuCl Chlorure de cuivre I (cuivreux)

(Fe2+ 2Cl-) FeCl2 Chlorure de fer II (ferreux)

(Fe3+ 3Cl-) FeCl3 Chlorure de fer III (ferrique)

(NH4+ Cl-) NH4Cl Chlorure drsquoammonium

(Ca2+ 2Cl-) CaCl2 Chlorure de calcium

NITRATES NO3-

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Formule ionique Formule statistique Nom

(Ag+ NO3-) AgNO3 Nitrate drsquoargent

(K+ NO3-) KNO3 Nitrate de potassium

(Pb2+ 2NO3-) (PbNO3)2 Nitrate de plomb II

SULFATTES SO42-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Ba2+ SO42-) BaSO4 Sulfate de baryum

(Zn2+ SO42-) ZnSO4 Sulfate de zinc

(Cu2+ SO42-) CuSO4 Sulfate de cuivre II

(2Al3+ 3SO42-) Al2(SO4)3 Sulfate drsquoaluminium

(2NH4+ SO4

2-) (NH4)2SO4 Sulfate drsquoammonium

SULFURES S2-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Zn2+ S2-) ZnS Sulfure de zinc

(Pb2+ S2-) PbS Sulfure de plomb II

(2Cu+ S2-) Cu2S Sulfate de cuivre I

CARBONATES CO32-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Ca2+ CO32-) CaCO3 Carbonate de calcium (calcaire)

OXYDES O2-

Formule ionique Formule statistique Nom

(2Na+ O2-) Na2O Oxyde de sodium

(Mg2+ O2-) MgO Oxyde de magneacutesium

(2Al3+ 3O2-) Al2O3 Oxyde drsquoaluminium (alumine)

(Fe2+ O2-) FeO Oxyde de fer II

(2Fe3+ 3O2-) Fe2O3 Oxyde de fer III (rouille)

(Fe2+ 2Fe+ 4O2-) Fe3O4 Oxyde magneacutetique de fer

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MOLE ET GRANDEURS MOLAIRES

Exercice 1 Calculer les masses molaires des composeacutes suivants Ca(H2PO4)2 H2SO4 C6H12O6 C4H8 NH3 (NH4)4Fe(SO4)26H2O Al2(SO4)3 Exercice 2 Lrsquoeacuteleacutement lithium agrave lrsquoeacutetat naturel est formeacute par un meacutelange de deux nucleacuteides dont les pourcentages atomiques sont

les suivants 74 de 119923119946120788 et 926 de 119923119946

120789 Sachant que les masses drsquoune mole drsquoatome de ces nucleacuteides sont respectivement 60137 g et 70144 g Calculer la masse molaire atomique de lrsquoeacuteleacutement lithium naturel Exercice 3 Une moleacutecule de formule CxHy a pour atomiciteacute 10 et sa masse molaire est M = 54 gmol-1 Deacuteterminer la formule brute du composeacute Exercice 4 La nitroglyceacuterine est un explosif de formule C3H5O9N3 1) Calculer la masse molaire de la nitroglyceacuterine 2) Deacuteterminer sa composition centeacutesimale massique de chacun des eacuteleacutements preacutesents dans cette moleacutecule

Exercice 5 Un corps a pour formule CxHyO les coefficients x et y sont entiers Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de cette substance montre que les pourcentages en masse des eacuteleacutements C et H qursquoelle renferme sont C = 525 H = 130 1) Deacuteterminer le pourcentage en masse de lrsquooxygegravene En deacuteduire la masse molaire moleacuteculaire M de ce corps (M est

un nombre entier) 2) Calculer les valeurs des coefficients x et y

Exercice 6 1) On donne pour le fer masse molaire M = 56 gmol-1 masse volumique 120646 = 7800 kgm-3 Deacuteterminer le volume drsquoun morceau de fer de masse 150 g Quelle est la quantiteacute de matiegravere contenue dans ce morceau de fer 2) On donne pour lrsquoaluminium et le cuivre la masse molaire M et la masse volumique 120646 agrave lrsquoeacutetat solide Al 27 gmol-1 120646119912119949

=2700 kg m-3 Cu 635 gmol-1 120646119914119958=8900 kg m-3 Deacuteterminer pour chaque meacutetal le volume molaire (volume dune mole) agrave lrsquoeacutetat solide 3) On considegravere trois flacons qui contiennent agrave la mecircme

tempeacuterature et sous une mecircme pression un mecircme volume de gaz On a deacutetermineacute la masse de chaque gaz Les reacutesultats sont groupeacutes dans le tableau ci-dessous

Calculer la masse molaire de chaque gaz Deacuteterminer la quantiteacute de matiegravere de chaque gaz 4) En deacuteduire le volume molaire de chaque gaz

Quelle est la loi veacuterifieacutee par cette expeacuterience Enoncer cette loi C = 12 O=16 H=1 gmol-1 Exercice 7 Un composeacute organique qui ne contient que les eacuteleacutements carbone et hydrogegravene a pour masse molaire M = 42 gmol -1 Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de ce composeacute montre qursquoil renferme en masse six (6) fois plus de carbone que drsquohydrogegravene En deacuteduire la formule brute du composeacute eacutetudieacute Exercice 8 Un composeacute A ne contient que les eacuteleacutements carbones hydrogegravene et oxygegravene Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de ce composeacute montre que mc = 15mo et mc = 4mH mc mo et mH eacutetant les masses respectives de carbone de lrsquooxygegravene et de lrsquohydrogegravene contenues dans lrsquoeacutechantillon Sachant que la moleacutecule de A ne renferme qursquoun seul atome drsquooxygegravene 1) Deacuteterminer la formule de A 2) Calculer la masse molaire de A 3) Calculer le nombre de moles puis le nombre de moleacutecules contenues dans 115 g de A

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Exercice 9 Un ballon en verre fermeacute contient 40g de gaz dioxygegravene La tempeacuterature du gaz est 20degC et sa pression est 1013105Pa 1 Quelle est la quantiteacute de matiegravere de dioxygegravene dans le ballon 2 Quelle est la tempeacuterature absolue du gaz 3 Quel est le volume du gaz 4 On chauffe le ballon et son contenu La tempeacuterature atteint 50degC La variation du volume du ballon eacutetant

neacutegligeable deacuteterminer la nouvelle pression du gaz Exercice 10

Un ballon agrave parois eacutelastiques ne peut deacutepasser un volume de 30L sans eacuteclater On introduit dans ce ballon 20L dheacutelium He agrave 20degC et agrave une pression de 1013105Pa 1 Quelles sont la quantiteacute de matiegravere et la masse dheacutelium introduites dans le ballon 2 Le ballon est placeacute sous une cloche agrave vide On admet que la pression est la mecircme agrave linteacuterieur et agrave lexteacuterieur du

ballon et que la tempeacuterature est constante au cours de la transformation Quelle est la pression de lair sous la cloche au moment ougrave le ballon eacuteclate

3 Le mecircme ballon est lacirccheacute et seacutelegraveve agrave une altitude ougrave la tempeacuterature est de 15degC et la pression atmospheacuterique de 82104Pa Le ballon va-t-il eacuteclater (on suppose leacutegaliteacute des pressions agrave linteacuterieur et agrave lexteacuterieur du ballon)

Donneacutee M(He)=40gmol-1 Exercice 11 1) Calculer la masse volumique du dioxygegravene dans les conditions normales Deacuteterminer la densiteacute du dioxygegravene par

rapport agrave lrsquoair 2) On meacutelange 10 L de butane et 10 L de dioxygegravene Le volume obtenu est 20 L

21 Trouver la masse du meacutelange

22 Calculer la densiteacute du meacutelange

Les volumes sont mesureacutes dans les conditions normales Exercice 12 On meacutelange 10 L de dioxygegravene et 40 L de diazote pris dans les CNTP Le volume du meacutelange est 10 L La tempeacuterature du meacutelange est de 10deg C 1) Calculer la masse du meacutelange 2) Trouver la pression du meacutelange

Donneacutees C = 12gmol H = 1gmol O = 16gmol N = 14gmol Cl = 355gmol Exercice 13 Un professeur de Sciences Physiques trouve dans le laboratoire de son lyceacutee un flacon sans eacutetiquette contenant une substance solide de masse m = 460 g Pour deacuteterminer la nature de cette substance il procegravede agrave deux types danalyses

Une analyse qualitative lui permettant de deacuteterminer la preacutesence de trois eacuteleacutements chimiques dans la substance le carbone (C) lhydrogegravene (H) et loxygegravene (O)

Une analyse quantitative lui permettant de deacuteterminer la composition centeacutesimale massique du carbone et de lhydrogegravene dans la masse m de la substance C=26l H=435 Afin de deacuteterminer le nombre datomes de carbone dhydrogegravene et doxygegravene de la substance il eacutecrit sa formule brute sous la forme CxHyOz ougrave x y et z sont des entiers naturels non nuls Il reacutealise ensuite la sublimation de la masse m = 460 g de la substance dans les conditions ougrave la pression est P=498107 Pa et la tempeacuterature est t = 27degC A la fin du changement deacutetat physique il recueille un volume V = 500 cm3 de gaz supposeacute parfait

1) Calculer le pourcentage massique de loxygegravene 2) Est-ce que cette sublimation a eacuteteacute faite dans les conditions normales de tempeacuteratures et de pression (CNTP) Justifier 3) Deacuteterminer la quantiteacute de matiegravere de cette substance puis deacuteduire sa masse molaire et sa densiteacute 4) Deacuteterminer sa formule brute et proposer une formule deacuteveloppeacutee possible 5) Calculer le nombre de moleacutecules contenu dans cette substance

On donne M (H) = 1 gmol-1 M (C) = 12 g mol-1 M (0) = 16 g mol-1 constante des gaz parfaits R = 831 SI nombre drsquoAvogadro NA = 602102s mol-1

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REACTION CHIMIQUE EQUATION ndash BILAN

Exercice 1 Equilibrer les eacutequations suivantes

Exercice 3 Lrsquoaluminium reacuteagit avec lrsquooxyde de manganegravese MnO2 pour donner du manganegravese et de lrsquooxyde drsquoaluminium Al2O3

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan traduisant cette reacuteaction 2) Quelle est la masse drsquoaluminium neacutecessaire pour preacuteparer une masse de 1 kg de manganegravese

Exercice 4 On brucircle m = 5 g de soufre dans un flacon renfermant V =2L de dioxygegravene volume mesureacute dans les CNTP

1) Restera-t-il du soufre agrave la fin de la reacuteaction Si oui calculer la masse correspondante 2) Calculer la masse et le volume du produit obtenu

Exercice 5 On fait brucircler 20g drsquoun eacutechantillon de charbon de bois dans du dioxygegravene on obtient 616g de dioxyde de carbone

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan 2) Deacuteterminer le pourcentage de carbone pur contenu dans le morceau de charbon

Exercice 6 Le dioxyde de soufre peut ecirctre preacutepareacute par action de sulfure de fer (pyrite) sur le dioxygegravene Il se forme en mecircme temps de lrsquooxyde de fer Fe2O3

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction 2) Quel volume de dioxyde de soufre peut-on espeacuterer obtenir agrave partir drsquoune tonne de pyrite Calculer alors la masse et le

volume de dioxygegravene neacutecessaire Les volumes gazeux sont mesureacutes dans les CNTP 3) Le rendement de la reacuteaction est en reacutealiteacute eacutegal agrave 80 Calculer le volume de dioxyde de soufre effectivement obtenu agrave

partir drsquoune tonne de pyrite Exercice 7

1) La combustion dans du dioxygegravene de 224cm3 drsquoun corps pur gazeux de formule CnH2n + 2 a donneacute 176g de dioxyde de carbone et de lrsquoeau

11 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction

12 Trouver la formule brute de lrsquohydrocarbure

13 Ecrire les formules de Lewis et deacuteveloppeacutee de ce composeacute

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2) La combustion complegravete dans du dioxygegravene de 1 litre drsquoun hydrocarbure gazeux de formule CxHy a neacutecessiteacute 5 litres de dioxygegravene et a donneacute 3 litres de dioxyde de carbone

21 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction

22 Trouver la formule brute de lrsquohydrocarbure Volumes gazeux mesureacutes dans les CNTP

Donneacutees en gmol-1 M(C) = 12 M(H) = 1 M(O) = 16 M(Fe) = 56 Exercice 8 On meacutelange 1g de poudre drsquoaluminium et 6g de diiode I2 La reacuteaction est amorceacutee par quelques gouttes drsquoeau (catalyseur)

a) On donne Al (Z=13) et I est un halogegravene Trouver la formule du produit formeacute en vous aidant des repreacutesentations de Lewis des atomes drsquoaluminium et drsquoiode

b) Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction c) La reacuteaction srsquoarrecircte par manque drsquoun des reacuteactifs Lequel calculer la masse du produit formeacute d) Quelle est la masse restante du reacuteactif en excegraves

Donneacutees M(Al)=27gmol M(I)=127gmol Exercice 9 Une essence drsquoautomobile a une masse volumique de 700kg m-3 On la suppose constitueacutee uniquement drsquooctane C8H18

a) Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la combustion de lrsquooctane dans le moteur de lrsquoautomobile en supposant qursquoil se forme du dioxyde de carbone et de lrsquoeau

b) Le reacuteservoir drsquoessence drsquoune automobile a une capaciteacute de 50L Lorsque toute lrsquoessence qursquoil contient est consommeacutee calculer

La masse de vapeur drsquoeau et de dioxyde de carbone rejeteacutee dans lrsquoatmosphegravere

La masse du dioxygegravene consommeacute

La masse drsquoair qui a circuleacute dans les tubulures du moteur sachant qursquoen nombre de moles la composition de lrsquoair est 80 de diazote N2 et 20 de dioxygegravene O2 On donne en gmol les masses molaires atomiques H 1 C 12 N 14 O 16 Exercice 10 Un meacutelange des deux alcanes propane (C3H8) et butane (C4H10) est soumis agrave une combustion eudiomeacutetrique en preacutesence de 112 cm3 de dioxygegravene Apregraves la combustion et le refroidissement des produits il se produit 68cm3 dioxyde de carbone(C02) et de lrsquoeau

1) Ecrire les eacutequations des reacuteactions qui ont lieu

2) Deacuteterminer la composition du meacutelange des alcanes sachant que tous les volumes sont mesureacutes dans les mecircmes conditions de tempeacuterature et de pression On donnera le volume de chacun des alcanes ainsi que le pourcentage (en quantiteacute de matiegravere) de chacun drsquoeux dans le meacutelange Exercice 11 On dispose drsquoun meacutelange drsquooxyde de fer II FeO et drsquooxyde de Fer III Fe2O3 de masse totale m=897g On fait reacuteagir ce meacutelange agrave haute tempeacuterature avec du dihydrogegravene Il se forme alors du Fer et de lrsquoeau

1) Ecrire les eacutequations bilan des deux reacuteactions 2) On obtient 292g drsquoeau et les deux oxydes ont disparu Deacuteterminer la composition initiale du meacutelange crsquoest-agrave-dire les

masses des deux oxydes

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GENERALITES SUR LES SOLUTIONS AQUEUSES

Donneacutees en gmol-1 M(C) = 12 M(H) = 1 M(O) = 16 M(Fe) = 56 M(Al) = 27 M(S) = 32 M(Na) = 23 M(N) = 14 M(Ca) = 40 M(Cl) = 355 Exercice 1 1) Donner les noms des ions suivants K+ Mg2+ Al3+ O2- SO4

2- H3O+ MnO4- Cr2O7

2- 2) Donner les formules des composeacutes ioniques dont les noms sont chlorure de potassium chlorure de magneacutesium

oxyde de magneacutesium carbonate drsquoaluminium nitrate drsquoargent Exercice 2 1) Quelle masse de sulfate drsquoaluminium Al2(SO4)3 faut-il dissoudre dans de lrsquoeau pour obtenir 500 cm3 drsquoune solution

de concentration 002 mol L-1 en ion Al3+ 2) Quelle est alors la valeur de la concentration en ion sulfate

Exercice 3 1) On dissout 5 g de cristaux de chlorure de sodium dans de lrsquoeau On complegravete par de lrsquoeau le volume agrave 500 mL

Trouver la concentration molaire C de la solution Calculer [Na+] et [Cl-] 2) On dispose de 200 mL drsquoune solution de sulfate de sodium de concentration molaire C = 210-2 molL-1

ndash Calculer la masse de sulfate de sodium Na2SO4 contenue dans la solution ndash Calculer [Na+] et [SO4

2-] Exercice 4 1) On dissout sans variation de volume 342 g de sulfate drsquoaluminium dans 500 mL drsquoeau

ndash Calculer la concentration massique puis la concentration molaire C de la solution ndash Calculer les concentrations molaires des ions aluminium et sulfate

2) On preacutepare 250 mL de solution de sulfate de potassium en dissolvant dans lrsquoeau 435 g de solide ionique K2SO4

ndash Calculer la concentration molaire de chacun des ions preacutesents en solution ndash Quel volume drsquoeau faut-il ajouter aux 250 mL de la solution preacuteceacutedente pour obtenir une solution telle que lrsquoon

ait [SO42-] = 002 molL Exercice 5 Une solution A de volume VA = 05 L contient 012 mol de nitrate de sodium Une solution B de volume VB = 15 L a eacuteteacute obtenue par dissolution dans lrsquoeau de 125g de nitrate de calcium solide ionique de formule Ca(NO3)2 1) On preacutelegraveve agrave la pipette 10 cm3 de la solution A Calculer le nombre de moles de chacun des ions preacutesents dans

cette prise drsquoessai 2) On meacutelange dans une fiole jaugeacutee 10 cm3 A 20 cm3 de la solution B et on complegravete avec de lrsquoeau jusqursquoagrave ce que

le volume total soit de 100 cm3 Calculer la concentration de chacun des ions dans cette derniegravere solution On donne masses molaires en gmol-1 nitrate de sodium 85 nitrate de calcium 164 Exercice 6

Compleacuteter le tableau

Formule C ( molL-1) [anion] (molL-1) [cation] (molL-1)

MgSO4 0035

CaCl2 0104

Na2CO3 027

Na3PO4 0063

FeCl3 057

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SOLUTIONS AQUEUSES ACIDES

Exercice 1 Questions des cours 1-1 Parmi des produits drsquousage courant utiliseacutes comme boissons condiments ou produits drsquoentretien meacutenager que vous reconnaissez distinguer ceux qui correspondent agrave des solutions acides 1-2 Rappeler leurs couleurs prises avec un indicateur coloreacute de votre choix 2-1 Que peut-on mettre en eacutevidence expeacuterimentalement lors de la dissolution du chlorure drsquohydrogegravene dans lrsquoeau 2-2 Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction qui accompagne cette mise en solution du chlorure drsquohydrogegravene dans lrsquoeau 3- Le chlorure drsquohydrogegravene est-il un composeacute ionique ou moleacuteculaire 4- Que se passe t-il quand on verse du nitrate drsquoargent dans une solution drsquoacide chlorhydrique 5-1 Peut-on identifier un acide au laboratoire en le goucirctant ou en le touchant 5-2 Que faut-il faire dans le cas eacutecheacuteant Exercice 2 Le gaz chlorure drsquohydrogegravene est un composeacute moleacuteculaire formeacute drsquoun atome drsquohydrogegravene et drsquoun atome de chlore il est obtenu en faisant reacuteagir agrave chaud de lrsquoacide sulfurique sur du chlorure de sodium On le recueille dans un flacon en plastique par deacuteplacement drsquoair 1- Ecrire la formule du gaz chlorure drsquohydrogegravene 2- Donner le scheacutema du montage 3- Comment pouvez-vous vous assurer que le flacon est entiegraverement rempli 4- Rappeler les proprieacuteteacutes du gaz chlorhydrique Exercice 3 Texte Scientifique solution acide et solution basique Preacuteparation des solutions drsquoinfusion drsquooseille du jus de citron du jus de tamarin de solution de lessive de cendre Mettons deux centimegravetres cubes de chaque substance dans un tube agrave essai Dans chaque tube versons quelques gouttes de BBT Nous disposons de deux tubes agrave essai lrsquoun contenant de lrsquoacide chlorhydrique et lrsquoautre de lrsquoeau distilleacutee avec chacun quelques gouttes de BBT Les tubes contenant lrsquoacide chlorhydrique la solution drsquoinfusion drsquooseille du jus de citron du jus de tamarin virent au jaune avec le BBT Le tube contenant la solution de lessive de cendre donne une coloration bleue avec le BBT tandis que lrsquoeau distilleacutee reste verte avec le BBT Questions 1- Que signifie BBT 2- Le titre du texte est-il conforme Si non ameacuteliorer ce titre 3- Comment preacutepare-t- on la solution drsquoinfusion drsquooseille le jus de citron 4- Comment preacutepare-t- on la solution drsquoacide chlorhydrique agrave partir drsquoune solution commerciale tregraves concentreacutee 5- Relever les solutions acides citeacutes dans ce texte

Exercice 4

1- Une solution de volume V = 250 mL est obtenue en dissolvant 12 mmol de saccharose dans de lrsquoeau Quelle est la

concentration molaire de saccharose 2- Quelle est la quantiteacute drsquoacide benzoiumlque contenue dans un volume V = 23 mL drsquoune solution drsquoacide benzoiumlque agrave la

concentration molaire C = 1510-2 molL-1 Exercice 5 1-1 Un adolescent doit absorber 75 mg de vitamine C de masse molaire M = 176 g mol par jour Quelle est la quantiteacute de vitamine C correspondante 1-2 Un jus de fruit contient de la vitamine C agrave la concentration molaire C = 23 mmolL-1Quel volume de jus de fruit un adolescent doit-il boire dans la journeacutee pour absorber sa quantiteacute quotidienne de vitamine C 2) Les boissons au cola contiennent de lrsquoacide phosphorique H3PO4 Leur concentration molaire en acide phosphorique est de lrsquoordre de 15 mmolL-1 Quelle est la concentration massique en acide phosphorique Exercice 6 1- Les boissons au cola contiennent de lrsquoacide phosphorique H3PO4 Leur concentration molaire en acide phosphorique

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est de lrsquoordre de 15 mmolL-1 Quelle est la concentration massique en acide phosphorique

2- Lrsquohextril est une solution de bain de bouche Le principe actif de ce meacutedicament est lrsquohexeacutetidine de formule brute

C21H45N3 Calculer sa concentration molaire sachant que sa concentration massique est 1 gL-1

Exercice 7

On a un meacutelange sous forme de poudre de cuivre de zinc et daluminium On ajoute de lacide chlorhydrique en excegraves agrave 105 g de ce meacutelange Apregraves reacuteaction il reste un reacutesidu solide de 24 g et le gaz qui sest deacutegageacute lors de lattaque par lacide occupe un volume de 566 L

1- Ecrire les eacutequations entre lacide chlorhydrique les meacutetaux attaquables

2- Quelle est la nature du gaz deacutegageacute Justifier votre reacuteponse

3- Calculer la composition du meacutelange en pourcentage massique

On donne M(Cu)=635 M(Al)=27 M(Zn)=654 g mol-1 volume molaire 224 Lmol-1 on rappelle que lrsquoacide nrsquoattaque pas le cuivre Exercice 8 1) Rappeler quelques consignes de seacutecuriteacute sur la consommation et lrsquoutilisation des produits acides 2) A quels ions sont dues les proprieacuteteacutes acides drsquoune solution 3) A 20degC 1 litre drsquoeau peut dissoudre 475L de chlorure drsquohydrogegravene si la dissolution srsquoeffectue sans variation de volume (Vm = 24 Lmol-1) 3-a) Calculer la concentration de la solution (H+ Cl-) 3-b) En deacuteduire la concentration des ions responsables agrave lrsquoaciditeacute de cette solution 3-c) Quelle la concentration des ions qui preacutecipite avec le nitrate drsquoargent

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SOLUTIONS AQUEUSES BASIQUES

Exercice1 1 Recopier et compleacuteter les phrases suivantes a) Dans une solution aqueuse dhydroxyde de sodium lion responsable de la basiciteacute est lion __________ lion __________ est lion Na+ b) Il faut toujours refermer un flacon de pastilles de soude et le conserver dans un endroit sec car ces pastilles absorbent lhumiditeacute de lair elles sont donc __________ Elles sont aussi deacuteliquescentes car les pastilles se __________ lentement dans cette humiditeacute c) Lhydroxyde de sodium est un produit corrosif car il peut exercer une action destructrice sur les __________ __________ Il faut donc porter des __________ pour le manipuler d) La solution dhydroxyde de sodium conduit le courant eacutelectrique Elle contient donc des __________ Lors de la dissolution leau a totalement __________ les moleacutecules dhydroxyde de sodium selon leacutequation bilan NaOH rarr ________ + ________ e) La solution de kheacutemeacute est une solution __________ car si on y ajoute quelques gouttes de __________ elle prend une coloration rose violaceacutee 2 Reacutepondre par vrai ou faux les phrases suivantes a) En preacutesence de BBT la solution de cendre prend la couleur bleue b) Les proprieacuteteacutes basiques de la soude sont dues aux ions Na+ c) Le cuivre et les ions hydroxyde forment un preacutecipiteacute bleu d) En meacutelangeant une solution de sulfate de zinc avec un tregraves gros excegraves de soude on obtient une solution e) En preacutesence de BBT le meacutelange formeacute de 1 mL dacide chlorhydrique deacutecimolaire et de 10 mL de soude molaire est bleu 3 Recopier les propositions justes et corriger celles qui sont fausses a) En meacutelangeant une solution de nitrate de cuivre et une solution de chlorure dhydrogegravene on obtient un preacutecipiteacute bleu dhydroxyde de cuivre b) Pour preacuteparer 1L de solution de soude agrave 01 molL-1 (deacutecimolaire) Abdoulaye pegravese 04g dhydroxyde de sodium exempt dhumiditeacute Il les introduit dans une fiole jaugeacutee de 1 L et complegravete jusquau trait de jauge avec de leau distilleacutee c) En meacutelangeant une solution de sulfate de fer (III) et une solution dammoniaque on obtient un preacutecipiteacute vert dhydroxyde de fer (III) d) En introduisant un excegraves de sulfate de zinc dans une solution dilueacutee de kheacutemeacute on obtient un abondant preacutecipiteacute blanc La solution de kheacutemeacute contient donc des ions OH- qui forment avec les ions Zn(II) un preacutecipiteacute de formule Zn(OH)2 e) En preacutesence de pheacutenolphtaleacuteine le liquide de batterie prend une coloration violette Si on ajoute 10 mL de solution de kheacutemeacute concentreacutee agrave 1 mL de liquide de batterie dilueacute en preacutesence de pheacutenolphtaleacuteine on obtient une solution incolore Exercice2

3- Votre professeur vous donne deux flacons A et B sans eacutetiquette contenant des solutions incolores et vous demande de les reconnaicirctre Pour cela il vous fait reacutealiser les tests suivants a) Donner le nom de la solution A en expliquant comment vous ecirctes arriveacute agrave cette conclusion

b) Donner le nom de la solution B en expliquant comment vous ecirctes arriveacute agrave cette conclusion 4- Sur les marcheacutes du Seacuteneacutegal on trouve un produit appeleacute kheacutemeacute Il se preacutesente sous la forme deacutecailles blanches et

est fortement corrosif Il est utiliseacute pour fabriquer du savon et comme produit de nettoyage a) Vous voulez preacuteparer 500 mL de solution aqueuse agrave 4 gL-1 de kheacutemeacute (solution A) Encadrer parmi la liste dappareils suivants ceux qui vous seront neacutecessaires balance ndash pipette de 5 mL ndash ballon rond de 500 mL ndash fiole jaugeacutee de 05L ndash entonnoir ndash pissette ndash fiole jaugeacutee de 100mL ndash gants de protection ndash spatule ndash eacuteprouvette gradueacutee de 1 L Deacutecrivez le mode opeacuteratoire de la dissolution b) Le marchand affirme que le kheacutemeacute est de la soude Proposez deux tests qui vont vous permettre de veacuterifier cette affirmation

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c) En supposant que laffirmation du marchand est vraie calculer la concentration molaire de la solution A d) Pour veacuterifier si le kheacutemeacute est de lhydroxyde de sodium pur Michel propose dintroduire assez de solution de sulfate de cuivre pour preacutecipiter tous les ions OH- contenus dans 100 mL de solution A puis de peser le preacutecipiteacute sec - Ecrire leacutequation bilan traduisant la reacuteaction de preacutecipitation - La masse de preacutecipiteacute obtenue apregraves filtration et seacutechage est m = 035 g Le kheacutemeacute est-il de lhydroxyde de sodium pur 3- Au cours dun repas Marcel affirme que le jus de bissap blanc quil est en train de boire est plus acide que le jus de tamarin que boit Demba Demba nest pas daccord Pour trancher ce diffeacuterend ils amegravenent les deux solutions au laboratoire et procegravedent au test suivant - Ils introduisent 50 mL de bissap blanc dans un beacutecher A et 50 mL de jus tamarin dans un beacutecher B Ils ajoutent 5 gouttes de BBT et 50 mL de solution de soude dilueacutee La solution contenue dans le beacutecher A se colore en vert alors que la solution contenue dans le beacutecher B se colore en bleu Ils en concluent que Marcel avait raison Justifier cette affirmation Donneacutees Masses molaires en gmol-1 H 1 - O 16 - Na 23 - Cu 635 Exercice3 On meacutelange -100mldrsquoune solution de soude 10-2molL-1 -et 200ml de solution drsquohydroxyde de calcium 10-3molL-1 Faites lrsquoinventaire des diffeacuterentes espegraveces en solution calculer les concentrations molaires respectives Exercice 4 On dispose de 5 mL drsquoune solution de potasse KOH Elle renferme en masse 25 de potasse pure Sa densiteacute par rapport agrave lrsquoeau est d = 13

1) Calculer la concentration molaire C de la solution On dilue la solution preacuteceacutedente agrave 15 litre Calculer la concentration molaire Crsquo de la nouvelle solution

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NOTION DE PH INDICATEURS COLORES

Exercice 1 Deacuteterminer les pH des solutions suivantes a) Acide chlorhydrique de concentration 210-2 molL-1 b) Acide nitrique de concentration 4510-3 molL-1 c) Soude de concentration 510-2 molL-1 d) Potasse de concentration 3110-4 molL-1 Les solutions sont prises agrave 25oC Exercice 2 La concentration des ions hydroxyde dans une solution aqueuse est eacutegale agrave 10-4molL-1 Calculer 1) La concentration des ions hydronium 2) Le pH de cette solution 3) Quelle est la couleur prise dans cette solution par - le BBT - la pheacutenolphtaleacuteine - lrsquoheacutelianthine Exercice 3 On dispose drsquoune solution de soude ( Na + + HO ndash ) de concentration de pH = 12 1 Calculer 11la concentration des ions oxonium 12 la concentration des ions hydroxyde 2 On veut diluer cette solution pour obtenir une solution agrave pH = 11 Pour cela on prend un volume v1 = 50 mL de la solution concentreacute et on ajoute de lrsquoeau Quel volume drsquoeau faut-il ajouter Exercice 4 Les questions sont indeacutependantes 1 A 60degC le pH de lrsquoeau pure est 65 Calculer les concentrations des ions hydronium et hydroxyde agrave cette tempeacuterature Calculer le produit ionique de lrsquoeau agrave cette tempeacuterature

2 A 50degC le produit ionique de lrsquoeau est 5610-14 Trouver agrave cette tempeacuterature le pH de lrsquoeau pure Exercice 5 Les questions sont indeacutependantes 1 A la tempeacuterature de 37 degC le pK e est eacutegal agrave 1372 a) Quel est le pH drsquoune solution neutre agrave cette tempeacuterature b) Un sang de pH eacutegal agrave 739 est-il neutre 2 A 10cm3 drsquoune solution de chlorure drsquohydrogegravene on ajoute 40cm3 drsquoeau et on obtient alors une solution de pH=27 Quelle est la concentration de la solution de chlorure drsquohydrogegravene initiale 3 on meacutelange 20cm3 drsquoune solution chlorhydrique de pH=31 avec 10cm3 de solution chlorhydrique de pH=23 Deacuteterminer le pH du meacutelange obtenu Exercice 6 Pour eacutevaluer le pH dune solution aqueuse (S) on effectue divers preacutelegravevements agrave lrsquoaide de beacutechers On ajoute ensuite dans chacun des beacutechers un indicateur coloreacute On obtient les reacutesultats suivants

Heacutelianthine Bleu de bromocreacutesol

Bleu de bromothymol

rouge de meacutethyle

couleur de la solution orange vert jaune orange

1) Evaluer le pH de la solution (S) en utilisant les reacutesultats ci-dessus et le tableau suivant

Indicateur Teinte Zone de virage Teinte

Heacutelianthine rouge 31 - 44 jaune

Bleu de bromocreacutesol jaune 38 - 54 bleu

Bleu de bromothymol jaune 60 ndash 76 bleu

rouge de meacutethyle rouge 42 ndash 62 jaune

2) Lrsquoutilisation de lrsquoun des indicateurs coloreacutes est superflue Quel est cet indicateur Expliquer 3) Apregraves deacutetermination du pH de la solution agrave lrsquoaide drsquoun pH-megravetre on calcule la valeur de la concentration en ions hydroxyde On trouve [OH-] = 210-10 molL-1 Quelle est la valeur mesureacutee du pH de la solution (S) Cette valeur est-elle en accord avec le reacutesultat obtenu agrave lrsquoaide des indicateurs coloreacutes

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hp 42

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IA RUFISQUE LYCEE DE KOUNOUNE

DEVOIR Ndeg1 DE

SCIENCES PHYSIQUES

Classe 2nde S 20152016

Dureacutee 2 heures

Prof MDiagne

Email diagnensisyahoofr

Exercice1 (6pts)

1) On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant 20g drsquohydrogegravene et 200g drsquooxygegravene apregraves

jaillissement de lrsquoeacutetincelle et refroidissement

c) Quelles sont la nature et la masse du gaz restant (2pts) d) Quelle est la masse drsquoeau obtenue (1pt)

2) a) Calculer le volume drsquohydrogegravene neacutecessaire pour faire disparaicirctre 200ml drsquooxygegravene (1pt)

b) Si le meacutelange srsquoeffectue dans les proportions ougrave VH=2VO exprimer le volume du meacutelange gazeux

en fonction du volume de dihydrogegravene (1pt)

c) calculer le volume de ce meacutelange gazeux (1pt)

Exercice2 (8pts)

Lrsquoenregistrement 1 ci-dessous repreacutesente dans le reacutefeacuterentiel terrestre les positions Ei drsquoun enfant en

rollers sur un tremplin Ces positions sont inscrites agrave intervalles de temps eacutegaux = 020 s agrave lrsquoeacutechelle 120783

120784

1- Sans effectuer de calculs quel est le qualificatif (rectiligne circulaire ou curviligne) que lrsquoon peut attribuer aux diffeacuterentes portions de trajectoire prise successivement par le mobile Justifier la reacuteponse (15pt)

2- Entre quels points le mouvement est-il rectiligne uniforme Calculer alors sa vitesse Repreacutesenter le

vecteur vitesse instantaneacute en 119959ሬሬԦ120783120782 en E10 (25pt= 05 +1+1) 3- Calculer sa vitesse moyenne entre E0 et E6 (1pt) 4- Deacuteterminer les valeurs de 119959120785 et 119959120783120790 vitesses instantaneacutees du point E aux instants t3 et t18 Repreacutesenter

les vecteurs vitesse 119959ሬሬԦ120785 et 119959ሬሬԦ120783120790 (3pts)

NB Repreacutesenter ces vecteurs vitesse en utilisant comme eacutechelle 1 cm 2 ms-1

Exercice3 (6pts)

Un disque horizontal tourne autour drsquoun axe vertical ∆ passant par son centre O Une petite lampe dont

le filament est quasi ponctuel est fixeacute sur le disque agrave la distance d=25cm du centre Elle eacutemet des

eacuteclairs tregraves brefs seacutepareacutes par des intervalles de temps eacutegaux τ =002s La figure suivante

(lrsquoenregistrement 2) reproduit la photographie des positions successives L1 L 2 helliphellip de la lampe au cours

de son mouvement agrave lrsquoeacutechelle120783

120783120782

1) Quelle est la nature du mouvement de la lampe (05pt) 2) Deacutefinir la peacuteriode et la freacutequence (1pt) 3) Calculer la peacuteriode la freacutequence et la vitesse angulaire de rotation du disque (15pt) 4) Quelle est la vitesse de la lampe (1pt)

5) Dessiner le vecteur vitesse de la lampe aux points L1 L5 et L8 en prenant pour eacutechelle 1cm rarr 1ms (15pt) Le vecteur vitesse est-il constant au cours du mouvement (05pt)

hp 43

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Document agrave rendre avec la copie

Classe 2nde S

Preacutenom(s) Nom

Lrsquoenregistrement 1

Lrsquoenregistrement 2

hp 44

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LYCEE TAMBA COMMUNE Anneacutee scolaire 2011-2012 Classes 2nde SA 2nde SB et 2nde SC Prof MDIAGNE-MCOULIBALY

DEVOIR DE SCIENCES PHYSIQUES NdegI IDU PREMIER SEMESTRE

Exercice1 1-1 Donner la structure eacutelectronique la formule eacutelectronique et le scheacutema de Lewis

des eacuteleacutements suivants F(Z=9) Na(Z=11) Mg(Z=12) Ca (Z=20) 1-2 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode du tableau de classification appartient chaque eacuteleacutement

1-3 Quels ions ont ndashils tendance agrave donner Exercice2

Soit 119927120783120787120785120785 un noyau de lrsquoatome de phosphore

2-1 Deacuteterminer le nombre de protons de neutrons et drsquoeacutelectrons de lrsquoatome

2-2 Calculer la masse du noyau et celle de lrsquoatome Faire la comparaison 2-3 Quelle est la charge de lrsquoatome 2-4 Quelle est la charge du noyau

2-5 Donner la formule eacutelectronique du phosphore son scheacutema de Lewis et sa place dans le tableau de classification peacuteriodique

Donneacutees mpasympmnasymp167 10-27kg=1u meacute=91 10-31kg e=charge eacuteleacutementaire=1610-

19C Exercice3

Une bille de poids P = 50N est maintenue en eacutequilibre le long drsquoun plan inclineacute drsquoun angle α = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontal agrave lrsquoaide drsquoun fil (voir figure)

3-1 Faire le bilan des forces qui srsquoexercent sur la bille

3-2 Repreacutesenter ces forces sans tenir compte de lrsquoordre de

Grandeur On preacutecisera si la force consideacutereacutee est une

force de contact ou agrave distance

3-3 En choisissant un repegravere orthonormeacute dont lrsquoaxe xrsquox est

parallegravele au plan inclineacute et orienteacute vers le haut et un axe yrsquoy orienteacute aussi vers le haut deacuteterminer les coordonneacutees

de chaque force dans ce repegravere

3-4 Sachant que la somme vectorielle de ces forces est nulle Calculer alors lrsquointensiteacute de

la tension du fil et de la reacuteaction du plan

hp 45

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3-5 Quelles sont les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par la bille sur le plan inclineacute

Repreacutesenter cette force sur un autre scheacutema Exercice4

Dans le repegravere (O119946Ԧ119947Ԧ) sont repreacutesenteacutees des forces 119917ሬሬԦ1 119917ሬሬԦ2et 119917ሬሬԦ 3 avec F1=10N F2=15N

et F3=20N 4-1 Deacuteterminer les coordonneacutees de chaque force

4-2 En deacuteduire les coordonneacutees de 119917ሬሬԦ reacutesultante des trois forces On donne 120630=30deg y

119917ሬሬԦ2 120630 119946Ԧ

xrsquo 119947Ԧ 119917ሬሬԦ1 x

119917ሬሬԦ 3

Complexe Islamique Daroul Imane 20162017 Dureacutee 3H

Prof MDiagne

2nde S

COMPOSITION DE SCIENCES PHYSIQUES DU 1ER SEMESTRE CHIMIE (8points)

Exercice1 (5pts) Donneeacute mpasymp 119950n= 16710-27kg meacute=9110-31kg

Soit deux espegraveces chimiques repreacutesenteacutees par 119935119937120783119912120783

1 et 119935119937120784119912120784

2

1- La charge eacutelectrique du noyau X1 est eacutegale agrave 19210-18C 11 Deacuteterminer la valeur du numeacutero atomique Z1 de lrsquoespegravece X1

12 La masse du noyau de X1 est eacutegale agrave 400810-26kg Deacuteterminer le nombre de masse de A1 de lrsquoespegravece X1 En deacuteduire le nombre de neutrons N1 qursquoil contient

2- Sachant que X2 est isotope de X1 et que le nombre de neutron N2 de lrsquoespegravece X2 est tel que N2=N1 +2 Exprimer le nombre de masse A2 en fonction de N1 et de Z1 puis calculer A2

3- Etablir la formule eacutelectronique de lrsquoeacuteleacutement X2 dans quelle peacuteriode et dans quelle colonne de la classification se trouve lrsquoeacuteleacutement correspondant identifier lrsquoeacuteleacutement par

son symbole et son nom Exercice2 (3pts)

1) Ecrire les formules de Lewis des atomes suivants hydrogegravene (Z=1) carbone(Z=6)

oxygegravene(Z=8) chlore(Z=17) et soufre(Z=16) 2) Ecrire les formules de Lewis puis les formules deacuteveloppeacutees des composeacutes suivants

H2O2 H2SO4 H2CO3 PCl3 C3H6 3) Compleacuteter le tableau suivant

Nom du composeacute Formule ionique Formule statistique

Carbonate de helliphelliphellip (2Li+ + 119914119926120785120784minus)

Sulfate drsquoammonium

Phosphate de helliphelliphellip Ca3(PO4)2

( Al3+ + 3Cl-)

Oxyde de magneacutesium

Physique (12points)

hp 46

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Exercice1 (4 pts) Un solide (S) de poids P=5N accrocheacute comprime un ressort de raideur k=100Nm

repose sans frottement sur une table inclineacute drsquoun angle 120514 =30deg par rapport agrave lrsquohorizontale La direction du ressort du ressort est parallegravele au plan inclineacute

1) Repreacutesenter les forces suivantes (15pt)

a) La reacuteaction 119825ሬሬԦ que la table exerce sur lrsquoobjet

b) La tension 119827ሬሬԦ que le ressort exerce sur lrsquoobjet

c) Le poids 119823ሬሬԦ que la terre exerce sur lrsquoobjet

2) Sachant que 119823ሬሬԦ + 119827ሬሬԦ + 119825ሬሬԦ =119822ሬሬԦ deacuteterminer les intensiteacutes de 119827ሬሬԦ et de 119825ሬሬԦ (2 pts) 3) En deacuteduire lrsquoallongement x du ressort (05 pt)

Exercice 2(4pts)

On eacutetalonne un ressort agrave lrsquoaide de diffeacuterentes masses marqueacutees On note l O la longueur agrave vide du ressort On dresse le tableau ci-dessous m(g) 150 300 550 700 900

l (cm) 12 20 32 42 52

1) Repreacutesenter la courbe P=f(l) en prenant g=10Nkg (1pt)

Echelle En abscisse 1cm pour l =4cm En ordonneacutee 1cm pour 05N 2) En deacuteduire une relation entre P et l (1pt)

3) Deacuteterminer la longueur agrave vide du ressort et sa constante de raideur k (1pt) 4) Quelle doit ecirctre la longueur du ressort pour une masse m=490g en deacuteduire

lrsquoallongement correspondant (1pt)

Exercice 3(4pts) Une table agrave coussin drsquoair permet drsquoeacutetudier le mouvement drsquoun solide

On a repreacutesenteacute ci-dessous les traceacutes donneacutes par deux solides A et B en mouvement sur la table La dureacutee seacuteparant deux points conseacutecutifs est de 10ms

Voici agrave lrsquoeacutechelle 120783

120783120782 la repreacutesentation des enregistrements

1) Indiquer pour chaque essai la nature du mouvement du solide Justifier (1pt) 2) Calculer la vitesse du solide A en ms arrondi agrave 001pregraves (1pt) 3) Le solide B se deacuteplace de B0 agrave B5

a) Calculer la vitesse moyenne entre B2 et B3 (1pt) b) Deacuteterminer les caracteacuteristiques du vecteur vitesse instantaneacutee du solide B au point B4

(1pt)

hp 47

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Fin de sujet

Complexe islamique Daroul Imane Anneacutee Scolaire 2016 - 2017

MDIAGNE 120784119951119941 119930

DEVOIR 1 DE SCIENCES PHYSIQUES ( SEMESTRE 2 02 HEURES)

EXERCICE 1 (5points)

On dispose drsquoune masse de 258g de fer que lrsquoon fait brucircler dans un flacon de dioxygegravene dont le volume

est 500cm3 Il se forme alors de lrsquooxyde magneacutetique de fer( Fe3O4 )

La masse volumique du dioxygegravene est eacutegale agrave 12gL-1 dans les conditions de lrsquoexpeacuterience

1- Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction

2- Dresser le tableau drsquoavancement permettant drsquoeacutetudier la transformation

3- Deacuteterminer lrsquoavancement maximale xmax Quel est reacuteactif utiliseacute en deacutefaut

4- Calculer la masse de lrsquooxyde magneacutetique de fer formeacutee

5- Quelle est la masse restante du reacuteactif en excegraves

6- En reacutealiteacute il se forme une masse m2=2g de lrsquooxyde magneacutetique de fer Calculer le rendement η de

cette reacuteaction M(Fe)=56gmol-1

Exercice2 (3points)

Equilibrer les eacutequations suivantes

a) NH3 + O2 rarr NO + H2O

b) CO + Fe3O4 rarr CO2 + Fe

c) Fe + H3O+ Fe2+ + H2 + H2O

hp 48

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d) CnH2n + O2 rarr CO2 + H2O

Exercice3 (6points)

Une tension parallegravele au plan inclineacute est appliqueacutee en

A sur la circonfeacuterence dun disque de masse M = 4 kg

et de rayon R = 10 cm Si le disque roule sans glisser

autour de I (point de contact entre le plan inclineacute et le

disque)

1- En appliquant le theacuteoregraveme des moments quelle

doit ecirctre la valeur de la tension dans la corde

on donne g=10Nkg

2- Donner les caracteacuteristiques de 119929ሬሬԦ au point I

Exercice4 (6points)

Une poutre OC de poids P=100 N et de longueur L

supporte une charge de Prsquo=300 N agrave son extreacutemiteacute droite

en C Un cacircble AB relieacute agrave un mur maintient la poutre en

eacutequilibre

(a) En appliquant le theacuteoregraveme des moments quelle doit

ecirctre la tension dans le cacircble (axe est en O)

(b) Quelles sont les composantes (horizontale et verticale) de la force exerceacutee par le mur sur la

poutre

PRENOM NOM COMPLEXE ISLAMIQUE DAROUL IMANE CLASSE 2S

Juillet 2017 Dureacutee 3 h 30 Prof MDiagne

C O M P O S I T I O N N deg 2 d e S P

TOUT DOCUMENT INTERDIT Lrsquousage de calculatrices scientifiques agrave meacutemoire est autoriseacute

Les reacutesultats numeacuteriques doivent ecirctre preacuteceacutedeacutes drsquoun calcul litteacuteral La preacutesentation et la reacutedaction font partie du sujet et interviennent dans la notation

CHIMIE

Exercice 1 sur 4 points On reacutealise un meacutelange drsquooxyde de fer Fe2O3 et de poudre drsquoaluminium puis on deacuteclenche la reacuteaction on obtient du fer Fe et de lrsquooxyde drsquoaluminium Al2O3

1 Ecrire et eacutequilibrer lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction (05 point) 2 Quelles masses drsquooxyde de fer et drsquoaluminium pris en proportions stœchiomeacutetriques faut-il meacutelanger pour obtenir 196 g de fer (1 point) 3 On fait reacuteagir 200 g drsquooxyde de fer et 85 g drsquoaluminium 31 Quel est le reacuteactif limitant Justifier (1 point) 32 Calculer les masses des produits formeacutes et du reacuteactif restant (15 point) Donneacutees Masses molaires atomiques en gmol Fe 56 O 16 Al 27 Exercice 2 sur 4 points

hp 49

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Une solution A de volume VA=05L contient 012 mol de nitrate de sodium (NaNO3)Une solution B de volume VB=15L a eacuteteacute obtenue par dissolution dans lrsquoeau de 492 g de nitrate de calcium solide ionique de formule Ca(NO3)2 1 Calculer la concentration molaire de la solution A (05 point) 2 Calculer la concentration molaire de la solution B (05 point) 3 Ecrire les diffeacuterentes eacutequations de dissolution (1 point) 4 On meacutelange dans une fiole jaugeacutee 10cm3 de la solution A et 20cm3 de la solution B et on complegravete avec de lrsquoeau jusqursquoagrave ce que le volume total soit de 100cm3

41 Calculer la concentration molaire de chacun des ions preacutesents dans le meacutelange (15 point) 42 Veacuterifier la neutraliteacute eacutelectrique du meacutelange (05 point) Donneacutees Masses molaires atomiques en gmol Na 23 O 16 S 32 Ca 40 N 14

PHYSIQUE Exercice 1 sur 35 points Une tige homogegravene OA de masse m=100g de longueur l peux tourner dans un plan vertical autour drsquoun axe

horizontal (∆) passant par O un fil accrocheacute en un point B tel que BA = 120783

120785 OA exerce sur la tige une tension T

horizontale lrsquoeacutequilibre la tige forme un angle α=45deg avec la verticale

1 Repreacutesenter toutes les forces qui srsquoexercent sur la tige (075 points) 2 Calculer la tension du fil (15 points) 3 Deacuteterminer les caracteacuteristiques de la reacuteaction de lrsquoaxe en O sur la tige (125 points)

Exercice 2 sur 3 points On considegravere le circuit eacutelectrique ci-dessous On donne I = 15 A I1= 05 A I3 = 04 A et I5 = 06 A

11 Deacuteterminer les intensiteacutes I2 I4 I6 I7 I8 (125 points) 12 Quel est le nombre drsquoeacutelectrons fourni par le geacuteneacuterateur en une seconde (025 point) 2 On place un ampegraveremegravetre dans le circuit pour mesurer lrsquointensiteacute du courant principal I Sachant que lrsquoampegraveremegravetre

de classe 15 comportent 150 divisions et possegravede les calibres suivants 05A 1A 2A et 5A 21 Quel est le calibre le mieux adapteacute pour la mesure de lrsquointensiteacute du courant principal Justifier(05 point) 22 Trouver la lecture correspondante (05 point) 23 Calculer lrsquoincertitude absolue ΔI et lrsquoincertitude relative (05 point)

Exercice 3 sur 55 points Partie A

hp 50

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Dans une partie de circuit repreacutesenteacute ci-dessous on a mesureacute les tensions suivantes UAB = 20 V UAC = 60 V UAE = 48 V et UAD = 80 V 1 Preacuteciser sur le scheacutema le branchement et les bornes du voltmegravetre pour mesure la tension UAC 2 Le multimegravetre utiliseacute possegravede plusieurs calibre 1 000 V 200 V 20 V 2 V et 200 mV Quel est le calibre le mieux adapteacute agrave la mesure de UAC 3 Repreacutesenter les flegraveches correspondant aux tensions UAC et UAE 4 Calculer la valeur des tensions UBC UBE UDE UCD et UEC Partie B

1- Un geacuteneacuterateur est relieacute agrave la voie A de lrsquooscilloscope On visualise quelques oscillogrammes (voir ci-dessous) Faire correspondre le nom du geacuteneacuterateur utiliseacute (pile geacuteneacuterateur de tension sinusoiumldale geacuteneacuterateur de tension alternative)

2- Pour chaque oscillogramme deacuteterminer la valeur de la tension maximale du geacuteneacuterateur 3- Pour chaque oscillogramme donner la peacuteriode T apregraves lrsquoavoir deacutefinie et calculer la freacutequence

hp 51

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Page 3: D’EVALUATIONS SECONDE S - e-monsite

3

4

G0 G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 G8

bull bull bull bull bull bull bull bull bull

t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8

P1 GENERALITES SUR LE MOUVEMENT ndash VITESSE

Exercice 1 Dans un repegravere orthonormeacute le mouvement drsquoun point est deacutefini par les relations x=5t+2 et y=t-3 1-) Trouver les coordonneacutees de ce point agrave lrsquoinstant t=4s puis agrave t=6s 2-) Quelle est la longueur parcourue entre les instant 2s et 7s Exercice 2 Un automobiliste quitte Dakar agrave 7H 30min et se dirige vers Tambacounda distant environ de 480km Il arrive agrave Kaolack ougrave il fait une escale de 1H 30min De Kaolack agrave Tamba lrsquoautomobiliste roule agrave la vitesse constante de 80kmh il arrive agrave destination agrave 16hH 20min La distance Dakar Kaolack est de 80km

1- Evaluer la dureacutee du trajet Kaolack Tamba 2- Calculer la vitesse moyenne du veacutehicule entre Dakar et Kaolack 3- Que vaut cette vitesse moyenne entre Dakar et Tamba

Exercice 3 Un automobiliste effectue le trajet Dakar - Tamba Il part de Dakar agrave 6 h du matin Il passe agrave Mbour agrave 6 h 27 min le compteur kilomeacutetrique remis agrave zeacutero au deacutepart de Dakar indiquant x1 = 50 km Il arrive agrave Kaolack agrave 7 h 03 min (x2 = 110 km) ougrave il arrecircte 17 min pour prendre un petit deacutejeuner Il passe agrave Kaffrine agrave 8 h 35 min (x3 = 310 km) Il arrive agrave Kounghelle agrave 12 h 15 min (x4 = 450 km) ougrave il arrecircte 1h 15 min pour deacutejeuner Il passe agrave Koumpentoune 14 h 40 min (x5= 580 km) et il arrive enfin agrave Tamba agrave 15 h 40 min (x6= 700 km) 1 Tracer le diagramme du mouvement cest-agrave-dire la distance parcourue en fonction du temps Sur ce graphique 1 cm repreacutesentera 80 min pour les dureacutees et 1 cm repreacutesentera 100 km pour les distances 2 Quelle est la vitesse moyenne de lrsquoautomobile entre Dakar et Tamba 3 Sur quels trajets entre deux villes la vitesse moyenne de lrsquoautomobiliste est-elle la plus grande La plus faible Peut-on retrouver ces trajets rapidement agrave lrsquoaide du diagramme du mouvement 4 A lrsquoaide du diagramme du mouvement donner a) la date agrave laquelle le compteur kilomeacutetrique indique 500 km b) lrsquoindication du compteur agrave la date t = 12 h Exercice 4 Sur une table agrave coussin dair le centre dinertie G dun mobile apporteur laisse les traces suivantes agrave intervalles de

temps reacuteguliers = 40ms Leacutechelle de la reproduction du dessin est de 15

1) Quelle est la nature de la trajectoire 2) Calculer la valeur de la vitesse moyenne entre t0 et t1 t3 et t4 t5 et t6 Conclure 3) Calculer et repreacutesenter le vecteur vitesse instantaneacutee du mobile aux instants t3 t4 et t5

Exercice 5 Un palet est attacheacute agrave un eacutelastique fixeacute en un point O de la table agrave coussin dair Leacutelastique est tendu et le palet

lacirccheacute La figure ci-dessous donne la position du centre dinertie G du palet agrave intervalles de temps reacuteguliers = 20micros agrave partir dune position Ao de G

1) Quelle est la nature de la trajectoire Justifier 2) Quelle est la nature du mouvement Justifier 3) Calculer la valeur de la vitesse moyenne du point M entre t0 et t8 et entre t2 et t4 4) Repreacutesentez le vecteur vitesse du mobile au point A3

Exercice 6 Sur une table agrave coussin drsquoair on a releveacute la trajectoire drsquoun point M drsquoun mobile (voir figure ) Sur la figure Mn repreacutesente les positions successives du mobile agrave diffeacuterentes dates tn On note que lrsquointervalle de temps successive

est le mecircme et est eacutegale agrave 120649 =120783

120784120782 s

1) Calculer la vitesse moyenne de M entre t1 et t3 t1 et t5 t1 et t7 2) Donner les valeurs des vitesses instantaneacutees V2 V4 et V6 aux datest2 t4 et t6

3) 62 V et V

En prenant comme eacutechelle 1 cm pour 10 cms repreacutesenter sur la figure les vecteurs vitesses instantaneacutees

5

4) Deacutetermination de la nature du mouvement a) Calculer V3 ndash V2 V4- V3 V5 ndash V4 V6-V5

b) Quelle est la nature du mouvement Exercice 7 Abdou et Samba courent sur la mecircme route dans le mecircme sens Les vitesses respectives sont vA= 8 ms-1 et vs=5ms-1 A la date t=0 Abdou est a 21m derriegravere Samba 1deg) A quelle date Abdou rattrapera t-il Samba 2deg) Quelle sera la distance entre Abdou et Samba adeg) a la date t1=5s bdeg) a la date t2=10s 3deg) A quelle date la distance seacuteparant Abdou et Samba sera-t-elle de 50m Exercice 8 Une horloge a trois aiguilles lune de longueur 10 cm indique les heures une autre de longueur 6cm indique les minutes et la troisiegraveme de longueur 9cm donne le nombre de seconde

1) Quel est pour chaque aiguille la vitesse agrave son extreacutemiteacute 2) En prenant une eacutechelle convenable repreacutesenter les vecteurs vitesse agrave lextreacutemiteacute de chaque aiguille Repreacutesenter le

cadran de lhorloge a 3h40min30s Exercice 9 Un disque de 45tours tourne agrave la vitesse de rotation de 45trmin

1) Quelle est la trajectoire dun point M du disque situeacute agrave 10cm de laxe de rotation 2) Quelle est la nature du mouvement du point 3) Calculer la longueur de la trajectoire deacutecrite par M lorsque le disque fait un tour 4) Quel est en ms la vitesse du point M 5) Repreacutesenter sur la trajectoire de M le vecteur vitesse agrave un instant que vous choisirez Eacutechelle 1cm pour 01ms

Exercice 10 Moustapha conduit sa bicyclette sur une route horizontale et passe devant Ousmane qui est debout sur le trottoir

1) Quelle est la trajectoire drsquoun point M de la jante de la roue arriegravere par rapport au centre de cette roue 2) Repreacutesenter la trajectoire du mouvement du point M par rapport agrave Ousmane 3) Quel est le nom de cette courbe

Exercice 11 La figure ci-contre repreacutesente lrsquoenregistrement du mouvement du centre drsquoun mobile autoporteur sur une table agrave coussin drsquoair La dureacutee entre 2 prises successives est τ = 60 ms

1) Il y a dans cet enregistrement deux types de mouvement

1-1 Donner les deux types de trajectoire 1-2 Quelles sont les extreacutemiteacutes de la premiegravere

trajectoire 2) Calculer la vitesse instantaneacutee du mobile aux

points M2 M4 et M7 En deacuteduire la nature du mouvement

3) Repreacutesenter le vecteur vitesse du mobile aux points M2 M4 et M7 Exercice 12 On lacircche un mobile sur un banc agrave coussin drsquoair inclineacute par rapport agrave lrsquohorizontal Avec un systegraveme enregistrement on visualise les positions successives drsquoun point A du mobile Les enregistrements sont seacutepareacutes drsquoune dureacutee τ=40ms Les diffeacuterentes positions du point A sont repeacutereacutes par leur abscisses x sur axe parallegravele agrave la trajectoire lrsquoorigine O eacutetant fixeacutee agrave la position de deacutepart de A On obtient le tableau de mesure suivant

t( τ) 0 1 2 3 4 5 6 7 8

X(cm) 0 4 2 87 134 186 240 298 358 422

1deg) Calculer la valeur vitesse moyenne de A entre t=τ et t=5τ 2deg) Dresser le tableau des valeurs des vitesses instantaneacutees de A en ms-1 3deg) Construire la courbe v=f(t) Echelle 1cm pour τ 1cm pour 0 2ms-1 4deg) Trouver la relation entre v et t 5deg) Le mouvement de A est dit uniformeacutement acceacutelegravere justifie

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GENERALITES SUR LES FORCES

Exercice1 Palet en mouvement sur une table agrave coussin drsquoair On considegravere un palet en mouvement rectiligne sur une table agrave coussin drsquoair

1- La table exerce-t-elle une force sur le palet Justifier 2- La table est horizontale Faire le bilan des forces appliqueacutees au palet Preacuteciser la nature action reacutepartie agrave distance

de contact de chacune de ces forces 3- On incline leacutegegraverement la table Qursquoobserve-t-on A quelle action est du ce mouvement Scheacutematiser la table

inclineacutee drsquoun angle quelconque puis repreacutesenter les actions srsquoexerccedilant sur le palet Exercice 2 Une plaque verticale de masse non neacutegligeable est suspendue par deux fils AB et CD de mecircme longueur Lrsquoensemble est en eacutequilibre dans le plan ABCD 1) faire le bilan des forces srsquoexerccedilant sur la plaque Repreacutesenter ces forces 2) Repreacutesenter les tensions des fils en A et DExercice3 Un solide homogegravene paralleacuteleacutepipeacutedique de poids P repose sans frottement sur un plan inclineacute une face horizontale Il est maintenu en eacutequilibre par deux ressorts R1 et R2 Le ressort R1 le ressort R2 est allongeacute Repreacutesenter sur un mecircme scheacutema toutes les forces qui srsquoexercent sur le solide et sur un autre scheacutema les forces qui srsquoexercent sur les ressorts Exercice 4 Faire le bilan des forces exteacuterieures qui sexercent sur chacun des systegravemes suivants (preacuteciser sil sagit de forces localiseacutee reacutepartie de contact ou agrave distance) La force exerceacutee par la terre sur les objets environnants appeleacutee force de pesanteur est une force verticale dirigeacutee vers le bas Les forces de frottements sont supposeacutees neacutegligeables

Exercice 5

1F 2F 3FOn considegravere trois forces et appliqueacutees agrave lrsquoorigine O drsquoun repegravere orthonormeacute (o 119946Ԧ 119947Ԧ)

avec F1 = 30N angle 1 = (119946Ԧ 119917ሬሬԦ1) = 60deg

F2 = 40N angle 2 = (119946Ԧ 119917ሬሬԦ2) = 160deg F3 = 50N angle 3 = (119946Ԧ 119917ሬሬԦ3) = -45deg

1 1 2 3F F F F Repreacutesenter ses vecteurs forces et deacuteterminer la somme en preacutecisant ces

caracteacuteristiques (119917ሬሬԦ et = (119946Ԧ 119917ሬሬԦ))

a Graphiquement eacutechelle 1cm 10N b Par le calcul

2 4F 1 2 3 4F F F F 0Deacuteterminer les caracteacuteristiques du vecteurs =

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Exercice 6 Une bille de poids P = 50N est maintenue en eacutequilibre le long drsquoun plan inclineacute drsquoun angle α = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontal agrave lrsquoaide drsquoun fil (voir figure)

1- Faire le bilan des forces qui srsquoexercent sur la bille 2- Repreacutesenter ces forces sans tenir compte de lrsquoordre de Grandeur

On preacutecisera si la force consideacutereacutee est une force de contact ou agrave distance 3- En choisissant un repegravere orthonormeacute dont lrsquoaxe xrsquox est parallegravele au plan inclineacute et orienteacute vers le haut et un axe yrsquoy

orienteacute aussi vers le haut deacuteterminer les coordonneacutees de chaque force dans ce repegravere 4- Sachant que la somme vectorielle de ces forces est nulle calculer alors lrsquointensiteacute de la tension du fil et de la reacuteaction

du plan 5- Quelles sont les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par la bille sur le plan inclineacute Repreacutesenter cette force sur un

autre scheacutema Exercice7 Un solide situeacute sur un plan inclineacute AB est soumise aux forces suivantes la

force de pesanteur 119927ሬሬԦ la force de traction 119917ሬሬԦ et la reacuteaction normale du support

119929ሬሬԦ119925

1) Exprrimer les normes de 119917ሬሬԦ et de 119929ሬሬԦ119925 en fonction de celle de 119927ሬሬԦ sachant que

119917ሬሬԦ + 119927ሬሬԦ + 119929ሬሬԦ119925=120782ሬሬԦ 2) Faire lapplication llumeacuterique pour P=1OO N 120637 =100 et α=30deg

Exercice 8 Un disque homogegravene de centre O repose contre un mur vertical tout en eacutetant maintenu par une double tige OA de masse neacutegligeable

1) Faire lrsquoinventaire des forces appliqueacutees au disque et les repreacutesenter 2) Repreacutesenter eacutegalement sur un autre scheacutema les forces qui srsquoexercent sur le mur Le contact entre

le disque et le mur est sans frottement Exercice 9 Bilan des forces agissant sur un systegraveme

Une locomotive (L) tracte un wagon (W) sur des rails faiblement inclineacutes drsquoun angle par rapport agrave lrsquohorizontale (figure ci-contre) Les forces de contact exerceacutees par les rails sur les roues motrices de la locomotive sont inclineacutees vers lrsquoavant et les forces de contact exerceacutees par les rails sur les roues du wagon sont inclineacutees vers lrsquoarriegravere On suppose par ailleurs que les actions exerceacutees par lrsquoair sur la locomotive et sur le wagon sont modeacuteliseacutees par deux forces horizontales (lrsquoune de valeur FL agissant sur la locomotive et lrsquoautre de valeur FW agissant sur le wagon) 1- On choisit le systegraveme locomotif (L) 11- Preacuteciser les systegravemes avec lesquels la locomotive est en interaction de contact en interaction agrave distance 12- Repreacutesenter sans consideacuteration drsquoeacutechelle les forces appliqueacutees agrave la locomotive 2- On choisit le systegraveme wagon (W) Reacutepondre aux mecircmes questions 1- 3- On choisit en fin le systegraveme global locomotive ndash wagon Reacutepondre aux mecircmes questions 2- Exercice 10 On eacutetudie lrsquoallongement x drsquoun ressort eacutelastique en fonction de lrsquointensiteacute F de la force exerceacutee agrave son extreacutemiteacute On trouve les valeurs numeacuteriques suivantes le domaine drsquoeacutelasticiteacute du ressort eacutetant donneacute par x le 30cm

F(N) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

x(mm) 0 26 52 80 107 133 160 186 215 240 265

1) Tracer la courbe T = f(x) courbe drsquoeacutetalonnage du ressort 2) Calculer la constante de raideur k du ressort 3) Quel est lrsquoallongement du ressort si on lui applique une force drsquointensiteacute 52 N Puis une force drsquointensiteacute 15N

Commenter les reacutesultats

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LA MASSE LE POIDS LA RELATION ENTRE POIDS ET MASSE

Exercice 1 Pour deacuteterminer la masse volumique du plomb on eacutequilibre successivement la tare par

- un flacon plein drsquoeau + plomb + 6337g

- le flacon plein drsquoeau +39719g

- le flacon plein drsquoeau mais contenant le plomb +9273g 1- Scheacutematiser ces trois eacutetats drsquoeacutequilibre 2- Deacuteterminer la masse et le volume du plomb 3- En deacuteduire la masse volumique et la densiteacute du plomb

Exercice 2 1) Consideacuterons une bouteille de 1 L rempli drsquoeau Sachant que la masse volumique de lrsquoeau est 1000 kgm3 calculer la

masse drsquoeau qursquoelle contient 2) On place cette bouteille dans un congeacutelateur Sachant sue la masse volumique de la glace est 915 kgm3 calculer le

volume de glace obtenu Conclure 3) Trouver la densiteacute de la glace

Exercice 3 Nous travaillons dans les conditions ougrave les masses volumiques sont pour lrsquoor micro0 = 193103 kgm3 et pour lrsquoargent microa = 105103 kgm3

1) Quelle est la masse drsquoun objet en or de volume Vo = 21 cm3 2) Quel est le volume Va drsquoun objet en argent de mecircme masse 3) On reacutealise un alliage avec ces deux objets en or et argent En admettant que le volume total obtenu lors de la

fabrication soit eacutegal agrave la somme des volumes de chaque constituant en deacuteduire la masse volumique de lrsquoalliage Exercice 4 Le laiton est un alliage de zinc et de cuivre La masse volumique du zinc est de 71kgL et celle du cuivre 89kgL

1) Sachant que le laiton renferme en masse 40 de zinc Deacuteterminer la masse du zinc et du cuivre preacutesente dans 1g du laiton

2) On admettra que le volume du laiton est eacutegal agrave la somme des volumes du zinc et du cuivre

2-1 Trouver le volume du zinc et le volume du cuivre 2-2 Trouver la masse volumique du laiton

Exercice5 Le chrome est un constituant essentiel de lrsquoacier Cest un meacutetal brillant qui reacutesiste agrave la corrosion Sa densiteacute est eacutegale agrave 7 19 1- Quelle est sa masse volumique en gcm3 et en gL on donne 120646119942119938119958 = 1 gmL 2- On dispose dun morceau de chrome dont on veut mesurer le volume Pour cela on le plonge dans une eacuteprouvette gradueacutee (tube gradueacute) contenant 500ml deau a- Le morceau de chrome flotte-t-i I agrave la surface de leau ou cou le-t- i I dans leau justifier b- Le volume de leacuteprouvette est agrave preacutesent 5625 ml En deacuteduire le vo lume du morceau de chrome c- Calculer la masse du morceau de chrome en g puis en kg Exercice 6

1) Quel est agrave Dakar le poids drsquoune bille de masse eacutegale agrave 50grammes On prendra g = 970Nkg 2) La masse de Moussa est de 60kg Quel est son poids agrave Dakar Quel est son poids sur la lune On prendra Intensiteacute du

champ de pesanteur a la surface de la lune gL = 162Nkg

3) 2

0 2( )

Rmg mg

R h

Le poids drsquoun corps varie avec lrsquoaltitude h selon la relation

m est la masse du corps g est lrsquointensiteacute de pesanteur agrave lrsquoaltitude h R = rayon de la terre = 6400km g0 = intensiteacute de pesanteur au sol = 98Nkg A quelle altitude le poids drsquoun corps vaut il le quart de sa valeur au sol Exercice 7

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On reacutealise une expeacuterience sur la planegravete Mars en mesurant agrave lrsquoaide drsquoun dynamomegravetre le poids de quelques objets dont les reacutesu ltats sont consigneacutes dans le tableau ci-dessous

Masse (kg) 05 15 3 7 10

Poids (N) 185 555 111 259 37

1) Tracer la courbe P = f (m) En deacuteduire une relation liant ces deux grandeurs On prendra pour eacutechelle 1 cm 2 kg et 1cm 5 N

2) Deacuteterminer le poids drsquoune masse de 65 kg sur Mars 3) Quelle est la masse drsquoun objet de poids 35 N sur Mars

Exercice 8 On eacutetalonne un ressort agrave spires non jointives agrave lrsquoaide de diffeacuterentes masses marqueacutees On note l la longueur du ressort On reacutealise le tableau de mesures ci-dessous

m (g) 150 300 550 700 900

l (cm) 12 20 32 42 52

1- Repreacutesenter P = f (l) en prenant g = 10NKg Echelle 1cm pour l = 4cm 1cm pour 05N

2- Trouver la relation affine qui lie P agrave l 3- Quelle est la longueur agrave vide l0 du ressort 4- Quelle est la constante de raideur K du ressort 5- On applique agrave lrsquoextreacutemiteacute du ressort une force drsquointensiteacute 25N Quel est lrsquoallongement provoqueacute

Exercice 9 A- Etalonnage drsquoun ressort

( )T f aLa courbe drsquoeacutetalonnage drsquoun ressort agrave spires non jointives est

Trepreacutesenteacutee sur la figure 1 est la tension du ressort a son allongement

1) Calculer la raideur k du ressort 2) Deacuteduire de la courbe lrsquoallongement a1 du ressort lorsque la norme de la tension

Test = 025 N

B- Etude theacuteorique Le ressort agrave spires non jointives de raideurs k a une longueur agrave vide 0 = 22 cm

1) Calculer la longueur 1 64T N1 du ressort quand la tension qursquoil exerce a pour intensiteacute

2) Quelle est lrsquointensiteacute de la tension qursquoil exerce quand sa longueur est 2 = 287 N C- Inertie sur un plan inclineacute

Un objet de masse m accrocheacute au ressort repose sans frottement sur une

table inclineacute drsquoun angle = 30deg comme lrsquoindique la figure 2 Le ressort fait

avec la verticale un angle = 45deg et que dans cette position il reste allongeacute g = 10 Nkg

1) Repreacutesenter les forces suivantes

1-1 RLa reacuteaction de la table exerce sur lrsquoobjet

1-2 TLa tension que le ressort exerce sur lrsquoobjet

1-3 PLe poids que la terre exerce sur lrsquoobjet

2) La longueur du ressort est = 348 cm

2-1 Calculer lrsquointensiteacute de la tension exerceacutee par le ressort sur lrsquoobjet

2-2 0T P R Sachant que deacuteterminer apregraves avoir projeteacute la relation vectorielle dans le repegravere de la figure 3 lrsquointensiteacute R de la reacuteaction ainsi que la masse m de lrsquoobjet

2-3 En deacuteduire les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par lrsquoobjet sur le ressort Faire un scheacutema

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EQUILIBRE DrsquoUN SOLIDE SOUMIS A DES FORCES NON PARALLELES

Exercice 1 Une charge de 500 N est suspendue agrave un crochet qui est maintenu par deux cacircbles AB et AC (voir figure 01) Deacuteterminer la tension des cacircbles AB et AC Exercice 2 Une eacutetagegravere est constitueacutee par une planche

homogegravene de masse m = 2 kg de longueur OA = = 30 cm

Elle est fixeacutee au mur vertical par une articulation drsquoaxe horizontal (voir figure 02) La planche est retenue par un cacircble

60CAOAC On donne g = 98 Nkg Deacuteterminer agrave lrsquoeacutequilibre la tension du fil AC et la reacuteaction du mur en O Exercice 3 Une sphegravere homogegravene de rayon r = 12 cm et de masse m = 25 kg est maintenue le long drsquoun mur vertical parfaitement lisse par un fil AB de longueur L = 40 cm et de masse neacutegligeable 1deg Calculer lrsquoangle α que fait le fil avec le mur 2deg Repreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur la sphegravere et calculer leur intensiteacute Exercice 4

Une sphegravere homogegravene plein de rayon r = 008m et de masse volumique micro = 08gcm3 est maintenu en eacutequilibre le long drsquoun plan parfaitement lisse inclineacute de α = 40deg sur lrsquohorizontal par un fil AB de longueur l = 25cm de masse neacutegligeable

1) Calculer lrsquoangle β que fait le fil avec le plan inclineacute 2) Repreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur la sphegravere 3) Calculer en utilisant le repegravere inclineacute sur la figure la norme de chacune des

forces g =10Nkg

Exercice 5 Un corps (C) de poids P = 20 N repose sans frottement sur un plan inclineacute faisant un angle α = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontale Il est maintenu fixe agrave lrsquoaide drsquoun ressort de masse neacutegligeable de raideur k = 500 Nm-1 de longueur initiale l0 = 20 cm et faisant un angle β = 15deg par rapport au plan inclineacute(P)

1) Repreacutesenter les forces exerceacutees sur le corps (C) 2) Ecrire la condition drsquoeacutequilibre du corps (C)

3) Deacuteterminer la valeur de la tension du ressort 119931ሬሬԦ 4) Deacuteduire sa longueur L

5) En reacutealiteacute les frottements ne sont pas neacutegligeables et sont eacutequivalentes agrave une force 119943ሬԦ parallegravele au plan inclineacute et dirigeacutee vers le haut La valeur de la tension du ressort est dans ce cas 119931prime = 84 N

Ecrire la nouvelle condition drsquoeacutequilibre du corps (C) et deacuteduire la valeur de la force de frottement 119943ሬԦ Exercice 6 On considegravere le dispositif ci-dessous (voir fig2) Un ressort de constante de raideur K=50Nm-1 est fixeacute en A Un solide de masse m=1Kg est accrocheacute agrave lrsquoextreacutemiteacute B Lrsquoaxe du ressort est maintenu en eacutequilibre suivant la ligne de plus grande pente drsquoun plan inclineacute de α=45deg par rapport au plan horizontal 1-Repreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur le solide ( les frottements sont supposeacutes nuls ) 2-Deacuteterminer les intensiteacutes de ces forces Calculer la diminution de longueur x du ressort 3-On reprend le dispositif preacuteceacutedent en le modifiant comme le montre la figure 3 Le fil est inextensible de masse neacutegligeable et passe sur la gorge drsquoune poulie (C) Quelle doit ecirctre la valeur de mrsquo pour que le ressort ne soit ni allongeacute ni comprimeacute

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11

Exercice 7

Un solide S de masse m = 100 kg peut glisser sans frottement le long drsquoun plan inclineacute drsquoangle = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontale Il est relieacute par un cacircble de masse neacutegligeable parallegravele au plan inclineacute passant par une poulie sans frottement agrave un contrepoids C de masse mrsquo C peut glisser

sans frottement sur un plan inclineacute drsquoun angle = 20deg sur lrsquohorizontale Deacuteterminer la valeur de mrsquo reacutealisant lrsquoeacutequilibre de lrsquoensemble Donner la tension du cacircble Exercice 8 Une spheacutere homogegravene de rayon r = 8 cm et de masse m = 15 est maintenue le long drsquoun plan parfaitement lisse inclineacute drsquoun angle α = 40deg par un fil AB de longueur L =25 cm de masse neacutegligeable 1deg Calculer lrsquoangle β que fait le fil avec le plan inclineacute 2degRepreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur la sphegravere 3deg Calculer en utilisant le repegravere indiqueacute sur la figure la norme de chacune des forces Exercice 9 On veut mesurer le poids P dun solide S sans dynamomegravetre ni balance On reacutealise le montage de la figure ci-dessous ougrave un solide S est maintenu en eacutequilibre par deux fils C1 et C2 Le fil C1 dont lrsquoautre est maintient une masse m passe par la gorge drsquoune poulie Leacutequilibre seacutetablit dans la position indiqueacutee sur la figure Les fils C1 et C2 ont des masses neacutegligeables La masse utiliseacutee pour reacutealiser leacutequilibre est m = 500 g On prendra g = 10Nkg

1) Faire lrsquoinventaire des forces qui srsquoappliquent le solide S 2) Ecrire la condition drsquoeacutequilibre de S 3) Deacuteterminer les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par la masse m sur le solide S 4) Deacuteterminer les caracteacuteristiques du poids du solide et de la force exerceacutee par le fil C2 sur S

Exercice 10 Equilibre drsquoun iceberg Rappel Theacuteoregraveme drsquoArchimegravede laquo tout corps immergeacute dans un fluide subit de la part de celui-ci une pousseacutee verticale de bas vers le haut eacutegale au poids du fluide deacuteplaceacute raquo

On considegravere un iceberg de volume total V et de volume eacutemergeacute Vrsquo 1) Scheacutematiser lrsquoiceberg dans son eacutetat drsquoeacutequilibre (les 34 de sa hauteur sont immergeacutes) 2) Faire le bilan des forces appliqueacutees agrave lrsquoiceberg Repreacutesenter ces forces sans consideacuteration drsquoeacutechelle

3) Enoncer la condition drsquoeacutequilibre de lrsquoiceberg En deacuteduire lrsquoexpression de V en fonction de e (masse volumique de lrsquoeau)

i (masse volumique de lrsquoiceberg) et Vrsquo 4) Calculer alors dans lrsquoordre V et la masse M de lrsquoiceberg

Donneacutees i = 910 kgm3 e = 1024 kgm3 Vrsquo = 600 m3

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EQUILIBRE DrsquoUN SOLIDE MOBILE AUTOUR DrsquoUN AXE

Exercice 1

1F

2F

On exerce sur une barre horizontale de masse neacutegligeable trois forces

3F

La barre est en eacutequilibre AC = 2AB = 8m OA = 6m F1 = 30N F2 = 25N α

= 30deg β = 45deg θ = 30deg

1) 3F

3F

Deacuteterminer le moment de En deacuteduire lrsquointensiteacute eacute de

2) Calculer la somme des moments des forces appliqueacutees agrave la barre par rapport agrave un axe passant par B Conclure

Exercice 2 Une poutre homogegravene AB de masse m = 5kg repose sur le sol par lrsquoextreacutemiteacute A Lrsquoextreacutemiteacute B est en contact sans frottement avec un mur vertical On donne

105

4OA OB m

1) Faire lrsquoinventaire des forces qui srsquoexercent sur la poutre 2)

AR

La reacuteaction du sol sur la poutre fait un angle α avec la verticale

Deacuteterminer α

3) BRCalculer lrsquointensiteacute de la reacuteaction du mur sur la poutre

4) AR

Calculer lrsquointensiteacute de la reacuteaction

Exercice 3 Soit une barre homogegravene OA de longueur L = 80cm mobile autour drsquoun axe passant par O On y accroche en B une masse M1 par lrsquointermeacutediaire drsquoun fil inextensible et en A une autre masse M2 par intermeacutediaire drsquoun fil inextensible passant sur la gorge drsquoune poulie (voir figure) Sachant que M1 = M2 = 1kg α =

1

4AB L30deg et g = 10Nkg

Calculer le poids de la barre pour que lrsquoeacutequilibre se reacutealise

Exercice4

Une enseigne de magasin est composeacutee dune barre OA de masse m=2kg et de longueur L=120m mobile autour dun point O A lextreacutemiteacute A de la barre est suspendu un objet deacutecoratif de masse M=3kg En un point B tel que OB=30cm est fixeacutee une tige BC perpendiculaire agrave la barre OA Lorsque lenseigne est placeacutee sur son support la barre OA fait un angle α =42deg avec la verticale

1 Faire le bilan des forces exteacuterieures exerceacutees sur la barre OA

2 Deacuteterminer la force exerceacutee par la tige BC sur la barre OA lorsque lenseigne est fixeacutee sur son support

Exercice 5 Une poutre homogegravene OA de masse m et de longueur L peut tourner autour drsquoun axe passant par O La barre est maintenue en eacutequilibre agrave lrsquoaide drsquoun cacircble CB faisant un angle β avec

3

4OB Llrsquohorizontal

1) Repreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur la poutre 2) Etablir la relation qui lie la norme T de la tension du cacircble CB agrave m g et α Calculer T

3) Deacuteterminer les caracteacuteristiques des reacuteactions de lrsquoaxe en O sur la poutre Exercice 6

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Une barre homogegravene OB de masse m = 5kg accrocheacutee au plafond horizontal drsquoun bacirctiment est articuleacutee autour drsquoun axe horizontal passant par son extreacutemiteacute O Elle est maintenue en eacutequilibre agrave lrsquoaide drsquoun ressort comme lrsquoindique la figure La suspension est telle que la direction du ressort de constante de raideur k soit perpendiculaire agrave

3

4OC OBOB comme lrsquoindique la figure et passe par le point C tel que

Donneacutee OB = l = 12m OAC = α = 37deg k = 500Nm g = 10Nkg

1) Faire lrsquoinventaire des forces qui srsquoexerce sur la barre Les repreacutesenter

2) T

Calculer lrsquointensiteacute de la tension du ressort En deacuteduire lrsquoallongement subi par le ressort

3) R

Deacuteterminer les caracteacuteristiques de la reacuteaction qui srsquoapplique sur la barre Exercices 7 Dans un systegraveme agrave contre poids on utilise une poulie a 2 gorges de rayons respectifs r1 = 25cm et r2 = 75cm Cette poulie est mobile sans frottement autour drsquoun axe horizontal passant par O Sur la plus petite gorge est enrouleacute un cacircble de masse neacutegligeable portant un fardeau S de masse M = 900Kg pouvant glisser sans frottement le long drsquoun plan

inclineacute de = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontale Un cacircble accrocheacute agrave la gorge de plus grand rayon supporte un contre poids S1 Calculer la masse M1 de S1 reacutealisant lrsquoeacutequilibre Exercice 8 Une barre homogegravene AB articuleacutee en A et de masse M est utiliseacutee comme support A lrsquoextreacutemiteacute B sont suspendus une masse m1 = 100g et un fil passant par une poulie dont extreacutemiteacute est suspendue agrave une masse m2 = 2m1 (voir figure) On donne AB = AC = L α = 60deg g = 10Nkg

1) Calculer la masse M de la barre

2) R

Deacuteterminer lrsquointensiteacute et la direction de la reacuteaction de lrsquoaxe par

rapport agrave lrsquohorizontale

Exercice 9 Une poulie agrave deux gorge pouvant tourner sans frottement autour drsquoun axe fixe horizontal deux fils inextensibles fixeacutes et enrouleacutes chacun agrave une gorge de la poulie et supportant les masses M1 et M2 On donne M = 120g r2 = 15cm r1 = 10cm g = 981Nkg 1) Calculer M2 pour que le dispositif soit en eacutequilibre 2) Om pose M1 sur un plan inclineacute drsquoun angle α sur lrsquohorizontale et on remplace M2 par une masse Mrsquo2 = 60g (voir

figure2) Calculer α pour que lrsquoeacutequilibre se reacutealise 3) On remplace la masse Mrsquo2 par un ressort R vertical de raideur k = 20Nm dont lrsquoextreacutemiteacute infeacuterieure est fixeacutee puis

on supprime le plan inclineacute Calculer lrsquoallongement Δl du ressort agrave lrsquoeacutequilibre Exercice10

r1 r2

M1 M2

Figure 1

Mrsquo2

M1

α

Figure 2

M1 R

Figure 3

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Un disque plein de rayon r=10cm peut tourner sans frottement autour drsquoun axe horizontal passant par son centre O Un fil de masse neacutegligeable est enrouleacute sur le pourtour du disque et supporte une charge de masse M Une tige homogegravene de longueur L et de masse m est soudeacutee en A sur la peacuteripheacuterie du disque de maniegravere agrave prolonger le rayon OA

1 Deacuteterminer la relation entre r M L m et lrsquoangle θ que fait ta tige avec la la verticale lorsque le systegraveme est en eacutequilibre

2 Sachant que sin θ le 1 montrer que dans le cas ougrave M=300g et m=100g la tige doit avoir une longueur supeacuterieure agrave une valeur que lrsquoon preacutecisera pour que lrsquoeacutequilibre soit possible

3 L=50cm M=300g et m=100g calculer lrsquoangle θ Exercice 11 Ce systegraveme se compose drsquoune barre horizontale solidaire drsquoun fil drsquoacier tendu verticalement Ce fil est capable de subir des torsions le moment du couple reacutesistant reacutesultant de ces torsions a pour expression Mtorsion= - Cθ ougrave C est la constante de torsion (elle deacutepend du fil choisi) q est lrsquoangle dont a tourneacute la barre avant de srsquoimmobiliser

Expeacuterience

La barre initialement

au repos est soumise agrave un couple de forces (119917ሬሬԦ120783119917ሬሬԦ120784) qui peut prendre diffeacuterentes valeurs Pour chacune des valeurs prises par le couple la barre srsquoimmobilise apregraves avoir tourneacute drsquoun angle θ = 20deg et alors les

forces (119917ሬሬԦ120783119917ሬሬԦ120784) sont perpendiculaires agrave la barre (cf scheacutema vue de dessus) Les diffeacuterents couples ou plutocirct cas sont deacutefinis dans le tableau suivant

Exploitation

1 Exprimer la condition drsquoeacutequilibre de la barre 11 Compleacuteter toutes les cases du tableau 12 Calculer la constante de torsion C du fil drsquoacier

1 On change de fil drsquoacier La nouvelle constante de torsion est Crsquo= 0230 Nmrad-1 La barre initialement au repos

est soumise agrave un des couples de forces (119917ሬሬԦ120783119917ሬሬԦ120784) deacutefini preacuteceacutedemment De quel angle θrsquo tourne-t-elle avant de srsquoimmobiliser agrave nouveau

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PHENOMENES DrsquoELECTRISATION ndash GENERALITES SUR LE COURANT

ELECTRIQUE

Exercice 1 Cinq corps eacutelectriquement chargeacutes A repousse B C attire D E attire D et D repousse B Sachant que E est neacutegatif en deacuteduire le signe des charges des autres corps Exercice 2 Un pendule eacutelectrostatique est constitueacute drsquoune petite sphegravere leacutegegravere meacutetalliseacutee suspendue agrave un fil On touche cette sphegravere avec un bacircton drsquoeacutebonite frotteacute avec une peau de chat Que va-t-on observer Pourquoi Ces observations seront-elles diffeacuterentes si on touche la sphegravere avec un bacircton de verre frotteacute avec un chiffon de laine Exercice 3 Deux boules de pendules eacutelectrostatiques identiques A et B se touchent au repos On eacutecarte leacutegegraverement les deux boules lrsquoune de lrsquoautre A avec une charge +2q et B avec une charge ndash q On lacircche les deux boules Que va-t-il se passer Faire une description agrave lrsquoaide de scheacutemas Quelle sera la charge prise par chacune des deux boules Exercice 4

1) Un corps porte une charge de +108 C Possegravede-t-il un deacutefaut ou un excegraves drsquoeacutelectrons Calculer le nombre drsquoeacutelectrons correspondants

2) Une boule de sureau porte une charge de ndash 10-9 C Possegravede-t-il un deacutefaut ou un excegraves drsquoeacutelectrons Calculer le nombre drsquoeacutelectrons correspondant

3) Un corps possegravede une charge de +210-8 C Quel est le nombre drsquoeacutelectrons qursquoil faut lui apporter pour neutraliser sa charge Exercice 5 On charge par frottement seacutepareacutement

Une baguette de verre qui porte alors la charge q1 = 210-13 C

Une regravegle en plastique qui porte alors la charge q2 = ndash 910-13 C

On reacutealise le contact entre les zones eacutelectriseacutees de la baguette et de la regravegle Calculer la charge eacutelectrique de lrsquoensemble regravegle baguette et preacuteciser le sens dans lequel srsquoest fait le transfert Exercice 6 Trois sphegraveres conductrices identiques A B et C portent les charges eacutelectriques respectives qA = q qB = ndash2q et qC = 210-6C

1) On rapproche A et B elles srsquoattirent lorsqursquoelles sont suffisamment proches entrent en contact puis se repoussent Calculer en fonction de q les charges qrsquoA et qrsquoB porteacutees par les deux sphegraveres apregraves contact et reacutepulsion

2) On observe que la sphegravere B (portant la charge qrsquoB) attire alors la sphegravere C puis entre en contact entre elle On nrsquoobserve alors ni attraction ni reacutepulsion entre B et C apregraves le contact En deacuteduire la valeur et le signe de chacune des charges qrsquoA qrsquoB qA et qB Exercice 7 On considegravere un circuit eacutelectrique parcouru par un courant continu

1) Calculer lrsquointensiteacute du courant eacutelectrique continu correspondant au transfert de la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q = 45C agrave travers une section de ce circuit pendant la dureacutee t = 15

2) Calculer la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q transporteacutee agrave travers une section de ce circuit par un courant continu drsquointensiteacute I = 10A pendant une dureacutee t = 2min En deacuteduire le nombre drsquoeacutelectrons correspondants Exercice 8 Le filament drsquoun tube agrave faisceau drsquoeacutelectrons eacutemet agrave une certaine condition 751016 eacutelectrons par seconde

1) Quel est le sens du courant dans le tube

2) Calculer la charge q1 eacutemise par le filament en une seconde Lrsquoexprimer en en Coulomb puis en milli coulomb

3) Calculer la charge q2 eacutemise par le filament en 5 min Lrsquoexprimer en Coulomb et en micro coulomb et en pico coulomb

Exercice 9 Faire le scheacutema du circuit eacutelectrique permettant de reacutealiser lrsquoeacutelectrolyse drsquoune solution aqueuse de soude Indiquer sur ce scheacutema

le sens du courant le sens du deacuteplacement des porteurs de charge dans les

fils de jonction

le sens du deacuteplacement des porteurs de charge dans lrsquoeacutelectrolyte NB la solution de soude contient les ions Na+ et OH- Exercice 10

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Lrsquoeacutelectrolyseur de la figure contient une solution aqueuse de chlorure de sodium Les ions chlorure se dirigent vers lrsquoeacutelectrode B En deacuteduire le sens du deacuteplacement des ions Na+ dans la solution celui du deacuteplacement des eacutelectrons dans la lampe et les fils de jonction le signe des pocircles du geacuteneacuterateur G

INTENSITE DU COURANT ELECTRIQUE

Exercice 1 Compleacutetez Le courant eacutelectrique est un des porteurs de charge Dans un meacutetal les porteurs de charges sont Dans un eacutelectrolyte les porteurs de charges sont Lintensiteacute du courant eacutelectrique sexprime en et se mesure agrave laide dun Lintensiteacute du courant eacutelectrique est en tout point dun circuit seacuterie Dans un circuit avec deacuterivation la des intensiteacutes des courants arrivant agrave un noeud est eacutegale agrave la des intensiteacutes des courants en repartant Exercice 2 Un conducteur cylindrique a une section s = 1 mmsup2 il comporte n=1022 eacutelectrons de conduction par cm3

1 Combien y a-t-il drsquoeacutelectrons dans 01 cm de fil 2 sachant que ces eacutelectrons se deacuteplacent agrave la vitesse v=01 cms combien y a-t-il drsquoeacutelectrons qui traversent une section

du fil en une seconde 3 E deacuteduire lrsquointensiteacute du courant eacutelectrique correspondant

Exercice 3 On dispose drsquoun ampegraveremegravetre posseacutedant 4 calibres 100 mA 1A 2A 5A dont le cadran comporte 100 graduations

1 Sur quelle graduation srsquoarrecircte lrsquoaiguille si lrsquointensiteacute agrave mesurer vaut 15A lrsquoampegraveremegravetre eacutetant sur le calibre 2A puis sur le calibre 5A

2 supposons que lrsquoaiguille srsquoarrecircte sur la graduation n = 45 sur le calibre 2A Sur quelle graduation srsquoarrecircterait-elle sur les autres calibres Conclure Exercice 4 Un ampegraveremegravetre de classe 2 utiliseacute sur un calibre 300 mA et comportant 150 division mesure lrsquointensiteacute drsquoun courant continue Lrsquoaiguille se fixe sur la graduation 120

1 Donner lrsquointensiteacute du courant 2 Donner lrsquoincertitude relative de la mesure Preacutesenter le reacutesultat de la mesure 3 lrsquointensiteacute varie lrsquoaiguille se fixe sur la graduation 21 Reacutepondre aux mecircmes questions Comparer la preacutecision des deux

mesures et conclure Exercice 5 On considegravere le circuit suivant On donne I = 4A I3 = I1 I4 = 3I5 I2 = 2I1

1 Indiquer le sens conventionnel du courant dans chaque branche Calculer les intensiteacutes I1 I2 I3 I4 et I5

2 On utilise un ampegraveremegravetre pour mesurer lrsquointensiteacute du courant deacutelivreacute par le geacuteneacuterateur

a Placer correctement lrsquoampegraveremegravetre en indiquant correctement les polariteacutes

b Le calibre utiliseacute est de 5A et lrsquoeacutechelle de lecture compte 100 divisions Devant quelle division lrsquoaiguille srsquoest immobiliseacutee c Lrsquoampegraveremegravetre est de classe 15 calculer lrsquoincertitude absolue ∆I et lrsquoincertitude relative ∆II

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3 Peut-on utiliser le calibre 2A Pourquoi Exercice 6 les parties A et B sont indeacutependantes Partie A On dispose drsquoun ampegraveremegravetre dont la graduation comporte 150 divisions et posseacutedant les calibres 10mA 30mA 100mA 300mA 1A et 3A Brancheacute en circuit sur le calibre 300mA on constate que lrsquoaiguille deacutevie jusqursquoagrave la graduation 25

1) Quelle est lrsquointensiteacute du courant 2) Sur quels autres calibres peut-on faire la mesure preacuteceacutedente 3) Sur quel calibre obtiendra-t-on la mesure la plus preacutecise

Partie B On considegravere le circuit ci-contre comportant un geacuteneacuterateur et huit dipocircles On donne I = 1A I1 = 09A I4 = 02A I8 = 03A et e = 1610-19C

1) Indiquer les sens des courants dans les diffeacuterentes branches 2) Deacuteterminer les intensiteacutes des courants qui circulent dans les

autres dipocircles Calculer la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q dans le dipocircle FC pendant

une dureacutee t = 2min En deacuteduire le nombre drsquoeacutelectrons

correspondants

Exercice 7

On donne le circuit ci-dessous

1-)Preacuteciser les nœuds du circuit

2- ) On donne I1=060A I2=0 20A I3=013A

Deacuteterminer la valeur de lrsquointensiteacute et le sens des courants dans les dipocircles

D4 D5 et D6

Exercice 8

On donne le circuit ci-dessous

1-)Nommer les diffeacuterents nœuds du circuit

2- ) On donne I1=820A I2=24A I3=3 60A I4=160A

Deacuteterminer les intensiteacutes et des courants qui circulent dans les

dipocircles D5 D6 et D7

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TENSION ELECTRIQUE

Exercice 1 Pour la portion de circuit ABC on donne les tensions UAC = 123V UCB = ndash 96V 1) Calculer la tension UAB 2) Un voltmegravetre possegravede les calibres suivants 1V 3V et 10V Son

cadran est gradueacute en 150 divisions Sur quel calibre doit-on lrsquoutiliser pour mesurer la tension UAB Faire un scheacutema en montrant comment ses bornes (+) et (-) doivent ecirctre brancheacutees

3) Sur quelle graduation lrsquoaiguille de lrsquoappareil srsquoimmobilise-t-elle dans les conditions drsquoutilisations optimales Exercice 2

Exercice 3 Le montage ci-contre estmiddot constitueacute de dipocircles reacutecepteurs ou geacuteneacuterateurs On donne les tensions UBC= 3V et UCD= -6V Caiculer les tensions UBA UAC UDA Le dipocircle D4 est une lampe peut-elle fonctionner

Exercice 4 On donne UBG = 10V UCD = 4V 1) Calculer les tensions UCF UFD UDE et UAH 2) Indiquer les nœuds du circuit le sens du courant dans chaque branche du

circuit sachant que AH est le seul dipocircle actif 3) Calculer les potentiels de tous les points du circuit

Exercice 5 Un voltmegravetre et un oscilloscope sont brancheacutes aux bornes drsquoun dipocircle parcouru par un courant Le spot deacutevie de 6 divisions vers le haut pour le branchement (B A) harr (y yrsquo) 1) Le voltmegravetre nrsquoest pas agrave zeacutero central Indiquer sur le scheacutema la borne positive

(+) ou borne drsquoentreacutee du voltmegravetre Quel est le sens du courant dans le dipocircle (AB)

2) Le voltmegravetre possegravede les calibres 3V 1V 03V et un cadran de 150 divisions utiliseacute sur le calibre 3V la deacuteviation de lrsquoaiguille est de 30

2-1 Deacuteterminer la valeur de UAB et UBA 2-2 Quel est le calibre le plus adapteacute Quelle serait la deacuteviation de lrsquoaiguille si

on utilisait ce calibre 3) Quelle serait la deacuteviation du spot si on avait UAB

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Exercice 6 1) Le balayage est positionneacute sur la valeur 05msdiv-1 et la sensibiliteacute

verticale sur 2Vdiv-1 Deacuteterminer la peacuteriode et la valeur maximale de la tension ci-dessous

2) Quelle est la freacutequence de cette tension 3) Quelle est la valeur efficace de cette tension

Exercice 7 1) Deacuteterminer la peacuteriode et la valeur maximale de la tension ci-contre 2) Quelle est la freacutequence de cette tension 3) Quelle est la valeur efficace de cette tension

Exercice 8 Donne la nature de chacune des tensions repreacutesenteacutees par les oscillogrammes A B C et D suivantes

Exercice 9 Soit la tension sinusoiumldale repreacutesenteacutee ci-contre LrsquoOscilloscope qui lrsquoa fourni est utiliseacute avec les reacuteglages suivants gain SV = 2 Vdiv-1 et balayage SH = 5 msdiv-1

1 Deacuteterminer la valeur maximale de la tension 2 Calculer la peacuteriode de cette tension En deacuteduire sa freacutequence

Exercice10

Dans chaque cas deacuteterminer la peacuteriode la freacutequence la valeur maximale et lintensiteacute efficace de la tension

20

DIPOLES PASSIFS ndash DIPOLES ACTIFS

Exercice 1 On donne la portion de circuit ci-contre UAB = 6V R1 = 2Ω R2 = 18 Ω R3 = 2 Ω R4 = 4 Ω 1) Trouver la reacutesistance eacutequivalente entre A et B 2) Calculer les intensiteacutes du courant I I1 I2 I3 et I4

Exercice 2 On reacutealise le circuit suivant les bornes du dipocircle sont A et B On deacutetermine expeacuterimentalement lrsquointensiteacute i du courant qui traverse le dipocircle D et la tension entre ses bornes On obtient les reacutesultats suivants

iAB mA 10 25 40 62 80 100 120

uAB (V) 25 63 10 157 20 25 30

On inverse le dipocircle D on reprend des mesures analogues on obtient les reacutesultats suivants

1) Tracer la caracteacuteristique courant-tension du dipocircle D 2) Ce dipocircle est-il symeacutetrique Ce dipocircle est-il un reacutesistor Si oui

calculer sa reacutesistance 3) Ce dipocircle ne peut supporter sans risque de deacuteteacuterioration une intensiteacute supeacuterieure agrave 200mA quelle est la tension

maximale qursquoon peut appliquer entre ses bornes Exercice 3 Lrsquoeacutequation de la caracteacuteristique drsquoun reacutesistor de reacutesistance R est iAB = 25uAB iAB en ampegraveres et uAB en volt Le reacutesistor est constitueacute par un fil conducteur homogegravene cylindrique de longueur l = 157m de section s = 00314cm2 1) Trouver R 2) Trouver la reacutesistiviteacute de la substance qui constitue le reacutesistor

Exercice 4 On considegravere la portion de circuit ci-apregraves R1= frac12 R2 = 2 Ω R3= 075 Ω 1) Calculer la reacutesistance eacutequivalente au dipocircle AB 2) Trouver lrsquointensiteacute du courant qui traverse chaque dipocircle

Exercice 5 On donne le circuit suivant R1 = 200 Ω R2 = 270 Ω UAB = 6V (D) est une diode Sa caracteacuteristique est donneacutee ci-contre Trouver les intensiteacutes du courant dans les diffeacuterentes branches du circuit Exercice 6 On a deacutetermineacute expeacuterimentalement lrsquointensiteacute i du courant deacutebiteacute par un geacuteneacuterateur et la tension u aux bornes de ce mecircme geacuteneacuterateur Les reacutesultats sont consigneacutes ci-dessous

I(A) 23 19 15 1 05 0

U(V) 10 20 30 40 4 5 48

1) Repreacutesenter la caracteacuteristique i = f(u) correspondante 2) Sur quel domaine cette caracteacuteristique est-elle lineacuteaire 3) Donner lrsquoeacutequation de la caracteacuteristique de ce domaine 4) Comparer lrsquointensiteacute theacuteorique Ith et lrsquointensiteacute reacuteelle Ir du courant de court-circuit

Exxercice 7

iAB (mA) - 10 -40 -80 -120

uAB (V) -25 -10 -20 -30

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Exercice 8

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AMPLIFICATEUR OPERATIONNEL

Exercice 1 1) Rappeler les proprieacuteteacutes drsquoun amplificateur opeacuterationnel ideacuteal qui fonctionne en reacutegime lineacuteaire 2) Rappeler lrsquoexpression du facteur drsquoamplification drsquoun amplificateur inverseur agrave partir des tensions drsquoentreacutee Ue et

de sortie Us Exercice2 On considegravere le montage suivant avec deux amplificateurs opeacuterationnels ideacuteaux Exprimer Vs en fonction de R1 R2 R3 et I0 Exercice3 Lamplificateur est consideacutereacute comme parfait et fonctionne en reacutegime lineacuteaire Montrer que lintensiteacute du courant dans la branche AM est proportionnel agrave la diffeacuterence V2-V1 Exercice 3 On considegravere le circuit dans lequel G est une pile de feacutem 25V de reacutesistance interne r = 10Ω La valeur de la reacutesistance R est 500 Ω 1) Calculer la tension de sortie Us 2) Calculer lrsquointensiteacute du courant I qui traverse la reacutesistance et

preacuteciser son sens 3) Expliquer lrsquoexistence drsquoun courant de sortie sachant qursquoil nrsquoentre

aucun courant par les bornes E+ et E- Exercice 4 La tension de sortie Us drsquoun montage est repreacutesenteacutee en fonction de la tension drsquoentreacutee Ue appliqueacutee agrave lrsquoentreacutee 1) Ce montage est il inverseur Justifier 2) Ce montage est il amplificateur Si oui calculer le facteur

drsquoamplification 3) Quelle est la tension de saturation

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MELANGES ET CORPS PURS

Exercice 1 Reacutepondre par vrai ou faux

1) La distillation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 2) Lrsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau est un pheacutenomegravene chimique 3) La synthegravese de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 4) Lrsquoeau de Kiregravene est un corps pur 5) La cristallisation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 6) Lrsquoalcool agrave 90deg est un corps pur composeacute 7) Le dioxygegravene est un gaz qui provoque une leacutegegravere deacutetonation en preacutesence drsquoune flamme 8) Lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene chimique 9) Lrsquoair est un meacutelange heacuteteacuterogegravene de diazote de dioxygegravene et de gaz rares 10) Le deacutecantat et le filtrat sont des corps non purs 11) Lors de lrsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau le dioxygegravene est recueilli agrave la cathode 12) Lorsque la roseacutee apparaicirct sur un arbre nous pouvons dire qursquoon a une fusion

Exercice 2 1) Pourquoi dit-on que les valeurs 0degC 100degC 1gcm-3 sont des constantes physiques de lrsquoeau 2) Que repreacutesente chacune des valeurs numeacuteriques preacuteceacutedentes 3) Qursquoappelle-t-on constante physique dans le cas geacuteneacuteral 4) Que signifie laquo critegravere de pureteacute raquo

Exercice 3 1) On meacutelange de lrsquoeau et du sucre Qursquoobtient-on 2) On veut seacuteparer les constituants du meacutelange preacuteceacutedent Deacutecrire une meacutethode possible 3) Qursquoest ce qursquoun meacutelange homogegravene Donner trois exemples 4) Qursquoest ce qursquoun meacutelange heacuteteacuterogegravene Donner trois exemples

Exercice 4 A Les meacutelanges suivants sont-ils homogegravenes ou heacuteteacuterogegravenes

1) Eau + essence 2) Huile + eau 3) Fer en poudre + eau 4) Eau + alcool

B Indiquer une meacutethode de seacuteparation pour chacun des meacutelanges 1) Sel de cuisine + charbon 2) Eau + huile 3) Alcool + eau 4) Fer en poudre + soufre en poudre 5) Fer en poudre + sel en poudre +sable

Exercice 5 Modou explique agrave Fatou comment on preacutepare du cafeacute laquo La preacuteparation du cafeacute comporte trois eacutetapes

- Premiegravere eacutetape mettre de leau dans une cafetiegravere et la porter agrave eacutebullition puis ajouter la poudre de cafeacute attendre quelques minutes

- Deuxiegraveme eacutetape faire passer le meacutelange obtenu agrave travers un tissu pour recueillir la partie liquide

- Troisiegraveme eacutetape ajouter du sucre agrave volonteacute remuer agrave laide dune cuillegravere Le cafeacute est precirct raquo 1-quel type de meacutelange obtient-on agrave la fin de la premiegravere eacutetape 2-quelle est la meacutethode de seacuteparation utiliseacutee dans la deuxiegraveme eacutetape Comment appelle-t-on le liquide obtenu est-ce un corps pur 3- quel type de meacutelange obtient-on agrave la fin de la troisiegraveme eacutetape Justifier la reacuteponse Exercice 6 Dans un eudiomegravetre on introduit 500 cm3 de dihydrogegravene 600 cm3 dioxygegravene (volumes mesureacutes dans les mecircmes conditions)

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Apregraves passage de agrave lrsquoeacutetincelle eacutelectrique et retour aux conditions initiales on demande 1) La masse drsquoeau formeacutee 2) La nature et le volume du gaz reacutesiduel

NB Dans les conditions de lrsquoexpeacuterience 1 L de dihydrogegravene a une masse de 008 g Exercice 7 Au cours drsquoune expeacuterience drsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau on recueille 170 cm3 de gaz au niveau de lrsquoeacutelectrode relieacutee agrave la borne positive 1deg) Quelle est la nature de ce gaz 2deg) Donner la nature et le volume du gaz recueilli dans lrsquoautre eacutelectrode 3deg) Comment appelle- t- on cette eacutelectrode 4deg) Comment identifie-t-on expeacuterimentalement ces deux gaz recueillis 5deg) Calculer la masse drsquoeau apregraves deacutecomposition si lrsquoexpeacuterience est faite dans les conditions ougrave 073 g de dihydrogegravene occupe un volume de 112 L Exercice 8 1) On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant 10g drsquohydrogegravene et 100g drsquooxygegravene apregraves lrsquoeacutetincelle et refroidissement

a) Quelles sont la nature et la masse du gaz restant b) Quelle est la masse drsquoeau obtenue

2) a) Calculer le volume drsquohydrogegravene neacutecessaire pour faire disparaicirctre 200ml drsquooxygegravene b) quel est le volume de vapeur drsquoeau obtenu Exercice 9 On met ensemble dans un erlenmeyer de lrsquoeacutethane du meacutethoxymeacutethane du benzegravene et du meacutethanol Apregraves agitation le milieu ne preacutesente aucune surface de seacuteparation crsquoest-agrave-dire ils se meacutelangent parfaitement 1deg) Que peut-on dire de ces quatre liquides 2deg) Quelle est la nature du meacutelange ainsi constitueacute 3deg) Deacutefinir ce type de meacutelange et citer deux autres exemples de mecircme nature 4deg) On se propose de seacuteparer les quatre liquides par distillation adeg) Deacutecrire le processus de la seacuteparation bdeg) Quel est le liquide qui sera recueilli le premier comme distillat Justifier 5deg) On deacutesire proceacuteder maintenant agrave la seacuteparation de ces quatre liquides par congeacutelation Quel est le premier liquide agrave reacutecupeacuterer sous forme de cristaux Justifier Donneacutees Tempeacuterature drsquoeacutebullition des quatre liquides

Liquide Meacutethanol Ethane Benzegravene Meacutethoxymeacutethane

T eacutebullition (degC) ndash 98 65 80 ndash 24

Exercice 10 On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant dans lrsquoeudiomegravetre 100 cm3 drsquoair et 100 cm3 drsquohydrogegravene mesureacutes dans les conditions normales de tempeacuterature et de pression On suppose que dans ces conditions 1 volume drsquoair donne 15 de volume drsquooxygegravene et 45 de volume drsquoazote En admettant que apregraves passage de lrsquoeacutetincelle eacutelectrique et refroidissement la tempeacuterature et la pression redeviennent normales

1) quel est le volume de gaz restant dans lrsquoappareil 2) quelle est la masse drsquoeau liquide formeacutee sachant que dans les conditions de lrsquoexperience 2g drsquohydrogene occupent 224

litres et 32g drsquooxygegravene occupent 224 litres Exercice 11 Dans un eudiomegravetre contenant un volume V = x cm3 dun meacutelange gazeux de dihydrogegravene et de dioxygegravene on fait passer une eacutetincelle eacutelectrique

Apregraves explosion et retour aux conditions initiales on constate que les 120785

120786 du volume initial disparaissent et il reste un gaz

dans leudiomegravetre qui entretient la combustion 1- Donner la nature du gaz reacutesiduel et son volume en fonction de x 2- Deacuteterminer la composition du meacutelange gazeux initial en fonction de x

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ELEMENTS ATOMES CLASSIFICATION PERIODIQUE

Exercice 1 Soient les nucleacuteides caracteacuteriseacutes par les couples (Z A) M(816) B(1224) C(2654) D(818) E(1226) F(2454) 1) Identifier les nucleacuteides qui sont des isotopes 2) Repreacutesenter tous les nucleacuteides par leur symbole et donner leur nom 3) Donner leurs compositions

Exercice 2 Un atome de platine (Pt) comporte 78 eacutelectrons et 117 neutrons

1) 11 Deacuteterminer son numeacutero atomique Z et son nombre de masse A

12 Ecrire le symbole du noyau correspondant

2) En deacuteduire la masse de lrsquoatome de platine (Pt)

3) Soient les cinq noyaux 119927119955120787120791120783120786120783 119927119957120789120790

120783120791120786 119927119950120788120783120783120786120787 119927119958120791120786

120784120786120786 et 119927119957120789120790120783120791120790 Quels sont les noyaux isotopes du preacuteceacutedent

4) On considegravere lrsquoion eacutetain IV (Sn4+) correspondant au noyau 119930119951120787120782120783120783120791

41 Srsquoagit-il drsquoun anion ou drsquoun cation Justifier

42 Donner la composition du noyau de cet ion

43 Combien cet ion a-t-il drsquoeacutelectrons

Donneacutees Masse drsquoun nucleacuteon mnuc = 16710-27 kg Masse de lrsquoeacutelectron me = 9110-31 kg Exercice 3

On considegravere les ions 119935120784+ 119936120784minus et les atomes Z et W Les eacuteleacutements Z et W appartiennent agrave la deuxiegraveme peacuteriode du tableau de classification peacuteriodique

1) Z est un gaz rare Ecrire la formule eacutelectronique de Z puis celle de X et de Y (Z 119935120784+ 119936120784minus ont la mecircme formule eacutelectronique)

2) Preacuteciser la place de lrsquoeacuteleacutement X

3) W a pour scheacutema de Lewis 119934ሶ Deacuteduire le nombre de charge de W

4) Deacuteterminer le nombre drsquoeacutelectrons contenus dans lrsquoion 119936120784minus et dans lrsquoatome Y Exercice 4 1) La structure eacutelectronique drsquoun atome srsquoeacutecrit (K)2(L)8(M)7 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode du tableau de la

classification appartient lrsquoeacuteleacutement correspondant 2) Un eacuteleacutement se trouve dans le tableau de classification agrave lrsquointersection de la sixiegraveme colonne et de la quatriegraveme

peacuteriode

21 Peut-on deacuteterminer avec certitude son numeacutero atomique

22 Peut-on deacuteterminer le nombre de masse de lrsquoeacuteleacutement

3) Le krypton (gaz rare) appartient agrave la peacuteriode IV Quel est son numeacutero atomique

4) Un nucleacuteide inconnu est symboliseacute par 119935120783120786120784120790

41 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode appartient cet eacuteleacutement

42 Donner la structure eacutelectronique de lrsquoatome correspondant

Exercice 5

Lrsquoatome drsquoun eacuteleacutement X agrave identifier a pour repreacutesentation de Lewis dans lrsquoeacutetat fondamental 119935ሶ 1) Combien drsquoeacutelectrons a-t-il sur sa couche externe 2) Sachant que cette couche est la couche L deacuteterminer le numeacutero atomique de X et eacutetablir la formule eacutelectronique

complegravete de son atome Identifier X par son nom et son symbole Exercice 6

On donne le rayon du noyau de lrsquoatome drsquoaluminium r = 10010-13 m Le rayon de lrsquoatome drsquoaluminium 119912119949120783120785120784120789 est

R = 15010-10 m Masse du neutron mN = 10087u Masse du proton mP = 10073u Masse de lrsquoeacutelectron me- = 05510-

3u 1) Comparer la masse de lrsquoatome agrave celle du noyau 2) Comparer le volume de lrsquoatome agrave celui du noyau 3) On dit que lrsquoatome preacutesente une structure lacunaire Est-ce justifieacute

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Donneacutees Lrsquouniteacute de masse atomique 1u = 16610-27 kg Volume drsquoune sphegravere V = 120786

120785120645R3

Exercice 7 Partie A Lrsquoatome drsquoun eacuteleacutement a pour reacutepartition eacutelectronique (K)x (L)y (M)t avec x y et t des entiers naturels non nuls La masse totale des protons dans son noyau atomique est mTp = 217110-23 g

1) 21 Deacuteterminer son nombre de charge Z

12 En deacuteduire les valeurs de x y et t

13 De quel eacuteleacutement srsquoagit-il Donner sa structure de Lewis et sa valence

2) Donner la place et le nom de famille chimique de lrsquoeacuteleacutement dans le tableau de la classification peacuteriodique restreinte

3) 31 Enoncer la regravegle de lrsquooctet

32 Quel type drsquoion lrsquoatome de cet eacuteleacutement a tendance agrave donner

33 Deacuteterminer la charge globale du noyau de cet ion

4) Repreacutesenter le scheacutema de Lewis de lrsquoion et donner sa valence Donneacutees Extrait du tableau de la classification peacuteriodique 11Na 12Mg 13Al 14Si Masse drsquoun proton mp = 16710-27 kg Valeur de la charge eacuteleacutementaire e = 1610-19 C

Partie B Un anion possegravede globalement une charge eacuteleacutementaire et 18 neutrons lrsquoatome correspondant agrave cet ion appartient agrave la troisiegraveme peacuteriode du tableau de la classification peacuteriodique 1) Deacuteterminer la structure eacutelectronique de cet atome et celle de lrsquoion 2) En deacuteduire la colonne et le nom de famille de cet eacuteleacutement 3) Donner la composition du noyau de lrsquoatome et celle de lrsquoion 4) Repreacutesenter les scheacutemas de Lewis et donner les valences de lrsquoatome et de lrsquoion 5) Deacuteterminer la charge globale du noyau de lrsquoion

Exercice 8 Lrsquoeacuteleacutement magneacutesium possegravede trois isotopes On donne ci-apregraves les abondances relatives de chacun deux

119924119944120783120784120784120786 79 119924119944120783120784

120784120787 10 119924119944120783120784120784120788 11

1- Quel est lisotope le plus abondant 2- Donner la composition de latome isoleacute de chaque isotope 3- Les structures eacutelectroniques des trois isotopes sont-elles identiques Justifier la reacuteponse 4- Quel ion monoatomique forme leacuteleacutement magneacutesium 5- Indiquer trois compositions possibles pour lrsquoion magneacutesium

Exercice9 Un atome dun eacuteleacutement X a pour formule eacutelectronique (K)x(L)Y(M)t 1 Quels sont les valeurs de x et y Justifier

2 Sachant que 119962

120784 = 2t - x calculer t En deacuteduire le numeacutero atomique Z de leacuteleacutement X Identifier X par son symbole et

son nom 3 Dans quelle peacuteriode et dans quelle colonne du tableau de classification peacuteriodique se trouve leacuteleacutement X Justifier votre reacuteponse Donner son scheacutema de 1048757ewis 4 Quel ion a-t-il tendance agrave donner 5 Sachant que la masse dun atome de X est 450910-26kg (masse des eacutelectrons est neacutegligeable) et que mpasympmnasymp 16710-27kg Calculer son nombre de masse et repreacutesenter le noyau de cet eacuteleacutement 6 Le nuage eacutelectronique de lion provenant dun atome X a une charge Q= -1610middot18CDeacuteterminer le nombre deacutelectrons contenus dans le nuage eacutelectronique de lion 7 Ecrire sa structure eacutelectronique et donner son scheacutema de Lewis

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LIAISONS CHIMIQUES

Exercice 1 1) Donner les structures de Lewis des atomes suivants C (Z=6) O (Z=8) Cl (Z=17) H (Z= 1) S (Z = 16) 2) Ecrire les formules de Lewis deacuteveloppeacutees et semi-deacuteveloppeacutees des moleacutecules suivantes

C2H6O C2H4O2 C2H4Cl2O CH4O C2H4 N2O2 CH2Cl2 C2H2 HClO CO2 C3H4 SOCl2 C2H4O C3H6 CH5N C3H4 C3H6O EXERCICE 2 Dans la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene HnS lrsquoatome de soufre est lieacute agrave chaque atome drsquohydrogegravene par une liaison covalente 1- Deacuteterminer n sachant que le scheacutema de Lewis du soufre est identique agrave celui de lrsquooxygegravene et que tous les atomes engageacutes dans la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene ont leur couche externe satisfaisant agrave la regravegle de lrsquooctet et du duet 2- Donner la repreacutesentation de Lewis de la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene Exercice 3 Donner la formule statistique des composeacutes ioniques suivants a) Chlorure drsquoaluminium (Al3+ Cl -) b) nitrate de plomb (Pb2+ 119925119926120785

minus ) c) Aceacutetate de cobalt (Co3+ C2H3119926120784minus ) d) Carbonate

de calcium (Ca2+ C119926120785120784minus ) e) Hydroxyde de sodium (Ag+ PO4

3-) Exercice 4 Donner les noms et preacuteciser les ions constituants les composeacutes ioniques suivants Fe2O3 ZnSO4 Na2CO3 Ca(OH)2 CuNO3 Fe(OH)3 Cu2SO4 Al2O3 FeO Fe(NO3)2 Ag2O Al2(SO4)3 Mg(NO3)2 LiCO3 Na2SO4 Exercice 5

1) La moleacutecule drsquoacide propanoique est formeacutee de 3 atomes de carbone 6 atomes drsquohydrogegravene et 2 atomes drsquooxygegravene Ecrire sa formule brute Ecrire deux formules deacutevellopeacutees isomegraveres de lrsquoacide propanoique

2) Rappeler les structures de Lewis des atomes drsquohydrogegravene de carbone et drsquoazote Donner les structures de Lewis et les formules deacuteveloppeacutees des moleacutecules suivantes

a) CH3NO b) N2 c) HCN d) CH2O2 3) Pour chacun des composeacutes ioniques suivants identifier lrsquoanion et le cation puis donner du composeacute a) Fe2(SO4)3 b)

ZnO 4) Donner la formule statistique et la formule ionique de chacun des composeacutes ioniques suivants oxyde drsquoaluminium

chlorure de magnesium Exercice 6 Donner les formules ioniques et statiques du nitrate de plomb phosphate drsquooxonium sulfate drsquoaluminium nitrate drsquooxonium sulfate de plomb et phosphate drsquoaluminium Exercice7 A -Compleacuteter le tableau ci-dessous en ajoutant soit la formule statistique du solide ionique comportant ces ions soit la formule de lrsquoanion ou soit la formule du cation qui le compose

Cation Anion

Na+

Ca2+ Zn2+

Cl- AlCl3

Al2(SO4)3

NO3-

PO43-

B-Quelles sont les formules statistiques des solides ioniques suivants 1deg) Chlorure drsquoargent nitrate drsquoargent 2deg) Sulfate de potassium permanganate de potassium phosphate de baryum et dichromate de potassium Les ions agrave utiliser sont Cl-(ion chlorure) NO3

-(ion nitrate) SO42-(ion sulfate) K+ (ion potassium) Ag+ (ion argent) Ba2+

(ion baryum) PO43-(ion phosphate) MnO4

-(ion permanganate Cr2O72-(ion dichromate)

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Exercice 8 La maille du chlorure de potassium KCl est du mecircme type que celle du chlorure de sodium les ions K+ prenant la place des ions Na+ 1) En vous inspirant de la maille de chlorure de sodium faites un dessin de la maille

du chlorure de potassium Cette maille cubique a pour arecircte a = 628 pm les ions chlorure en occupent les sommets et les centres des faces

2) Montrer agrave lrsquoaide drsquoun dessin dans le plan qursquoil existe une relation entre lrsquoarecircte a de la maille et les rayons des ions preacutesents Les ions potassium et chlorure sont assimilables agrave des boules rigides de rayons respectifs r+ et r- celles-ci sont en contact le long drsquoune arecircte En deacuteduire la valeur du rayon r- de lrsquoion Cl- sachant que le rayon r+ de lrsquoion K+ vaut 133 pm

Donneacutees Nom et formule de quelques ions

Cations formules Anions Formules

Ion fer II Fe2+ Ion sulfure S2-

Ion fer III Fe3+ Ion sulfate SO42-

Ion aluminium Al3+ Ion nitrate NO3-

Ion cuivre II Cu2+ Carbonate CO32-

Ion zinc Zn2+ Hydrogeacutenocarbonate HCO3-

Ion sodium Na+ Ion chlorure Cl-

Ion calcium Ca+ Oxyde O2-

Ion potassium K+ Hydroxyde OH-

Ion hydronium H3O+ Ion dichromate Cr2O72-

Ion magneacutesium Mg2+ Ion permanganate MnO4-

Ion argent Ag+ Ion phosphate PO43-

Ion baryum Ba2+

Ion ammonium NH4+

FORMULES ET NOMS DE QULQUES COMPOSES IONIQUES

Habituellement on nomme un composeacute ionique en premier par son non ion neacutegatif par contre lrsquoeacutecriture de sa formule

se fait en premier par lrsquoion neacutegatif

Formule ionique Formule statistique Nom

(Na+ Cl-) NaCl Chlorure de sodium

(Ag+ Cl-) AgCl Chlorure drsquoargent

(Cu2+ 2Cl-) CuCl2 Chlorure de cuivre II (cuivrique)

(Cu+ Cl-) CuCl Chlorure de cuivre I (cuivreux)

(Fe2+ 2Cl-) FeCl2 Chlorure de fer II (ferreux)

(Fe3+ 3Cl-) FeCl3 Chlorure de fer III (ferrique)

(NH4+ Cl-) NH4Cl Chlorure drsquoammonium

(Ca2+ 2Cl-) CaCl2 Chlorure de calcium

NITRATES NO3-

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Formule ionique Formule statistique Nom

(Ag+ NO3-) AgNO3 Nitrate drsquoargent

(K+ NO3-) KNO3 Nitrate de potassium

(Pb2+ 2NO3-) (PbNO3)2 Nitrate de plomb II

SULFATTES SO42-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Ba2+ SO42-) BaSO4 Sulfate de baryum

(Zn2+ SO42-) ZnSO4 Sulfate de zinc

(Cu2+ SO42-) CuSO4 Sulfate de cuivre II

(2Al3+ 3SO42-) Al2(SO4)3 Sulfate drsquoaluminium

(2NH4+ SO4

2-) (NH4)2SO4 Sulfate drsquoammonium

SULFURES S2-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Zn2+ S2-) ZnS Sulfure de zinc

(Pb2+ S2-) PbS Sulfure de plomb II

(2Cu+ S2-) Cu2S Sulfate de cuivre I

CARBONATES CO32-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Ca2+ CO32-) CaCO3 Carbonate de calcium (calcaire)

OXYDES O2-

Formule ionique Formule statistique Nom

(2Na+ O2-) Na2O Oxyde de sodium

(Mg2+ O2-) MgO Oxyde de magneacutesium

(2Al3+ 3O2-) Al2O3 Oxyde drsquoaluminium (alumine)

(Fe2+ O2-) FeO Oxyde de fer II

(2Fe3+ 3O2-) Fe2O3 Oxyde de fer III (rouille)

(Fe2+ 2Fe+ 4O2-) Fe3O4 Oxyde magneacutetique de fer

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MOLE ET GRANDEURS MOLAIRES

Exercice 1 Calculer les masses molaires des composeacutes suivants Ca(H2PO4)2 H2SO4 C6H12O6 C4H8 NH3 (NH4)4Fe(SO4)26H2O Al2(SO4)3 Exercice 2 Lrsquoeacuteleacutement lithium agrave lrsquoeacutetat naturel est formeacute par un meacutelange de deux nucleacuteides dont les pourcentages atomiques sont

les suivants 74 de 119923119946120788 et 926 de 119923119946

120789 Sachant que les masses drsquoune mole drsquoatome de ces nucleacuteides sont respectivement 60137 g et 70144 g Calculer la masse molaire atomique de lrsquoeacuteleacutement lithium naturel Exercice 3 Une moleacutecule de formule CxHy a pour atomiciteacute 10 et sa masse molaire est M = 54 gmol-1 Deacuteterminer la formule brute du composeacute Exercice 4 La nitroglyceacuterine est un explosif de formule C3H5O9N3 1) Calculer la masse molaire de la nitroglyceacuterine 2) Deacuteterminer sa composition centeacutesimale massique de chacun des eacuteleacutements preacutesents dans cette moleacutecule

Exercice 5 Un corps a pour formule CxHyO les coefficients x et y sont entiers Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de cette substance montre que les pourcentages en masse des eacuteleacutements C et H qursquoelle renferme sont C = 525 H = 130 1) Deacuteterminer le pourcentage en masse de lrsquooxygegravene En deacuteduire la masse molaire moleacuteculaire M de ce corps (M est

un nombre entier) 2) Calculer les valeurs des coefficients x et y

Exercice 6 1) On donne pour le fer masse molaire M = 56 gmol-1 masse volumique 120646 = 7800 kgm-3 Deacuteterminer le volume drsquoun morceau de fer de masse 150 g Quelle est la quantiteacute de matiegravere contenue dans ce morceau de fer 2) On donne pour lrsquoaluminium et le cuivre la masse molaire M et la masse volumique 120646 agrave lrsquoeacutetat solide Al 27 gmol-1 120646119912119949

=2700 kg m-3 Cu 635 gmol-1 120646119914119958=8900 kg m-3 Deacuteterminer pour chaque meacutetal le volume molaire (volume dune mole) agrave lrsquoeacutetat solide 3) On considegravere trois flacons qui contiennent agrave la mecircme

tempeacuterature et sous une mecircme pression un mecircme volume de gaz On a deacutetermineacute la masse de chaque gaz Les reacutesultats sont groupeacutes dans le tableau ci-dessous

Calculer la masse molaire de chaque gaz Deacuteterminer la quantiteacute de matiegravere de chaque gaz 4) En deacuteduire le volume molaire de chaque gaz

Quelle est la loi veacuterifieacutee par cette expeacuterience Enoncer cette loi C = 12 O=16 H=1 gmol-1 Exercice 7 Un composeacute organique qui ne contient que les eacuteleacutements carbone et hydrogegravene a pour masse molaire M = 42 gmol -1 Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de ce composeacute montre qursquoil renferme en masse six (6) fois plus de carbone que drsquohydrogegravene En deacuteduire la formule brute du composeacute eacutetudieacute Exercice 8 Un composeacute A ne contient que les eacuteleacutements carbones hydrogegravene et oxygegravene Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de ce composeacute montre que mc = 15mo et mc = 4mH mc mo et mH eacutetant les masses respectives de carbone de lrsquooxygegravene et de lrsquohydrogegravene contenues dans lrsquoeacutechantillon Sachant que la moleacutecule de A ne renferme qursquoun seul atome drsquooxygegravene 1) Deacuteterminer la formule de A 2) Calculer la masse molaire de A 3) Calculer le nombre de moles puis le nombre de moleacutecules contenues dans 115 g de A

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Exercice 9 Un ballon en verre fermeacute contient 40g de gaz dioxygegravene La tempeacuterature du gaz est 20degC et sa pression est 1013105Pa 1 Quelle est la quantiteacute de matiegravere de dioxygegravene dans le ballon 2 Quelle est la tempeacuterature absolue du gaz 3 Quel est le volume du gaz 4 On chauffe le ballon et son contenu La tempeacuterature atteint 50degC La variation du volume du ballon eacutetant

neacutegligeable deacuteterminer la nouvelle pression du gaz Exercice 10

Un ballon agrave parois eacutelastiques ne peut deacutepasser un volume de 30L sans eacuteclater On introduit dans ce ballon 20L dheacutelium He agrave 20degC et agrave une pression de 1013105Pa 1 Quelles sont la quantiteacute de matiegravere et la masse dheacutelium introduites dans le ballon 2 Le ballon est placeacute sous une cloche agrave vide On admet que la pression est la mecircme agrave linteacuterieur et agrave lexteacuterieur du

ballon et que la tempeacuterature est constante au cours de la transformation Quelle est la pression de lair sous la cloche au moment ougrave le ballon eacuteclate

3 Le mecircme ballon est lacirccheacute et seacutelegraveve agrave une altitude ougrave la tempeacuterature est de 15degC et la pression atmospheacuterique de 82104Pa Le ballon va-t-il eacuteclater (on suppose leacutegaliteacute des pressions agrave linteacuterieur et agrave lexteacuterieur du ballon)

Donneacutee M(He)=40gmol-1 Exercice 11 1) Calculer la masse volumique du dioxygegravene dans les conditions normales Deacuteterminer la densiteacute du dioxygegravene par

rapport agrave lrsquoair 2) On meacutelange 10 L de butane et 10 L de dioxygegravene Le volume obtenu est 20 L

21 Trouver la masse du meacutelange

22 Calculer la densiteacute du meacutelange

Les volumes sont mesureacutes dans les conditions normales Exercice 12 On meacutelange 10 L de dioxygegravene et 40 L de diazote pris dans les CNTP Le volume du meacutelange est 10 L La tempeacuterature du meacutelange est de 10deg C 1) Calculer la masse du meacutelange 2) Trouver la pression du meacutelange

Donneacutees C = 12gmol H = 1gmol O = 16gmol N = 14gmol Cl = 355gmol Exercice 13 Un professeur de Sciences Physiques trouve dans le laboratoire de son lyceacutee un flacon sans eacutetiquette contenant une substance solide de masse m = 460 g Pour deacuteterminer la nature de cette substance il procegravede agrave deux types danalyses

Une analyse qualitative lui permettant de deacuteterminer la preacutesence de trois eacuteleacutements chimiques dans la substance le carbone (C) lhydrogegravene (H) et loxygegravene (O)

Une analyse quantitative lui permettant de deacuteterminer la composition centeacutesimale massique du carbone et de lhydrogegravene dans la masse m de la substance C=26l H=435 Afin de deacuteterminer le nombre datomes de carbone dhydrogegravene et doxygegravene de la substance il eacutecrit sa formule brute sous la forme CxHyOz ougrave x y et z sont des entiers naturels non nuls Il reacutealise ensuite la sublimation de la masse m = 460 g de la substance dans les conditions ougrave la pression est P=498107 Pa et la tempeacuterature est t = 27degC A la fin du changement deacutetat physique il recueille un volume V = 500 cm3 de gaz supposeacute parfait

1) Calculer le pourcentage massique de loxygegravene 2) Est-ce que cette sublimation a eacuteteacute faite dans les conditions normales de tempeacuteratures et de pression (CNTP) Justifier 3) Deacuteterminer la quantiteacute de matiegravere de cette substance puis deacuteduire sa masse molaire et sa densiteacute 4) Deacuteterminer sa formule brute et proposer une formule deacuteveloppeacutee possible 5) Calculer le nombre de moleacutecules contenu dans cette substance

On donne M (H) = 1 gmol-1 M (C) = 12 g mol-1 M (0) = 16 g mol-1 constante des gaz parfaits R = 831 SI nombre drsquoAvogadro NA = 602102s mol-1

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REACTION CHIMIQUE EQUATION ndash BILAN

Exercice 1 Equilibrer les eacutequations suivantes

Exercice 3 Lrsquoaluminium reacuteagit avec lrsquooxyde de manganegravese MnO2 pour donner du manganegravese et de lrsquooxyde drsquoaluminium Al2O3

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan traduisant cette reacuteaction 2) Quelle est la masse drsquoaluminium neacutecessaire pour preacuteparer une masse de 1 kg de manganegravese

Exercice 4 On brucircle m = 5 g de soufre dans un flacon renfermant V =2L de dioxygegravene volume mesureacute dans les CNTP

1) Restera-t-il du soufre agrave la fin de la reacuteaction Si oui calculer la masse correspondante 2) Calculer la masse et le volume du produit obtenu

Exercice 5 On fait brucircler 20g drsquoun eacutechantillon de charbon de bois dans du dioxygegravene on obtient 616g de dioxyde de carbone

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan 2) Deacuteterminer le pourcentage de carbone pur contenu dans le morceau de charbon

Exercice 6 Le dioxyde de soufre peut ecirctre preacutepareacute par action de sulfure de fer (pyrite) sur le dioxygegravene Il se forme en mecircme temps de lrsquooxyde de fer Fe2O3

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction 2) Quel volume de dioxyde de soufre peut-on espeacuterer obtenir agrave partir drsquoune tonne de pyrite Calculer alors la masse et le

volume de dioxygegravene neacutecessaire Les volumes gazeux sont mesureacutes dans les CNTP 3) Le rendement de la reacuteaction est en reacutealiteacute eacutegal agrave 80 Calculer le volume de dioxyde de soufre effectivement obtenu agrave

partir drsquoune tonne de pyrite Exercice 7

1) La combustion dans du dioxygegravene de 224cm3 drsquoun corps pur gazeux de formule CnH2n + 2 a donneacute 176g de dioxyde de carbone et de lrsquoeau

11 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction

12 Trouver la formule brute de lrsquohydrocarbure

13 Ecrire les formules de Lewis et deacuteveloppeacutee de ce composeacute

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2) La combustion complegravete dans du dioxygegravene de 1 litre drsquoun hydrocarbure gazeux de formule CxHy a neacutecessiteacute 5 litres de dioxygegravene et a donneacute 3 litres de dioxyde de carbone

21 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction

22 Trouver la formule brute de lrsquohydrocarbure Volumes gazeux mesureacutes dans les CNTP

Donneacutees en gmol-1 M(C) = 12 M(H) = 1 M(O) = 16 M(Fe) = 56 Exercice 8 On meacutelange 1g de poudre drsquoaluminium et 6g de diiode I2 La reacuteaction est amorceacutee par quelques gouttes drsquoeau (catalyseur)

a) On donne Al (Z=13) et I est un halogegravene Trouver la formule du produit formeacute en vous aidant des repreacutesentations de Lewis des atomes drsquoaluminium et drsquoiode

b) Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction c) La reacuteaction srsquoarrecircte par manque drsquoun des reacuteactifs Lequel calculer la masse du produit formeacute d) Quelle est la masse restante du reacuteactif en excegraves

Donneacutees M(Al)=27gmol M(I)=127gmol Exercice 9 Une essence drsquoautomobile a une masse volumique de 700kg m-3 On la suppose constitueacutee uniquement drsquooctane C8H18

a) Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la combustion de lrsquooctane dans le moteur de lrsquoautomobile en supposant qursquoil se forme du dioxyde de carbone et de lrsquoeau

b) Le reacuteservoir drsquoessence drsquoune automobile a une capaciteacute de 50L Lorsque toute lrsquoessence qursquoil contient est consommeacutee calculer

La masse de vapeur drsquoeau et de dioxyde de carbone rejeteacutee dans lrsquoatmosphegravere

La masse du dioxygegravene consommeacute

La masse drsquoair qui a circuleacute dans les tubulures du moteur sachant qursquoen nombre de moles la composition de lrsquoair est 80 de diazote N2 et 20 de dioxygegravene O2 On donne en gmol les masses molaires atomiques H 1 C 12 N 14 O 16 Exercice 10 Un meacutelange des deux alcanes propane (C3H8) et butane (C4H10) est soumis agrave une combustion eudiomeacutetrique en preacutesence de 112 cm3 de dioxygegravene Apregraves la combustion et le refroidissement des produits il se produit 68cm3 dioxyde de carbone(C02) et de lrsquoeau

1) Ecrire les eacutequations des reacuteactions qui ont lieu

2) Deacuteterminer la composition du meacutelange des alcanes sachant que tous les volumes sont mesureacutes dans les mecircmes conditions de tempeacuterature et de pression On donnera le volume de chacun des alcanes ainsi que le pourcentage (en quantiteacute de matiegravere) de chacun drsquoeux dans le meacutelange Exercice 11 On dispose drsquoun meacutelange drsquooxyde de fer II FeO et drsquooxyde de Fer III Fe2O3 de masse totale m=897g On fait reacuteagir ce meacutelange agrave haute tempeacuterature avec du dihydrogegravene Il se forme alors du Fer et de lrsquoeau

1) Ecrire les eacutequations bilan des deux reacuteactions 2) On obtient 292g drsquoeau et les deux oxydes ont disparu Deacuteterminer la composition initiale du meacutelange crsquoest-agrave-dire les

masses des deux oxydes

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GENERALITES SUR LES SOLUTIONS AQUEUSES

Donneacutees en gmol-1 M(C) = 12 M(H) = 1 M(O) = 16 M(Fe) = 56 M(Al) = 27 M(S) = 32 M(Na) = 23 M(N) = 14 M(Ca) = 40 M(Cl) = 355 Exercice 1 1) Donner les noms des ions suivants K+ Mg2+ Al3+ O2- SO4

2- H3O+ MnO4- Cr2O7

2- 2) Donner les formules des composeacutes ioniques dont les noms sont chlorure de potassium chlorure de magneacutesium

oxyde de magneacutesium carbonate drsquoaluminium nitrate drsquoargent Exercice 2 1) Quelle masse de sulfate drsquoaluminium Al2(SO4)3 faut-il dissoudre dans de lrsquoeau pour obtenir 500 cm3 drsquoune solution

de concentration 002 mol L-1 en ion Al3+ 2) Quelle est alors la valeur de la concentration en ion sulfate

Exercice 3 1) On dissout 5 g de cristaux de chlorure de sodium dans de lrsquoeau On complegravete par de lrsquoeau le volume agrave 500 mL

Trouver la concentration molaire C de la solution Calculer [Na+] et [Cl-] 2) On dispose de 200 mL drsquoune solution de sulfate de sodium de concentration molaire C = 210-2 molL-1

ndash Calculer la masse de sulfate de sodium Na2SO4 contenue dans la solution ndash Calculer [Na+] et [SO4

2-] Exercice 4 1) On dissout sans variation de volume 342 g de sulfate drsquoaluminium dans 500 mL drsquoeau

ndash Calculer la concentration massique puis la concentration molaire C de la solution ndash Calculer les concentrations molaires des ions aluminium et sulfate

2) On preacutepare 250 mL de solution de sulfate de potassium en dissolvant dans lrsquoeau 435 g de solide ionique K2SO4

ndash Calculer la concentration molaire de chacun des ions preacutesents en solution ndash Quel volume drsquoeau faut-il ajouter aux 250 mL de la solution preacuteceacutedente pour obtenir une solution telle que lrsquoon

ait [SO42-] = 002 molL Exercice 5 Une solution A de volume VA = 05 L contient 012 mol de nitrate de sodium Une solution B de volume VB = 15 L a eacuteteacute obtenue par dissolution dans lrsquoeau de 125g de nitrate de calcium solide ionique de formule Ca(NO3)2 1) On preacutelegraveve agrave la pipette 10 cm3 de la solution A Calculer le nombre de moles de chacun des ions preacutesents dans

cette prise drsquoessai 2) On meacutelange dans une fiole jaugeacutee 10 cm3 A 20 cm3 de la solution B et on complegravete avec de lrsquoeau jusqursquoagrave ce que

le volume total soit de 100 cm3 Calculer la concentration de chacun des ions dans cette derniegravere solution On donne masses molaires en gmol-1 nitrate de sodium 85 nitrate de calcium 164 Exercice 6

Compleacuteter le tableau

Formule C ( molL-1) [anion] (molL-1) [cation] (molL-1)

MgSO4 0035

CaCl2 0104

Na2CO3 027

Na3PO4 0063

FeCl3 057

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SOLUTIONS AQUEUSES ACIDES

Exercice 1 Questions des cours 1-1 Parmi des produits drsquousage courant utiliseacutes comme boissons condiments ou produits drsquoentretien meacutenager que vous reconnaissez distinguer ceux qui correspondent agrave des solutions acides 1-2 Rappeler leurs couleurs prises avec un indicateur coloreacute de votre choix 2-1 Que peut-on mettre en eacutevidence expeacuterimentalement lors de la dissolution du chlorure drsquohydrogegravene dans lrsquoeau 2-2 Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction qui accompagne cette mise en solution du chlorure drsquohydrogegravene dans lrsquoeau 3- Le chlorure drsquohydrogegravene est-il un composeacute ionique ou moleacuteculaire 4- Que se passe t-il quand on verse du nitrate drsquoargent dans une solution drsquoacide chlorhydrique 5-1 Peut-on identifier un acide au laboratoire en le goucirctant ou en le touchant 5-2 Que faut-il faire dans le cas eacutecheacuteant Exercice 2 Le gaz chlorure drsquohydrogegravene est un composeacute moleacuteculaire formeacute drsquoun atome drsquohydrogegravene et drsquoun atome de chlore il est obtenu en faisant reacuteagir agrave chaud de lrsquoacide sulfurique sur du chlorure de sodium On le recueille dans un flacon en plastique par deacuteplacement drsquoair 1- Ecrire la formule du gaz chlorure drsquohydrogegravene 2- Donner le scheacutema du montage 3- Comment pouvez-vous vous assurer que le flacon est entiegraverement rempli 4- Rappeler les proprieacuteteacutes du gaz chlorhydrique Exercice 3 Texte Scientifique solution acide et solution basique Preacuteparation des solutions drsquoinfusion drsquooseille du jus de citron du jus de tamarin de solution de lessive de cendre Mettons deux centimegravetres cubes de chaque substance dans un tube agrave essai Dans chaque tube versons quelques gouttes de BBT Nous disposons de deux tubes agrave essai lrsquoun contenant de lrsquoacide chlorhydrique et lrsquoautre de lrsquoeau distilleacutee avec chacun quelques gouttes de BBT Les tubes contenant lrsquoacide chlorhydrique la solution drsquoinfusion drsquooseille du jus de citron du jus de tamarin virent au jaune avec le BBT Le tube contenant la solution de lessive de cendre donne une coloration bleue avec le BBT tandis que lrsquoeau distilleacutee reste verte avec le BBT Questions 1- Que signifie BBT 2- Le titre du texte est-il conforme Si non ameacuteliorer ce titre 3- Comment preacutepare-t- on la solution drsquoinfusion drsquooseille le jus de citron 4- Comment preacutepare-t- on la solution drsquoacide chlorhydrique agrave partir drsquoune solution commerciale tregraves concentreacutee 5- Relever les solutions acides citeacutes dans ce texte

Exercice 4

1- Une solution de volume V = 250 mL est obtenue en dissolvant 12 mmol de saccharose dans de lrsquoeau Quelle est la

concentration molaire de saccharose 2- Quelle est la quantiteacute drsquoacide benzoiumlque contenue dans un volume V = 23 mL drsquoune solution drsquoacide benzoiumlque agrave la

concentration molaire C = 1510-2 molL-1 Exercice 5 1-1 Un adolescent doit absorber 75 mg de vitamine C de masse molaire M = 176 g mol par jour Quelle est la quantiteacute de vitamine C correspondante 1-2 Un jus de fruit contient de la vitamine C agrave la concentration molaire C = 23 mmolL-1Quel volume de jus de fruit un adolescent doit-il boire dans la journeacutee pour absorber sa quantiteacute quotidienne de vitamine C 2) Les boissons au cola contiennent de lrsquoacide phosphorique H3PO4 Leur concentration molaire en acide phosphorique est de lrsquoordre de 15 mmolL-1 Quelle est la concentration massique en acide phosphorique Exercice 6 1- Les boissons au cola contiennent de lrsquoacide phosphorique H3PO4 Leur concentration molaire en acide phosphorique

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est de lrsquoordre de 15 mmolL-1 Quelle est la concentration massique en acide phosphorique

2- Lrsquohextril est une solution de bain de bouche Le principe actif de ce meacutedicament est lrsquohexeacutetidine de formule brute

C21H45N3 Calculer sa concentration molaire sachant que sa concentration massique est 1 gL-1

Exercice 7

On a un meacutelange sous forme de poudre de cuivre de zinc et daluminium On ajoute de lacide chlorhydrique en excegraves agrave 105 g de ce meacutelange Apregraves reacuteaction il reste un reacutesidu solide de 24 g et le gaz qui sest deacutegageacute lors de lattaque par lacide occupe un volume de 566 L

1- Ecrire les eacutequations entre lacide chlorhydrique les meacutetaux attaquables

2- Quelle est la nature du gaz deacutegageacute Justifier votre reacuteponse

3- Calculer la composition du meacutelange en pourcentage massique

On donne M(Cu)=635 M(Al)=27 M(Zn)=654 g mol-1 volume molaire 224 Lmol-1 on rappelle que lrsquoacide nrsquoattaque pas le cuivre Exercice 8 1) Rappeler quelques consignes de seacutecuriteacute sur la consommation et lrsquoutilisation des produits acides 2) A quels ions sont dues les proprieacuteteacutes acides drsquoune solution 3) A 20degC 1 litre drsquoeau peut dissoudre 475L de chlorure drsquohydrogegravene si la dissolution srsquoeffectue sans variation de volume (Vm = 24 Lmol-1) 3-a) Calculer la concentration de la solution (H+ Cl-) 3-b) En deacuteduire la concentration des ions responsables agrave lrsquoaciditeacute de cette solution 3-c) Quelle la concentration des ions qui preacutecipite avec le nitrate drsquoargent

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SOLUTIONS AQUEUSES BASIQUES

Exercice1 1 Recopier et compleacuteter les phrases suivantes a) Dans une solution aqueuse dhydroxyde de sodium lion responsable de la basiciteacute est lion __________ lion __________ est lion Na+ b) Il faut toujours refermer un flacon de pastilles de soude et le conserver dans un endroit sec car ces pastilles absorbent lhumiditeacute de lair elles sont donc __________ Elles sont aussi deacuteliquescentes car les pastilles se __________ lentement dans cette humiditeacute c) Lhydroxyde de sodium est un produit corrosif car il peut exercer une action destructrice sur les __________ __________ Il faut donc porter des __________ pour le manipuler d) La solution dhydroxyde de sodium conduit le courant eacutelectrique Elle contient donc des __________ Lors de la dissolution leau a totalement __________ les moleacutecules dhydroxyde de sodium selon leacutequation bilan NaOH rarr ________ + ________ e) La solution de kheacutemeacute est une solution __________ car si on y ajoute quelques gouttes de __________ elle prend une coloration rose violaceacutee 2 Reacutepondre par vrai ou faux les phrases suivantes a) En preacutesence de BBT la solution de cendre prend la couleur bleue b) Les proprieacuteteacutes basiques de la soude sont dues aux ions Na+ c) Le cuivre et les ions hydroxyde forment un preacutecipiteacute bleu d) En meacutelangeant une solution de sulfate de zinc avec un tregraves gros excegraves de soude on obtient une solution e) En preacutesence de BBT le meacutelange formeacute de 1 mL dacide chlorhydrique deacutecimolaire et de 10 mL de soude molaire est bleu 3 Recopier les propositions justes et corriger celles qui sont fausses a) En meacutelangeant une solution de nitrate de cuivre et une solution de chlorure dhydrogegravene on obtient un preacutecipiteacute bleu dhydroxyde de cuivre b) Pour preacuteparer 1L de solution de soude agrave 01 molL-1 (deacutecimolaire) Abdoulaye pegravese 04g dhydroxyde de sodium exempt dhumiditeacute Il les introduit dans une fiole jaugeacutee de 1 L et complegravete jusquau trait de jauge avec de leau distilleacutee c) En meacutelangeant une solution de sulfate de fer (III) et une solution dammoniaque on obtient un preacutecipiteacute vert dhydroxyde de fer (III) d) En introduisant un excegraves de sulfate de zinc dans une solution dilueacutee de kheacutemeacute on obtient un abondant preacutecipiteacute blanc La solution de kheacutemeacute contient donc des ions OH- qui forment avec les ions Zn(II) un preacutecipiteacute de formule Zn(OH)2 e) En preacutesence de pheacutenolphtaleacuteine le liquide de batterie prend une coloration violette Si on ajoute 10 mL de solution de kheacutemeacute concentreacutee agrave 1 mL de liquide de batterie dilueacute en preacutesence de pheacutenolphtaleacuteine on obtient une solution incolore Exercice2

3- Votre professeur vous donne deux flacons A et B sans eacutetiquette contenant des solutions incolores et vous demande de les reconnaicirctre Pour cela il vous fait reacutealiser les tests suivants a) Donner le nom de la solution A en expliquant comment vous ecirctes arriveacute agrave cette conclusion

b) Donner le nom de la solution B en expliquant comment vous ecirctes arriveacute agrave cette conclusion 4- Sur les marcheacutes du Seacuteneacutegal on trouve un produit appeleacute kheacutemeacute Il se preacutesente sous la forme deacutecailles blanches et

est fortement corrosif Il est utiliseacute pour fabriquer du savon et comme produit de nettoyage a) Vous voulez preacuteparer 500 mL de solution aqueuse agrave 4 gL-1 de kheacutemeacute (solution A) Encadrer parmi la liste dappareils suivants ceux qui vous seront neacutecessaires balance ndash pipette de 5 mL ndash ballon rond de 500 mL ndash fiole jaugeacutee de 05L ndash entonnoir ndash pissette ndash fiole jaugeacutee de 100mL ndash gants de protection ndash spatule ndash eacuteprouvette gradueacutee de 1 L Deacutecrivez le mode opeacuteratoire de la dissolution b) Le marchand affirme que le kheacutemeacute est de la soude Proposez deux tests qui vont vous permettre de veacuterifier cette affirmation

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c) En supposant que laffirmation du marchand est vraie calculer la concentration molaire de la solution A d) Pour veacuterifier si le kheacutemeacute est de lhydroxyde de sodium pur Michel propose dintroduire assez de solution de sulfate de cuivre pour preacutecipiter tous les ions OH- contenus dans 100 mL de solution A puis de peser le preacutecipiteacute sec - Ecrire leacutequation bilan traduisant la reacuteaction de preacutecipitation - La masse de preacutecipiteacute obtenue apregraves filtration et seacutechage est m = 035 g Le kheacutemeacute est-il de lhydroxyde de sodium pur 3- Au cours dun repas Marcel affirme que le jus de bissap blanc quil est en train de boire est plus acide que le jus de tamarin que boit Demba Demba nest pas daccord Pour trancher ce diffeacuterend ils amegravenent les deux solutions au laboratoire et procegravedent au test suivant - Ils introduisent 50 mL de bissap blanc dans un beacutecher A et 50 mL de jus tamarin dans un beacutecher B Ils ajoutent 5 gouttes de BBT et 50 mL de solution de soude dilueacutee La solution contenue dans le beacutecher A se colore en vert alors que la solution contenue dans le beacutecher B se colore en bleu Ils en concluent que Marcel avait raison Justifier cette affirmation Donneacutees Masses molaires en gmol-1 H 1 - O 16 - Na 23 - Cu 635 Exercice3 On meacutelange -100mldrsquoune solution de soude 10-2molL-1 -et 200ml de solution drsquohydroxyde de calcium 10-3molL-1 Faites lrsquoinventaire des diffeacuterentes espegraveces en solution calculer les concentrations molaires respectives Exercice 4 On dispose de 5 mL drsquoune solution de potasse KOH Elle renferme en masse 25 de potasse pure Sa densiteacute par rapport agrave lrsquoeau est d = 13

1) Calculer la concentration molaire C de la solution On dilue la solution preacuteceacutedente agrave 15 litre Calculer la concentration molaire Crsquo de la nouvelle solution

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NOTION DE PH INDICATEURS COLORES

Exercice 1 Deacuteterminer les pH des solutions suivantes a) Acide chlorhydrique de concentration 210-2 molL-1 b) Acide nitrique de concentration 4510-3 molL-1 c) Soude de concentration 510-2 molL-1 d) Potasse de concentration 3110-4 molL-1 Les solutions sont prises agrave 25oC Exercice 2 La concentration des ions hydroxyde dans une solution aqueuse est eacutegale agrave 10-4molL-1 Calculer 1) La concentration des ions hydronium 2) Le pH de cette solution 3) Quelle est la couleur prise dans cette solution par - le BBT - la pheacutenolphtaleacuteine - lrsquoheacutelianthine Exercice 3 On dispose drsquoune solution de soude ( Na + + HO ndash ) de concentration de pH = 12 1 Calculer 11la concentration des ions oxonium 12 la concentration des ions hydroxyde 2 On veut diluer cette solution pour obtenir une solution agrave pH = 11 Pour cela on prend un volume v1 = 50 mL de la solution concentreacute et on ajoute de lrsquoeau Quel volume drsquoeau faut-il ajouter Exercice 4 Les questions sont indeacutependantes 1 A 60degC le pH de lrsquoeau pure est 65 Calculer les concentrations des ions hydronium et hydroxyde agrave cette tempeacuterature Calculer le produit ionique de lrsquoeau agrave cette tempeacuterature

2 A 50degC le produit ionique de lrsquoeau est 5610-14 Trouver agrave cette tempeacuterature le pH de lrsquoeau pure Exercice 5 Les questions sont indeacutependantes 1 A la tempeacuterature de 37 degC le pK e est eacutegal agrave 1372 a) Quel est le pH drsquoune solution neutre agrave cette tempeacuterature b) Un sang de pH eacutegal agrave 739 est-il neutre 2 A 10cm3 drsquoune solution de chlorure drsquohydrogegravene on ajoute 40cm3 drsquoeau et on obtient alors une solution de pH=27 Quelle est la concentration de la solution de chlorure drsquohydrogegravene initiale 3 on meacutelange 20cm3 drsquoune solution chlorhydrique de pH=31 avec 10cm3 de solution chlorhydrique de pH=23 Deacuteterminer le pH du meacutelange obtenu Exercice 6 Pour eacutevaluer le pH dune solution aqueuse (S) on effectue divers preacutelegravevements agrave lrsquoaide de beacutechers On ajoute ensuite dans chacun des beacutechers un indicateur coloreacute On obtient les reacutesultats suivants

Heacutelianthine Bleu de bromocreacutesol

Bleu de bromothymol

rouge de meacutethyle

couleur de la solution orange vert jaune orange

1) Evaluer le pH de la solution (S) en utilisant les reacutesultats ci-dessus et le tableau suivant

Indicateur Teinte Zone de virage Teinte

Heacutelianthine rouge 31 - 44 jaune

Bleu de bromocreacutesol jaune 38 - 54 bleu

Bleu de bromothymol jaune 60 ndash 76 bleu

rouge de meacutethyle rouge 42 ndash 62 jaune

2) Lrsquoutilisation de lrsquoun des indicateurs coloreacutes est superflue Quel est cet indicateur Expliquer 3) Apregraves deacutetermination du pH de la solution agrave lrsquoaide drsquoun pH-megravetre on calcule la valeur de la concentration en ions hydroxyde On trouve [OH-] = 210-10 molL-1 Quelle est la valeur mesureacutee du pH de la solution (S) Cette valeur est-elle en accord avec le reacutesultat obtenu agrave lrsquoaide des indicateurs coloreacutes

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41

hp 42

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IA RUFISQUE LYCEE DE KOUNOUNE

DEVOIR Ndeg1 DE

SCIENCES PHYSIQUES

Classe 2nde S 20152016

Dureacutee 2 heures

Prof MDiagne

Email diagnensisyahoofr

Exercice1 (6pts)

1) On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant 20g drsquohydrogegravene et 200g drsquooxygegravene apregraves

jaillissement de lrsquoeacutetincelle et refroidissement

c) Quelles sont la nature et la masse du gaz restant (2pts) d) Quelle est la masse drsquoeau obtenue (1pt)

2) a) Calculer le volume drsquohydrogegravene neacutecessaire pour faire disparaicirctre 200ml drsquooxygegravene (1pt)

b) Si le meacutelange srsquoeffectue dans les proportions ougrave VH=2VO exprimer le volume du meacutelange gazeux

en fonction du volume de dihydrogegravene (1pt)

c) calculer le volume de ce meacutelange gazeux (1pt)

Exercice2 (8pts)

Lrsquoenregistrement 1 ci-dessous repreacutesente dans le reacutefeacuterentiel terrestre les positions Ei drsquoun enfant en

rollers sur un tremplin Ces positions sont inscrites agrave intervalles de temps eacutegaux = 020 s agrave lrsquoeacutechelle 120783

120784

1- Sans effectuer de calculs quel est le qualificatif (rectiligne circulaire ou curviligne) que lrsquoon peut attribuer aux diffeacuterentes portions de trajectoire prise successivement par le mobile Justifier la reacuteponse (15pt)

2- Entre quels points le mouvement est-il rectiligne uniforme Calculer alors sa vitesse Repreacutesenter le

vecteur vitesse instantaneacute en 119959ሬሬԦ120783120782 en E10 (25pt= 05 +1+1) 3- Calculer sa vitesse moyenne entre E0 et E6 (1pt) 4- Deacuteterminer les valeurs de 119959120785 et 119959120783120790 vitesses instantaneacutees du point E aux instants t3 et t18 Repreacutesenter

les vecteurs vitesse 119959ሬሬԦ120785 et 119959ሬሬԦ120783120790 (3pts)

NB Repreacutesenter ces vecteurs vitesse en utilisant comme eacutechelle 1 cm 2 ms-1

Exercice3 (6pts)

Un disque horizontal tourne autour drsquoun axe vertical ∆ passant par son centre O Une petite lampe dont

le filament est quasi ponctuel est fixeacute sur le disque agrave la distance d=25cm du centre Elle eacutemet des

eacuteclairs tregraves brefs seacutepareacutes par des intervalles de temps eacutegaux τ =002s La figure suivante

(lrsquoenregistrement 2) reproduit la photographie des positions successives L1 L 2 helliphellip de la lampe au cours

de son mouvement agrave lrsquoeacutechelle120783

120783120782

1) Quelle est la nature du mouvement de la lampe (05pt) 2) Deacutefinir la peacuteriode et la freacutequence (1pt) 3) Calculer la peacuteriode la freacutequence et la vitesse angulaire de rotation du disque (15pt) 4) Quelle est la vitesse de la lampe (1pt)

5) Dessiner le vecteur vitesse de la lampe aux points L1 L5 et L8 en prenant pour eacutechelle 1cm rarr 1ms (15pt) Le vecteur vitesse est-il constant au cours du mouvement (05pt)

hp 43

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Document agrave rendre avec la copie

Classe 2nde S

Preacutenom(s) Nom

Lrsquoenregistrement 1

Lrsquoenregistrement 2

hp 44

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LYCEE TAMBA COMMUNE Anneacutee scolaire 2011-2012 Classes 2nde SA 2nde SB et 2nde SC Prof MDIAGNE-MCOULIBALY

DEVOIR DE SCIENCES PHYSIQUES NdegI IDU PREMIER SEMESTRE

Exercice1 1-1 Donner la structure eacutelectronique la formule eacutelectronique et le scheacutema de Lewis

des eacuteleacutements suivants F(Z=9) Na(Z=11) Mg(Z=12) Ca (Z=20) 1-2 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode du tableau de classification appartient chaque eacuteleacutement

1-3 Quels ions ont ndashils tendance agrave donner Exercice2

Soit 119927120783120787120785120785 un noyau de lrsquoatome de phosphore

2-1 Deacuteterminer le nombre de protons de neutrons et drsquoeacutelectrons de lrsquoatome

2-2 Calculer la masse du noyau et celle de lrsquoatome Faire la comparaison 2-3 Quelle est la charge de lrsquoatome 2-4 Quelle est la charge du noyau

2-5 Donner la formule eacutelectronique du phosphore son scheacutema de Lewis et sa place dans le tableau de classification peacuteriodique

Donneacutees mpasympmnasymp167 10-27kg=1u meacute=91 10-31kg e=charge eacuteleacutementaire=1610-

19C Exercice3

Une bille de poids P = 50N est maintenue en eacutequilibre le long drsquoun plan inclineacute drsquoun angle α = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontal agrave lrsquoaide drsquoun fil (voir figure)

3-1 Faire le bilan des forces qui srsquoexercent sur la bille

3-2 Repreacutesenter ces forces sans tenir compte de lrsquoordre de

Grandeur On preacutecisera si la force consideacutereacutee est une

force de contact ou agrave distance

3-3 En choisissant un repegravere orthonormeacute dont lrsquoaxe xrsquox est

parallegravele au plan inclineacute et orienteacute vers le haut et un axe yrsquoy orienteacute aussi vers le haut deacuteterminer les coordonneacutees

de chaque force dans ce repegravere

3-4 Sachant que la somme vectorielle de ces forces est nulle Calculer alors lrsquointensiteacute de

la tension du fil et de la reacuteaction du plan

hp 45

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3-5 Quelles sont les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par la bille sur le plan inclineacute

Repreacutesenter cette force sur un autre scheacutema Exercice4

Dans le repegravere (O119946Ԧ119947Ԧ) sont repreacutesenteacutees des forces 119917ሬሬԦ1 119917ሬሬԦ2et 119917ሬሬԦ 3 avec F1=10N F2=15N

et F3=20N 4-1 Deacuteterminer les coordonneacutees de chaque force

4-2 En deacuteduire les coordonneacutees de 119917ሬሬԦ reacutesultante des trois forces On donne 120630=30deg y

119917ሬሬԦ2 120630 119946Ԧ

xrsquo 119947Ԧ 119917ሬሬԦ1 x

119917ሬሬԦ 3

Complexe Islamique Daroul Imane 20162017 Dureacutee 3H

Prof MDiagne

2nde S

COMPOSITION DE SCIENCES PHYSIQUES DU 1ER SEMESTRE CHIMIE (8points)

Exercice1 (5pts) Donneeacute mpasymp 119950n= 16710-27kg meacute=9110-31kg

Soit deux espegraveces chimiques repreacutesenteacutees par 119935119937120783119912120783

1 et 119935119937120784119912120784

2

1- La charge eacutelectrique du noyau X1 est eacutegale agrave 19210-18C 11 Deacuteterminer la valeur du numeacutero atomique Z1 de lrsquoespegravece X1

12 La masse du noyau de X1 est eacutegale agrave 400810-26kg Deacuteterminer le nombre de masse de A1 de lrsquoespegravece X1 En deacuteduire le nombre de neutrons N1 qursquoil contient

2- Sachant que X2 est isotope de X1 et que le nombre de neutron N2 de lrsquoespegravece X2 est tel que N2=N1 +2 Exprimer le nombre de masse A2 en fonction de N1 et de Z1 puis calculer A2

3- Etablir la formule eacutelectronique de lrsquoeacuteleacutement X2 dans quelle peacuteriode et dans quelle colonne de la classification se trouve lrsquoeacuteleacutement correspondant identifier lrsquoeacuteleacutement par

son symbole et son nom Exercice2 (3pts)

1) Ecrire les formules de Lewis des atomes suivants hydrogegravene (Z=1) carbone(Z=6)

oxygegravene(Z=8) chlore(Z=17) et soufre(Z=16) 2) Ecrire les formules de Lewis puis les formules deacuteveloppeacutees des composeacutes suivants

H2O2 H2SO4 H2CO3 PCl3 C3H6 3) Compleacuteter le tableau suivant

Nom du composeacute Formule ionique Formule statistique

Carbonate de helliphelliphellip (2Li+ + 119914119926120785120784minus)

Sulfate drsquoammonium

Phosphate de helliphelliphellip Ca3(PO4)2

( Al3+ + 3Cl-)

Oxyde de magneacutesium

Physique (12points)

hp 46

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Exercice1 (4 pts) Un solide (S) de poids P=5N accrocheacute comprime un ressort de raideur k=100Nm

repose sans frottement sur une table inclineacute drsquoun angle 120514 =30deg par rapport agrave lrsquohorizontale La direction du ressort du ressort est parallegravele au plan inclineacute

1) Repreacutesenter les forces suivantes (15pt)

a) La reacuteaction 119825ሬሬԦ que la table exerce sur lrsquoobjet

b) La tension 119827ሬሬԦ que le ressort exerce sur lrsquoobjet

c) Le poids 119823ሬሬԦ que la terre exerce sur lrsquoobjet

2) Sachant que 119823ሬሬԦ + 119827ሬሬԦ + 119825ሬሬԦ =119822ሬሬԦ deacuteterminer les intensiteacutes de 119827ሬሬԦ et de 119825ሬሬԦ (2 pts) 3) En deacuteduire lrsquoallongement x du ressort (05 pt)

Exercice 2(4pts)

On eacutetalonne un ressort agrave lrsquoaide de diffeacuterentes masses marqueacutees On note l O la longueur agrave vide du ressort On dresse le tableau ci-dessous m(g) 150 300 550 700 900

l (cm) 12 20 32 42 52

1) Repreacutesenter la courbe P=f(l) en prenant g=10Nkg (1pt)

Echelle En abscisse 1cm pour l =4cm En ordonneacutee 1cm pour 05N 2) En deacuteduire une relation entre P et l (1pt)

3) Deacuteterminer la longueur agrave vide du ressort et sa constante de raideur k (1pt) 4) Quelle doit ecirctre la longueur du ressort pour une masse m=490g en deacuteduire

lrsquoallongement correspondant (1pt)

Exercice 3(4pts) Une table agrave coussin drsquoair permet drsquoeacutetudier le mouvement drsquoun solide

On a repreacutesenteacute ci-dessous les traceacutes donneacutes par deux solides A et B en mouvement sur la table La dureacutee seacuteparant deux points conseacutecutifs est de 10ms

Voici agrave lrsquoeacutechelle 120783

120783120782 la repreacutesentation des enregistrements

1) Indiquer pour chaque essai la nature du mouvement du solide Justifier (1pt) 2) Calculer la vitesse du solide A en ms arrondi agrave 001pregraves (1pt) 3) Le solide B se deacuteplace de B0 agrave B5

a) Calculer la vitesse moyenne entre B2 et B3 (1pt) b) Deacuteterminer les caracteacuteristiques du vecteur vitesse instantaneacutee du solide B au point B4

(1pt)

hp 47

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Fin de sujet

Complexe islamique Daroul Imane Anneacutee Scolaire 2016 - 2017

MDIAGNE 120784119951119941 119930

DEVOIR 1 DE SCIENCES PHYSIQUES ( SEMESTRE 2 02 HEURES)

EXERCICE 1 (5points)

On dispose drsquoune masse de 258g de fer que lrsquoon fait brucircler dans un flacon de dioxygegravene dont le volume

est 500cm3 Il se forme alors de lrsquooxyde magneacutetique de fer( Fe3O4 )

La masse volumique du dioxygegravene est eacutegale agrave 12gL-1 dans les conditions de lrsquoexpeacuterience

1- Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction

2- Dresser le tableau drsquoavancement permettant drsquoeacutetudier la transformation

3- Deacuteterminer lrsquoavancement maximale xmax Quel est reacuteactif utiliseacute en deacutefaut

4- Calculer la masse de lrsquooxyde magneacutetique de fer formeacutee

5- Quelle est la masse restante du reacuteactif en excegraves

6- En reacutealiteacute il se forme une masse m2=2g de lrsquooxyde magneacutetique de fer Calculer le rendement η de

cette reacuteaction M(Fe)=56gmol-1

Exercice2 (3points)

Equilibrer les eacutequations suivantes

a) NH3 + O2 rarr NO + H2O

b) CO + Fe3O4 rarr CO2 + Fe

c) Fe + H3O+ Fe2+ + H2 + H2O

hp 48

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d) CnH2n + O2 rarr CO2 + H2O

Exercice3 (6points)

Une tension parallegravele au plan inclineacute est appliqueacutee en

A sur la circonfeacuterence dun disque de masse M = 4 kg

et de rayon R = 10 cm Si le disque roule sans glisser

autour de I (point de contact entre le plan inclineacute et le

disque)

1- En appliquant le theacuteoregraveme des moments quelle

doit ecirctre la valeur de la tension dans la corde

on donne g=10Nkg

2- Donner les caracteacuteristiques de 119929ሬሬԦ au point I

Exercice4 (6points)

Une poutre OC de poids P=100 N et de longueur L

supporte une charge de Prsquo=300 N agrave son extreacutemiteacute droite

en C Un cacircble AB relieacute agrave un mur maintient la poutre en

eacutequilibre

(a) En appliquant le theacuteoregraveme des moments quelle doit

ecirctre la tension dans le cacircble (axe est en O)

(b) Quelles sont les composantes (horizontale et verticale) de la force exerceacutee par le mur sur la

poutre

PRENOM NOM COMPLEXE ISLAMIQUE DAROUL IMANE CLASSE 2S

Juillet 2017 Dureacutee 3 h 30 Prof MDiagne

C O M P O S I T I O N N deg 2 d e S P

TOUT DOCUMENT INTERDIT Lrsquousage de calculatrices scientifiques agrave meacutemoire est autoriseacute

Les reacutesultats numeacuteriques doivent ecirctre preacuteceacutedeacutes drsquoun calcul litteacuteral La preacutesentation et la reacutedaction font partie du sujet et interviennent dans la notation

CHIMIE

Exercice 1 sur 4 points On reacutealise un meacutelange drsquooxyde de fer Fe2O3 et de poudre drsquoaluminium puis on deacuteclenche la reacuteaction on obtient du fer Fe et de lrsquooxyde drsquoaluminium Al2O3

1 Ecrire et eacutequilibrer lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction (05 point) 2 Quelles masses drsquooxyde de fer et drsquoaluminium pris en proportions stœchiomeacutetriques faut-il meacutelanger pour obtenir 196 g de fer (1 point) 3 On fait reacuteagir 200 g drsquooxyde de fer et 85 g drsquoaluminium 31 Quel est le reacuteactif limitant Justifier (1 point) 32 Calculer les masses des produits formeacutes et du reacuteactif restant (15 point) Donneacutees Masses molaires atomiques en gmol Fe 56 O 16 Al 27 Exercice 2 sur 4 points

hp 49

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Une solution A de volume VA=05L contient 012 mol de nitrate de sodium (NaNO3)Une solution B de volume VB=15L a eacuteteacute obtenue par dissolution dans lrsquoeau de 492 g de nitrate de calcium solide ionique de formule Ca(NO3)2 1 Calculer la concentration molaire de la solution A (05 point) 2 Calculer la concentration molaire de la solution B (05 point) 3 Ecrire les diffeacuterentes eacutequations de dissolution (1 point) 4 On meacutelange dans une fiole jaugeacutee 10cm3 de la solution A et 20cm3 de la solution B et on complegravete avec de lrsquoeau jusqursquoagrave ce que le volume total soit de 100cm3

41 Calculer la concentration molaire de chacun des ions preacutesents dans le meacutelange (15 point) 42 Veacuterifier la neutraliteacute eacutelectrique du meacutelange (05 point) Donneacutees Masses molaires atomiques en gmol Na 23 O 16 S 32 Ca 40 N 14

PHYSIQUE Exercice 1 sur 35 points Une tige homogegravene OA de masse m=100g de longueur l peux tourner dans un plan vertical autour drsquoun axe

horizontal (∆) passant par O un fil accrocheacute en un point B tel que BA = 120783

120785 OA exerce sur la tige une tension T

horizontale lrsquoeacutequilibre la tige forme un angle α=45deg avec la verticale

1 Repreacutesenter toutes les forces qui srsquoexercent sur la tige (075 points) 2 Calculer la tension du fil (15 points) 3 Deacuteterminer les caracteacuteristiques de la reacuteaction de lrsquoaxe en O sur la tige (125 points)

Exercice 2 sur 3 points On considegravere le circuit eacutelectrique ci-dessous On donne I = 15 A I1= 05 A I3 = 04 A et I5 = 06 A

11 Deacuteterminer les intensiteacutes I2 I4 I6 I7 I8 (125 points) 12 Quel est le nombre drsquoeacutelectrons fourni par le geacuteneacuterateur en une seconde (025 point) 2 On place un ampegraveremegravetre dans le circuit pour mesurer lrsquointensiteacute du courant principal I Sachant que lrsquoampegraveremegravetre

de classe 15 comportent 150 divisions et possegravede les calibres suivants 05A 1A 2A et 5A 21 Quel est le calibre le mieux adapteacute pour la mesure de lrsquointensiteacute du courant principal Justifier(05 point) 22 Trouver la lecture correspondante (05 point) 23 Calculer lrsquoincertitude absolue ΔI et lrsquoincertitude relative (05 point)

Exercice 3 sur 55 points Partie A

hp 50

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Dans une partie de circuit repreacutesenteacute ci-dessous on a mesureacute les tensions suivantes UAB = 20 V UAC = 60 V UAE = 48 V et UAD = 80 V 1 Preacuteciser sur le scheacutema le branchement et les bornes du voltmegravetre pour mesure la tension UAC 2 Le multimegravetre utiliseacute possegravede plusieurs calibre 1 000 V 200 V 20 V 2 V et 200 mV Quel est le calibre le mieux adapteacute agrave la mesure de UAC 3 Repreacutesenter les flegraveches correspondant aux tensions UAC et UAE 4 Calculer la valeur des tensions UBC UBE UDE UCD et UEC Partie B

1- Un geacuteneacuterateur est relieacute agrave la voie A de lrsquooscilloscope On visualise quelques oscillogrammes (voir ci-dessous) Faire correspondre le nom du geacuteneacuterateur utiliseacute (pile geacuteneacuterateur de tension sinusoiumldale geacuteneacuterateur de tension alternative)

2- Pour chaque oscillogramme deacuteterminer la valeur de la tension maximale du geacuteneacuterateur 3- Pour chaque oscillogramme donner la peacuteriode T apregraves lrsquoavoir deacutefinie et calculer la freacutequence

hp 51

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Page 4: D’EVALUATIONS SECONDE S - e-monsite

4

G0 G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 G8

bull bull bull bull bull bull bull bull bull

t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8

P1 GENERALITES SUR LE MOUVEMENT ndash VITESSE

Exercice 1 Dans un repegravere orthonormeacute le mouvement drsquoun point est deacutefini par les relations x=5t+2 et y=t-3 1-) Trouver les coordonneacutees de ce point agrave lrsquoinstant t=4s puis agrave t=6s 2-) Quelle est la longueur parcourue entre les instant 2s et 7s Exercice 2 Un automobiliste quitte Dakar agrave 7H 30min et se dirige vers Tambacounda distant environ de 480km Il arrive agrave Kaolack ougrave il fait une escale de 1H 30min De Kaolack agrave Tamba lrsquoautomobiliste roule agrave la vitesse constante de 80kmh il arrive agrave destination agrave 16hH 20min La distance Dakar Kaolack est de 80km

1- Evaluer la dureacutee du trajet Kaolack Tamba 2- Calculer la vitesse moyenne du veacutehicule entre Dakar et Kaolack 3- Que vaut cette vitesse moyenne entre Dakar et Tamba

Exercice 3 Un automobiliste effectue le trajet Dakar - Tamba Il part de Dakar agrave 6 h du matin Il passe agrave Mbour agrave 6 h 27 min le compteur kilomeacutetrique remis agrave zeacutero au deacutepart de Dakar indiquant x1 = 50 km Il arrive agrave Kaolack agrave 7 h 03 min (x2 = 110 km) ougrave il arrecircte 17 min pour prendre un petit deacutejeuner Il passe agrave Kaffrine agrave 8 h 35 min (x3 = 310 km) Il arrive agrave Kounghelle agrave 12 h 15 min (x4 = 450 km) ougrave il arrecircte 1h 15 min pour deacutejeuner Il passe agrave Koumpentoune 14 h 40 min (x5= 580 km) et il arrive enfin agrave Tamba agrave 15 h 40 min (x6= 700 km) 1 Tracer le diagramme du mouvement cest-agrave-dire la distance parcourue en fonction du temps Sur ce graphique 1 cm repreacutesentera 80 min pour les dureacutees et 1 cm repreacutesentera 100 km pour les distances 2 Quelle est la vitesse moyenne de lrsquoautomobile entre Dakar et Tamba 3 Sur quels trajets entre deux villes la vitesse moyenne de lrsquoautomobiliste est-elle la plus grande La plus faible Peut-on retrouver ces trajets rapidement agrave lrsquoaide du diagramme du mouvement 4 A lrsquoaide du diagramme du mouvement donner a) la date agrave laquelle le compteur kilomeacutetrique indique 500 km b) lrsquoindication du compteur agrave la date t = 12 h Exercice 4 Sur une table agrave coussin dair le centre dinertie G dun mobile apporteur laisse les traces suivantes agrave intervalles de

temps reacuteguliers = 40ms Leacutechelle de la reproduction du dessin est de 15

1) Quelle est la nature de la trajectoire 2) Calculer la valeur de la vitesse moyenne entre t0 et t1 t3 et t4 t5 et t6 Conclure 3) Calculer et repreacutesenter le vecteur vitesse instantaneacutee du mobile aux instants t3 t4 et t5

Exercice 5 Un palet est attacheacute agrave un eacutelastique fixeacute en un point O de la table agrave coussin dair Leacutelastique est tendu et le palet

lacirccheacute La figure ci-dessous donne la position du centre dinertie G du palet agrave intervalles de temps reacuteguliers = 20micros agrave partir dune position Ao de G

1) Quelle est la nature de la trajectoire Justifier 2) Quelle est la nature du mouvement Justifier 3) Calculer la valeur de la vitesse moyenne du point M entre t0 et t8 et entre t2 et t4 4) Repreacutesentez le vecteur vitesse du mobile au point A3

Exercice 6 Sur une table agrave coussin drsquoair on a releveacute la trajectoire drsquoun point M drsquoun mobile (voir figure ) Sur la figure Mn repreacutesente les positions successives du mobile agrave diffeacuterentes dates tn On note que lrsquointervalle de temps successive

est le mecircme et est eacutegale agrave 120649 =120783

120784120782 s

1) Calculer la vitesse moyenne de M entre t1 et t3 t1 et t5 t1 et t7 2) Donner les valeurs des vitesses instantaneacutees V2 V4 et V6 aux datest2 t4 et t6

3) 62 V et V

En prenant comme eacutechelle 1 cm pour 10 cms repreacutesenter sur la figure les vecteurs vitesses instantaneacutees

5

4) Deacutetermination de la nature du mouvement a) Calculer V3 ndash V2 V4- V3 V5 ndash V4 V6-V5

b) Quelle est la nature du mouvement Exercice 7 Abdou et Samba courent sur la mecircme route dans le mecircme sens Les vitesses respectives sont vA= 8 ms-1 et vs=5ms-1 A la date t=0 Abdou est a 21m derriegravere Samba 1deg) A quelle date Abdou rattrapera t-il Samba 2deg) Quelle sera la distance entre Abdou et Samba adeg) a la date t1=5s bdeg) a la date t2=10s 3deg) A quelle date la distance seacuteparant Abdou et Samba sera-t-elle de 50m Exercice 8 Une horloge a trois aiguilles lune de longueur 10 cm indique les heures une autre de longueur 6cm indique les minutes et la troisiegraveme de longueur 9cm donne le nombre de seconde

1) Quel est pour chaque aiguille la vitesse agrave son extreacutemiteacute 2) En prenant une eacutechelle convenable repreacutesenter les vecteurs vitesse agrave lextreacutemiteacute de chaque aiguille Repreacutesenter le

cadran de lhorloge a 3h40min30s Exercice 9 Un disque de 45tours tourne agrave la vitesse de rotation de 45trmin

1) Quelle est la trajectoire dun point M du disque situeacute agrave 10cm de laxe de rotation 2) Quelle est la nature du mouvement du point 3) Calculer la longueur de la trajectoire deacutecrite par M lorsque le disque fait un tour 4) Quel est en ms la vitesse du point M 5) Repreacutesenter sur la trajectoire de M le vecteur vitesse agrave un instant que vous choisirez Eacutechelle 1cm pour 01ms

Exercice 10 Moustapha conduit sa bicyclette sur une route horizontale et passe devant Ousmane qui est debout sur le trottoir

1) Quelle est la trajectoire drsquoun point M de la jante de la roue arriegravere par rapport au centre de cette roue 2) Repreacutesenter la trajectoire du mouvement du point M par rapport agrave Ousmane 3) Quel est le nom de cette courbe

Exercice 11 La figure ci-contre repreacutesente lrsquoenregistrement du mouvement du centre drsquoun mobile autoporteur sur une table agrave coussin drsquoair La dureacutee entre 2 prises successives est τ = 60 ms

1) Il y a dans cet enregistrement deux types de mouvement

1-1 Donner les deux types de trajectoire 1-2 Quelles sont les extreacutemiteacutes de la premiegravere

trajectoire 2) Calculer la vitesse instantaneacutee du mobile aux

points M2 M4 et M7 En deacuteduire la nature du mouvement

3) Repreacutesenter le vecteur vitesse du mobile aux points M2 M4 et M7 Exercice 12 On lacircche un mobile sur un banc agrave coussin drsquoair inclineacute par rapport agrave lrsquohorizontal Avec un systegraveme enregistrement on visualise les positions successives drsquoun point A du mobile Les enregistrements sont seacutepareacutes drsquoune dureacutee τ=40ms Les diffeacuterentes positions du point A sont repeacutereacutes par leur abscisses x sur axe parallegravele agrave la trajectoire lrsquoorigine O eacutetant fixeacutee agrave la position de deacutepart de A On obtient le tableau de mesure suivant

t( τ) 0 1 2 3 4 5 6 7 8

X(cm) 0 4 2 87 134 186 240 298 358 422

1deg) Calculer la valeur vitesse moyenne de A entre t=τ et t=5τ 2deg) Dresser le tableau des valeurs des vitesses instantaneacutees de A en ms-1 3deg) Construire la courbe v=f(t) Echelle 1cm pour τ 1cm pour 0 2ms-1 4deg) Trouver la relation entre v et t 5deg) Le mouvement de A est dit uniformeacutement acceacutelegravere justifie

6

GENERALITES SUR LES FORCES

Exercice1 Palet en mouvement sur une table agrave coussin drsquoair On considegravere un palet en mouvement rectiligne sur une table agrave coussin drsquoair

1- La table exerce-t-elle une force sur le palet Justifier 2- La table est horizontale Faire le bilan des forces appliqueacutees au palet Preacuteciser la nature action reacutepartie agrave distance

de contact de chacune de ces forces 3- On incline leacutegegraverement la table Qursquoobserve-t-on A quelle action est du ce mouvement Scheacutematiser la table

inclineacutee drsquoun angle quelconque puis repreacutesenter les actions srsquoexerccedilant sur le palet Exercice 2 Une plaque verticale de masse non neacutegligeable est suspendue par deux fils AB et CD de mecircme longueur Lrsquoensemble est en eacutequilibre dans le plan ABCD 1) faire le bilan des forces srsquoexerccedilant sur la plaque Repreacutesenter ces forces 2) Repreacutesenter les tensions des fils en A et DExercice3 Un solide homogegravene paralleacuteleacutepipeacutedique de poids P repose sans frottement sur un plan inclineacute une face horizontale Il est maintenu en eacutequilibre par deux ressorts R1 et R2 Le ressort R1 le ressort R2 est allongeacute Repreacutesenter sur un mecircme scheacutema toutes les forces qui srsquoexercent sur le solide et sur un autre scheacutema les forces qui srsquoexercent sur les ressorts Exercice 4 Faire le bilan des forces exteacuterieures qui sexercent sur chacun des systegravemes suivants (preacuteciser sil sagit de forces localiseacutee reacutepartie de contact ou agrave distance) La force exerceacutee par la terre sur les objets environnants appeleacutee force de pesanteur est une force verticale dirigeacutee vers le bas Les forces de frottements sont supposeacutees neacutegligeables

Exercice 5

1F 2F 3FOn considegravere trois forces et appliqueacutees agrave lrsquoorigine O drsquoun repegravere orthonormeacute (o 119946Ԧ 119947Ԧ)

avec F1 = 30N angle 1 = (119946Ԧ 119917ሬሬԦ1) = 60deg

F2 = 40N angle 2 = (119946Ԧ 119917ሬሬԦ2) = 160deg F3 = 50N angle 3 = (119946Ԧ 119917ሬሬԦ3) = -45deg

1 1 2 3F F F F Repreacutesenter ses vecteurs forces et deacuteterminer la somme en preacutecisant ces

caracteacuteristiques (119917ሬሬԦ et = (119946Ԧ 119917ሬሬԦ))

a Graphiquement eacutechelle 1cm 10N b Par le calcul

2 4F 1 2 3 4F F F F 0Deacuteterminer les caracteacuteristiques du vecteurs =

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7

Exercice 6 Une bille de poids P = 50N est maintenue en eacutequilibre le long drsquoun plan inclineacute drsquoun angle α = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontal agrave lrsquoaide drsquoun fil (voir figure)

1- Faire le bilan des forces qui srsquoexercent sur la bille 2- Repreacutesenter ces forces sans tenir compte de lrsquoordre de Grandeur

On preacutecisera si la force consideacutereacutee est une force de contact ou agrave distance 3- En choisissant un repegravere orthonormeacute dont lrsquoaxe xrsquox est parallegravele au plan inclineacute et orienteacute vers le haut et un axe yrsquoy

orienteacute aussi vers le haut deacuteterminer les coordonneacutees de chaque force dans ce repegravere 4- Sachant que la somme vectorielle de ces forces est nulle calculer alors lrsquointensiteacute de la tension du fil et de la reacuteaction

du plan 5- Quelles sont les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par la bille sur le plan inclineacute Repreacutesenter cette force sur un

autre scheacutema Exercice7 Un solide situeacute sur un plan inclineacute AB est soumise aux forces suivantes la

force de pesanteur 119927ሬሬԦ la force de traction 119917ሬሬԦ et la reacuteaction normale du support

119929ሬሬԦ119925

1) Exprrimer les normes de 119917ሬሬԦ et de 119929ሬሬԦ119925 en fonction de celle de 119927ሬሬԦ sachant que

119917ሬሬԦ + 119927ሬሬԦ + 119929ሬሬԦ119925=120782ሬሬԦ 2) Faire lapplication llumeacuterique pour P=1OO N 120637 =100 et α=30deg

Exercice 8 Un disque homogegravene de centre O repose contre un mur vertical tout en eacutetant maintenu par une double tige OA de masse neacutegligeable

1) Faire lrsquoinventaire des forces appliqueacutees au disque et les repreacutesenter 2) Repreacutesenter eacutegalement sur un autre scheacutema les forces qui srsquoexercent sur le mur Le contact entre

le disque et le mur est sans frottement Exercice 9 Bilan des forces agissant sur un systegraveme

Une locomotive (L) tracte un wagon (W) sur des rails faiblement inclineacutes drsquoun angle par rapport agrave lrsquohorizontale (figure ci-contre) Les forces de contact exerceacutees par les rails sur les roues motrices de la locomotive sont inclineacutees vers lrsquoavant et les forces de contact exerceacutees par les rails sur les roues du wagon sont inclineacutees vers lrsquoarriegravere On suppose par ailleurs que les actions exerceacutees par lrsquoair sur la locomotive et sur le wagon sont modeacuteliseacutees par deux forces horizontales (lrsquoune de valeur FL agissant sur la locomotive et lrsquoautre de valeur FW agissant sur le wagon) 1- On choisit le systegraveme locomotif (L) 11- Preacuteciser les systegravemes avec lesquels la locomotive est en interaction de contact en interaction agrave distance 12- Repreacutesenter sans consideacuteration drsquoeacutechelle les forces appliqueacutees agrave la locomotive 2- On choisit le systegraveme wagon (W) Reacutepondre aux mecircmes questions 1- 3- On choisit en fin le systegraveme global locomotive ndash wagon Reacutepondre aux mecircmes questions 2- Exercice 10 On eacutetudie lrsquoallongement x drsquoun ressort eacutelastique en fonction de lrsquointensiteacute F de la force exerceacutee agrave son extreacutemiteacute On trouve les valeurs numeacuteriques suivantes le domaine drsquoeacutelasticiteacute du ressort eacutetant donneacute par x le 30cm

F(N) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

x(mm) 0 26 52 80 107 133 160 186 215 240 265

1) Tracer la courbe T = f(x) courbe drsquoeacutetalonnage du ressort 2) Calculer la constante de raideur k du ressort 3) Quel est lrsquoallongement du ressort si on lui applique une force drsquointensiteacute 52 N Puis une force drsquointensiteacute 15N

Commenter les reacutesultats

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8

LA MASSE LE POIDS LA RELATION ENTRE POIDS ET MASSE

Exercice 1 Pour deacuteterminer la masse volumique du plomb on eacutequilibre successivement la tare par

- un flacon plein drsquoeau + plomb + 6337g

- le flacon plein drsquoeau +39719g

- le flacon plein drsquoeau mais contenant le plomb +9273g 1- Scheacutematiser ces trois eacutetats drsquoeacutequilibre 2- Deacuteterminer la masse et le volume du plomb 3- En deacuteduire la masse volumique et la densiteacute du plomb

Exercice 2 1) Consideacuterons une bouteille de 1 L rempli drsquoeau Sachant que la masse volumique de lrsquoeau est 1000 kgm3 calculer la

masse drsquoeau qursquoelle contient 2) On place cette bouteille dans un congeacutelateur Sachant sue la masse volumique de la glace est 915 kgm3 calculer le

volume de glace obtenu Conclure 3) Trouver la densiteacute de la glace

Exercice 3 Nous travaillons dans les conditions ougrave les masses volumiques sont pour lrsquoor micro0 = 193103 kgm3 et pour lrsquoargent microa = 105103 kgm3

1) Quelle est la masse drsquoun objet en or de volume Vo = 21 cm3 2) Quel est le volume Va drsquoun objet en argent de mecircme masse 3) On reacutealise un alliage avec ces deux objets en or et argent En admettant que le volume total obtenu lors de la

fabrication soit eacutegal agrave la somme des volumes de chaque constituant en deacuteduire la masse volumique de lrsquoalliage Exercice 4 Le laiton est un alliage de zinc et de cuivre La masse volumique du zinc est de 71kgL et celle du cuivre 89kgL

1) Sachant que le laiton renferme en masse 40 de zinc Deacuteterminer la masse du zinc et du cuivre preacutesente dans 1g du laiton

2) On admettra que le volume du laiton est eacutegal agrave la somme des volumes du zinc et du cuivre

2-1 Trouver le volume du zinc et le volume du cuivre 2-2 Trouver la masse volumique du laiton

Exercice5 Le chrome est un constituant essentiel de lrsquoacier Cest un meacutetal brillant qui reacutesiste agrave la corrosion Sa densiteacute est eacutegale agrave 7 19 1- Quelle est sa masse volumique en gcm3 et en gL on donne 120646119942119938119958 = 1 gmL 2- On dispose dun morceau de chrome dont on veut mesurer le volume Pour cela on le plonge dans une eacuteprouvette gradueacutee (tube gradueacute) contenant 500ml deau a- Le morceau de chrome flotte-t-i I agrave la surface de leau ou cou le-t- i I dans leau justifier b- Le volume de leacuteprouvette est agrave preacutesent 5625 ml En deacuteduire le vo lume du morceau de chrome c- Calculer la masse du morceau de chrome en g puis en kg Exercice 6

1) Quel est agrave Dakar le poids drsquoune bille de masse eacutegale agrave 50grammes On prendra g = 970Nkg 2) La masse de Moussa est de 60kg Quel est son poids agrave Dakar Quel est son poids sur la lune On prendra Intensiteacute du

champ de pesanteur a la surface de la lune gL = 162Nkg

3) 2

0 2( )

Rmg mg

R h

Le poids drsquoun corps varie avec lrsquoaltitude h selon la relation

m est la masse du corps g est lrsquointensiteacute de pesanteur agrave lrsquoaltitude h R = rayon de la terre = 6400km g0 = intensiteacute de pesanteur au sol = 98Nkg A quelle altitude le poids drsquoun corps vaut il le quart de sa valeur au sol Exercice 7

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On reacutealise une expeacuterience sur la planegravete Mars en mesurant agrave lrsquoaide drsquoun dynamomegravetre le poids de quelques objets dont les reacutesu ltats sont consigneacutes dans le tableau ci-dessous

Masse (kg) 05 15 3 7 10

Poids (N) 185 555 111 259 37

1) Tracer la courbe P = f (m) En deacuteduire une relation liant ces deux grandeurs On prendra pour eacutechelle 1 cm 2 kg et 1cm 5 N

2) Deacuteterminer le poids drsquoune masse de 65 kg sur Mars 3) Quelle est la masse drsquoun objet de poids 35 N sur Mars

Exercice 8 On eacutetalonne un ressort agrave spires non jointives agrave lrsquoaide de diffeacuterentes masses marqueacutees On note l la longueur du ressort On reacutealise le tableau de mesures ci-dessous

m (g) 150 300 550 700 900

l (cm) 12 20 32 42 52

1- Repreacutesenter P = f (l) en prenant g = 10NKg Echelle 1cm pour l = 4cm 1cm pour 05N

2- Trouver la relation affine qui lie P agrave l 3- Quelle est la longueur agrave vide l0 du ressort 4- Quelle est la constante de raideur K du ressort 5- On applique agrave lrsquoextreacutemiteacute du ressort une force drsquointensiteacute 25N Quel est lrsquoallongement provoqueacute

Exercice 9 A- Etalonnage drsquoun ressort

( )T f aLa courbe drsquoeacutetalonnage drsquoun ressort agrave spires non jointives est

Trepreacutesenteacutee sur la figure 1 est la tension du ressort a son allongement

1) Calculer la raideur k du ressort 2) Deacuteduire de la courbe lrsquoallongement a1 du ressort lorsque la norme de la tension

Test = 025 N

B- Etude theacuteorique Le ressort agrave spires non jointives de raideurs k a une longueur agrave vide 0 = 22 cm

1) Calculer la longueur 1 64T N1 du ressort quand la tension qursquoil exerce a pour intensiteacute

2) Quelle est lrsquointensiteacute de la tension qursquoil exerce quand sa longueur est 2 = 287 N C- Inertie sur un plan inclineacute

Un objet de masse m accrocheacute au ressort repose sans frottement sur une

table inclineacute drsquoun angle = 30deg comme lrsquoindique la figure 2 Le ressort fait

avec la verticale un angle = 45deg et que dans cette position il reste allongeacute g = 10 Nkg

1) Repreacutesenter les forces suivantes

1-1 RLa reacuteaction de la table exerce sur lrsquoobjet

1-2 TLa tension que le ressort exerce sur lrsquoobjet

1-3 PLe poids que la terre exerce sur lrsquoobjet

2) La longueur du ressort est = 348 cm

2-1 Calculer lrsquointensiteacute de la tension exerceacutee par le ressort sur lrsquoobjet

2-2 0T P R Sachant que deacuteterminer apregraves avoir projeteacute la relation vectorielle dans le repegravere de la figure 3 lrsquointensiteacute R de la reacuteaction ainsi que la masse m de lrsquoobjet

2-3 En deacuteduire les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par lrsquoobjet sur le ressort Faire un scheacutema

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EQUILIBRE DrsquoUN SOLIDE SOUMIS A DES FORCES NON PARALLELES

Exercice 1 Une charge de 500 N est suspendue agrave un crochet qui est maintenu par deux cacircbles AB et AC (voir figure 01) Deacuteterminer la tension des cacircbles AB et AC Exercice 2 Une eacutetagegravere est constitueacutee par une planche

homogegravene de masse m = 2 kg de longueur OA = = 30 cm

Elle est fixeacutee au mur vertical par une articulation drsquoaxe horizontal (voir figure 02) La planche est retenue par un cacircble

60CAOAC On donne g = 98 Nkg Deacuteterminer agrave lrsquoeacutequilibre la tension du fil AC et la reacuteaction du mur en O Exercice 3 Une sphegravere homogegravene de rayon r = 12 cm et de masse m = 25 kg est maintenue le long drsquoun mur vertical parfaitement lisse par un fil AB de longueur L = 40 cm et de masse neacutegligeable 1deg Calculer lrsquoangle α que fait le fil avec le mur 2deg Repreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur la sphegravere et calculer leur intensiteacute Exercice 4

Une sphegravere homogegravene plein de rayon r = 008m et de masse volumique micro = 08gcm3 est maintenu en eacutequilibre le long drsquoun plan parfaitement lisse inclineacute de α = 40deg sur lrsquohorizontal par un fil AB de longueur l = 25cm de masse neacutegligeable

1) Calculer lrsquoangle β que fait le fil avec le plan inclineacute 2) Repreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur la sphegravere 3) Calculer en utilisant le repegravere inclineacute sur la figure la norme de chacune des

forces g =10Nkg

Exercice 5 Un corps (C) de poids P = 20 N repose sans frottement sur un plan inclineacute faisant un angle α = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontale Il est maintenu fixe agrave lrsquoaide drsquoun ressort de masse neacutegligeable de raideur k = 500 Nm-1 de longueur initiale l0 = 20 cm et faisant un angle β = 15deg par rapport au plan inclineacute(P)

1) Repreacutesenter les forces exerceacutees sur le corps (C) 2) Ecrire la condition drsquoeacutequilibre du corps (C)

3) Deacuteterminer la valeur de la tension du ressort 119931ሬሬԦ 4) Deacuteduire sa longueur L

5) En reacutealiteacute les frottements ne sont pas neacutegligeables et sont eacutequivalentes agrave une force 119943ሬԦ parallegravele au plan inclineacute et dirigeacutee vers le haut La valeur de la tension du ressort est dans ce cas 119931prime = 84 N

Ecrire la nouvelle condition drsquoeacutequilibre du corps (C) et deacuteduire la valeur de la force de frottement 119943ሬԦ Exercice 6 On considegravere le dispositif ci-dessous (voir fig2) Un ressort de constante de raideur K=50Nm-1 est fixeacute en A Un solide de masse m=1Kg est accrocheacute agrave lrsquoextreacutemiteacute B Lrsquoaxe du ressort est maintenu en eacutequilibre suivant la ligne de plus grande pente drsquoun plan inclineacute de α=45deg par rapport au plan horizontal 1-Repreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur le solide ( les frottements sont supposeacutes nuls ) 2-Deacuteterminer les intensiteacutes de ces forces Calculer la diminution de longueur x du ressort 3-On reprend le dispositif preacuteceacutedent en le modifiant comme le montre la figure 3 Le fil est inextensible de masse neacutegligeable et passe sur la gorge drsquoune poulie (C) Quelle doit ecirctre la valeur de mrsquo pour que le ressort ne soit ni allongeacute ni comprimeacute

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Exercice 7

Un solide S de masse m = 100 kg peut glisser sans frottement le long drsquoun plan inclineacute drsquoangle = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontale Il est relieacute par un cacircble de masse neacutegligeable parallegravele au plan inclineacute passant par une poulie sans frottement agrave un contrepoids C de masse mrsquo C peut glisser

sans frottement sur un plan inclineacute drsquoun angle = 20deg sur lrsquohorizontale Deacuteterminer la valeur de mrsquo reacutealisant lrsquoeacutequilibre de lrsquoensemble Donner la tension du cacircble Exercice 8 Une spheacutere homogegravene de rayon r = 8 cm et de masse m = 15 est maintenue le long drsquoun plan parfaitement lisse inclineacute drsquoun angle α = 40deg par un fil AB de longueur L =25 cm de masse neacutegligeable 1deg Calculer lrsquoangle β que fait le fil avec le plan inclineacute 2degRepreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur la sphegravere 3deg Calculer en utilisant le repegravere indiqueacute sur la figure la norme de chacune des forces Exercice 9 On veut mesurer le poids P dun solide S sans dynamomegravetre ni balance On reacutealise le montage de la figure ci-dessous ougrave un solide S est maintenu en eacutequilibre par deux fils C1 et C2 Le fil C1 dont lrsquoautre est maintient une masse m passe par la gorge drsquoune poulie Leacutequilibre seacutetablit dans la position indiqueacutee sur la figure Les fils C1 et C2 ont des masses neacutegligeables La masse utiliseacutee pour reacutealiser leacutequilibre est m = 500 g On prendra g = 10Nkg

1) Faire lrsquoinventaire des forces qui srsquoappliquent le solide S 2) Ecrire la condition drsquoeacutequilibre de S 3) Deacuteterminer les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par la masse m sur le solide S 4) Deacuteterminer les caracteacuteristiques du poids du solide et de la force exerceacutee par le fil C2 sur S

Exercice 10 Equilibre drsquoun iceberg Rappel Theacuteoregraveme drsquoArchimegravede laquo tout corps immergeacute dans un fluide subit de la part de celui-ci une pousseacutee verticale de bas vers le haut eacutegale au poids du fluide deacuteplaceacute raquo

On considegravere un iceberg de volume total V et de volume eacutemergeacute Vrsquo 1) Scheacutematiser lrsquoiceberg dans son eacutetat drsquoeacutequilibre (les 34 de sa hauteur sont immergeacutes) 2) Faire le bilan des forces appliqueacutees agrave lrsquoiceberg Repreacutesenter ces forces sans consideacuteration drsquoeacutechelle

3) Enoncer la condition drsquoeacutequilibre de lrsquoiceberg En deacuteduire lrsquoexpression de V en fonction de e (masse volumique de lrsquoeau)

i (masse volumique de lrsquoiceberg) et Vrsquo 4) Calculer alors dans lrsquoordre V et la masse M de lrsquoiceberg

Donneacutees i = 910 kgm3 e = 1024 kgm3 Vrsquo = 600 m3

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EQUILIBRE DrsquoUN SOLIDE MOBILE AUTOUR DrsquoUN AXE

Exercice 1

1F

2F

On exerce sur une barre horizontale de masse neacutegligeable trois forces

3F

La barre est en eacutequilibre AC = 2AB = 8m OA = 6m F1 = 30N F2 = 25N α

= 30deg β = 45deg θ = 30deg

1) 3F

3F

Deacuteterminer le moment de En deacuteduire lrsquointensiteacute eacute de

2) Calculer la somme des moments des forces appliqueacutees agrave la barre par rapport agrave un axe passant par B Conclure

Exercice 2 Une poutre homogegravene AB de masse m = 5kg repose sur le sol par lrsquoextreacutemiteacute A Lrsquoextreacutemiteacute B est en contact sans frottement avec un mur vertical On donne

105

4OA OB m

1) Faire lrsquoinventaire des forces qui srsquoexercent sur la poutre 2)

AR

La reacuteaction du sol sur la poutre fait un angle α avec la verticale

Deacuteterminer α

3) BRCalculer lrsquointensiteacute de la reacuteaction du mur sur la poutre

4) AR

Calculer lrsquointensiteacute de la reacuteaction

Exercice 3 Soit une barre homogegravene OA de longueur L = 80cm mobile autour drsquoun axe passant par O On y accroche en B une masse M1 par lrsquointermeacutediaire drsquoun fil inextensible et en A une autre masse M2 par intermeacutediaire drsquoun fil inextensible passant sur la gorge drsquoune poulie (voir figure) Sachant que M1 = M2 = 1kg α =

1

4AB L30deg et g = 10Nkg

Calculer le poids de la barre pour que lrsquoeacutequilibre se reacutealise

Exercice4

Une enseigne de magasin est composeacutee dune barre OA de masse m=2kg et de longueur L=120m mobile autour dun point O A lextreacutemiteacute A de la barre est suspendu un objet deacutecoratif de masse M=3kg En un point B tel que OB=30cm est fixeacutee une tige BC perpendiculaire agrave la barre OA Lorsque lenseigne est placeacutee sur son support la barre OA fait un angle α =42deg avec la verticale

1 Faire le bilan des forces exteacuterieures exerceacutees sur la barre OA

2 Deacuteterminer la force exerceacutee par la tige BC sur la barre OA lorsque lenseigne est fixeacutee sur son support

Exercice 5 Une poutre homogegravene OA de masse m et de longueur L peut tourner autour drsquoun axe passant par O La barre est maintenue en eacutequilibre agrave lrsquoaide drsquoun cacircble CB faisant un angle β avec

3

4OB Llrsquohorizontal

1) Repreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur la poutre 2) Etablir la relation qui lie la norme T de la tension du cacircble CB agrave m g et α Calculer T

3) Deacuteterminer les caracteacuteristiques des reacuteactions de lrsquoaxe en O sur la poutre Exercice 6

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Une barre homogegravene OB de masse m = 5kg accrocheacutee au plafond horizontal drsquoun bacirctiment est articuleacutee autour drsquoun axe horizontal passant par son extreacutemiteacute O Elle est maintenue en eacutequilibre agrave lrsquoaide drsquoun ressort comme lrsquoindique la figure La suspension est telle que la direction du ressort de constante de raideur k soit perpendiculaire agrave

3

4OC OBOB comme lrsquoindique la figure et passe par le point C tel que

Donneacutee OB = l = 12m OAC = α = 37deg k = 500Nm g = 10Nkg

1) Faire lrsquoinventaire des forces qui srsquoexerce sur la barre Les repreacutesenter

2) T

Calculer lrsquointensiteacute de la tension du ressort En deacuteduire lrsquoallongement subi par le ressort

3) R

Deacuteterminer les caracteacuteristiques de la reacuteaction qui srsquoapplique sur la barre Exercices 7 Dans un systegraveme agrave contre poids on utilise une poulie a 2 gorges de rayons respectifs r1 = 25cm et r2 = 75cm Cette poulie est mobile sans frottement autour drsquoun axe horizontal passant par O Sur la plus petite gorge est enrouleacute un cacircble de masse neacutegligeable portant un fardeau S de masse M = 900Kg pouvant glisser sans frottement le long drsquoun plan

inclineacute de = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontale Un cacircble accrocheacute agrave la gorge de plus grand rayon supporte un contre poids S1 Calculer la masse M1 de S1 reacutealisant lrsquoeacutequilibre Exercice 8 Une barre homogegravene AB articuleacutee en A et de masse M est utiliseacutee comme support A lrsquoextreacutemiteacute B sont suspendus une masse m1 = 100g et un fil passant par une poulie dont extreacutemiteacute est suspendue agrave une masse m2 = 2m1 (voir figure) On donne AB = AC = L α = 60deg g = 10Nkg

1) Calculer la masse M de la barre

2) R

Deacuteterminer lrsquointensiteacute et la direction de la reacuteaction de lrsquoaxe par

rapport agrave lrsquohorizontale

Exercice 9 Une poulie agrave deux gorge pouvant tourner sans frottement autour drsquoun axe fixe horizontal deux fils inextensibles fixeacutes et enrouleacutes chacun agrave une gorge de la poulie et supportant les masses M1 et M2 On donne M = 120g r2 = 15cm r1 = 10cm g = 981Nkg 1) Calculer M2 pour que le dispositif soit en eacutequilibre 2) Om pose M1 sur un plan inclineacute drsquoun angle α sur lrsquohorizontale et on remplace M2 par une masse Mrsquo2 = 60g (voir

figure2) Calculer α pour que lrsquoeacutequilibre se reacutealise 3) On remplace la masse Mrsquo2 par un ressort R vertical de raideur k = 20Nm dont lrsquoextreacutemiteacute infeacuterieure est fixeacutee puis

on supprime le plan inclineacute Calculer lrsquoallongement Δl du ressort agrave lrsquoeacutequilibre Exercice10

r1 r2

M1 M2

Figure 1

Mrsquo2

M1

α

Figure 2

M1 R

Figure 3

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Un disque plein de rayon r=10cm peut tourner sans frottement autour drsquoun axe horizontal passant par son centre O Un fil de masse neacutegligeable est enrouleacute sur le pourtour du disque et supporte une charge de masse M Une tige homogegravene de longueur L et de masse m est soudeacutee en A sur la peacuteripheacuterie du disque de maniegravere agrave prolonger le rayon OA

1 Deacuteterminer la relation entre r M L m et lrsquoangle θ que fait ta tige avec la la verticale lorsque le systegraveme est en eacutequilibre

2 Sachant que sin θ le 1 montrer que dans le cas ougrave M=300g et m=100g la tige doit avoir une longueur supeacuterieure agrave une valeur que lrsquoon preacutecisera pour que lrsquoeacutequilibre soit possible

3 L=50cm M=300g et m=100g calculer lrsquoangle θ Exercice 11 Ce systegraveme se compose drsquoune barre horizontale solidaire drsquoun fil drsquoacier tendu verticalement Ce fil est capable de subir des torsions le moment du couple reacutesistant reacutesultant de ces torsions a pour expression Mtorsion= - Cθ ougrave C est la constante de torsion (elle deacutepend du fil choisi) q est lrsquoangle dont a tourneacute la barre avant de srsquoimmobiliser

Expeacuterience

La barre initialement

au repos est soumise agrave un couple de forces (119917ሬሬԦ120783119917ሬሬԦ120784) qui peut prendre diffeacuterentes valeurs Pour chacune des valeurs prises par le couple la barre srsquoimmobilise apregraves avoir tourneacute drsquoun angle θ = 20deg et alors les

forces (119917ሬሬԦ120783119917ሬሬԦ120784) sont perpendiculaires agrave la barre (cf scheacutema vue de dessus) Les diffeacuterents couples ou plutocirct cas sont deacutefinis dans le tableau suivant

Exploitation

1 Exprimer la condition drsquoeacutequilibre de la barre 11 Compleacuteter toutes les cases du tableau 12 Calculer la constante de torsion C du fil drsquoacier

1 On change de fil drsquoacier La nouvelle constante de torsion est Crsquo= 0230 Nmrad-1 La barre initialement au repos

est soumise agrave un des couples de forces (119917ሬሬԦ120783119917ሬሬԦ120784) deacutefini preacuteceacutedemment De quel angle θrsquo tourne-t-elle avant de srsquoimmobiliser agrave nouveau

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PHENOMENES DrsquoELECTRISATION ndash GENERALITES SUR LE COURANT

ELECTRIQUE

Exercice 1 Cinq corps eacutelectriquement chargeacutes A repousse B C attire D E attire D et D repousse B Sachant que E est neacutegatif en deacuteduire le signe des charges des autres corps Exercice 2 Un pendule eacutelectrostatique est constitueacute drsquoune petite sphegravere leacutegegravere meacutetalliseacutee suspendue agrave un fil On touche cette sphegravere avec un bacircton drsquoeacutebonite frotteacute avec une peau de chat Que va-t-on observer Pourquoi Ces observations seront-elles diffeacuterentes si on touche la sphegravere avec un bacircton de verre frotteacute avec un chiffon de laine Exercice 3 Deux boules de pendules eacutelectrostatiques identiques A et B se touchent au repos On eacutecarte leacutegegraverement les deux boules lrsquoune de lrsquoautre A avec une charge +2q et B avec une charge ndash q On lacircche les deux boules Que va-t-il se passer Faire une description agrave lrsquoaide de scheacutemas Quelle sera la charge prise par chacune des deux boules Exercice 4

1) Un corps porte une charge de +108 C Possegravede-t-il un deacutefaut ou un excegraves drsquoeacutelectrons Calculer le nombre drsquoeacutelectrons correspondants

2) Une boule de sureau porte une charge de ndash 10-9 C Possegravede-t-il un deacutefaut ou un excegraves drsquoeacutelectrons Calculer le nombre drsquoeacutelectrons correspondant

3) Un corps possegravede une charge de +210-8 C Quel est le nombre drsquoeacutelectrons qursquoil faut lui apporter pour neutraliser sa charge Exercice 5 On charge par frottement seacutepareacutement

Une baguette de verre qui porte alors la charge q1 = 210-13 C

Une regravegle en plastique qui porte alors la charge q2 = ndash 910-13 C

On reacutealise le contact entre les zones eacutelectriseacutees de la baguette et de la regravegle Calculer la charge eacutelectrique de lrsquoensemble regravegle baguette et preacuteciser le sens dans lequel srsquoest fait le transfert Exercice 6 Trois sphegraveres conductrices identiques A B et C portent les charges eacutelectriques respectives qA = q qB = ndash2q et qC = 210-6C

1) On rapproche A et B elles srsquoattirent lorsqursquoelles sont suffisamment proches entrent en contact puis se repoussent Calculer en fonction de q les charges qrsquoA et qrsquoB porteacutees par les deux sphegraveres apregraves contact et reacutepulsion

2) On observe que la sphegravere B (portant la charge qrsquoB) attire alors la sphegravere C puis entre en contact entre elle On nrsquoobserve alors ni attraction ni reacutepulsion entre B et C apregraves le contact En deacuteduire la valeur et le signe de chacune des charges qrsquoA qrsquoB qA et qB Exercice 7 On considegravere un circuit eacutelectrique parcouru par un courant continu

1) Calculer lrsquointensiteacute du courant eacutelectrique continu correspondant au transfert de la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q = 45C agrave travers une section de ce circuit pendant la dureacutee t = 15

2) Calculer la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q transporteacutee agrave travers une section de ce circuit par un courant continu drsquointensiteacute I = 10A pendant une dureacutee t = 2min En deacuteduire le nombre drsquoeacutelectrons correspondants Exercice 8 Le filament drsquoun tube agrave faisceau drsquoeacutelectrons eacutemet agrave une certaine condition 751016 eacutelectrons par seconde

1) Quel est le sens du courant dans le tube

2) Calculer la charge q1 eacutemise par le filament en une seconde Lrsquoexprimer en en Coulomb puis en milli coulomb

3) Calculer la charge q2 eacutemise par le filament en 5 min Lrsquoexprimer en Coulomb et en micro coulomb et en pico coulomb

Exercice 9 Faire le scheacutema du circuit eacutelectrique permettant de reacutealiser lrsquoeacutelectrolyse drsquoune solution aqueuse de soude Indiquer sur ce scheacutema

le sens du courant le sens du deacuteplacement des porteurs de charge dans les

fils de jonction

le sens du deacuteplacement des porteurs de charge dans lrsquoeacutelectrolyte NB la solution de soude contient les ions Na+ et OH- Exercice 10

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Lrsquoeacutelectrolyseur de la figure contient une solution aqueuse de chlorure de sodium Les ions chlorure se dirigent vers lrsquoeacutelectrode B En deacuteduire le sens du deacuteplacement des ions Na+ dans la solution celui du deacuteplacement des eacutelectrons dans la lampe et les fils de jonction le signe des pocircles du geacuteneacuterateur G

INTENSITE DU COURANT ELECTRIQUE

Exercice 1 Compleacutetez Le courant eacutelectrique est un des porteurs de charge Dans un meacutetal les porteurs de charges sont Dans un eacutelectrolyte les porteurs de charges sont Lintensiteacute du courant eacutelectrique sexprime en et se mesure agrave laide dun Lintensiteacute du courant eacutelectrique est en tout point dun circuit seacuterie Dans un circuit avec deacuterivation la des intensiteacutes des courants arrivant agrave un noeud est eacutegale agrave la des intensiteacutes des courants en repartant Exercice 2 Un conducteur cylindrique a une section s = 1 mmsup2 il comporte n=1022 eacutelectrons de conduction par cm3

1 Combien y a-t-il drsquoeacutelectrons dans 01 cm de fil 2 sachant que ces eacutelectrons se deacuteplacent agrave la vitesse v=01 cms combien y a-t-il drsquoeacutelectrons qui traversent une section

du fil en une seconde 3 E deacuteduire lrsquointensiteacute du courant eacutelectrique correspondant

Exercice 3 On dispose drsquoun ampegraveremegravetre posseacutedant 4 calibres 100 mA 1A 2A 5A dont le cadran comporte 100 graduations

1 Sur quelle graduation srsquoarrecircte lrsquoaiguille si lrsquointensiteacute agrave mesurer vaut 15A lrsquoampegraveremegravetre eacutetant sur le calibre 2A puis sur le calibre 5A

2 supposons que lrsquoaiguille srsquoarrecircte sur la graduation n = 45 sur le calibre 2A Sur quelle graduation srsquoarrecircterait-elle sur les autres calibres Conclure Exercice 4 Un ampegraveremegravetre de classe 2 utiliseacute sur un calibre 300 mA et comportant 150 division mesure lrsquointensiteacute drsquoun courant continue Lrsquoaiguille se fixe sur la graduation 120

1 Donner lrsquointensiteacute du courant 2 Donner lrsquoincertitude relative de la mesure Preacutesenter le reacutesultat de la mesure 3 lrsquointensiteacute varie lrsquoaiguille se fixe sur la graduation 21 Reacutepondre aux mecircmes questions Comparer la preacutecision des deux

mesures et conclure Exercice 5 On considegravere le circuit suivant On donne I = 4A I3 = I1 I4 = 3I5 I2 = 2I1

1 Indiquer le sens conventionnel du courant dans chaque branche Calculer les intensiteacutes I1 I2 I3 I4 et I5

2 On utilise un ampegraveremegravetre pour mesurer lrsquointensiteacute du courant deacutelivreacute par le geacuteneacuterateur

a Placer correctement lrsquoampegraveremegravetre en indiquant correctement les polariteacutes

b Le calibre utiliseacute est de 5A et lrsquoeacutechelle de lecture compte 100 divisions Devant quelle division lrsquoaiguille srsquoest immobiliseacutee c Lrsquoampegraveremegravetre est de classe 15 calculer lrsquoincertitude absolue ∆I et lrsquoincertitude relative ∆II

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3 Peut-on utiliser le calibre 2A Pourquoi Exercice 6 les parties A et B sont indeacutependantes Partie A On dispose drsquoun ampegraveremegravetre dont la graduation comporte 150 divisions et posseacutedant les calibres 10mA 30mA 100mA 300mA 1A et 3A Brancheacute en circuit sur le calibre 300mA on constate que lrsquoaiguille deacutevie jusqursquoagrave la graduation 25

1) Quelle est lrsquointensiteacute du courant 2) Sur quels autres calibres peut-on faire la mesure preacuteceacutedente 3) Sur quel calibre obtiendra-t-on la mesure la plus preacutecise

Partie B On considegravere le circuit ci-contre comportant un geacuteneacuterateur et huit dipocircles On donne I = 1A I1 = 09A I4 = 02A I8 = 03A et e = 1610-19C

1) Indiquer les sens des courants dans les diffeacuterentes branches 2) Deacuteterminer les intensiteacutes des courants qui circulent dans les

autres dipocircles Calculer la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q dans le dipocircle FC pendant

une dureacutee t = 2min En deacuteduire le nombre drsquoeacutelectrons

correspondants

Exercice 7

On donne le circuit ci-dessous

1-)Preacuteciser les nœuds du circuit

2- ) On donne I1=060A I2=0 20A I3=013A

Deacuteterminer la valeur de lrsquointensiteacute et le sens des courants dans les dipocircles

D4 D5 et D6

Exercice 8

On donne le circuit ci-dessous

1-)Nommer les diffeacuterents nœuds du circuit

2- ) On donne I1=820A I2=24A I3=3 60A I4=160A

Deacuteterminer les intensiteacutes et des courants qui circulent dans les

dipocircles D5 D6 et D7

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TENSION ELECTRIQUE

Exercice 1 Pour la portion de circuit ABC on donne les tensions UAC = 123V UCB = ndash 96V 1) Calculer la tension UAB 2) Un voltmegravetre possegravede les calibres suivants 1V 3V et 10V Son

cadran est gradueacute en 150 divisions Sur quel calibre doit-on lrsquoutiliser pour mesurer la tension UAB Faire un scheacutema en montrant comment ses bornes (+) et (-) doivent ecirctre brancheacutees

3) Sur quelle graduation lrsquoaiguille de lrsquoappareil srsquoimmobilise-t-elle dans les conditions drsquoutilisations optimales Exercice 2

Exercice 3 Le montage ci-contre estmiddot constitueacute de dipocircles reacutecepteurs ou geacuteneacuterateurs On donne les tensions UBC= 3V et UCD= -6V Caiculer les tensions UBA UAC UDA Le dipocircle D4 est une lampe peut-elle fonctionner

Exercice 4 On donne UBG = 10V UCD = 4V 1) Calculer les tensions UCF UFD UDE et UAH 2) Indiquer les nœuds du circuit le sens du courant dans chaque branche du

circuit sachant que AH est le seul dipocircle actif 3) Calculer les potentiels de tous les points du circuit

Exercice 5 Un voltmegravetre et un oscilloscope sont brancheacutes aux bornes drsquoun dipocircle parcouru par un courant Le spot deacutevie de 6 divisions vers le haut pour le branchement (B A) harr (y yrsquo) 1) Le voltmegravetre nrsquoest pas agrave zeacutero central Indiquer sur le scheacutema la borne positive

(+) ou borne drsquoentreacutee du voltmegravetre Quel est le sens du courant dans le dipocircle (AB)

2) Le voltmegravetre possegravede les calibres 3V 1V 03V et un cadran de 150 divisions utiliseacute sur le calibre 3V la deacuteviation de lrsquoaiguille est de 30

2-1 Deacuteterminer la valeur de UAB et UBA 2-2 Quel est le calibre le plus adapteacute Quelle serait la deacuteviation de lrsquoaiguille si

on utilisait ce calibre 3) Quelle serait la deacuteviation du spot si on avait UAB

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Exercice 6 1) Le balayage est positionneacute sur la valeur 05msdiv-1 et la sensibiliteacute

verticale sur 2Vdiv-1 Deacuteterminer la peacuteriode et la valeur maximale de la tension ci-dessous

2) Quelle est la freacutequence de cette tension 3) Quelle est la valeur efficace de cette tension

Exercice 7 1) Deacuteterminer la peacuteriode et la valeur maximale de la tension ci-contre 2) Quelle est la freacutequence de cette tension 3) Quelle est la valeur efficace de cette tension

Exercice 8 Donne la nature de chacune des tensions repreacutesenteacutees par les oscillogrammes A B C et D suivantes

Exercice 9 Soit la tension sinusoiumldale repreacutesenteacutee ci-contre LrsquoOscilloscope qui lrsquoa fourni est utiliseacute avec les reacuteglages suivants gain SV = 2 Vdiv-1 et balayage SH = 5 msdiv-1

1 Deacuteterminer la valeur maximale de la tension 2 Calculer la peacuteriode de cette tension En deacuteduire sa freacutequence

Exercice10

Dans chaque cas deacuteterminer la peacuteriode la freacutequence la valeur maximale et lintensiteacute efficace de la tension

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DIPOLES PASSIFS ndash DIPOLES ACTIFS

Exercice 1 On donne la portion de circuit ci-contre UAB = 6V R1 = 2Ω R2 = 18 Ω R3 = 2 Ω R4 = 4 Ω 1) Trouver la reacutesistance eacutequivalente entre A et B 2) Calculer les intensiteacutes du courant I I1 I2 I3 et I4

Exercice 2 On reacutealise le circuit suivant les bornes du dipocircle sont A et B On deacutetermine expeacuterimentalement lrsquointensiteacute i du courant qui traverse le dipocircle D et la tension entre ses bornes On obtient les reacutesultats suivants

iAB mA 10 25 40 62 80 100 120

uAB (V) 25 63 10 157 20 25 30

On inverse le dipocircle D on reprend des mesures analogues on obtient les reacutesultats suivants

1) Tracer la caracteacuteristique courant-tension du dipocircle D 2) Ce dipocircle est-il symeacutetrique Ce dipocircle est-il un reacutesistor Si oui

calculer sa reacutesistance 3) Ce dipocircle ne peut supporter sans risque de deacuteteacuterioration une intensiteacute supeacuterieure agrave 200mA quelle est la tension

maximale qursquoon peut appliquer entre ses bornes Exercice 3 Lrsquoeacutequation de la caracteacuteristique drsquoun reacutesistor de reacutesistance R est iAB = 25uAB iAB en ampegraveres et uAB en volt Le reacutesistor est constitueacute par un fil conducteur homogegravene cylindrique de longueur l = 157m de section s = 00314cm2 1) Trouver R 2) Trouver la reacutesistiviteacute de la substance qui constitue le reacutesistor

Exercice 4 On considegravere la portion de circuit ci-apregraves R1= frac12 R2 = 2 Ω R3= 075 Ω 1) Calculer la reacutesistance eacutequivalente au dipocircle AB 2) Trouver lrsquointensiteacute du courant qui traverse chaque dipocircle

Exercice 5 On donne le circuit suivant R1 = 200 Ω R2 = 270 Ω UAB = 6V (D) est une diode Sa caracteacuteristique est donneacutee ci-contre Trouver les intensiteacutes du courant dans les diffeacuterentes branches du circuit Exercice 6 On a deacutetermineacute expeacuterimentalement lrsquointensiteacute i du courant deacutebiteacute par un geacuteneacuterateur et la tension u aux bornes de ce mecircme geacuteneacuterateur Les reacutesultats sont consigneacutes ci-dessous

I(A) 23 19 15 1 05 0

U(V) 10 20 30 40 4 5 48

1) Repreacutesenter la caracteacuteristique i = f(u) correspondante 2) Sur quel domaine cette caracteacuteristique est-elle lineacuteaire 3) Donner lrsquoeacutequation de la caracteacuteristique de ce domaine 4) Comparer lrsquointensiteacute theacuteorique Ith et lrsquointensiteacute reacuteelle Ir du courant de court-circuit

Exxercice 7

iAB (mA) - 10 -40 -80 -120

uAB (V) -25 -10 -20 -30

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Exercice 8

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AMPLIFICATEUR OPERATIONNEL

Exercice 1 1) Rappeler les proprieacuteteacutes drsquoun amplificateur opeacuterationnel ideacuteal qui fonctionne en reacutegime lineacuteaire 2) Rappeler lrsquoexpression du facteur drsquoamplification drsquoun amplificateur inverseur agrave partir des tensions drsquoentreacutee Ue et

de sortie Us Exercice2 On considegravere le montage suivant avec deux amplificateurs opeacuterationnels ideacuteaux Exprimer Vs en fonction de R1 R2 R3 et I0 Exercice3 Lamplificateur est consideacutereacute comme parfait et fonctionne en reacutegime lineacuteaire Montrer que lintensiteacute du courant dans la branche AM est proportionnel agrave la diffeacuterence V2-V1 Exercice 3 On considegravere le circuit dans lequel G est une pile de feacutem 25V de reacutesistance interne r = 10Ω La valeur de la reacutesistance R est 500 Ω 1) Calculer la tension de sortie Us 2) Calculer lrsquointensiteacute du courant I qui traverse la reacutesistance et

preacuteciser son sens 3) Expliquer lrsquoexistence drsquoun courant de sortie sachant qursquoil nrsquoentre

aucun courant par les bornes E+ et E- Exercice 4 La tension de sortie Us drsquoun montage est repreacutesenteacutee en fonction de la tension drsquoentreacutee Ue appliqueacutee agrave lrsquoentreacutee 1) Ce montage est il inverseur Justifier 2) Ce montage est il amplificateur Si oui calculer le facteur

drsquoamplification 3) Quelle est la tension de saturation

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MELANGES ET CORPS PURS

Exercice 1 Reacutepondre par vrai ou faux

1) La distillation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 2) Lrsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau est un pheacutenomegravene chimique 3) La synthegravese de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 4) Lrsquoeau de Kiregravene est un corps pur 5) La cristallisation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 6) Lrsquoalcool agrave 90deg est un corps pur composeacute 7) Le dioxygegravene est un gaz qui provoque une leacutegegravere deacutetonation en preacutesence drsquoune flamme 8) Lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene chimique 9) Lrsquoair est un meacutelange heacuteteacuterogegravene de diazote de dioxygegravene et de gaz rares 10) Le deacutecantat et le filtrat sont des corps non purs 11) Lors de lrsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau le dioxygegravene est recueilli agrave la cathode 12) Lorsque la roseacutee apparaicirct sur un arbre nous pouvons dire qursquoon a une fusion

Exercice 2 1) Pourquoi dit-on que les valeurs 0degC 100degC 1gcm-3 sont des constantes physiques de lrsquoeau 2) Que repreacutesente chacune des valeurs numeacuteriques preacuteceacutedentes 3) Qursquoappelle-t-on constante physique dans le cas geacuteneacuteral 4) Que signifie laquo critegravere de pureteacute raquo

Exercice 3 1) On meacutelange de lrsquoeau et du sucre Qursquoobtient-on 2) On veut seacuteparer les constituants du meacutelange preacuteceacutedent Deacutecrire une meacutethode possible 3) Qursquoest ce qursquoun meacutelange homogegravene Donner trois exemples 4) Qursquoest ce qursquoun meacutelange heacuteteacuterogegravene Donner trois exemples

Exercice 4 A Les meacutelanges suivants sont-ils homogegravenes ou heacuteteacuterogegravenes

1) Eau + essence 2) Huile + eau 3) Fer en poudre + eau 4) Eau + alcool

B Indiquer une meacutethode de seacuteparation pour chacun des meacutelanges 1) Sel de cuisine + charbon 2) Eau + huile 3) Alcool + eau 4) Fer en poudre + soufre en poudre 5) Fer en poudre + sel en poudre +sable

Exercice 5 Modou explique agrave Fatou comment on preacutepare du cafeacute laquo La preacuteparation du cafeacute comporte trois eacutetapes

- Premiegravere eacutetape mettre de leau dans une cafetiegravere et la porter agrave eacutebullition puis ajouter la poudre de cafeacute attendre quelques minutes

- Deuxiegraveme eacutetape faire passer le meacutelange obtenu agrave travers un tissu pour recueillir la partie liquide

- Troisiegraveme eacutetape ajouter du sucre agrave volonteacute remuer agrave laide dune cuillegravere Le cafeacute est precirct raquo 1-quel type de meacutelange obtient-on agrave la fin de la premiegravere eacutetape 2-quelle est la meacutethode de seacuteparation utiliseacutee dans la deuxiegraveme eacutetape Comment appelle-t-on le liquide obtenu est-ce un corps pur 3- quel type de meacutelange obtient-on agrave la fin de la troisiegraveme eacutetape Justifier la reacuteponse Exercice 6 Dans un eudiomegravetre on introduit 500 cm3 de dihydrogegravene 600 cm3 dioxygegravene (volumes mesureacutes dans les mecircmes conditions)

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Apregraves passage de agrave lrsquoeacutetincelle eacutelectrique et retour aux conditions initiales on demande 1) La masse drsquoeau formeacutee 2) La nature et le volume du gaz reacutesiduel

NB Dans les conditions de lrsquoexpeacuterience 1 L de dihydrogegravene a une masse de 008 g Exercice 7 Au cours drsquoune expeacuterience drsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau on recueille 170 cm3 de gaz au niveau de lrsquoeacutelectrode relieacutee agrave la borne positive 1deg) Quelle est la nature de ce gaz 2deg) Donner la nature et le volume du gaz recueilli dans lrsquoautre eacutelectrode 3deg) Comment appelle- t- on cette eacutelectrode 4deg) Comment identifie-t-on expeacuterimentalement ces deux gaz recueillis 5deg) Calculer la masse drsquoeau apregraves deacutecomposition si lrsquoexpeacuterience est faite dans les conditions ougrave 073 g de dihydrogegravene occupe un volume de 112 L Exercice 8 1) On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant 10g drsquohydrogegravene et 100g drsquooxygegravene apregraves lrsquoeacutetincelle et refroidissement

a) Quelles sont la nature et la masse du gaz restant b) Quelle est la masse drsquoeau obtenue

2) a) Calculer le volume drsquohydrogegravene neacutecessaire pour faire disparaicirctre 200ml drsquooxygegravene b) quel est le volume de vapeur drsquoeau obtenu Exercice 9 On met ensemble dans un erlenmeyer de lrsquoeacutethane du meacutethoxymeacutethane du benzegravene et du meacutethanol Apregraves agitation le milieu ne preacutesente aucune surface de seacuteparation crsquoest-agrave-dire ils se meacutelangent parfaitement 1deg) Que peut-on dire de ces quatre liquides 2deg) Quelle est la nature du meacutelange ainsi constitueacute 3deg) Deacutefinir ce type de meacutelange et citer deux autres exemples de mecircme nature 4deg) On se propose de seacuteparer les quatre liquides par distillation adeg) Deacutecrire le processus de la seacuteparation bdeg) Quel est le liquide qui sera recueilli le premier comme distillat Justifier 5deg) On deacutesire proceacuteder maintenant agrave la seacuteparation de ces quatre liquides par congeacutelation Quel est le premier liquide agrave reacutecupeacuterer sous forme de cristaux Justifier Donneacutees Tempeacuterature drsquoeacutebullition des quatre liquides

Liquide Meacutethanol Ethane Benzegravene Meacutethoxymeacutethane

T eacutebullition (degC) ndash 98 65 80 ndash 24

Exercice 10 On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant dans lrsquoeudiomegravetre 100 cm3 drsquoair et 100 cm3 drsquohydrogegravene mesureacutes dans les conditions normales de tempeacuterature et de pression On suppose que dans ces conditions 1 volume drsquoair donne 15 de volume drsquooxygegravene et 45 de volume drsquoazote En admettant que apregraves passage de lrsquoeacutetincelle eacutelectrique et refroidissement la tempeacuterature et la pression redeviennent normales

1) quel est le volume de gaz restant dans lrsquoappareil 2) quelle est la masse drsquoeau liquide formeacutee sachant que dans les conditions de lrsquoexperience 2g drsquohydrogene occupent 224

litres et 32g drsquooxygegravene occupent 224 litres Exercice 11 Dans un eudiomegravetre contenant un volume V = x cm3 dun meacutelange gazeux de dihydrogegravene et de dioxygegravene on fait passer une eacutetincelle eacutelectrique

Apregraves explosion et retour aux conditions initiales on constate que les 120785

120786 du volume initial disparaissent et il reste un gaz

dans leudiomegravetre qui entretient la combustion 1- Donner la nature du gaz reacutesiduel et son volume en fonction de x 2- Deacuteterminer la composition du meacutelange gazeux initial en fonction de x

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ELEMENTS ATOMES CLASSIFICATION PERIODIQUE

Exercice 1 Soient les nucleacuteides caracteacuteriseacutes par les couples (Z A) M(816) B(1224) C(2654) D(818) E(1226) F(2454) 1) Identifier les nucleacuteides qui sont des isotopes 2) Repreacutesenter tous les nucleacuteides par leur symbole et donner leur nom 3) Donner leurs compositions

Exercice 2 Un atome de platine (Pt) comporte 78 eacutelectrons et 117 neutrons

1) 11 Deacuteterminer son numeacutero atomique Z et son nombre de masse A

12 Ecrire le symbole du noyau correspondant

2) En deacuteduire la masse de lrsquoatome de platine (Pt)

3) Soient les cinq noyaux 119927119955120787120791120783120786120783 119927119957120789120790

120783120791120786 119927119950120788120783120783120786120787 119927119958120791120786

120784120786120786 et 119927119957120789120790120783120791120790 Quels sont les noyaux isotopes du preacuteceacutedent

4) On considegravere lrsquoion eacutetain IV (Sn4+) correspondant au noyau 119930119951120787120782120783120783120791

41 Srsquoagit-il drsquoun anion ou drsquoun cation Justifier

42 Donner la composition du noyau de cet ion

43 Combien cet ion a-t-il drsquoeacutelectrons

Donneacutees Masse drsquoun nucleacuteon mnuc = 16710-27 kg Masse de lrsquoeacutelectron me = 9110-31 kg Exercice 3

On considegravere les ions 119935120784+ 119936120784minus et les atomes Z et W Les eacuteleacutements Z et W appartiennent agrave la deuxiegraveme peacuteriode du tableau de classification peacuteriodique

1) Z est un gaz rare Ecrire la formule eacutelectronique de Z puis celle de X et de Y (Z 119935120784+ 119936120784minus ont la mecircme formule eacutelectronique)

2) Preacuteciser la place de lrsquoeacuteleacutement X

3) W a pour scheacutema de Lewis 119934ሶ Deacuteduire le nombre de charge de W

4) Deacuteterminer le nombre drsquoeacutelectrons contenus dans lrsquoion 119936120784minus et dans lrsquoatome Y Exercice 4 1) La structure eacutelectronique drsquoun atome srsquoeacutecrit (K)2(L)8(M)7 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode du tableau de la

classification appartient lrsquoeacuteleacutement correspondant 2) Un eacuteleacutement se trouve dans le tableau de classification agrave lrsquointersection de la sixiegraveme colonne et de la quatriegraveme

peacuteriode

21 Peut-on deacuteterminer avec certitude son numeacutero atomique

22 Peut-on deacuteterminer le nombre de masse de lrsquoeacuteleacutement

3) Le krypton (gaz rare) appartient agrave la peacuteriode IV Quel est son numeacutero atomique

4) Un nucleacuteide inconnu est symboliseacute par 119935120783120786120784120790

41 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode appartient cet eacuteleacutement

42 Donner la structure eacutelectronique de lrsquoatome correspondant

Exercice 5

Lrsquoatome drsquoun eacuteleacutement X agrave identifier a pour repreacutesentation de Lewis dans lrsquoeacutetat fondamental 119935ሶ 1) Combien drsquoeacutelectrons a-t-il sur sa couche externe 2) Sachant que cette couche est la couche L deacuteterminer le numeacutero atomique de X et eacutetablir la formule eacutelectronique

complegravete de son atome Identifier X par son nom et son symbole Exercice 6

On donne le rayon du noyau de lrsquoatome drsquoaluminium r = 10010-13 m Le rayon de lrsquoatome drsquoaluminium 119912119949120783120785120784120789 est

R = 15010-10 m Masse du neutron mN = 10087u Masse du proton mP = 10073u Masse de lrsquoeacutelectron me- = 05510-

3u 1) Comparer la masse de lrsquoatome agrave celle du noyau 2) Comparer le volume de lrsquoatome agrave celui du noyau 3) On dit que lrsquoatome preacutesente une structure lacunaire Est-ce justifieacute

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Donneacutees Lrsquouniteacute de masse atomique 1u = 16610-27 kg Volume drsquoune sphegravere V = 120786

120785120645R3

Exercice 7 Partie A Lrsquoatome drsquoun eacuteleacutement a pour reacutepartition eacutelectronique (K)x (L)y (M)t avec x y et t des entiers naturels non nuls La masse totale des protons dans son noyau atomique est mTp = 217110-23 g

1) 21 Deacuteterminer son nombre de charge Z

12 En deacuteduire les valeurs de x y et t

13 De quel eacuteleacutement srsquoagit-il Donner sa structure de Lewis et sa valence

2) Donner la place et le nom de famille chimique de lrsquoeacuteleacutement dans le tableau de la classification peacuteriodique restreinte

3) 31 Enoncer la regravegle de lrsquooctet

32 Quel type drsquoion lrsquoatome de cet eacuteleacutement a tendance agrave donner

33 Deacuteterminer la charge globale du noyau de cet ion

4) Repreacutesenter le scheacutema de Lewis de lrsquoion et donner sa valence Donneacutees Extrait du tableau de la classification peacuteriodique 11Na 12Mg 13Al 14Si Masse drsquoun proton mp = 16710-27 kg Valeur de la charge eacuteleacutementaire e = 1610-19 C

Partie B Un anion possegravede globalement une charge eacuteleacutementaire et 18 neutrons lrsquoatome correspondant agrave cet ion appartient agrave la troisiegraveme peacuteriode du tableau de la classification peacuteriodique 1) Deacuteterminer la structure eacutelectronique de cet atome et celle de lrsquoion 2) En deacuteduire la colonne et le nom de famille de cet eacuteleacutement 3) Donner la composition du noyau de lrsquoatome et celle de lrsquoion 4) Repreacutesenter les scheacutemas de Lewis et donner les valences de lrsquoatome et de lrsquoion 5) Deacuteterminer la charge globale du noyau de lrsquoion

Exercice 8 Lrsquoeacuteleacutement magneacutesium possegravede trois isotopes On donne ci-apregraves les abondances relatives de chacun deux

119924119944120783120784120784120786 79 119924119944120783120784

120784120787 10 119924119944120783120784120784120788 11

1- Quel est lisotope le plus abondant 2- Donner la composition de latome isoleacute de chaque isotope 3- Les structures eacutelectroniques des trois isotopes sont-elles identiques Justifier la reacuteponse 4- Quel ion monoatomique forme leacuteleacutement magneacutesium 5- Indiquer trois compositions possibles pour lrsquoion magneacutesium

Exercice9 Un atome dun eacuteleacutement X a pour formule eacutelectronique (K)x(L)Y(M)t 1 Quels sont les valeurs de x et y Justifier

2 Sachant que 119962

120784 = 2t - x calculer t En deacuteduire le numeacutero atomique Z de leacuteleacutement X Identifier X par son symbole et

son nom 3 Dans quelle peacuteriode et dans quelle colonne du tableau de classification peacuteriodique se trouve leacuteleacutement X Justifier votre reacuteponse Donner son scheacutema de 1048757ewis 4 Quel ion a-t-il tendance agrave donner 5 Sachant que la masse dun atome de X est 450910-26kg (masse des eacutelectrons est neacutegligeable) et que mpasympmnasymp 16710-27kg Calculer son nombre de masse et repreacutesenter le noyau de cet eacuteleacutement 6 Le nuage eacutelectronique de lion provenant dun atome X a une charge Q= -1610middot18CDeacuteterminer le nombre deacutelectrons contenus dans le nuage eacutelectronique de lion 7 Ecrire sa structure eacutelectronique et donner son scheacutema de Lewis

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LIAISONS CHIMIQUES

Exercice 1 1) Donner les structures de Lewis des atomes suivants C (Z=6) O (Z=8) Cl (Z=17) H (Z= 1) S (Z = 16) 2) Ecrire les formules de Lewis deacuteveloppeacutees et semi-deacuteveloppeacutees des moleacutecules suivantes

C2H6O C2H4O2 C2H4Cl2O CH4O C2H4 N2O2 CH2Cl2 C2H2 HClO CO2 C3H4 SOCl2 C2H4O C3H6 CH5N C3H4 C3H6O EXERCICE 2 Dans la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene HnS lrsquoatome de soufre est lieacute agrave chaque atome drsquohydrogegravene par une liaison covalente 1- Deacuteterminer n sachant que le scheacutema de Lewis du soufre est identique agrave celui de lrsquooxygegravene et que tous les atomes engageacutes dans la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene ont leur couche externe satisfaisant agrave la regravegle de lrsquooctet et du duet 2- Donner la repreacutesentation de Lewis de la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene Exercice 3 Donner la formule statistique des composeacutes ioniques suivants a) Chlorure drsquoaluminium (Al3+ Cl -) b) nitrate de plomb (Pb2+ 119925119926120785

minus ) c) Aceacutetate de cobalt (Co3+ C2H3119926120784minus ) d) Carbonate

de calcium (Ca2+ C119926120785120784minus ) e) Hydroxyde de sodium (Ag+ PO4

3-) Exercice 4 Donner les noms et preacuteciser les ions constituants les composeacutes ioniques suivants Fe2O3 ZnSO4 Na2CO3 Ca(OH)2 CuNO3 Fe(OH)3 Cu2SO4 Al2O3 FeO Fe(NO3)2 Ag2O Al2(SO4)3 Mg(NO3)2 LiCO3 Na2SO4 Exercice 5

1) La moleacutecule drsquoacide propanoique est formeacutee de 3 atomes de carbone 6 atomes drsquohydrogegravene et 2 atomes drsquooxygegravene Ecrire sa formule brute Ecrire deux formules deacutevellopeacutees isomegraveres de lrsquoacide propanoique

2) Rappeler les structures de Lewis des atomes drsquohydrogegravene de carbone et drsquoazote Donner les structures de Lewis et les formules deacuteveloppeacutees des moleacutecules suivantes

a) CH3NO b) N2 c) HCN d) CH2O2 3) Pour chacun des composeacutes ioniques suivants identifier lrsquoanion et le cation puis donner du composeacute a) Fe2(SO4)3 b)

ZnO 4) Donner la formule statistique et la formule ionique de chacun des composeacutes ioniques suivants oxyde drsquoaluminium

chlorure de magnesium Exercice 6 Donner les formules ioniques et statiques du nitrate de plomb phosphate drsquooxonium sulfate drsquoaluminium nitrate drsquooxonium sulfate de plomb et phosphate drsquoaluminium Exercice7 A -Compleacuteter le tableau ci-dessous en ajoutant soit la formule statistique du solide ionique comportant ces ions soit la formule de lrsquoanion ou soit la formule du cation qui le compose

Cation Anion

Na+

Ca2+ Zn2+

Cl- AlCl3

Al2(SO4)3

NO3-

PO43-

B-Quelles sont les formules statistiques des solides ioniques suivants 1deg) Chlorure drsquoargent nitrate drsquoargent 2deg) Sulfate de potassium permanganate de potassium phosphate de baryum et dichromate de potassium Les ions agrave utiliser sont Cl-(ion chlorure) NO3

-(ion nitrate) SO42-(ion sulfate) K+ (ion potassium) Ag+ (ion argent) Ba2+

(ion baryum) PO43-(ion phosphate) MnO4

-(ion permanganate Cr2O72-(ion dichromate)

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Exercice 8 La maille du chlorure de potassium KCl est du mecircme type que celle du chlorure de sodium les ions K+ prenant la place des ions Na+ 1) En vous inspirant de la maille de chlorure de sodium faites un dessin de la maille

du chlorure de potassium Cette maille cubique a pour arecircte a = 628 pm les ions chlorure en occupent les sommets et les centres des faces

2) Montrer agrave lrsquoaide drsquoun dessin dans le plan qursquoil existe une relation entre lrsquoarecircte a de la maille et les rayons des ions preacutesents Les ions potassium et chlorure sont assimilables agrave des boules rigides de rayons respectifs r+ et r- celles-ci sont en contact le long drsquoune arecircte En deacuteduire la valeur du rayon r- de lrsquoion Cl- sachant que le rayon r+ de lrsquoion K+ vaut 133 pm

Donneacutees Nom et formule de quelques ions

Cations formules Anions Formules

Ion fer II Fe2+ Ion sulfure S2-

Ion fer III Fe3+ Ion sulfate SO42-

Ion aluminium Al3+ Ion nitrate NO3-

Ion cuivre II Cu2+ Carbonate CO32-

Ion zinc Zn2+ Hydrogeacutenocarbonate HCO3-

Ion sodium Na+ Ion chlorure Cl-

Ion calcium Ca+ Oxyde O2-

Ion potassium K+ Hydroxyde OH-

Ion hydronium H3O+ Ion dichromate Cr2O72-

Ion magneacutesium Mg2+ Ion permanganate MnO4-

Ion argent Ag+ Ion phosphate PO43-

Ion baryum Ba2+

Ion ammonium NH4+

FORMULES ET NOMS DE QULQUES COMPOSES IONIQUES

Habituellement on nomme un composeacute ionique en premier par son non ion neacutegatif par contre lrsquoeacutecriture de sa formule

se fait en premier par lrsquoion neacutegatif

Formule ionique Formule statistique Nom

(Na+ Cl-) NaCl Chlorure de sodium

(Ag+ Cl-) AgCl Chlorure drsquoargent

(Cu2+ 2Cl-) CuCl2 Chlorure de cuivre II (cuivrique)

(Cu+ Cl-) CuCl Chlorure de cuivre I (cuivreux)

(Fe2+ 2Cl-) FeCl2 Chlorure de fer II (ferreux)

(Fe3+ 3Cl-) FeCl3 Chlorure de fer III (ferrique)

(NH4+ Cl-) NH4Cl Chlorure drsquoammonium

(Ca2+ 2Cl-) CaCl2 Chlorure de calcium

NITRATES NO3-

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Formule ionique Formule statistique Nom

(Ag+ NO3-) AgNO3 Nitrate drsquoargent

(K+ NO3-) KNO3 Nitrate de potassium

(Pb2+ 2NO3-) (PbNO3)2 Nitrate de plomb II

SULFATTES SO42-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Ba2+ SO42-) BaSO4 Sulfate de baryum

(Zn2+ SO42-) ZnSO4 Sulfate de zinc

(Cu2+ SO42-) CuSO4 Sulfate de cuivre II

(2Al3+ 3SO42-) Al2(SO4)3 Sulfate drsquoaluminium

(2NH4+ SO4

2-) (NH4)2SO4 Sulfate drsquoammonium

SULFURES S2-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Zn2+ S2-) ZnS Sulfure de zinc

(Pb2+ S2-) PbS Sulfure de plomb II

(2Cu+ S2-) Cu2S Sulfate de cuivre I

CARBONATES CO32-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Ca2+ CO32-) CaCO3 Carbonate de calcium (calcaire)

OXYDES O2-

Formule ionique Formule statistique Nom

(2Na+ O2-) Na2O Oxyde de sodium

(Mg2+ O2-) MgO Oxyde de magneacutesium

(2Al3+ 3O2-) Al2O3 Oxyde drsquoaluminium (alumine)

(Fe2+ O2-) FeO Oxyde de fer II

(2Fe3+ 3O2-) Fe2O3 Oxyde de fer III (rouille)

(Fe2+ 2Fe+ 4O2-) Fe3O4 Oxyde magneacutetique de fer

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MOLE ET GRANDEURS MOLAIRES

Exercice 1 Calculer les masses molaires des composeacutes suivants Ca(H2PO4)2 H2SO4 C6H12O6 C4H8 NH3 (NH4)4Fe(SO4)26H2O Al2(SO4)3 Exercice 2 Lrsquoeacuteleacutement lithium agrave lrsquoeacutetat naturel est formeacute par un meacutelange de deux nucleacuteides dont les pourcentages atomiques sont

les suivants 74 de 119923119946120788 et 926 de 119923119946

120789 Sachant que les masses drsquoune mole drsquoatome de ces nucleacuteides sont respectivement 60137 g et 70144 g Calculer la masse molaire atomique de lrsquoeacuteleacutement lithium naturel Exercice 3 Une moleacutecule de formule CxHy a pour atomiciteacute 10 et sa masse molaire est M = 54 gmol-1 Deacuteterminer la formule brute du composeacute Exercice 4 La nitroglyceacuterine est un explosif de formule C3H5O9N3 1) Calculer la masse molaire de la nitroglyceacuterine 2) Deacuteterminer sa composition centeacutesimale massique de chacun des eacuteleacutements preacutesents dans cette moleacutecule

Exercice 5 Un corps a pour formule CxHyO les coefficients x et y sont entiers Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de cette substance montre que les pourcentages en masse des eacuteleacutements C et H qursquoelle renferme sont C = 525 H = 130 1) Deacuteterminer le pourcentage en masse de lrsquooxygegravene En deacuteduire la masse molaire moleacuteculaire M de ce corps (M est

un nombre entier) 2) Calculer les valeurs des coefficients x et y

Exercice 6 1) On donne pour le fer masse molaire M = 56 gmol-1 masse volumique 120646 = 7800 kgm-3 Deacuteterminer le volume drsquoun morceau de fer de masse 150 g Quelle est la quantiteacute de matiegravere contenue dans ce morceau de fer 2) On donne pour lrsquoaluminium et le cuivre la masse molaire M et la masse volumique 120646 agrave lrsquoeacutetat solide Al 27 gmol-1 120646119912119949

=2700 kg m-3 Cu 635 gmol-1 120646119914119958=8900 kg m-3 Deacuteterminer pour chaque meacutetal le volume molaire (volume dune mole) agrave lrsquoeacutetat solide 3) On considegravere trois flacons qui contiennent agrave la mecircme

tempeacuterature et sous une mecircme pression un mecircme volume de gaz On a deacutetermineacute la masse de chaque gaz Les reacutesultats sont groupeacutes dans le tableau ci-dessous

Calculer la masse molaire de chaque gaz Deacuteterminer la quantiteacute de matiegravere de chaque gaz 4) En deacuteduire le volume molaire de chaque gaz

Quelle est la loi veacuterifieacutee par cette expeacuterience Enoncer cette loi C = 12 O=16 H=1 gmol-1 Exercice 7 Un composeacute organique qui ne contient que les eacuteleacutements carbone et hydrogegravene a pour masse molaire M = 42 gmol -1 Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de ce composeacute montre qursquoil renferme en masse six (6) fois plus de carbone que drsquohydrogegravene En deacuteduire la formule brute du composeacute eacutetudieacute Exercice 8 Un composeacute A ne contient que les eacuteleacutements carbones hydrogegravene et oxygegravene Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de ce composeacute montre que mc = 15mo et mc = 4mH mc mo et mH eacutetant les masses respectives de carbone de lrsquooxygegravene et de lrsquohydrogegravene contenues dans lrsquoeacutechantillon Sachant que la moleacutecule de A ne renferme qursquoun seul atome drsquooxygegravene 1) Deacuteterminer la formule de A 2) Calculer la masse molaire de A 3) Calculer le nombre de moles puis le nombre de moleacutecules contenues dans 115 g de A

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Exercice 9 Un ballon en verre fermeacute contient 40g de gaz dioxygegravene La tempeacuterature du gaz est 20degC et sa pression est 1013105Pa 1 Quelle est la quantiteacute de matiegravere de dioxygegravene dans le ballon 2 Quelle est la tempeacuterature absolue du gaz 3 Quel est le volume du gaz 4 On chauffe le ballon et son contenu La tempeacuterature atteint 50degC La variation du volume du ballon eacutetant

neacutegligeable deacuteterminer la nouvelle pression du gaz Exercice 10

Un ballon agrave parois eacutelastiques ne peut deacutepasser un volume de 30L sans eacuteclater On introduit dans ce ballon 20L dheacutelium He agrave 20degC et agrave une pression de 1013105Pa 1 Quelles sont la quantiteacute de matiegravere et la masse dheacutelium introduites dans le ballon 2 Le ballon est placeacute sous une cloche agrave vide On admet que la pression est la mecircme agrave linteacuterieur et agrave lexteacuterieur du

ballon et que la tempeacuterature est constante au cours de la transformation Quelle est la pression de lair sous la cloche au moment ougrave le ballon eacuteclate

3 Le mecircme ballon est lacirccheacute et seacutelegraveve agrave une altitude ougrave la tempeacuterature est de 15degC et la pression atmospheacuterique de 82104Pa Le ballon va-t-il eacuteclater (on suppose leacutegaliteacute des pressions agrave linteacuterieur et agrave lexteacuterieur du ballon)

Donneacutee M(He)=40gmol-1 Exercice 11 1) Calculer la masse volumique du dioxygegravene dans les conditions normales Deacuteterminer la densiteacute du dioxygegravene par

rapport agrave lrsquoair 2) On meacutelange 10 L de butane et 10 L de dioxygegravene Le volume obtenu est 20 L

21 Trouver la masse du meacutelange

22 Calculer la densiteacute du meacutelange

Les volumes sont mesureacutes dans les conditions normales Exercice 12 On meacutelange 10 L de dioxygegravene et 40 L de diazote pris dans les CNTP Le volume du meacutelange est 10 L La tempeacuterature du meacutelange est de 10deg C 1) Calculer la masse du meacutelange 2) Trouver la pression du meacutelange

Donneacutees C = 12gmol H = 1gmol O = 16gmol N = 14gmol Cl = 355gmol Exercice 13 Un professeur de Sciences Physiques trouve dans le laboratoire de son lyceacutee un flacon sans eacutetiquette contenant une substance solide de masse m = 460 g Pour deacuteterminer la nature de cette substance il procegravede agrave deux types danalyses

Une analyse qualitative lui permettant de deacuteterminer la preacutesence de trois eacuteleacutements chimiques dans la substance le carbone (C) lhydrogegravene (H) et loxygegravene (O)

Une analyse quantitative lui permettant de deacuteterminer la composition centeacutesimale massique du carbone et de lhydrogegravene dans la masse m de la substance C=26l H=435 Afin de deacuteterminer le nombre datomes de carbone dhydrogegravene et doxygegravene de la substance il eacutecrit sa formule brute sous la forme CxHyOz ougrave x y et z sont des entiers naturels non nuls Il reacutealise ensuite la sublimation de la masse m = 460 g de la substance dans les conditions ougrave la pression est P=498107 Pa et la tempeacuterature est t = 27degC A la fin du changement deacutetat physique il recueille un volume V = 500 cm3 de gaz supposeacute parfait

1) Calculer le pourcentage massique de loxygegravene 2) Est-ce que cette sublimation a eacuteteacute faite dans les conditions normales de tempeacuteratures et de pression (CNTP) Justifier 3) Deacuteterminer la quantiteacute de matiegravere de cette substance puis deacuteduire sa masse molaire et sa densiteacute 4) Deacuteterminer sa formule brute et proposer une formule deacuteveloppeacutee possible 5) Calculer le nombre de moleacutecules contenu dans cette substance

On donne M (H) = 1 gmol-1 M (C) = 12 g mol-1 M (0) = 16 g mol-1 constante des gaz parfaits R = 831 SI nombre drsquoAvogadro NA = 602102s mol-1

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REACTION CHIMIQUE EQUATION ndash BILAN

Exercice 1 Equilibrer les eacutequations suivantes

Exercice 3 Lrsquoaluminium reacuteagit avec lrsquooxyde de manganegravese MnO2 pour donner du manganegravese et de lrsquooxyde drsquoaluminium Al2O3

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan traduisant cette reacuteaction 2) Quelle est la masse drsquoaluminium neacutecessaire pour preacuteparer une masse de 1 kg de manganegravese

Exercice 4 On brucircle m = 5 g de soufre dans un flacon renfermant V =2L de dioxygegravene volume mesureacute dans les CNTP

1) Restera-t-il du soufre agrave la fin de la reacuteaction Si oui calculer la masse correspondante 2) Calculer la masse et le volume du produit obtenu

Exercice 5 On fait brucircler 20g drsquoun eacutechantillon de charbon de bois dans du dioxygegravene on obtient 616g de dioxyde de carbone

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan 2) Deacuteterminer le pourcentage de carbone pur contenu dans le morceau de charbon

Exercice 6 Le dioxyde de soufre peut ecirctre preacutepareacute par action de sulfure de fer (pyrite) sur le dioxygegravene Il se forme en mecircme temps de lrsquooxyde de fer Fe2O3

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction 2) Quel volume de dioxyde de soufre peut-on espeacuterer obtenir agrave partir drsquoune tonne de pyrite Calculer alors la masse et le

volume de dioxygegravene neacutecessaire Les volumes gazeux sont mesureacutes dans les CNTP 3) Le rendement de la reacuteaction est en reacutealiteacute eacutegal agrave 80 Calculer le volume de dioxyde de soufre effectivement obtenu agrave

partir drsquoune tonne de pyrite Exercice 7

1) La combustion dans du dioxygegravene de 224cm3 drsquoun corps pur gazeux de formule CnH2n + 2 a donneacute 176g de dioxyde de carbone et de lrsquoeau

11 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction

12 Trouver la formule brute de lrsquohydrocarbure

13 Ecrire les formules de Lewis et deacuteveloppeacutee de ce composeacute

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2) La combustion complegravete dans du dioxygegravene de 1 litre drsquoun hydrocarbure gazeux de formule CxHy a neacutecessiteacute 5 litres de dioxygegravene et a donneacute 3 litres de dioxyde de carbone

21 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction

22 Trouver la formule brute de lrsquohydrocarbure Volumes gazeux mesureacutes dans les CNTP

Donneacutees en gmol-1 M(C) = 12 M(H) = 1 M(O) = 16 M(Fe) = 56 Exercice 8 On meacutelange 1g de poudre drsquoaluminium et 6g de diiode I2 La reacuteaction est amorceacutee par quelques gouttes drsquoeau (catalyseur)

a) On donne Al (Z=13) et I est un halogegravene Trouver la formule du produit formeacute en vous aidant des repreacutesentations de Lewis des atomes drsquoaluminium et drsquoiode

b) Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction c) La reacuteaction srsquoarrecircte par manque drsquoun des reacuteactifs Lequel calculer la masse du produit formeacute d) Quelle est la masse restante du reacuteactif en excegraves

Donneacutees M(Al)=27gmol M(I)=127gmol Exercice 9 Une essence drsquoautomobile a une masse volumique de 700kg m-3 On la suppose constitueacutee uniquement drsquooctane C8H18

a) Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la combustion de lrsquooctane dans le moteur de lrsquoautomobile en supposant qursquoil se forme du dioxyde de carbone et de lrsquoeau

b) Le reacuteservoir drsquoessence drsquoune automobile a une capaciteacute de 50L Lorsque toute lrsquoessence qursquoil contient est consommeacutee calculer

La masse de vapeur drsquoeau et de dioxyde de carbone rejeteacutee dans lrsquoatmosphegravere

La masse du dioxygegravene consommeacute

La masse drsquoair qui a circuleacute dans les tubulures du moteur sachant qursquoen nombre de moles la composition de lrsquoair est 80 de diazote N2 et 20 de dioxygegravene O2 On donne en gmol les masses molaires atomiques H 1 C 12 N 14 O 16 Exercice 10 Un meacutelange des deux alcanes propane (C3H8) et butane (C4H10) est soumis agrave une combustion eudiomeacutetrique en preacutesence de 112 cm3 de dioxygegravene Apregraves la combustion et le refroidissement des produits il se produit 68cm3 dioxyde de carbone(C02) et de lrsquoeau

1) Ecrire les eacutequations des reacuteactions qui ont lieu

2) Deacuteterminer la composition du meacutelange des alcanes sachant que tous les volumes sont mesureacutes dans les mecircmes conditions de tempeacuterature et de pression On donnera le volume de chacun des alcanes ainsi que le pourcentage (en quantiteacute de matiegravere) de chacun drsquoeux dans le meacutelange Exercice 11 On dispose drsquoun meacutelange drsquooxyde de fer II FeO et drsquooxyde de Fer III Fe2O3 de masse totale m=897g On fait reacuteagir ce meacutelange agrave haute tempeacuterature avec du dihydrogegravene Il se forme alors du Fer et de lrsquoeau

1) Ecrire les eacutequations bilan des deux reacuteactions 2) On obtient 292g drsquoeau et les deux oxydes ont disparu Deacuteterminer la composition initiale du meacutelange crsquoest-agrave-dire les

masses des deux oxydes

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GENERALITES SUR LES SOLUTIONS AQUEUSES

Donneacutees en gmol-1 M(C) = 12 M(H) = 1 M(O) = 16 M(Fe) = 56 M(Al) = 27 M(S) = 32 M(Na) = 23 M(N) = 14 M(Ca) = 40 M(Cl) = 355 Exercice 1 1) Donner les noms des ions suivants K+ Mg2+ Al3+ O2- SO4

2- H3O+ MnO4- Cr2O7

2- 2) Donner les formules des composeacutes ioniques dont les noms sont chlorure de potassium chlorure de magneacutesium

oxyde de magneacutesium carbonate drsquoaluminium nitrate drsquoargent Exercice 2 1) Quelle masse de sulfate drsquoaluminium Al2(SO4)3 faut-il dissoudre dans de lrsquoeau pour obtenir 500 cm3 drsquoune solution

de concentration 002 mol L-1 en ion Al3+ 2) Quelle est alors la valeur de la concentration en ion sulfate

Exercice 3 1) On dissout 5 g de cristaux de chlorure de sodium dans de lrsquoeau On complegravete par de lrsquoeau le volume agrave 500 mL

Trouver la concentration molaire C de la solution Calculer [Na+] et [Cl-] 2) On dispose de 200 mL drsquoune solution de sulfate de sodium de concentration molaire C = 210-2 molL-1

ndash Calculer la masse de sulfate de sodium Na2SO4 contenue dans la solution ndash Calculer [Na+] et [SO4

2-] Exercice 4 1) On dissout sans variation de volume 342 g de sulfate drsquoaluminium dans 500 mL drsquoeau

ndash Calculer la concentration massique puis la concentration molaire C de la solution ndash Calculer les concentrations molaires des ions aluminium et sulfate

2) On preacutepare 250 mL de solution de sulfate de potassium en dissolvant dans lrsquoeau 435 g de solide ionique K2SO4

ndash Calculer la concentration molaire de chacun des ions preacutesents en solution ndash Quel volume drsquoeau faut-il ajouter aux 250 mL de la solution preacuteceacutedente pour obtenir une solution telle que lrsquoon

ait [SO42-] = 002 molL Exercice 5 Une solution A de volume VA = 05 L contient 012 mol de nitrate de sodium Une solution B de volume VB = 15 L a eacuteteacute obtenue par dissolution dans lrsquoeau de 125g de nitrate de calcium solide ionique de formule Ca(NO3)2 1) On preacutelegraveve agrave la pipette 10 cm3 de la solution A Calculer le nombre de moles de chacun des ions preacutesents dans

cette prise drsquoessai 2) On meacutelange dans une fiole jaugeacutee 10 cm3 A 20 cm3 de la solution B et on complegravete avec de lrsquoeau jusqursquoagrave ce que

le volume total soit de 100 cm3 Calculer la concentration de chacun des ions dans cette derniegravere solution On donne masses molaires en gmol-1 nitrate de sodium 85 nitrate de calcium 164 Exercice 6

Compleacuteter le tableau

Formule C ( molL-1) [anion] (molL-1) [cation] (molL-1)

MgSO4 0035

CaCl2 0104

Na2CO3 027

Na3PO4 0063

FeCl3 057

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SOLUTIONS AQUEUSES ACIDES

Exercice 1 Questions des cours 1-1 Parmi des produits drsquousage courant utiliseacutes comme boissons condiments ou produits drsquoentretien meacutenager que vous reconnaissez distinguer ceux qui correspondent agrave des solutions acides 1-2 Rappeler leurs couleurs prises avec un indicateur coloreacute de votre choix 2-1 Que peut-on mettre en eacutevidence expeacuterimentalement lors de la dissolution du chlorure drsquohydrogegravene dans lrsquoeau 2-2 Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction qui accompagne cette mise en solution du chlorure drsquohydrogegravene dans lrsquoeau 3- Le chlorure drsquohydrogegravene est-il un composeacute ionique ou moleacuteculaire 4- Que se passe t-il quand on verse du nitrate drsquoargent dans une solution drsquoacide chlorhydrique 5-1 Peut-on identifier un acide au laboratoire en le goucirctant ou en le touchant 5-2 Que faut-il faire dans le cas eacutecheacuteant Exercice 2 Le gaz chlorure drsquohydrogegravene est un composeacute moleacuteculaire formeacute drsquoun atome drsquohydrogegravene et drsquoun atome de chlore il est obtenu en faisant reacuteagir agrave chaud de lrsquoacide sulfurique sur du chlorure de sodium On le recueille dans un flacon en plastique par deacuteplacement drsquoair 1- Ecrire la formule du gaz chlorure drsquohydrogegravene 2- Donner le scheacutema du montage 3- Comment pouvez-vous vous assurer que le flacon est entiegraverement rempli 4- Rappeler les proprieacuteteacutes du gaz chlorhydrique Exercice 3 Texte Scientifique solution acide et solution basique Preacuteparation des solutions drsquoinfusion drsquooseille du jus de citron du jus de tamarin de solution de lessive de cendre Mettons deux centimegravetres cubes de chaque substance dans un tube agrave essai Dans chaque tube versons quelques gouttes de BBT Nous disposons de deux tubes agrave essai lrsquoun contenant de lrsquoacide chlorhydrique et lrsquoautre de lrsquoeau distilleacutee avec chacun quelques gouttes de BBT Les tubes contenant lrsquoacide chlorhydrique la solution drsquoinfusion drsquooseille du jus de citron du jus de tamarin virent au jaune avec le BBT Le tube contenant la solution de lessive de cendre donne une coloration bleue avec le BBT tandis que lrsquoeau distilleacutee reste verte avec le BBT Questions 1- Que signifie BBT 2- Le titre du texte est-il conforme Si non ameacuteliorer ce titre 3- Comment preacutepare-t- on la solution drsquoinfusion drsquooseille le jus de citron 4- Comment preacutepare-t- on la solution drsquoacide chlorhydrique agrave partir drsquoune solution commerciale tregraves concentreacutee 5- Relever les solutions acides citeacutes dans ce texte

Exercice 4

1- Une solution de volume V = 250 mL est obtenue en dissolvant 12 mmol de saccharose dans de lrsquoeau Quelle est la

concentration molaire de saccharose 2- Quelle est la quantiteacute drsquoacide benzoiumlque contenue dans un volume V = 23 mL drsquoune solution drsquoacide benzoiumlque agrave la

concentration molaire C = 1510-2 molL-1 Exercice 5 1-1 Un adolescent doit absorber 75 mg de vitamine C de masse molaire M = 176 g mol par jour Quelle est la quantiteacute de vitamine C correspondante 1-2 Un jus de fruit contient de la vitamine C agrave la concentration molaire C = 23 mmolL-1Quel volume de jus de fruit un adolescent doit-il boire dans la journeacutee pour absorber sa quantiteacute quotidienne de vitamine C 2) Les boissons au cola contiennent de lrsquoacide phosphorique H3PO4 Leur concentration molaire en acide phosphorique est de lrsquoordre de 15 mmolL-1 Quelle est la concentration massique en acide phosphorique Exercice 6 1- Les boissons au cola contiennent de lrsquoacide phosphorique H3PO4 Leur concentration molaire en acide phosphorique

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est de lrsquoordre de 15 mmolL-1 Quelle est la concentration massique en acide phosphorique

2- Lrsquohextril est une solution de bain de bouche Le principe actif de ce meacutedicament est lrsquohexeacutetidine de formule brute

C21H45N3 Calculer sa concentration molaire sachant que sa concentration massique est 1 gL-1

Exercice 7

On a un meacutelange sous forme de poudre de cuivre de zinc et daluminium On ajoute de lacide chlorhydrique en excegraves agrave 105 g de ce meacutelange Apregraves reacuteaction il reste un reacutesidu solide de 24 g et le gaz qui sest deacutegageacute lors de lattaque par lacide occupe un volume de 566 L

1- Ecrire les eacutequations entre lacide chlorhydrique les meacutetaux attaquables

2- Quelle est la nature du gaz deacutegageacute Justifier votre reacuteponse

3- Calculer la composition du meacutelange en pourcentage massique

On donne M(Cu)=635 M(Al)=27 M(Zn)=654 g mol-1 volume molaire 224 Lmol-1 on rappelle que lrsquoacide nrsquoattaque pas le cuivre Exercice 8 1) Rappeler quelques consignes de seacutecuriteacute sur la consommation et lrsquoutilisation des produits acides 2) A quels ions sont dues les proprieacuteteacutes acides drsquoune solution 3) A 20degC 1 litre drsquoeau peut dissoudre 475L de chlorure drsquohydrogegravene si la dissolution srsquoeffectue sans variation de volume (Vm = 24 Lmol-1) 3-a) Calculer la concentration de la solution (H+ Cl-) 3-b) En deacuteduire la concentration des ions responsables agrave lrsquoaciditeacute de cette solution 3-c) Quelle la concentration des ions qui preacutecipite avec le nitrate drsquoargent

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SOLUTIONS AQUEUSES BASIQUES

Exercice1 1 Recopier et compleacuteter les phrases suivantes a) Dans une solution aqueuse dhydroxyde de sodium lion responsable de la basiciteacute est lion __________ lion __________ est lion Na+ b) Il faut toujours refermer un flacon de pastilles de soude et le conserver dans un endroit sec car ces pastilles absorbent lhumiditeacute de lair elles sont donc __________ Elles sont aussi deacuteliquescentes car les pastilles se __________ lentement dans cette humiditeacute c) Lhydroxyde de sodium est un produit corrosif car il peut exercer une action destructrice sur les __________ __________ Il faut donc porter des __________ pour le manipuler d) La solution dhydroxyde de sodium conduit le courant eacutelectrique Elle contient donc des __________ Lors de la dissolution leau a totalement __________ les moleacutecules dhydroxyde de sodium selon leacutequation bilan NaOH rarr ________ + ________ e) La solution de kheacutemeacute est une solution __________ car si on y ajoute quelques gouttes de __________ elle prend une coloration rose violaceacutee 2 Reacutepondre par vrai ou faux les phrases suivantes a) En preacutesence de BBT la solution de cendre prend la couleur bleue b) Les proprieacuteteacutes basiques de la soude sont dues aux ions Na+ c) Le cuivre et les ions hydroxyde forment un preacutecipiteacute bleu d) En meacutelangeant une solution de sulfate de zinc avec un tregraves gros excegraves de soude on obtient une solution e) En preacutesence de BBT le meacutelange formeacute de 1 mL dacide chlorhydrique deacutecimolaire et de 10 mL de soude molaire est bleu 3 Recopier les propositions justes et corriger celles qui sont fausses a) En meacutelangeant une solution de nitrate de cuivre et une solution de chlorure dhydrogegravene on obtient un preacutecipiteacute bleu dhydroxyde de cuivre b) Pour preacuteparer 1L de solution de soude agrave 01 molL-1 (deacutecimolaire) Abdoulaye pegravese 04g dhydroxyde de sodium exempt dhumiditeacute Il les introduit dans une fiole jaugeacutee de 1 L et complegravete jusquau trait de jauge avec de leau distilleacutee c) En meacutelangeant une solution de sulfate de fer (III) et une solution dammoniaque on obtient un preacutecipiteacute vert dhydroxyde de fer (III) d) En introduisant un excegraves de sulfate de zinc dans une solution dilueacutee de kheacutemeacute on obtient un abondant preacutecipiteacute blanc La solution de kheacutemeacute contient donc des ions OH- qui forment avec les ions Zn(II) un preacutecipiteacute de formule Zn(OH)2 e) En preacutesence de pheacutenolphtaleacuteine le liquide de batterie prend une coloration violette Si on ajoute 10 mL de solution de kheacutemeacute concentreacutee agrave 1 mL de liquide de batterie dilueacute en preacutesence de pheacutenolphtaleacuteine on obtient une solution incolore Exercice2

3- Votre professeur vous donne deux flacons A et B sans eacutetiquette contenant des solutions incolores et vous demande de les reconnaicirctre Pour cela il vous fait reacutealiser les tests suivants a) Donner le nom de la solution A en expliquant comment vous ecirctes arriveacute agrave cette conclusion

b) Donner le nom de la solution B en expliquant comment vous ecirctes arriveacute agrave cette conclusion 4- Sur les marcheacutes du Seacuteneacutegal on trouve un produit appeleacute kheacutemeacute Il se preacutesente sous la forme deacutecailles blanches et

est fortement corrosif Il est utiliseacute pour fabriquer du savon et comme produit de nettoyage a) Vous voulez preacuteparer 500 mL de solution aqueuse agrave 4 gL-1 de kheacutemeacute (solution A) Encadrer parmi la liste dappareils suivants ceux qui vous seront neacutecessaires balance ndash pipette de 5 mL ndash ballon rond de 500 mL ndash fiole jaugeacutee de 05L ndash entonnoir ndash pissette ndash fiole jaugeacutee de 100mL ndash gants de protection ndash spatule ndash eacuteprouvette gradueacutee de 1 L Deacutecrivez le mode opeacuteratoire de la dissolution b) Le marchand affirme que le kheacutemeacute est de la soude Proposez deux tests qui vont vous permettre de veacuterifier cette affirmation

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c) En supposant que laffirmation du marchand est vraie calculer la concentration molaire de la solution A d) Pour veacuterifier si le kheacutemeacute est de lhydroxyde de sodium pur Michel propose dintroduire assez de solution de sulfate de cuivre pour preacutecipiter tous les ions OH- contenus dans 100 mL de solution A puis de peser le preacutecipiteacute sec - Ecrire leacutequation bilan traduisant la reacuteaction de preacutecipitation - La masse de preacutecipiteacute obtenue apregraves filtration et seacutechage est m = 035 g Le kheacutemeacute est-il de lhydroxyde de sodium pur 3- Au cours dun repas Marcel affirme que le jus de bissap blanc quil est en train de boire est plus acide que le jus de tamarin que boit Demba Demba nest pas daccord Pour trancher ce diffeacuterend ils amegravenent les deux solutions au laboratoire et procegravedent au test suivant - Ils introduisent 50 mL de bissap blanc dans un beacutecher A et 50 mL de jus tamarin dans un beacutecher B Ils ajoutent 5 gouttes de BBT et 50 mL de solution de soude dilueacutee La solution contenue dans le beacutecher A se colore en vert alors que la solution contenue dans le beacutecher B se colore en bleu Ils en concluent que Marcel avait raison Justifier cette affirmation Donneacutees Masses molaires en gmol-1 H 1 - O 16 - Na 23 - Cu 635 Exercice3 On meacutelange -100mldrsquoune solution de soude 10-2molL-1 -et 200ml de solution drsquohydroxyde de calcium 10-3molL-1 Faites lrsquoinventaire des diffeacuterentes espegraveces en solution calculer les concentrations molaires respectives Exercice 4 On dispose de 5 mL drsquoune solution de potasse KOH Elle renferme en masse 25 de potasse pure Sa densiteacute par rapport agrave lrsquoeau est d = 13

1) Calculer la concentration molaire C de la solution On dilue la solution preacuteceacutedente agrave 15 litre Calculer la concentration molaire Crsquo de la nouvelle solution

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NOTION DE PH INDICATEURS COLORES

Exercice 1 Deacuteterminer les pH des solutions suivantes a) Acide chlorhydrique de concentration 210-2 molL-1 b) Acide nitrique de concentration 4510-3 molL-1 c) Soude de concentration 510-2 molL-1 d) Potasse de concentration 3110-4 molL-1 Les solutions sont prises agrave 25oC Exercice 2 La concentration des ions hydroxyde dans une solution aqueuse est eacutegale agrave 10-4molL-1 Calculer 1) La concentration des ions hydronium 2) Le pH de cette solution 3) Quelle est la couleur prise dans cette solution par - le BBT - la pheacutenolphtaleacuteine - lrsquoheacutelianthine Exercice 3 On dispose drsquoune solution de soude ( Na + + HO ndash ) de concentration de pH = 12 1 Calculer 11la concentration des ions oxonium 12 la concentration des ions hydroxyde 2 On veut diluer cette solution pour obtenir une solution agrave pH = 11 Pour cela on prend un volume v1 = 50 mL de la solution concentreacute et on ajoute de lrsquoeau Quel volume drsquoeau faut-il ajouter Exercice 4 Les questions sont indeacutependantes 1 A 60degC le pH de lrsquoeau pure est 65 Calculer les concentrations des ions hydronium et hydroxyde agrave cette tempeacuterature Calculer le produit ionique de lrsquoeau agrave cette tempeacuterature

2 A 50degC le produit ionique de lrsquoeau est 5610-14 Trouver agrave cette tempeacuterature le pH de lrsquoeau pure Exercice 5 Les questions sont indeacutependantes 1 A la tempeacuterature de 37 degC le pK e est eacutegal agrave 1372 a) Quel est le pH drsquoune solution neutre agrave cette tempeacuterature b) Un sang de pH eacutegal agrave 739 est-il neutre 2 A 10cm3 drsquoune solution de chlorure drsquohydrogegravene on ajoute 40cm3 drsquoeau et on obtient alors une solution de pH=27 Quelle est la concentration de la solution de chlorure drsquohydrogegravene initiale 3 on meacutelange 20cm3 drsquoune solution chlorhydrique de pH=31 avec 10cm3 de solution chlorhydrique de pH=23 Deacuteterminer le pH du meacutelange obtenu Exercice 6 Pour eacutevaluer le pH dune solution aqueuse (S) on effectue divers preacutelegravevements agrave lrsquoaide de beacutechers On ajoute ensuite dans chacun des beacutechers un indicateur coloreacute On obtient les reacutesultats suivants

Heacutelianthine Bleu de bromocreacutesol

Bleu de bromothymol

rouge de meacutethyle

couleur de la solution orange vert jaune orange

1) Evaluer le pH de la solution (S) en utilisant les reacutesultats ci-dessus et le tableau suivant

Indicateur Teinte Zone de virage Teinte

Heacutelianthine rouge 31 - 44 jaune

Bleu de bromocreacutesol jaune 38 - 54 bleu

Bleu de bromothymol jaune 60 ndash 76 bleu

rouge de meacutethyle rouge 42 ndash 62 jaune

2) Lrsquoutilisation de lrsquoun des indicateurs coloreacutes est superflue Quel est cet indicateur Expliquer 3) Apregraves deacutetermination du pH de la solution agrave lrsquoaide drsquoun pH-megravetre on calcule la valeur de la concentration en ions hydroxyde On trouve [OH-] = 210-10 molL-1 Quelle est la valeur mesureacutee du pH de la solution (S) Cette valeur est-elle en accord avec le reacutesultat obtenu agrave lrsquoaide des indicateurs coloreacutes

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hp 42

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IA RUFISQUE LYCEE DE KOUNOUNE

DEVOIR Ndeg1 DE

SCIENCES PHYSIQUES

Classe 2nde S 20152016

Dureacutee 2 heures

Prof MDiagne

Email diagnensisyahoofr

Exercice1 (6pts)

1) On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant 20g drsquohydrogegravene et 200g drsquooxygegravene apregraves

jaillissement de lrsquoeacutetincelle et refroidissement

c) Quelles sont la nature et la masse du gaz restant (2pts) d) Quelle est la masse drsquoeau obtenue (1pt)

2) a) Calculer le volume drsquohydrogegravene neacutecessaire pour faire disparaicirctre 200ml drsquooxygegravene (1pt)

b) Si le meacutelange srsquoeffectue dans les proportions ougrave VH=2VO exprimer le volume du meacutelange gazeux

en fonction du volume de dihydrogegravene (1pt)

c) calculer le volume de ce meacutelange gazeux (1pt)

Exercice2 (8pts)

Lrsquoenregistrement 1 ci-dessous repreacutesente dans le reacutefeacuterentiel terrestre les positions Ei drsquoun enfant en

rollers sur un tremplin Ces positions sont inscrites agrave intervalles de temps eacutegaux = 020 s agrave lrsquoeacutechelle 120783

120784

1- Sans effectuer de calculs quel est le qualificatif (rectiligne circulaire ou curviligne) que lrsquoon peut attribuer aux diffeacuterentes portions de trajectoire prise successivement par le mobile Justifier la reacuteponse (15pt)

2- Entre quels points le mouvement est-il rectiligne uniforme Calculer alors sa vitesse Repreacutesenter le

vecteur vitesse instantaneacute en 119959ሬሬԦ120783120782 en E10 (25pt= 05 +1+1) 3- Calculer sa vitesse moyenne entre E0 et E6 (1pt) 4- Deacuteterminer les valeurs de 119959120785 et 119959120783120790 vitesses instantaneacutees du point E aux instants t3 et t18 Repreacutesenter

les vecteurs vitesse 119959ሬሬԦ120785 et 119959ሬሬԦ120783120790 (3pts)

NB Repreacutesenter ces vecteurs vitesse en utilisant comme eacutechelle 1 cm 2 ms-1

Exercice3 (6pts)

Un disque horizontal tourne autour drsquoun axe vertical ∆ passant par son centre O Une petite lampe dont

le filament est quasi ponctuel est fixeacute sur le disque agrave la distance d=25cm du centre Elle eacutemet des

eacuteclairs tregraves brefs seacutepareacutes par des intervalles de temps eacutegaux τ =002s La figure suivante

(lrsquoenregistrement 2) reproduit la photographie des positions successives L1 L 2 helliphellip de la lampe au cours

de son mouvement agrave lrsquoeacutechelle120783

120783120782

1) Quelle est la nature du mouvement de la lampe (05pt) 2) Deacutefinir la peacuteriode et la freacutequence (1pt) 3) Calculer la peacuteriode la freacutequence et la vitesse angulaire de rotation du disque (15pt) 4) Quelle est la vitesse de la lampe (1pt)

5) Dessiner le vecteur vitesse de la lampe aux points L1 L5 et L8 en prenant pour eacutechelle 1cm rarr 1ms (15pt) Le vecteur vitesse est-il constant au cours du mouvement (05pt)

hp 43

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Document agrave rendre avec la copie

Classe 2nde S

Preacutenom(s) Nom

Lrsquoenregistrement 1

Lrsquoenregistrement 2

hp 44

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LYCEE TAMBA COMMUNE Anneacutee scolaire 2011-2012 Classes 2nde SA 2nde SB et 2nde SC Prof MDIAGNE-MCOULIBALY

DEVOIR DE SCIENCES PHYSIQUES NdegI IDU PREMIER SEMESTRE

Exercice1 1-1 Donner la structure eacutelectronique la formule eacutelectronique et le scheacutema de Lewis

des eacuteleacutements suivants F(Z=9) Na(Z=11) Mg(Z=12) Ca (Z=20) 1-2 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode du tableau de classification appartient chaque eacuteleacutement

1-3 Quels ions ont ndashils tendance agrave donner Exercice2

Soit 119927120783120787120785120785 un noyau de lrsquoatome de phosphore

2-1 Deacuteterminer le nombre de protons de neutrons et drsquoeacutelectrons de lrsquoatome

2-2 Calculer la masse du noyau et celle de lrsquoatome Faire la comparaison 2-3 Quelle est la charge de lrsquoatome 2-4 Quelle est la charge du noyau

2-5 Donner la formule eacutelectronique du phosphore son scheacutema de Lewis et sa place dans le tableau de classification peacuteriodique

Donneacutees mpasympmnasymp167 10-27kg=1u meacute=91 10-31kg e=charge eacuteleacutementaire=1610-

19C Exercice3

Une bille de poids P = 50N est maintenue en eacutequilibre le long drsquoun plan inclineacute drsquoun angle α = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontal agrave lrsquoaide drsquoun fil (voir figure)

3-1 Faire le bilan des forces qui srsquoexercent sur la bille

3-2 Repreacutesenter ces forces sans tenir compte de lrsquoordre de

Grandeur On preacutecisera si la force consideacutereacutee est une

force de contact ou agrave distance

3-3 En choisissant un repegravere orthonormeacute dont lrsquoaxe xrsquox est

parallegravele au plan inclineacute et orienteacute vers le haut et un axe yrsquoy orienteacute aussi vers le haut deacuteterminer les coordonneacutees

de chaque force dans ce repegravere

3-4 Sachant que la somme vectorielle de ces forces est nulle Calculer alors lrsquointensiteacute de

la tension du fil et de la reacuteaction du plan

hp 45

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3-5 Quelles sont les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par la bille sur le plan inclineacute

Repreacutesenter cette force sur un autre scheacutema Exercice4

Dans le repegravere (O119946Ԧ119947Ԧ) sont repreacutesenteacutees des forces 119917ሬሬԦ1 119917ሬሬԦ2et 119917ሬሬԦ 3 avec F1=10N F2=15N

et F3=20N 4-1 Deacuteterminer les coordonneacutees de chaque force

4-2 En deacuteduire les coordonneacutees de 119917ሬሬԦ reacutesultante des trois forces On donne 120630=30deg y

119917ሬሬԦ2 120630 119946Ԧ

xrsquo 119947Ԧ 119917ሬሬԦ1 x

119917ሬሬԦ 3

Complexe Islamique Daroul Imane 20162017 Dureacutee 3H

Prof MDiagne

2nde S

COMPOSITION DE SCIENCES PHYSIQUES DU 1ER SEMESTRE CHIMIE (8points)

Exercice1 (5pts) Donneeacute mpasymp 119950n= 16710-27kg meacute=9110-31kg

Soit deux espegraveces chimiques repreacutesenteacutees par 119935119937120783119912120783

1 et 119935119937120784119912120784

2

1- La charge eacutelectrique du noyau X1 est eacutegale agrave 19210-18C 11 Deacuteterminer la valeur du numeacutero atomique Z1 de lrsquoespegravece X1

12 La masse du noyau de X1 est eacutegale agrave 400810-26kg Deacuteterminer le nombre de masse de A1 de lrsquoespegravece X1 En deacuteduire le nombre de neutrons N1 qursquoil contient

2- Sachant que X2 est isotope de X1 et que le nombre de neutron N2 de lrsquoespegravece X2 est tel que N2=N1 +2 Exprimer le nombre de masse A2 en fonction de N1 et de Z1 puis calculer A2

3- Etablir la formule eacutelectronique de lrsquoeacuteleacutement X2 dans quelle peacuteriode et dans quelle colonne de la classification se trouve lrsquoeacuteleacutement correspondant identifier lrsquoeacuteleacutement par

son symbole et son nom Exercice2 (3pts)

1) Ecrire les formules de Lewis des atomes suivants hydrogegravene (Z=1) carbone(Z=6)

oxygegravene(Z=8) chlore(Z=17) et soufre(Z=16) 2) Ecrire les formules de Lewis puis les formules deacuteveloppeacutees des composeacutes suivants

H2O2 H2SO4 H2CO3 PCl3 C3H6 3) Compleacuteter le tableau suivant

Nom du composeacute Formule ionique Formule statistique

Carbonate de helliphelliphellip (2Li+ + 119914119926120785120784minus)

Sulfate drsquoammonium

Phosphate de helliphelliphellip Ca3(PO4)2

( Al3+ + 3Cl-)

Oxyde de magneacutesium

Physique (12points)

hp 46

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Exercice1 (4 pts) Un solide (S) de poids P=5N accrocheacute comprime un ressort de raideur k=100Nm

repose sans frottement sur une table inclineacute drsquoun angle 120514 =30deg par rapport agrave lrsquohorizontale La direction du ressort du ressort est parallegravele au plan inclineacute

1) Repreacutesenter les forces suivantes (15pt)

a) La reacuteaction 119825ሬሬԦ que la table exerce sur lrsquoobjet

b) La tension 119827ሬሬԦ que le ressort exerce sur lrsquoobjet

c) Le poids 119823ሬሬԦ que la terre exerce sur lrsquoobjet

2) Sachant que 119823ሬሬԦ + 119827ሬሬԦ + 119825ሬሬԦ =119822ሬሬԦ deacuteterminer les intensiteacutes de 119827ሬሬԦ et de 119825ሬሬԦ (2 pts) 3) En deacuteduire lrsquoallongement x du ressort (05 pt)

Exercice 2(4pts)

On eacutetalonne un ressort agrave lrsquoaide de diffeacuterentes masses marqueacutees On note l O la longueur agrave vide du ressort On dresse le tableau ci-dessous m(g) 150 300 550 700 900

l (cm) 12 20 32 42 52

1) Repreacutesenter la courbe P=f(l) en prenant g=10Nkg (1pt)

Echelle En abscisse 1cm pour l =4cm En ordonneacutee 1cm pour 05N 2) En deacuteduire une relation entre P et l (1pt)

3) Deacuteterminer la longueur agrave vide du ressort et sa constante de raideur k (1pt) 4) Quelle doit ecirctre la longueur du ressort pour une masse m=490g en deacuteduire

lrsquoallongement correspondant (1pt)

Exercice 3(4pts) Une table agrave coussin drsquoair permet drsquoeacutetudier le mouvement drsquoun solide

On a repreacutesenteacute ci-dessous les traceacutes donneacutes par deux solides A et B en mouvement sur la table La dureacutee seacuteparant deux points conseacutecutifs est de 10ms

Voici agrave lrsquoeacutechelle 120783

120783120782 la repreacutesentation des enregistrements

1) Indiquer pour chaque essai la nature du mouvement du solide Justifier (1pt) 2) Calculer la vitesse du solide A en ms arrondi agrave 001pregraves (1pt) 3) Le solide B se deacuteplace de B0 agrave B5

a) Calculer la vitesse moyenne entre B2 et B3 (1pt) b) Deacuteterminer les caracteacuteristiques du vecteur vitesse instantaneacutee du solide B au point B4

(1pt)

hp 47

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Fin de sujet

Complexe islamique Daroul Imane Anneacutee Scolaire 2016 - 2017

MDIAGNE 120784119951119941 119930

DEVOIR 1 DE SCIENCES PHYSIQUES ( SEMESTRE 2 02 HEURES)

EXERCICE 1 (5points)

On dispose drsquoune masse de 258g de fer que lrsquoon fait brucircler dans un flacon de dioxygegravene dont le volume

est 500cm3 Il se forme alors de lrsquooxyde magneacutetique de fer( Fe3O4 )

La masse volumique du dioxygegravene est eacutegale agrave 12gL-1 dans les conditions de lrsquoexpeacuterience

1- Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction

2- Dresser le tableau drsquoavancement permettant drsquoeacutetudier la transformation

3- Deacuteterminer lrsquoavancement maximale xmax Quel est reacuteactif utiliseacute en deacutefaut

4- Calculer la masse de lrsquooxyde magneacutetique de fer formeacutee

5- Quelle est la masse restante du reacuteactif en excegraves

6- En reacutealiteacute il se forme une masse m2=2g de lrsquooxyde magneacutetique de fer Calculer le rendement η de

cette reacuteaction M(Fe)=56gmol-1

Exercice2 (3points)

Equilibrer les eacutequations suivantes

a) NH3 + O2 rarr NO + H2O

b) CO + Fe3O4 rarr CO2 + Fe

c) Fe + H3O+ Fe2+ + H2 + H2O

hp 48

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d) CnH2n + O2 rarr CO2 + H2O

Exercice3 (6points)

Une tension parallegravele au plan inclineacute est appliqueacutee en

A sur la circonfeacuterence dun disque de masse M = 4 kg

et de rayon R = 10 cm Si le disque roule sans glisser

autour de I (point de contact entre le plan inclineacute et le

disque)

1- En appliquant le theacuteoregraveme des moments quelle

doit ecirctre la valeur de la tension dans la corde

on donne g=10Nkg

2- Donner les caracteacuteristiques de 119929ሬሬԦ au point I

Exercice4 (6points)

Une poutre OC de poids P=100 N et de longueur L

supporte une charge de Prsquo=300 N agrave son extreacutemiteacute droite

en C Un cacircble AB relieacute agrave un mur maintient la poutre en

eacutequilibre

(a) En appliquant le theacuteoregraveme des moments quelle doit

ecirctre la tension dans le cacircble (axe est en O)

(b) Quelles sont les composantes (horizontale et verticale) de la force exerceacutee par le mur sur la

poutre

PRENOM NOM COMPLEXE ISLAMIQUE DAROUL IMANE CLASSE 2S

Juillet 2017 Dureacutee 3 h 30 Prof MDiagne

C O M P O S I T I O N N deg 2 d e S P

TOUT DOCUMENT INTERDIT Lrsquousage de calculatrices scientifiques agrave meacutemoire est autoriseacute

Les reacutesultats numeacuteriques doivent ecirctre preacuteceacutedeacutes drsquoun calcul litteacuteral La preacutesentation et la reacutedaction font partie du sujet et interviennent dans la notation

CHIMIE

Exercice 1 sur 4 points On reacutealise un meacutelange drsquooxyde de fer Fe2O3 et de poudre drsquoaluminium puis on deacuteclenche la reacuteaction on obtient du fer Fe et de lrsquooxyde drsquoaluminium Al2O3

1 Ecrire et eacutequilibrer lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction (05 point) 2 Quelles masses drsquooxyde de fer et drsquoaluminium pris en proportions stœchiomeacutetriques faut-il meacutelanger pour obtenir 196 g de fer (1 point) 3 On fait reacuteagir 200 g drsquooxyde de fer et 85 g drsquoaluminium 31 Quel est le reacuteactif limitant Justifier (1 point) 32 Calculer les masses des produits formeacutes et du reacuteactif restant (15 point) Donneacutees Masses molaires atomiques en gmol Fe 56 O 16 Al 27 Exercice 2 sur 4 points

hp 49

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Une solution A de volume VA=05L contient 012 mol de nitrate de sodium (NaNO3)Une solution B de volume VB=15L a eacuteteacute obtenue par dissolution dans lrsquoeau de 492 g de nitrate de calcium solide ionique de formule Ca(NO3)2 1 Calculer la concentration molaire de la solution A (05 point) 2 Calculer la concentration molaire de la solution B (05 point) 3 Ecrire les diffeacuterentes eacutequations de dissolution (1 point) 4 On meacutelange dans une fiole jaugeacutee 10cm3 de la solution A et 20cm3 de la solution B et on complegravete avec de lrsquoeau jusqursquoagrave ce que le volume total soit de 100cm3

41 Calculer la concentration molaire de chacun des ions preacutesents dans le meacutelange (15 point) 42 Veacuterifier la neutraliteacute eacutelectrique du meacutelange (05 point) Donneacutees Masses molaires atomiques en gmol Na 23 O 16 S 32 Ca 40 N 14

PHYSIQUE Exercice 1 sur 35 points Une tige homogegravene OA de masse m=100g de longueur l peux tourner dans un plan vertical autour drsquoun axe

horizontal (∆) passant par O un fil accrocheacute en un point B tel que BA = 120783

120785 OA exerce sur la tige une tension T

horizontale lrsquoeacutequilibre la tige forme un angle α=45deg avec la verticale

1 Repreacutesenter toutes les forces qui srsquoexercent sur la tige (075 points) 2 Calculer la tension du fil (15 points) 3 Deacuteterminer les caracteacuteristiques de la reacuteaction de lrsquoaxe en O sur la tige (125 points)

Exercice 2 sur 3 points On considegravere le circuit eacutelectrique ci-dessous On donne I = 15 A I1= 05 A I3 = 04 A et I5 = 06 A

11 Deacuteterminer les intensiteacutes I2 I4 I6 I7 I8 (125 points) 12 Quel est le nombre drsquoeacutelectrons fourni par le geacuteneacuterateur en une seconde (025 point) 2 On place un ampegraveremegravetre dans le circuit pour mesurer lrsquointensiteacute du courant principal I Sachant que lrsquoampegraveremegravetre

de classe 15 comportent 150 divisions et possegravede les calibres suivants 05A 1A 2A et 5A 21 Quel est le calibre le mieux adapteacute pour la mesure de lrsquointensiteacute du courant principal Justifier(05 point) 22 Trouver la lecture correspondante (05 point) 23 Calculer lrsquoincertitude absolue ΔI et lrsquoincertitude relative (05 point)

Exercice 3 sur 55 points Partie A

hp 50

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Dans une partie de circuit repreacutesenteacute ci-dessous on a mesureacute les tensions suivantes UAB = 20 V UAC = 60 V UAE = 48 V et UAD = 80 V 1 Preacuteciser sur le scheacutema le branchement et les bornes du voltmegravetre pour mesure la tension UAC 2 Le multimegravetre utiliseacute possegravede plusieurs calibre 1 000 V 200 V 20 V 2 V et 200 mV Quel est le calibre le mieux adapteacute agrave la mesure de UAC 3 Repreacutesenter les flegraveches correspondant aux tensions UAC et UAE 4 Calculer la valeur des tensions UBC UBE UDE UCD et UEC Partie B

1- Un geacuteneacuterateur est relieacute agrave la voie A de lrsquooscilloscope On visualise quelques oscillogrammes (voir ci-dessous) Faire correspondre le nom du geacuteneacuterateur utiliseacute (pile geacuteneacuterateur de tension sinusoiumldale geacuteneacuterateur de tension alternative)

2- Pour chaque oscillogramme deacuteterminer la valeur de la tension maximale du geacuteneacuterateur 3- Pour chaque oscillogramme donner la peacuteriode T apregraves lrsquoavoir deacutefinie et calculer la freacutequence

hp 51

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Page 5: D’EVALUATIONS SECONDE S - e-monsite

5

4) Deacutetermination de la nature du mouvement a) Calculer V3 ndash V2 V4- V3 V5 ndash V4 V6-V5

b) Quelle est la nature du mouvement Exercice 7 Abdou et Samba courent sur la mecircme route dans le mecircme sens Les vitesses respectives sont vA= 8 ms-1 et vs=5ms-1 A la date t=0 Abdou est a 21m derriegravere Samba 1deg) A quelle date Abdou rattrapera t-il Samba 2deg) Quelle sera la distance entre Abdou et Samba adeg) a la date t1=5s bdeg) a la date t2=10s 3deg) A quelle date la distance seacuteparant Abdou et Samba sera-t-elle de 50m Exercice 8 Une horloge a trois aiguilles lune de longueur 10 cm indique les heures une autre de longueur 6cm indique les minutes et la troisiegraveme de longueur 9cm donne le nombre de seconde

1) Quel est pour chaque aiguille la vitesse agrave son extreacutemiteacute 2) En prenant une eacutechelle convenable repreacutesenter les vecteurs vitesse agrave lextreacutemiteacute de chaque aiguille Repreacutesenter le

cadran de lhorloge a 3h40min30s Exercice 9 Un disque de 45tours tourne agrave la vitesse de rotation de 45trmin

1) Quelle est la trajectoire dun point M du disque situeacute agrave 10cm de laxe de rotation 2) Quelle est la nature du mouvement du point 3) Calculer la longueur de la trajectoire deacutecrite par M lorsque le disque fait un tour 4) Quel est en ms la vitesse du point M 5) Repreacutesenter sur la trajectoire de M le vecteur vitesse agrave un instant que vous choisirez Eacutechelle 1cm pour 01ms

Exercice 10 Moustapha conduit sa bicyclette sur une route horizontale et passe devant Ousmane qui est debout sur le trottoir

1) Quelle est la trajectoire drsquoun point M de la jante de la roue arriegravere par rapport au centre de cette roue 2) Repreacutesenter la trajectoire du mouvement du point M par rapport agrave Ousmane 3) Quel est le nom de cette courbe

Exercice 11 La figure ci-contre repreacutesente lrsquoenregistrement du mouvement du centre drsquoun mobile autoporteur sur une table agrave coussin drsquoair La dureacutee entre 2 prises successives est τ = 60 ms

1) Il y a dans cet enregistrement deux types de mouvement

1-1 Donner les deux types de trajectoire 1-2 Quelles sont les extreacutemiteacutes de la premiegravere

trajectoire 2) Calculer la vitesse instantaneacutee du mobile aux

points M2 M4 et M7 En deacuteduire la nature du mouvement

3) Repreacutesenter le vecteur vitesse du mobile aux points M2 M4 et M7 Exercice 12 On lacircche un mobile sur un banc agrave coussin drsquoair inclineacute par rapport agrave lrsquohorizontal Avec un systegraveme enregistrement on visualise les positions successives drsquoun point A du mobile Les enregistrements sont seacutepareacutes drsquoune dureacutee τ=40ms Les diffeacuterentes positions du point A sont repeacutereacutes par leur abscisses x sur axe parallegravele agrave la trajectoire lrsquoorigine O eacutetant fixeacutee agrave la position de deacutepart de A On obtient le tableau de mesure suivant

t( τ) 0 1 2 3 4 5 6 7 8

X(cm) 0 4 2 87 134 186 240 298 358 422

1deg) Calculer la valeur vitesse moyenne de A entre t=τ et t=5τ 2deg) Dresser le tableau des valeurs des vitesses instantaneacutees de A en ms-1 3deg) Construire la courbe v=f(t) Echelle 1cm pour τ 1cm pour 0 2ms-1 4deg) Trouver la relation entre v et t 5deg) Le mouvement de A est dit uniformeacutement acceacutelegravere justifie

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GENERALITES SUR LES FORCES

Exercice1 Palet en mouvement sur une table agrave coussin drsquoair On considegravere un palet en mouvement rectiligne sur une table agrave coussin drsquoair

1- La table exerce-t-elle une force sur le palet Justifier 2- La table est horizontale Faire le bilan des forces appliqueacutees au palet Preacuteciser la nature action reacutepartie agrave distance

de contact de chacune de ces forces 3- On incline leacutegegraverement la table Qursquoobserve-t-on A quelle action est du ce mouvement Scheacutematiser la table

inclineacutee drsquoun angle quelconque puis repreacutesenter les actions srsquoexerccedilant sur le palet Exercice 2 Une plaque verticale de masse non neacutegligeable est suspendue par deux fils AB et CD de mecircme longueur Lrsquoensemble est en eacutequilibre dans le plan ABCD 1) faire le bilan des forces srsquoexerccedilant sur la plaque Repreacutesenter ces forces 2) Repreacutesenter les tensions des fils en A et DExercice3 Un solide homogegravene paralleacuteleacutepipeacutedique de poids P repose sans frottement sur un plan inclineacute une face horizontale Il est maintenu en eacutequilibre par deux ressorts R1 et R2 Le ressort R1 le ressort R2 est allongeacute Repreacutesenter sur un mecircme scheacutema toutes les forces qui srsquoexercent sur le solide et sur un autre scheacutema les forces qui srsquoexercent sur les ressorts Exercice 4 Faire le bilan des forces exteacuterieures qui sexercent sur chacun des systegravemes suivants (preacuteciser sil sagit de forces localiseacutee reacutepartie de contact ou agrave distance) La force exerceacutee par la terre sur les objets environnants appeleacutee force de pesanteur est une force verticale dirigeacutee vers le bas Les forces de frottements sont supposeacutees neacutegligeables

Exercice 5

1F 2F 3FOn considegravere trois forces et appliqueacutees agrave lrsquoorigine O drsquoun repegravere orthonormeacute (o 119946Ԧ 119947Ԧ)

avec F1 = 30N angle 1 = (119946Ԧ 119917ሬሬԦ1) = 60deg

F2 = 40N angle 2 = (119946Ԧ 119917ሬሬԦ2) = 160deg F3 = 50N angle 3 = (119946Ԧ 119917ሬሬԦ3) = -45deg

1 1 2 3F F F F Repreacutesenter ses vecteurs forces et deacuteterminer la somme en preacutecisant ces

caracteacuteristiques (119917ሬሬԦ et = (119946Ԧ 119917ሬሬԦ))

a Graphiquement eacutechelle 1cm 10N b Par le calcul

2 4F 1 2 3 4F F F F 0Deacuteterminer les caracteacuteristiques du vecteurs =

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Exercice 6 Une bille de poids P = 50N est maintenue en eacutequilibre le long drsquoun plan inclineacute drsquoun angle α = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontal agrave lrsquoaide drsquoun fil (voir figure)

1- Faire le bilan des forces qui srsquoexercent sur la bille 2- Repreacutesenter ces forces sans tenir compte de lrsquoordre de Grandeur

On preacutecisera si la force consideacutereacutee est une force de contact ou agrave distance 3- En choisissant un repegravere orthonormeacute dont lrsquoaxe xrsquox est parallegravele au plan inclineacute et orienteacute vers le haut et un axe yrsquoy

orienteacute aussi vers le haut deacuteterminer les coordonneacutees de chaque force dans ce repegravere 4- Sachant que la somme vectorielle de ces forces est nulle calculer alors lrsquointensiteacute de la tension du fil et de la reacuteaction

du plan 5- Quelles sont les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par la bille sur le plan inclineacute Repreacutesenter cette force sur un

autre scheacutema Exercice7 Un solide situeacute sur un plan inclineacute AB est soumise aux forces suivantes la

force de pesanteur 119927ሬሬԦ la force de traction 119917ሬሬԦ et la reacuteaction normale du support

119929ሬሬԦ119925

1) Exprrimer les normes de 119917ሬሬԦ et de 119929ሬሬԦ119925 en fonction de celle de 119927ሬሬԦ sachant que

119917ሬሬԦ + 119927ሬሬԦ + 119929ሬሬԦ119925=120782ሬሬԦ 2) Faire lapplication llumeacuterique pour P=1OO N 120637 =100 et α=30deg

Exercice 8 Un disque homogegravene de centre O repose contre un mur vertical tout en eacutetant maintenu par une double tige OA de masse neacutegligeable

1) Faire lrsquoinventaire des forces appliqueacutees au disque et les repreacutesenter 2) Repreacutesenter eacutegalement sur un autre scheacutema les forces qui srsquoexercent sur le mur Le contact entre

le disque et le mur est sans frottement Exercice 9 Bilan des forces agissant sur un systegraveme

Une locomotive (L) tracte un wagon (W) sur des rails faiblement inclineacutes drsquoun angle par rapport agrave lrsquohorizontale (figure ci-contre) Les forces de contact exerceacutees par les rails sur les roues motrices de la locomotive sont inclineacutees vers lrsquoavant et les forces de contact exerceacutees par les rails sur les roues du wagon sont inclineacutees vers lrsquoarriegravere On suppose par ailleurs que les actions exerceacutees par lrsquoair sur la locomotive et sur le wagon sont modeacuteliseacutees par deux forces horizontales (lrsquoune de valeur FL agissant sur la locomotive et lrsquoautre de valeur FW agissant sur le wagon) 1- On choisit le systegraveme locomotif (L) 11- Preacuteciser les systegravemes avec lesquels la locomotive est en interaction de contact en interaction agrave distance 12- Repreacutesenter sans consideacuteration drsquoeacutechelle les forces appliqueacutees agrave la locomotive 2- On choisit le systegraveme wagon (W) Reacutepondre aux mecircmes questions 1- 3- On choisit en fin le systegraveme global locomotive ndash wagon Reacutepondre aux mecircmes questions 2- Exercice 10 On eacutetudie lrsquoallongement x drsquoun ressort eacutelastique en fonction de lrsquointensiteacute F de la force exerceacutee agrave son extreacutemiteacute On trouve les valeurs numeacuteriques suivantes le domaine drsquoeacutelasticiteacute du ressort eacutetant donneacute par x le 30cm

F(N) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

x(mm) 0 26 52 80 107 133 160 186 215 240 265

1) Tracer la courbe T = f(x) courbe drsquoeacutetalonnage du ressort 2) Calculer la constante de raideur k du ressort 3) Quel est lrsquoallongement du ressort si on lui applique une force drsquointensiteacute 52 N Puis une force drsquointensiteacute 15N

Commenter les reacutesultats

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LA MASSE LE POIDS LA RELATION ENTRE POIDS ET MASSE

Exercice 1 Pour deacuteterminer la masse volumique du plomb on eacutequilibre successivement la tare par

- un flacon plein drsquoeau + plomb + 6337g

- le flacon plein drsquoeau +39719g

- le flacon plein drsquoeau mais contenant le plomb +9273g 1- Scheacutematiser ces trois eacutetats drsquoeacutequilibre 2- Deacuteterminer la masse et le volume du plomb 3- En deacuteduire la masse volumique et la densiteacute du plomb

Exercice 2 1) Consideacuterons une bouteille de 1 L rempli drsquoeau Sachant que la masse volumique de lrsquoeau est 1000 kgm3 calculer la

masse drsquoeau qursquoelle contient 2) On place cette bouteille dans un congeacutelateur Sachant sue la masse volumique de la glace est 915 kgm3 calculer le

volume de glace obtenu Conclure 3) Trouver la densiteacute de la glace

Exercice 3 Nous travaillons dans les conditions ougrave les masses volumiques sont pour lrsquoor micro0 = 193103 kgm3 et pour lrsquoargent microa = 105103 kgm3

1) Quelle est la masse drsquoun objet en or de volume Vo = 21 cm3 2) Quel est le volume Va drsquoun objet en argent de mecircme masse 3) On reacutealise un alliage avec ces deux objets en or et argent En admettant que le volume total obtenu lors de la

fabrication soit eacutegal agrave la somme des volumes de chaque constituant en deacuteduire la masse volumique de lrsquoalliage Exercice 4 Le laiton est un alliage de zinc et de cuivre La masse volumique du zinc est de 71kgL et celle du cuivre 89kgL

1) Sachant que le laiton renferme en masse 40 de zinc Deacuteterminer la masse du zinc et du cuivre preacutesente dans 1g du laiton

2) On admettra que le volume du laiton est eacutegal agrave la somme des volumes du zinc et du cuivre

2-1 Trouver le volume du zinc et le volume du cuivre 2-2 Trouver la masse volumique du laiton

Exercice5 Le chrome est un constituant essentiel de lrsquoacier Cest un meacutetal brillant qui reacutesiste agrave la corrosion Sa densiteacute est eacutegale agrave 7 19 1- Quelle est sa masse volumique en gcm3 et en gL on donne 120646119942119938119958 = 1 gmL 2- On dispose dun morceau de chrome dont on veut mesurer le volume Pour cela on le plonge dans une eacuteprouvette gradueacutee (tube gradueacute) contenant 500ml deau a- Le morceau de chrome flotte-t-i I agrave la surface de leau ou cou le-t- i I dans leau justifier b- Le volume de leacuteprouvette est agrave preacutesent 5625 ml En deacuteduire le vo lume du morceau de chrome c- Calculer la masse du morceau de chrome en g puis en kg Exercice 6

1) Quel est agrave Dakar le poids drsquoune bille de masse eacutegale agrave 50grammes On prendra g = 970Nkg 2) La masse de Moussa est de 60kg Quel est son poids agrave Dakar Quel est son poids sur la lune On prendra Intensiteacute du

champ de pesanteur a la surface de la lune gL = 162Nkg

3) 2

0 2( )

Rmg mg

R h

Le poids drsquoun corps varie avec lrsquoaltitude h selon la relation

m est la masse du corps g est lrsquointensiteacute de pesanteur agrave lrsquoaltitude h R = rayon de la terre = 6400km g0 = intensiteacute de pesanteur au sol = 98Nkg A quelle altitude le poids drsquoun corps vaut il le quart de sa valeur au sol Exercice 7

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On reacutealise une expeacuterience sur la planegravete Mars en mesurant agrave lrsquoaide drsquoun dynamomegravetre le poids de quelques objets dont les reacutesu ltats sont consigneacutes dans le tableau ci-dessous

Masse (kg) 05 15 3 7 10

Poids (N) 185 555 111 259 37

1) Tracer la courbe P = f (m) En deacuteduire une relation liant ces deux grandeurs On prendra pour eacutechelle 1 cm 2 kg et 1cm 5 N

2) Deacuteterminer le poids drsquoune masse de 65 kg sur Mars 3) Quelle est la masse drsquoun objet de poids 35 N sur Mars

Exercice 8 On eacutetalonne un ressort agrave spires non jointives agrave lrsquoaide de diffeacuterentes masses marqueacutees On note l la longueur du ressort On reacutealise le tableau de mesures ci-dessous

m (g) 150 300 550 700 900

l (cm) 12 20 32 42 52

1- Repreacutesenter P = f (l) en prenant g = 10NKg Echelle 1cm pour l = 4cm 1cm pour 05N

2- Trouver la relation affine qui lie P agrave l 3- Quelle est la longueur agrave vide l0 du ressort 4- Quelle est la constante de raideur K du ressort 5- On applique agrave lrsquoextreacutemiteacute du ressort une force drsquointensiteacute 25N Quel est lrsquoallongement provoqueacute

Exercice 9 A- Etalonnage drsquoun ressort

( )T f aLa courbe drsquoeacutetalonnage drsquoun ressort agrave spires non jointives est

Trepreacutesenteacutee sur la figure 1 est la tension du ressort a son allongement

1) Calculer la raideur k du ressort 2) Deacuteduire de la courbe lrsquoallongement a1 du ressort lorsque la norme de la tension

Test = 025 N

B- Etude theacuteorique Le ressort agrave spires non jointives de raideurs k a une longueur agrave vide 0 = 22 cm

1) Calculer la longueur 1 64T N1 du ressort quand la tension qursquoil exerce a pour intensiteacute

2) Quelle est lrsquointensiteacute de la tension qursquoil exerce quand sa longueur est 2 = 287 N C- Inertie sur un plan inclineacute

Un objet de masse m accrocheacute au ressort repose sans frottement sur une

table inclineacute drsquoun angle = 30deg comme lrsquoindique la figure 2 Le ressort fait

avec la verticale un angle = 45deg et que dans cette position il reste allongeacute g = 10 Nkg

1) Repreacutesenter les forces suivantes

1-1 RLa reacuteaction de la table exerce sur lrsquoobjet

1-2 TLa tension que le ressort exerce sur lrsquoobjet

1-3 PLe poids que la terre exerce sur lrsquoobjet

2) La longueur du ressort est = 348 cm

2-1 Calculer lrsquointensiteacute de la tension exerceacutee par le ressort sur lrsquoobjet

2-2 0T P R Sachant que deacuteterminer apregraves avoir projeteacute la relation vectorielle dans le repegravere de la figure 3 lrsquointensiteacute R de la reacuteaction ainsi que la masse m de lrsquoobjet

2-3 En deacuteduire les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par lrsquoobjet sur le ressort Faire un scheacutema

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10

EQUILIBRE DrsquoUN SOLIDE SOUMIS A DES FORCES NON PARALLELES

Exercice 1 Une charge de 500 N est suspendue agrave un crochet qui est maintenu par deux cacircbles AB et AC (voir figure 01) Deacuteterminer la tension des cacircbles AB et AC Exercice 2 Une eacutetagegravere est constitueacutee par une planche

homogegravene de masse m = 2 kg de longueur OA = = 30 cm

Elle est fixeacutee au mur vertical par une articulation drsquoaxe horizontal (voir figure 02) La planche est retenue par un cacircble

60CAOAC On donne g = 98 Nkg Deacuteterminer agrave lrsquoeacutequilibre la tension du fil AC et la reacuteaction du mur en O Exercice 3 Une sphegravere homogegravene de rayon r = 12 cm et de masse m = 25 kg est maintenue le long drsquoun mur vertical parfaitement lisse par un fil AB de longueur L = 40 cm et de masse neacutegligeable 1deg Calculer lrsquoangle α que fait le fil avec le mur 2deg Repreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur la sphegravere et calculer leur intensiteacute Exercice 4

Une sphegravere homogegravene plein de rayon r = 008m et de masse volumique micro = 08gcm3 est maintenu en eacutequilibre le long drsquoun plan parfaitement lisse inclineacute de α = 40deg sur lrsquohorizontal par un fil AB de longueur l = 25cm de masse neacutegligeable

1) Calculer lrsquoangle β que fait le fil avec le plan inclineacute 2) Repreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur la sphegravere 3) Calculer en utilisant le repegravere inclineacute sur la figure la norme de chacune des

forces g =10Nkg

Exercice 5 Un corps (C) de poids P = 20 N repose sans frottement sur un plan inclineacute faisant un angle α = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontale Il est maintenu fixe agrave lrsquoaide drsquoun ressort de masse neacutegligeable de raideur k = 500 Nm-1 de longueur initiale l0 = 20 cm et faisant un angle β = 15deg par rapport au plan inclineacute(P)

1) Repreacutesenter les forces exerceacutees sur le corps (C) 2) Ecrire la condition drsquoeacutequilibre du corps (C)

3) Deacuteterminer la valeur de la tension du ressort 119931ሬሬԦ 4) Deacuteduire sa longueur L

5) En reacutealiteacute les frottements ne sont pas neacutegligeables et sont eacutequivalentes agrave une force 119943ሬԦ parallegravele au plan inclineacute et dirigeacutee vers le haut La valeur de la tension du ressort est dans ce cas 119931prime = 84 N

Ecrire la nouvelle condition drsquoeacutequilibre du corps (C) et deacuteduire la valeur de la force de frottement 119943ሬԦ Exercice 6 On considegravere le dispositif ci-dessous (voir fig2) Un ressort de constante de raideur K=50Nm-1 est fixeacute en A Un solide de masse m=1Kg est accrocheacute agrave lrsquoextreacutemiteacute B Lrsquoaxe du ressort est maintenu en eacutequilibre suivant la ligne de plus grande pente drsquoun plan inclineacute de α=45deg par rapport au plan horizontal 1-Repreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur le solide ( les frottements sont supposeacutes nuls ) 2-Deacuteterminer les intensiteacutes de ces forces Calculer la diminution de longueur x du ressort 3-On reprend le dispositif preacuteceacutedent en le modifiant comme le montre la figure 3 Le fil est inextensible de masse neacutegligeable et passe sur la gorge drsquoune poulie (C) Quelle doit ecirctre la valeur de mrsquo pour que le ressort ne soit ni allongeacute ni comprimeacute

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11

Exercice 7

Un solide S de masse m = 100 kg peut glisser sans frottement le long drsquoun plan inclineacute drsquoangle = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontale Il est relieacute par un cacircble de masse neacutegligeable parallegravele au plan inclineacute passant par une poulie sans frottement agrave un contrepoids C de masse mrsquo C peut glisser

sans frottement sur un plan inclineacute drsquoun angle = 20deg sur lrsquohorizontale Deacuteterminer la valeur de mrsquo reacutealisant lrsquoeacutequilibre de lrsquoensemble Donner la tension du cacircble Exercice 8 Une spheacutere homogegravene de rayon r = 8 cm et de masse m = 15 est maintenue le long drsquoun plan parfaitement lisse inclineacute drsquoun angle α = 40deg par un fil AB de longueur L =25 cm de masse neacutegligeable 1deg Calculer lrsquoangle β que fait le fil avec le plan inclineacute 2degRepreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur la sphegravere 3deg Calculer en utilisant le repegravere indiqueacute sur la figure la norme de chacune des forces Exercice 9 On veut mesurer le poids P dun solide S sans dynamomegravetre ni balance On reacutealise le montage de la figure ci-dessous ougrave un solide S est maintenu en eacutequilibre par deux fils C1 et C2 Le fil C1 dont lrsquoautre est maintient une masse m passe par la gorge drsquoune poulie Leacutequilibre seacutetablit dans la position indiqueacutee sur la figure Les fils C1 et C2 ont des masses neacutegligeables La masse utiliseacutee pour reacutealiser leacutequilibre est m = 500 g On prendra g = 10Nkg

1) Faire lrsquoinventaire des forces qui srsquoappliquent le solide S 2) Ecrire la condition drsquoeacutequilibre de S 3) Deacuteterminer les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par la masse m sur le solide S 4) Deacuteterminer les caracteacuteristiques du poids du solide et de la force exerceacutee par le fil C2 sur S

Exercice 10 Equilibre drsquoun iceberg Rappel Theacuteoregraveme drsquoArchimegravede laquo tout corps immergeacute dans un fluide subit de la part de celui-ci une pousseacutee verticale de bas vers le haut eacutegale au poids du fluide deacuteplaceacute raquo

On considegravere un iceberg de volume total V et de volume eacutemergeacute Vrsquo 1) Scheacutematiser lrsquoiceberg dans son eacutetat drsquoeacutequilibre (les 34 de sa hauteur sont immergeacutes) 2) Faire le bilan des forces appliqueacutees agrave lrsquoiceberg Repreacutesenter ces forces sans consideacuteration drsquoeacutechelle

3) Enoncer la condition drsquoeacutequilibre de lrsquoiceberg En deacuteduire lrsquoexpression de V en fonction de e (masse volumique de lrsquoeau)

i (masse volumique de lrsquoiceberg) et Vrsquo 4) Calculer alors dans lrsquoordre V et la masse M de lrsquoiceberg

Donneacutees i = 910 kgm3 e = 1024 kgm3 Vrsquo = 600 m3

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EQUILIBRE DrsquoUN SOLIDE MOBILE AUTOUR DrsquoUN AXE

Exercice 1

1F

2F

On exerce sur une barre horizontale de masse neacutegligeable trois forces

3F

La barre est en eacutequilibre AC = 2AB = 8m OA = 6m F1 = 30N F2 = 25N α

= 30deg β = 45deg θ = 30deg

1) 3F

3F

Deacuteterminer le moment de En deacuteduire lrsquointensiteacute eacute de

2) Calculer la somme des moments des forces appliqueacutees agrave la barre par rapport agrave un axe passant par B Conclure

Exercice 2 Une poutre homogegravene AB de masse m = 5kg repose sur le sol par lrsquoextreacutemiteacute A Lrsquoextreacutemiteacute B est en contact sans frottement avec un mur vertical On donne

105

4OA OB m

1) Faire lrsquoinventaire des forces qui srsquoexercent sur la poutre 2)

AR

La reacuteaction du sol sur la poutre fait un angle α avec la verticale

Deacuteterminer α

3) BRCalculer lrsquointensiteacute de la reacuteaction du mur sur la poutre

4) AR

Calculer lrsquointensiteacute de la reacuteaction

Exercice 3 Soit une barre homogegravene OA de longueur L = 80cm mobile autour drsquoun axe passant par O On y accroche en B une masse M1 par lrsquointermeacutediaire drsquoun fil inextensible et en A une autre masse M2 par intermeacutediaire drsquoun fil inextensible passant sur la gorge drsquoune poulie (voir figure) Sachant que M1 = M2 = 1kg α =

1

4AB L30deg et g = 10Nkg

Calculer le poids de la barre pour que lrsquoeacutequilibre se reacutealise

Exercice4

Une enseigne de magasin est composeacutee dune barre OA de masse m=2kg et de longueur L=120m mobile autour dun point O A lextreacutemiteacute A de la barre est suspendu un objet deacutecoratif de masse M=3kg En un point B tel que OB=30cm est fixeacutee une tige BC perpendiculaire agrave la barre OA Lorsque lenseigne est placeacutee sur son support la barre OA fait un angle α =42deg avec la verticale

1 Faire le bilan des forces exteacuterieures exerceacutees sur la barre OA

2 Deacuteterminer la force exerceacutee par la tige BC sur la barre OA lorsque lenseigne est fixeacutee sur son support

Exercice 5 Une poutre homogegravene OA de masse m et de longueur L peut tourner autour drsquoun axe passant par O La barre est maintenue en eacutequilibre agrave lrsquoaide drsquoun cacircble CB faisant un angle β avec

3

4OB Llrsquohorizontal

1) Repreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur la poutre 2) Etablir la relation qui lie la norme T de la tension du cacircble CB agrave m g et α Calculer T

3) Deacuteterminer les caracteacuteristiques des reacuteactions de lrsquoaxe en O sur la poutre Exercice 6

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Une barre homogegravene OB de masse m = 5kg accrocheacutee au plafond horizontal drsquoun bacirctiment est articuleacutee autour drsquoun axe horizontal passant par son extreacutemiteacute O Elle est maintenue en eacutequilibre agrave lrsquoaide drsquoun ressort comme lrsquoindique la figure La suspension est telle que la direction du ressort de constante de raideur k soit perpendiculaire agrave

3

4OC OBOB comme lrsquoindique la figure et passe par le point C tel que

Donneacutee OB = l = 12m OAC = α = 37deg k = 500Nm g = 10Nkg

1) Faire lrsquoinventaire des forces qui srsquoexerce sur la barre Les repreacutesenter

2) T

Calculer lrsquointensiteacute de la tension du ressort En deacuteduire lrsquoallongement subi par le ressort

3) R

Deacuteterminer les caracteacuteristiques de la reacuteaction qui srsquoapplique sur la barre Exercices 7 Dans un systegraveme agrave contre poids on utilise une poulie a 2 gorges de rayons respectifs r1 = 25cm et r2 = 75cm Cette poulie est mobile sans frottement autour drsquoun axe horizontal passant par O Sur la plus petite gorge est enrouleacute un cacircble de masse neacutegligeable portant un fardeau S de masse M = 900Kg pouvant glisser sans frottement le long drsquoun plan

inclineacute de = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontale Un cacircble accrocheacute agrave la gorge de plus grand rayon supporte un contre poids S1 Calculer la masse M1 de S1 reacutealisant lrsquoeacutequilibre Exercice 8 Une barre homogegravene AB articuleacutee en A et de masse M est utiliseacutee comme support A lrsquoextreacutemiteacute B sont suspendus une masse m1 = 100g et un fil passant par une poulie dont extreacutemiteacute est suspendue agrave une masse m2 = 2m1 (voir figure) On donne AB = AC = L α = 60deg g = 10Nkg

1) Calculer la masse M de la barre

2) R

Deacuteterminer lrsquointensiteacute et la direction de la reacuteaction de lrsquoaxe par

rapport agrave lrsquohorizontale

Exercice 9 Une poulie agrave deux gorge pouvant tourner sans frottement autour drsquoun axe fixe horizontal deux fils inextensibles fixeacutes et enrouleacutes chacun agrave une gorge de la poulie et supportant les masses M1 et M2 On donne M = 120g r2 = 15cm r1 = 10cm g = 981Nkg 1) Calculer M2 pour que le dispositif soit en eacutequilibre 2) Om pose M1 sur un plan inclineacute drsquoun angle α sur lrsquohorizontale et on remplace M2 par une masse Mrsquo2 = 60g (voir

figure2) Calculer α pour que lrsquoeacutequilibre se reacutealise 3) On remplace la masse Mrsquo2 par un ressort R vertical de raideur k = 20Nm dont lrsquoextreacutemiteacute infeacuterieure est fixeacutee puis

on supprime le plan inclineacute Calculer lrsquoallongement Δl du ressort agrave lrsquoeacutequilibre Exercice10

r1 r2

M1 M2

Figure 1

Mrsquo2

M1

α

Figure 2

M1 R

Figure 3

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Un disque plein de rayon r=10cm peut tourner sans frottement autour drsquoun axe horizontal passant par son centre O Un fil de masse neacutegligeable est enrouleacute sur le pourtour du disque et supporte une charge de masse M Une tige homogegravene de longueur L et de masse m est soudeacutee en A sur la peacuteripheacuterie du disque de maniegravere agrave prolonger le rayon OA

1 Deacuteterminer la relation entre r M L m et lrsquoangle θ que fait ta tige avec la la verticale lorsque le systegraveme est en eacutequilibre

2 Sachant que sin θ le 1 montrer que dans le cas ougrave M=300g et m=100g la tige doit avoir une longueur supeacuterieure agrave une valeur que lrsquoon preacutecisera pour que lrsquoeacutequilibre soit possible

3 L=50cm M=300g et m=100g calculer lrsquoangle θ Exercice 11 Ce systegraveme se compose drsquoune barre horizontale solidaire drsquoun fil drsquoacier tendu verticalement Ce fil est capable de subir des torsions le moment du couple reacutesistant reacutesultant de ces torsions a pour expression Mtorsion= - Cθ ougrave C est la constante de torsion (elle deacutepend du fil choisi) q est lrsquoangle dont a tourneacute la barre avant de srsquoimmobiliser

Expeacuterience

La barre initialement

au repos est soumise agrave un couple de forces (119917ሬሬԦ120783119917ሬሬԦ120784) qui peut prendre diffeacuterentes valeurs Pour chacune des valeurs prises par le couple la barre srsquoimmobilise apregraves avoir tourneacute drsquoun angle θ = 20deg et alors les

forces (119917ሬሬԦ120783119917ሬሬԦ120784) sont perpendiculaires agrave la barre (cf scheacutema vue de dessus) Les diffeacuterents couples ou plutocirct cas sont deacutefinis dans le tableau suivant

Exploitation

1 Exprimer la condition drsquoeacutequilibre de la barre 11 Compleacuteter toutes les cases du tableau 12 Calculer la constante de torsion C du fil drsquoacier

1 On change de fil drsquoacier La nouvelle constante de torsion est Crsquo= 0230 Nmrad-1 La barre initialement au repos

est soumise agrave un des couples de forces (119917ሬሬԦ120783119917ሬሬԦ120784) deacutefini preacuteceacutedemment De quel angle θrsquo tourne-t-elle avant de srsquoimmobiliser agrave nouveau

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PHENOMENES DrsquoELECTRISATION ndash GENERALITES SUR LE COURANT

ELECTRIQUE

Exercice 1 Cinq corps eacutelectriquement chargeacutes A repousse B C attire D E attire D et D repousse B Sachant que E est neacutegatif en deacuteduire le signe des charges des autres corps Exercice 2 Un pendule eacutelectrostatique est constitueacute drsquoune petite sphegravere leacutegegravere meacutetalliseacutee suspendue agrave un fil On touche cette sphegravere avec un bacircton drsquoeacutebonite frotteacute avec une peau de chat Que va-t-on observer Pourquoi Ces observations seront-elles diffeacuterentes si on touche la sphegravere avec un bacircton de verre frotteacute avec un chiffon de laine Exercice 3 Deux boules de pendules eacutelectrostatiques identiques A et B se touchent au repos On eacutecarte leacutegegraverement les deux boules lrsquoune de lrsquoautre A avec une charge +2q et B avec une charge ndash q On lacircche les deux boules Que va-t-il se passer Faire une description agrave lrsquoaide de scheacutemas Quelle sera la charge prise par chacune des deux boules Exercice 4

1) Un corps porte une charge de +108 C Possegravede-t-il un deacutefaut ou un excegraves drsquoeacutelectrons Calculer le nombre drsquoeacutelectrons correspondants

2) Une boule de sureau porte une charge de ndash 10-9 C Possegravede-t-il un deacutefaut ou un excegraves drsquoeacutelectrons Calculer le nombre drsquoeacutelectrons correspondant

3) Un corps possegravede une charge de +210-8 C Quel est le nombre drsquoeacutelectrons qursquoil faut lui apporter pour neutraliser sa charge Exercice 5 On charge par frottement seacutepareacutement

Une baguette de verre qui porte alors la charge q1 = 210-13 C

Une regravegle en plastique qui porte alors la charge q2 = ndash 910-13 C

On reacutealise le contact entre les zones eacutelectriseacutees de la baguette et de la regravegle Calculer la charge eacutelectrique de lrsquoensemble regravegle baguette et preacuteciser le sens dans lequel srsquoest fait le transfert Exercice 6 Trois sphegraveres conductrices identiques A B et C portent les charges eacutelectriques respectives qA = q qB = ndash2q et qC = 210-6C

1) On rapproche A et B elles srsquoattirent lorsqursquoelles sont suffisamment proches entrent en contact puis se repoussent Calculer en fonction de q les charges qrsquoA et qrsquoB porteacutees par les deux sphegraveres apregraves contact et reacutepulsion

2) On observe que la sphegravere B (portant la charge qrsquoB) attire alors la sphegravere C puis entre en contact entre elle On nrsquoobserve alors ni attraction ni reacutepulsion entre B et C apregraves le contact En deacuteduire la valeur et le signe de chacune des charges qrsquoA qrsquoB qA et qB Exercice 7 On considegravere un circuit eacutelectrique parcouru par un courant continu

1) Calculer lrsquointensiteacute du courant eacutelectrique continu correspondant au transfert de la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q = 45C agrave travers une section de ce circuit pendant la dureacutee t = 15

2) Calculer la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q transporteacutee agrave travers une section de ce circuit par un courant continu drsquointensiteacute I = 10A pendant une dureacutee t = 2min En deacuteduire le nombre drsquoeacutelectrons correspondants Exercice 8 Le filament drsquoun tube agrave faisceau drsquoeacutelectrons eacutemet agrave une certaine condition 751016 eacutelectrons par seconde

1) Quel est le sens du courant dans le tube

2) Calculer la charge q1 eacutemise par le filament en une seconde Lrsquoexprimer en en Coulomb puis en milli coulomb

3) Calculer la charge q2 eacutemise par le filament en 5 min Lrsquoexprimer en Coulomb et en micro coulomb et en pico coulomb

Exercice 9 Faire le scheacutema du circuit eacutelectrique permettant de reacutealiser lrsquoeacutelectrolyse drsquoune solution aqueuse de soude Indiquer sur ce scheacutema

le sens du courant le sens du deacuteplacement des porteurs de charge dans les

fils de jonction

le sens du deacuteplacement des porteurs de charge dans lrsquoeacutelectrolyte NB la solution de soude contient les ions Na+ et OH- Exercice 10

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Lrsquoeacutelectrolyseur de la figure contient une solution aqueuse de chlorure de sodium Les ions chlorure se dirigent vers lrsquoeacutelectrode B En deacuteduire le sens du deacuteplacement des ions Na+ dans la solution celui du deacuteplacement des eacutelectrons dans la lampe et les fils de jonction le signe des pocircles du geacuteneacuterateur G

INTENSITE DU COURANT ELECTRIQUE

Exercice 1 Compleacutetez Le courant eacutelectrique est un des porteurs de charge Dans un meacutetal les porteurs de charges sont Dans un eacutelectrolyte les porteurs de charges sont Lintensiteacute du courant eacutelectrique sexprime en et se mesure agrave laide dun Lintensiteacute du courant eacutelectrique est en tout point dun circuit seacuterie Dans un circuit avec deacuterivation la des intensiteacutes des courants arrivant agrave un noeud est eacutegale agrave la des intensiteacutes des courants en repartant Exercice 2 Un conducteur cylindrique a une section s = 1 mmsup2 il comporte n=1022 eacutelectrons de conduction par cm3

1 Combien y a-t-il drsquoeacutelectrons dans 01 cm de fil 2 sachant que ces eacutelectrons se deacuteplacent agrave la vitesse v=01 cms combien y a-t-il drsquoeacutelectrons qui traversent une section

du fil en une seconde 3 E deacuteduire lrsquointensiteacute du courant eacutelectrique correspondant

Exercice 3 On dispose drsquoun ampegraveremegravetre posseacutedant 4 calibres 100 mA 1A 2A 5A dont le cadran comporte 100 graduations

1 Sur quelle graduation srsquoarrecircte lrsquoaiguille si lrsquointensiteacute agrave mesurer vaut 15A lrsquoampegraveremegravetre eacutetant sur le calibre 2A puis sur le calibre 5A

2 supposons que lrsquoaiguille srsquoarrecircte sur la graduation n = 45 sur le calibre 2A Sur quelle graduation srsquoarrecircterait-elle sur les autres calibres Conclure Exercice 4 Un ampegraveremegravetre de classe 2 utiliseacute sur un calibre 300 mA et comportant 150 division mesure lrsquointensiteacute drsquoun courant continue Lrsquoaiguille se fixe sur la graduation 120

1 Donner lrsquointensiteacute du courant 2 Donner lrsquoincertitude relative de la mesure Preacutesenter le reacutesultat de la mesure 3 lrsquointensiteacute varie lrsquoaiguille se fixe sur la graduation 21 Reacutepondre aux mecircmes questions Comparer la preacutecision des deux

mesures et conclure Exercice 5 On considegravere le circuit suivant On donne I = 4A I3 = I1 I4 = 3I5 I2 = 2I1

1 Indiquer le sens conventionnel du courant dans chaque branche Calculer les intensiteacutes I1 I2 I3 I4 et I5

2 On utilise un ampegraveremegravetre pour mesurer lrsquointensiteacute du courant deacutelivreacute par le geacuteneacuterateur

a Placer correctement lrsquoampegraveremegravetre en indiquant correctement les polariteacutes

b Le calibre utiliseacute est de 5A et lrsquoeacutechelle de lecture compte 100 divisions Devant quelle division lrsquoaiguille srsquoest immobiliseacutee c Lrsquoampegraveremegravetre est de classe 15 calculer lrsquoincertitude absolue ∆I et lrsquoincertitude relative ∆II

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3 Peut-on utiliser le calibre 2A Pourquoi Exercice 6 les parties A et B sont indeacutependantes Partie A On dispose drsquoun ampegraveremegravetre dont la graduation comporte 150 divisions et posseacutedant les calibres 10mA 30mA 100mA 300mA 1A et 3A Brancheacute en circuit sur le calibre 300mA on constate que lrsquoaiguille deacutevie jusqursquoagrave la graduation 25

1) Quelle est lrsquointensiteacute du courant 2) Sur quels autres calibres peut-on faire la mesure preacuteceacutedente 3) Sur quel calibre obtiendra-t-on la mesure la plus preacutecise

Partie B On considegravere le circuit ci-contre comportant un geacuteneacuterateur et huit dipocircles On donne I = 1A I1 = 09A I4 = 02A I8 = 03A et e = 1610-19C

1) Indiquer les sens des courants dans les diffeacuterentes branches 2) Deacuteterminer les intensiteacutes des courants qui circulent dans les

autres dipocircles Calculer la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q dans le dipocircle FC pendant

une dureacutee t = 2min En deacuteduire le nombre drsquoeacutelectrons

correspondants

Exercice 7

On donne le circuit ci-dessous

1-)Preacuteciser les nœuds du circuit

2- ) On donne I1=060A I2=0 20A I3=013A

Deacuteterminer la valeur de lrsquointensiteacute et le sens des courants dans les dipocircles

D4 D5 et D6

Exercice 8

On donne le circuit ci-dessous

1-)Nommer les diffeacuterents nœuds du circuit

2- ) On donne I1=820A I2=24A I3=3 60A I4=160A

Deacuteterminer les intensiteacutes et des courants qui circulent dans les

dipocircles D5 D6 et D7

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TENSION ELECTRIQUE

Exercice 1 Pour la portion de circuit ABC on donne les tensions UAC = 123V UCB = ndash 96V 1) Calculer la tension UAB 2) Un voltmegravetre possegravede les calibres suivants 1V 3V et 10V Son

cadran est gradueacute en 150 divisions Sur quel calibre doit-on lrsquoutiliser pour mesurer la tension UAB Faire un scheacutema en montrant comment ses bornes (+) et (-) doivent ecirctre brancheacutees

3) Sur quelle graduation lrsquoaiguille de lrsquoappareil srsquoimmobilise-t-elle dans les conditions drsquoutilisations optimales Exercice 2

Exercice 3 Le montage ci-contre estmiddot constitueacute de dipocircles reacutecepteurs ou geacuteneacuterateurs On donne les tensions UBC= 3V et UCD= -6V Caiculer les tensions UBA UAC UDA Le dipocircle D4 est une lampe peut-elle fonctionner

Exercice 4 On donne UBG = 10V UCD = 4V 1) Calculer les tensions UCF UFD UDE et UAH 2) Indiquer les nœuds du circuit le sens du courant dans chaque branche du

circuit sachant que AH est le seul dipocircle actif 3) Calculer les potentiels de tous les points du circuit

Exercice 5 Un voltmegravetre et un oscilloscope sont brancheacutes aux bornes drsquoun dipocircle parcouru par un courant Le spot deacutevie de 6 divisions vers le haut pour le branchement (B A) harr (y yrsquo) 1) Le voltmegravetre nrsquoest pas agrave zeacutero central Indiquer sur le scheacutema la borne positive

(+) ou borne drsquoentreacutee du voltmegravetre Quel est le sens du courant dans le dipocircle (AB)

2) Le voltmegravetre possegravede les calibres 3V 1V 03V et un cadran de 150 divisions utiliseacute sur le calibre 3V la deacuteviation de lrsquoaiguille est de 30

2-1 Deacuteterminer la valeur de UAB et UBA 2-2 Quel est le calibre le plus adapteacute Quelle serait la deacuteviation de lrsquoaiguille si

on utilisait ce calibre 3) Quelle serait la deacuteviation du spot si on avait UAB

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Exercice 6 1) Le balayage est positionneacute sur la valeur 05msdiv-1 et la sensibiliteacute

verticale sur 2Vdiv-1 Deacuteterminer la peacuteriode et la valeur maximale de la tension ci-dessous

2) Quelle est la freacutequence de cette tension 3) Quelle est la valeur efficace de cette tension

Exercice 7 1) Deacuteterminer la peacuteriode et la valeur maximale de la tension ci-contre 2) Quelle est la freacutequence de cette tension 3) Quelle est la valeur efficace de cette tension

Exercice 8 Donne la nature de chacune des tensions repreacutesenteacutees par les oscillogrammes A B C et D suivantes

Exercice 9 Soit la tension sinusoiumldale repreacutesenteacutee ci-contre LrsquoOscilloscope qui lrsquoa fourni est utiliseacute avec les reacuteglages suivants gain SV = 2 Vdiv-1 et balayage SH = 5 msdiv-1

1 Deacuteterminer la valeur maximale de la tension 2 Calculer la peacuteriode de cette tension En deacuteduire sa freacutequence

Exercice10

Dans chaque cas deacuteterminer la peacuteriode la freacutequence la valeur maximale et lintensiteacute efficace de la tension

20

DIPOLES PASSIFS ndash DIPOLES ACTIFS

Exercice 1 On donne la portion de circuit ci-contre UAB = 6V R1 = 2Ω R2 = 18 Ω R3 = 2 Ω R4 = 4 Ω 1) Trouver la reacutesistance eacutequivalente entre A et B 2) Calculer les intensiteacutes du courant I I1 I2 I3 et I4

Exercice 2 On reacutealise le circuit suivant les bornes du dipocircle sont A et B On deacutetermine expeacuterimentalement lrsquointensiteacute i du courant qui traverse le dipocircle D et la tension entre ses bornes On obtient les reacutesultats suivants

iAB mA 10 25 40 62 80 100 120

uAB (V) 25 63 10 157 20 25 30

On inverse le dipocircle D on reprend des mesures analogues on obtient les reacutesultats suivants

1) Tracer la caracteacuteristique courant-tension du dipocircle D 2) Ce dipocircle est-il symeacutetrique Ce dipocircle est-il un reacutesistor Si oui

calculer sa reacutesistance 3) Ce dipocircle ne peut supporter sans risque de deacuteteacuterioration une intensiteacute supeacuterieure agrave 200mA quelle est la tension

maximale qursquoon peut appliquer entre ses bornes Exercice 3 Lrsquoeacutequation de la caracteacuteristique drsquoun reacutesistor de reacutesistance R est iAB = 25uAB iAB en ampegraveres et uAB en volt Le reacutesistor est constitueacute par un fil conducteur homogegravene cylindrique de longueur l = 157m de section s = 00314cm2 1) Trouver R 2) Trouver la reacutesistiviteacute de la substance qui constitue le reacutesistor

Exercice 4 On considegravere la portion de circuit ci-apregraves R1= frac12 R2 = 2 Ω R3= 075 Ω 1) Calculer la reacutesistance eacutequivalente au dipocircle AB 2) Trouver lrsquointensiteacute du courant qui traverse chaque dipocircle

Exercice 5 On donne le circuit suivant R1 = 200 Ω R2 = 270 Ω UAB = 6V (D) est une diode Sa caracteacuteristique est donneacutee ci-contre Trouver les intensiteacutes du courant dans les diffeacuterentes branches du circuit Exercice 6 On a deacutetermineacute expeacuterimentalement lrsquointensiteacute i du courant deacutebiteacute par un geacuteneacuterateur et la tension u aux bornes de ce mecircme geacuteneacuterateur Les reacutesultats sont consigneacutes ci-dessous

I(A) 23 19 15 1 05 0

U(V) 10 20 30 40 4 5 48

1) Repreacutesenter la caracteacuteristique i = f(u) correspondante 2) Sur quel domaine cette caracteacuteristique est-elle lineacuteaire 3) Donner lrsquoeacutequation de la caracteacuteristique de ce domaine 4) Comparer lrsquointensiteacute theacuteorique Ith et lrsquointensiteacute reacuteelle Ir du courant de court-circuit

Exxercice 7

iAB (mA) - 10 -40 -80 -120

uAB (V) -25 -10 -20 -30

21

Exercice 8

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AMPLIFICATEUR OPERATIONNEL

Exercice 1 1) Rappeler les proprieacuteteacutes drsquoun amplificateur opeacuterationnel ideacuteal qui fonctionne en reacutegime lineacuteaire 2) Rappeler lrsquoexpression du facteur drsquoamplification drsquoun amplificateur inverseur agrave partir des tensions drsquoentreacutee Ue et

de sortie Us Exercice2 On considegravere le montage suivant avec deux amplificateurs opeacuterationnels ideacuteaux Exprimer Vs en fonction de R1 R2 R3 et I0 Exercice3 Lamplificateur est consideacutereacute comme parfait et fonctionne en reacutegime lineacuteaire Montrer que lintensiteacute du courant dans la branche AM est proportionnel agrave la diffeacuterence V2-V1 Exercice 3 On considegravere le circuit dans lequel G est une pile de feacutem 25V de reacutesistance interne r = 10Ω La valeur de la reacutesistance R est 500 Ω 1) Calculer la tension de sortie Us 2) Calculer lrsquointensiteacute du courant I qui traverse la reacutesistance et

preacuteciser son sens 3) Expliquer lrsquoexistence drsquoun courant de sortie sachant qursquoil nrsquoentre

aucun courant par les bornes E+ et E- Exercice 4 La tension de sortie Us drsquoun montage est repreacutesenteacutee en fonction de la tension drsquoentreacutee Ue appliqueacutee agrave lrsquoentreacutee 1) Ce montage est il inverseur Justifier 2) Ce montage est il amplificateur Si oui calculer le facteur

drsquoamplification 3) Quelle est la tension de saturation

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MELANGES ET CORPS PURS

Exercice 1 Reacutepondre par vrai ou faux

1) La distillation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 2) Lrsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau est un pheacutenomegravene chimique 3) La synthegravese de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 4) Lrsquoeau de Kiregravene est un corps pur 5) La cristallisation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 6) Lrsquoalcool agrave 90deg est un corps pur composeacute 7) Le dioxygegravene est un gaz qui provoque une leacutegegravere deacutetonation en preacutesence drsquoune flamme 8) Lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene chimique 9) Lrsquoair est un meacutelange heacuteteacuterogegravene de diazote de dioxygegravene et de gaz rares 10) Le deacutecantat et le filtrat sont des corps non purs 11) Lors de lrsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau le dioxygegravene est recueilli agrave la cathode 12) Lorsque la roseacutee apparaicirct sur un arbre nous pouvons dire qursquoon a une fusion

Exercice 2 1) Pourquoi dit-on que les valeurs 0degC 100degC 1gcm-3 sont des constantes physiques de lrsquoeau 2) Que repreacutesente chacune des valeurs numeacuteriques preacuteceacutedentes 3) Qursquoappelle-t-on constante physique dans le cas geacuteneacuteral 4) Que signifie laquo critegravere de pureteacute raquo

Exercice 3 1) On meacutelange de lrsquoeau et du sucre Qursquoobtient-on 2) On veut seacuteparer les constituants du meacutelange preacuteceacutedent Deacutecrire une meacutethode possible 3) Qursquoest ce qursquoun meacutelange homogegravene Donner trois exemples 4) Qursquoest ce qursquoun meacutelange heacuteteacuterogegravene Donner trois exemples

Exercice 4 A Les meacutelanges suivants sont-ils homogegravenes ou heacuteteacuterogegravenes

1) Eau + essence 2) Huile + eau 3) Fer en poudre + eau 4) Eau + alcool

B Indiquer une meacutethode de seacuteparation pour chacun des meacutelanges 1) Sel de cuisine + charbon 2) Eau + huile 3) Alcool + eau 4) Fer en poudre + soufre en poudre 5) Fer en poudre + sel en poudre +sable

Exercice 5 Modou explique agrave Fatou comment on preacutepare du cafeacute laquo La preacuteparation du cafeacute comporte trois eacutetapes

- Premiegravere eacutetape mettre de leau dans une cafetiegravere et la porter agrave eacutebullition puis ajouter la poudre de cafeacute attendre quelques minutes

- Deuxiegraveme eacutetape faire passer le meacutelange obtenu agrave travers un tissu pour recueillir la partie liquide

- Troisiegraveme eacutetape ajouter du sucre agrave volonteacute remuer agrave laide dune cuillegravere Le cafeacute est precirct raquo 1-quel type de meacutelange obtient-on agrave la fin de la premiegravere eacutetape 2-quelle est la meacutethode de seacuteparation utiliseacutee dans la deuxiegraveme eacutetape Comment appelle-t-on le liquide obtenu est-ce un corps pur 3- quel type de meacutelange obtient-on agrave la fin de la troisiegraveme eacutetape Justifier la reacuteponse Exercice 6 Dans un eudiomegravetre on introduit 500 cm3 de dihydrogegravene 600 cm3 dioxygegravene (volumes mesureacutes dans les mecircmes conditions)

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Apregraves passage de agrave lrsquoeacutetincelle eacutelectrique et retour aux conditions initiales on demande 1) La masse drsquoeau formeacutee 2) La nature et le volume du gaz reacutesiduel

NB Dans les conditions de lrsquoexpeacuterience 1 L de dihydrogegravene a une masse de 008 g Exercice 7 Au cours drsquoune expeacuterience drsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau on recueille 170 cm3 de gaz au niveau de lrsquoeacutelectrode relieacutee agrave la borne positive 1deg) Quelle est la nature de ce gaz 2deg) Donner la nature et le volume du gaz recueilli dans lrsquoautre eacutelectrode 3deg) Comment appelle- t- on cette eacutelectrode 4deg) Comment identifie-t-on expeacuterimentalement ces deux gaz recueillis 5deg) Calculer la masse drsquoeau apregraves deacutecomposition si lrsquoexpeacuterience est faite dans les conditions ougrave 073 g de dihydrogegravene occupe un volume de 112 L Exercice 8 1) On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant 10g drsquohydrogegravene et 100g drsquooxygegravene apregraves lrsquoeacutetincelle et refroidissement

a) Quelles sont la nature et la masse du gaz restant b) Quelle est la masse drsquoeau obtenue

2) a) Calculer le volume drsquohydrogegravene neacutecessaire pour faire disparaicirctre 200ml drsquooxygegravene b) quel est le volume de vapeur drsquoeau obtenu Exercice 9 On met ensemble dans un erlenmeyer de lrsquoeacutethane du meacutethoxymeacutethane du benzegravene et du meacutethanol Apregraves agitation le milieu ne preacutesente aucune surface de seacuteparation crsquoest-agrave-dire ils se meacutelangent parfaitement 1deg) Que peut-on dire de ces quatre liquides 2deg) Quelle est la nature du meacutelange ainsi constitueacute 3deg) Deacutefinir ce type de meacutelange et citer deux autres exemples de mecircme nature 4deg) On se propose de seacuteparer les quatre liquides par distillation adeg) Deacutecrire le processus de la seacuteparation bdeg) Quel est le liquide qui sera recueilli le premier comme distillat Justifier 5deg) On deacutesire proceacuteder maintenant agrave la seacuteparation de ces quatre liquides par congeacutelation Quel est le premier liquide agrave reacutecupeacuterer sous forme de cristaux Justifier Donneacutees Tempeacuterature drsquoeacutebullition des quatre liquides

Liquide Meacutethanol Ethane Benzegravene Meacutethoxymeacutethane

T eacutebullition (degC) ndash 98 65 80 ndash 24

Exercice 10 On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant dans lrsquoeudiomegravetre 100 cm3 drsquoair et 100 cm3 drsquohydrogegravene mesureacutes dans les conditions normales de tempeacuterature et de pression On suppose que dans ces conditions 1 volume drsquoair donne 15 de volume drsquooxygegravene et 45 de volume drsquoazote En admettant que apregraves passage de lrsquoeacutetincelle eacutelectrique et refroidissement la tempeacuterature et la pression redeviennent normales

1) quel est le volume de gaz restant dans lrsquoappareil 2) quelle est la masse drsquoeau liquide formeacutee sachant que dans les conditions de lrsquoexperience 2g drsquohydrogene occupent 224

litres et 32g drsquooxygegravene occupent 224 litres Exercice 11 Dans un eudiomegravetre contenant un volume V = x cm3 dun meacutelange gazeux de dihydrogegravene et de dioxygegravene on fait passer une eacutetincelle eacutelectrique

Apregraves explosion et retour aux conditions initiales on constate que les 120785

120786 du volume initial disparaissent et il reste un gaz

dans leudiomegravetre qui entretient la combustion 1- Donner la nature du gaz reacutesiduel et son volume en fonction de x 2- Deacuteterminer la composition du meacutelange gazeux initial en fonction de x

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ELEMENTS ATOMES CLASSIFICATION PERIODIQUE

Exercice 1 Soient les nucleacuteides caracteacuteriseacutes par les couples (Z A) M(816) B(1224) C(2654) D(818) E(1226) F(2454) 1) Identifier les nucleacuteides qui sont des isotopes 2) Repreacutesenter tous les nucleacuteides par leur symbole et donner leur nom 3) Donner leurs compositions

Exercice 2 Un atome de platine (Pt) comporte 78 eacutelectrons et 117 neutrons

1) 11 Deacuteterminer son numeacutero atomique Z et son nombre de masse A

12 Ecrire le symbole du noyau correspondant

2) En deacuteduire la masse de lrsquoatome de platine (Pt)

3) Soient les cinq noyaux 119927119955120787120791120783120786120783 119927119957120789120790

120783120791120786 119927119950120788120783120783120786120787 119927119958120791120786

120784120786120786 et 119927119957120789120790120783120791120790 Quels sont les noyaux isotopes du preacuteceacutedent

4) On considegravere lrsquoion eacutetain IV (Sn4+) correspondant au noyau 119930119951120787120782120783120783120791

41 Srsquoagit-il drsquoun anion ou drsquoun cation Justifier

42 Donner la composition du noyau de cet ion

43 Combien cet ion a-t-il drsquoeacutelectrons

Donneacutees Masse drsquoun nucleacuteon mnuc = 16710-27 kg Masse de lrsquoeacutelectron me = 9110-31 kg Exercice 3

On considegravere les ions 119935120784+ 119936120784minus et les atomes Z et W Les eacuteleacutements Z et W appartiennent agrave la deuxiegraveme peacuteriode du tableau de classification peacuteriodique

1) Z est un gaz rare Ecrire la formule eacutelectronique de Z puis celle de X et de Y (Z 119935120784+ 119936120784minus ont la mecircme formule eacutelectronique)

2) Preacuteciser la place de lrsquoeacuteleacutement X

3) W a pour scheacutema de Lewis 119934ሶ Deacuteduire le nombre de charge de W

4) Deacuteterminer le nombre drsquoeacutelectrons contenus dans lrsquoion 119936120784minus et dans lrsquoatome Y Exercice 4 1) La structure eacutelectronique drsquoun atome srsquoeacutecrit (K)2(L)8(M)7 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode du tableau de la

classification appartient lrsquoeacuteleacutement correspondant 2) Un eacuteleacutement se trouve dans le tableau de classification agrave lrsquointersection de la sixiegraveme colonne et de la quatriegraveme

peacuteriode

21 Peut-on deacuteterminer avec certitude son numeacutero atomique

22 Peut-on deacuteterminer le nombre de masse de lrsquoeacuteleacutement

3) Le krypton (gaz rare) appartient agrave la peacuteriode IV Quel est son numeacutero atomique

4) Un nucleacuteide inconnu est symboliseacute par 119935120783120786120784120790

41 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode appartient cet eacuteleacutement

42 Donner la structure eacutelectronique de lrsquoatome correspondant

Exercice 5

Lrsquoatome drsquoun eacuteleacutement X agrave identifier a pour repreacutesentation de Lewis dans lrsquoeacutetat fondamental 119935ሶ 1) Combien drsquoeacutelectrons a-t-il sur sa couche externe 2) Sachant que cette couche est la couche L deacuteterminer le numeacutero atomique de X et eacutetablir la formule eacutelectronique

complegravete de son atome Identifier X par son nom et son symbole Exercice 6

On donne le rayon du noyau de lrsquoatome drsquoaluminium r = 10010-13 m Le rayon de lrsquoatome drsquoaluminium 119912119949120783120785120784120789 est

R = 15010-10 m Masse du neutron mN = 10087u Masse du proton mP = 10073u Masse de lrsquoeacutelectron me- = 05510-

3u 1) Comparer la masse de lrsquoatome agrave celle du noyau 2) Comparer le volume de lrsquoatome agrave celui du noyau 3) On dit que lrsquoatome preacutesente une structure lacunaire Est-ce justifieacute

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Donneacutees Lrsquouniteacute de masse atomique 1u = 16610-27 kg Volume drsquoune sphegravere V = 120786

120785120645R3

Exercice 7 Partie A Lrsquoatome drsquoun eacuteleacutement a pour reacutepartition eacutelectronique (K)x (L)y (M)t avec x y et t des entiers naturels non nuls La masse totale des protons dans son noyau atomique est mTp = 217110-23 g

1) 21 Deacuteterminer son nombre de charge Z

12 En deacuteduire les valeurs de x y et t

13 De quel eacuteleacutement srsquoagit-il Donner sa structure de Lewis et sa valence

2) Donner la place et le nom de famille chimique de lrsquoeacuteleacutement dans le tableau de la classification peacuteriodique restreinte

3) 31 Enoncer la regravegle de lrsquooctet

32 Quel type drsquoion lrsquoatome de cet eacuteleacutement a tendance agrave donner

33 Deacuteterminer la charge globale du noyau de cet ion

4) Repreacutesenter le scheacutema de Lewis de lrsquoion et donner sa valence Donneacutees Extrait du tableau de la classification peacuteriodique 11Na 12Mg 13Al 14Si Masse drsquoun proton mp = 16710-27 kg Valeur de la charge eacuteleacutementaire e = 1610-19 C

Partie B Un anion possegravede globalement une charge eacuteleacutementaire et 18 neutrons lrsquoatome correspondant agrave cet ion appartient agrave la troisiegraveme peacuteriode du tableau de la classification peacuteriodique 1) Deacuteterminer la structure eacutelectronique de cet atome et celle de lrsquoion 2) En deacuteduire la colonne et le nom de famille de cet eacuteleacutement 3) Donner la composition du noyau de lrsquoatome et celle de lrsquoion 4) Repreacutesenter les scheacutemas de Lewis et donner les valences de lrsquoatome et de lrsquoion 5) Deacuteterminer la charge globale du noyau de lrsquoion

Exercice 8 Lrsquoeacuteleacutement magneacutesium possegravede trois isotopes On donne ci-apregraves les abondances relatives de chacun deux

119924119944120783120784120784120786 79 119924119944120783120784

120784120787 10 119924119944120783120784120784120788 11

1- Quel est lisotope le plus abondant 2- Donner la composition de latome isoleacute de chaque isotope 3- Les structures eacutelectroniques des trois isotopes sont-elles identiques Justifier la reacuteponse 4- Quel ion monoatomique forme leacuteleacutement magneacutesium 5- Indiquer trois compositions possibles pour lrsquoion magneacutesium

Exercice9 Un atome dun eacuteleacutement X a pour formule eacutelectronique (K)x(L)Y(M)t 1 Quels sont les valeurs de x et y Justifier

2 Sachant que 119962

120784 = 2t - x calculer t En deacuteduire le numeacutero atomique Z de leacuteleacutement X Identifier X par son symbole et

son nom 3 Dans quelle peacuteriode et dans quelle colonne du tableau de classification peacuteriodique se trouve leacuteleacutement X Justifier votre reacuteponse Donner son scheacutema de 1048757ewis 4 Quel ion a-t-il tendance agrave donner 5 Sachant que la masse dun atome de X est 450910-26kg (masse des eacutelectrons est neacutegligeable) et que mpasympmnasymp 16710-27kg Calculer son nombre de masse et repreacutesenter le noyau de cet eacuteleacutement 6 Le nuage eacutelectronique de lion provenant dun atome X a une charge Q= -1610middot18CDeacuteterminer le nombre deacutelectrons contenus dans le nuage eacutelectronique de lion 7 Ecrire sa structure eacutelectronique et donner son scheacutema de Lewis

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LIAISONS CHIMIQUES

Exercice 1 1) Donner les structures de Lewis des atomes suivants C (Z=6) O (Z=8) Cl (Z=17) H (Z= 1) S (Z = 16) 2) Ecrire les formules de Lewis deacuteveloppeacutees et semi-deacuteveloppeacutees des moleacutecules suivantes

C2H6O C2H4O2 C2H4Cl2O CH4O C2H4 N2O2 CH2Cl2 C2H2 HClO CO2 C3H4 SOCl2 C2H4O C3H6 CH5N C3H4 C3H6O EXERCICE 2 Dans la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene HnS lrsquoatome de soufre est lieacute agrave chaque atome drsquohydrogegravene par une liaison covalente 1- Deacuteterminer n sachant que le scheacutema de Lewis du soufre est identique agrave celui de lrsquooxygegravene et que tous les atomes engageacutes dans la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene ont leur couche externe satisfaisant agrave la regravegle de lrsquooctet et du duet 2- Donner la repreacutesentation de Lewis de la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene Exercice 3 Donner la formule statistique des composeacutes ioniques suivants a) Chlorure drsquoaluminium (Al3+ Cl -) b) nitrate de plomb (Pb2+ 119925119926120785

minus ) c) Aceacutetate de cobalt (Co3+ C2H3119926120784minus ) d) Carbonate

de calcium (Ca2+ C119926120785120784minus ) e) Hydroxyde de sodium (Ag+ PO4

3-) Exercice 4 Donner les noms et preacuteciser les ions constituants les composeacutes ioniques suivants Fe2O3 ZnSO4 Na2CO3 Ca(OH)2 CuNO3 Fe(OH)3 Cu2SO4 Al2O3 FeO Fe(NO3)2 Ag2O Al2(SO4)3 Mg(NO3)2 LiCO3 Na2SO4 Exercice 5

1) La moleacutecule drsquoacide propanoique est formeacutee de 3 atomes de carbone 6 atomes drsquohydrogegravene et 2 atomes drsquooxygegravene Ecrire sa formule brute Ecrire deux formules deacutevellopeacutees isomegraveres de lrsquoacide propanoique

2) Rappeler les structures de Lewis des atomes drsquohydrogegravene de carbone et drsquoazote Donner les structures de Lewis et les formules deacuteveloppeacutees des moleacutecules suivantes

a) CH3NO b) N2 c) HCN d) CH2O2 3) Pour chacun des composeacutes ioniques suivants identifier lrsquoanion et le cation puis donner du composeacute a) Fe2(SO4)3 b)

ZnO 4) Donner la formule statistique et la formule ionique de chacun des composeacutes ioniques suivants oxyde drsquoaluminium

chlorure de magnesium Exercice 6 Donner les formules ioniques et statiques du nitrate de plomb phosphate drsquooxonium sulfate drsquoaluminium nitrate drsquooxonium sulfate de plomb et phosphate drsquoaluminium Exercice7 A -Compleacuteter le tableau ci-dessous en ajoutant soit la formule statistique du solide ionique comportant ces ions soit la formule de lrsquoanion ou soit la formule du cation qui le compose

Cation Anion

Na+

Ca2+ Zn2+

Cl- AlCl3

Al2(SO4)3

NO3-

PO43-

B-Quelles sont les formules statistiques des solides ioniques suivants 1deg) Chlorure drsquoargent nitrate drsquoargent 2deg) Sulfate de potassium permanganate de potassium phosphate de baryum et dichromate de potassium Les ions agrave utiliser sont Cl-(ion chlorure) NO3

-(ion nitrate) SO42-(ion sulfate) K+ (ion potassium) Ag+ (ion argent) Ba2+

(ion baryum) PO43-(ion phosphate) MnO4

-(ion permanganate Cr2O72-(ion dichromate)

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Exercice 8 La maille du chlorure de potassium KCl est du mecircme type que celle du chlorure de sodium les ions K+ prenant la place des ions Na+ 1) En vous inspirant de la maille de chlorure de sodium faites un dessin de la maille

du chlorure de potassium Cette maille cubique a pour arecircte a = 628 pm les ions chlorure en occupent les sommets et les centres des faces

2) Montrer agrave lrsquoaide drsquoun dessin dans le plan qursquoil existe une relation entre lrsquoarecircte a de la maille et les rayons des ions preacutesents Les ions potassium et chlorure sont assimilables agrave des boules rigides de rayons respectifs r+ et r- celles-ci sont en contact le long drsquoune arecircte En deacuteduire la valeur du rayon r- de lrsquoion Cl- sachant que le rayon r+ de lrsquoion K+ vaut 133 pm

Donneacutees Nom et formule de quelques ions

Cations formules Anions Formules

Ion fer II Fe2+ Ion sulfure S2-

Ion fer III Fe3+ Ion sulfate SO42-

Ion aluminium Al3+ Ion nitrate NO3-

Ion cuivre II Cu2+ Carbonate CO32-

Ion zinc Zn2+ Hydrogeacutenocarbonate HCO3-

Ion sodium Na+ Ion chlorure Cl-

Ion calcium Ca+ Oxyde O2-

Ion potassium K+ Hydroxyde OH-

Ion hydronium H3O+ Ion dichromate Cr2O72-

Ion magneacutesium Mg2+ Ion permanganate MnO4-

Ion argent Ag+ Ion phosphate PO43-

Ion baryum Ba2+

Ion ammonium NH4+

FORMULES ET NOMS DE QULQUES COMPOSES IONIQUES

Habituellement on nomme un composeacute ionique en premier par son non ion neacutegatif par contre lrsquoeacutecriture de sa formule

se fait en premier par lrsquoion neacutegatif

Formule ionique Formule statistique Nom

(Na+ Cl-) NaCl Chlorure de sodium

(Ag+ Cl-) AgCl Chlorure drsquoargent

(Cu2+ 2Cl-) CuCl2 Chlorure de cuivre II (cuivrique)

(Cu+ Cl-) CuCl Chlorure de cuivre I (cuivreux)

(Fe2+ 2Cl-) FeCl2 Chlorure de fer II (ferreux)

(Fe3+ 3Cl-) FeCl3 Chlorure de fer III (ferrique)

(NH4+ Cl-) NH4Cl Chlorure drsquoammonium

(Ca2+ 2Cl-) CaCl2 Chlorure de calcium

NITRATES NO3-

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Formule ionique Formule statistique Nom

(Ag+ NO3-) AgNO3 Nitrate drsquoargent

(K+ NO3-) KNO3 Nitrate de potassium

(Pb2+ 2NO3-) (PbNO3)2 Nitrate de plomb II

SULFATTES SO42-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Ba2+ SO42-) BaSO4 Sulfate de baryum

(Zn2+ SO42-) ZnSO4 Sulfate de zinc

(Cu2+ SO42-) CuSO4 Sulfate de cuivre II

(2Al3+ 3SO42-) Al2(SO4)3 Sulfate drsquoaluminium

(2NH4+ SO4

2-) (NH4)2SO4 Sulfate drsquoammonium

SULFURES S2-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Zn2+ S2-) ZnS Sulfure de zinc

(Pb2+ S2-) PbS Sulfure de plomb II

(2Cu+ S2-) Cu2S Sulfate de cuivre I

CARBONATES CO32-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Ca2+ CO32-) CaCO3 Carbonate de calcium (calcaire)

OXYDES O2-

Formule ionique Formule statistique Nom

(2Na+ O2-) Na2O Oxyde de sodium

(Mg2+ O2-) MgO Oxyde de magneacutesium

(2Al3+ 3O2-) Al2O3 Oxyde drsquoaluminium (alumine)

(Fe2+ O2-) FeO Oxyde de fer II

(2Fe3+ 3O2-) Fe2O3 Oxyde de fer III (rouille)

(Fe2+ 2Fe+ 4O2-) Fe3O4 Oxyde magneacutetique de fer

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MOLE ET GRANDEURS MOLAIRES

Exercice 1 Calculer les masses molaires des composeacutes suivants Ca(H2PO4)2 H2SO4 C6H12O6 C4H8 NH3 (NH4)4Fe(SO4)26H2O Al2(SO4)3 Exercice 2 Lrsquoeacuteleacutement lithium agrave lrsquoeacutetat naturel est formeacute par un meacutelange de deux nucleacuteides dont les pourcentages atomiques sont

les suivants 74 de 119923119946120788 et 926 de 119923119946

120789 Sachant que les masses drsquoune mole drsquoatome de ces nucleacuteides sont respectivement 60137 g et 70144 g Calculer la masse molaire atomique de lrsquoeacuteleacutement lithium naturel Exercice 3 Une moleacutecule de formule CxHy a pour atomiciteacute 10 et sa masse molaire est M = 54 gmol-1 Deacuteterminer la formule brute du composeacute Exercice 4 La nitroglyceacuterine est un explosif de formule C3H5O9N3 1) Calculer la masse molaire de la nitroglyceacuterine 2) Deacuteterminer sa composition centeacutesimale massique de chacun des eacuteleacutements preacutesents dans cette moleacutecule

Exercice 5 Un corps a pour formule CxHyO les coefficients x et y sont entiers Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de cette substance montre que les pourcentages en masse des eacuteleacutements C et H qursquoelle renferme sont C = 525 H = 130 1) Deacuteterminer le pourcentage en masse de lrsquooxygegravene En deacuteduire la masse molaire moleacuteculaire M de ce corps (M est

un nombre entier) 2) Calculer les valeurs des coefficients x et y

Exercice 6 1) On donne pour le fer masse molaire M = 56 gmol-1 masse volumique 120646 = 7800 kgm-3 Deacuteterminer le volume drsquoun morceau de fer de masse 150 g Quelle est la quantiteacute de matiegravere contenue dans ce morceau de fer 2) On donne pour lrsquoaluminium et le cuivre la masse molaire M et la masse volumique 120646 agrave lrsquoeacutetat solide Al 27 gmol-1 120646119912119949

=2700 kg m-3 Cu 635 gmol-1 120646119914119958=8900 kg m-3 Deacuteterminer pour chaque meacutetal le volume molaire (volume dune mole) agrave lrsquoeacutetat solide 3) On considegravere trois flacons qui contiennent agrave la mecircme

tempeacuterature et sous une mecircme pression un mecircme volume de gaz On a deacutetermineacute la masse de chaque gaz Les reacutesultats sont groupeacutes dans le tableau ci-dessous

Calculer la masse molaire de chaque gaz Deacuteterminer la quantiteacute de matiegravere de chaque gaz 4) En deacuteduire le volume molaire de chaque gaz

Quelle est la loi veacuterifieacutee par cette expeacuterience Enoncer cette loi C = 12 O=16 H=1 gmol-1 Exercice 7 Un composeacute organique qui ne contient que les eacuteleacutements carbone et hydrogegravene a pour masse molaire M = 42 gmol -1 Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de ce composeacute montre qursquoil renferme en masse six (6) fois plus de carbone que drsquohydrogegravene En deacuteduire la formule brute du composeacute eacutetudieacute Exercice 8 Un composeacute A ne contient que les eacuteleacutements carbones hydrogegravene et oxygegravene Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de ce composeacute montre que mc = 15mo et mc = 4mH mc mo et mH eacutetant les masses respectives de carbone de lrsquooxygegravene et de lrsquohydrogegravene contenues dans lrsquoeacutechantillon Sachant que la moleacutecule de A ne renferme qursquoun seul atome drsquooxygegravene 1) Deacuteterminer la formule de A 2) Calculer la masse molaire de A 3) Calculer le nombre de moles puis le nombre de moleacutecules contenues dans 115 g de A

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Exercice 9 Un ballon en verre fermeacute contient 40g de gaz dioxygegravene La tempeacuterature du gaz est 20degC et sa pression est 1013105Pa 1 Quelle est la quantiteacute de matiegravere de dioxygegravene dans le ballon 2 Quelle est la tempeacuterature absolue du gaz 3 Quel est le volume du gaz 4 On chauffe le ballon et son contenu La tempeacuterature atteint 50degC La variation du volume du ballon eacutetant

neacutegligeable deacuteterminer la nouvelle pression du gaz Exercice 10

Un ballon agrave parois eacutelastiques ne peut deacutepasser un volume de 30L sans eacuteclater On introduit dans ce ballon 20L dheacutelium He agrave 20degC et agrave une pression de 1013105Pa 1 Quelles sont la quantiteacute de matiegravere et la masse dheacutelium introduites dans le ballon 2 Le ballon est placeacute sous une cloche agrave vide On admet que la pression est la mecircme agrave linteacuterieur et agrave lexteacuterieur du

ballon et que la tempeacuterature est constante au cours de la transformation Quelle est la pression de lair sous la cloche au moment ougrave le ballon eacuteclate

3 Le mecircme ballon est lacirccheacute et seacutelegraveve agrave une altitude ougrave la tempeacuterature est de 15degC et la pression atmospheacuterique de 82104Pa Le ballon va-t-il eacuteclater (on suppose leacutegaliteacute des pressions agrave linteacuterieur et agrave lexteacuterieur du ballon)

Donneacutee M(He)=40gmol-1 Exercice 11 1) Calculer la masse volumique du dioxygegravene dans les conditions normales Deacuteterminer la densiteacute du dioxygegravene par

rapport agrave lrsquoair 2) On meacutelange 10 L de butane et 10 L de dioxygegravene Le volume obtenu est 20 L

21 Trouver la masse du meacutelange

22 Calculer la densiteacute du meacutelange

Les volumes sont mesureacutes dans les conditions normales Exercice 12 On meacutelange 10 L de dioxygegravene et 40 L de diazote pris dans les CNTP Le volume du meacutelange est 10 L La tempeacuterature du meacutelange est de 10deg C 1) Calculer la masse du meacutelange 2) Trouver la pression du meacutelange

Donneacutees C = 12gmol H = 1gmol O = 16gmol N = 14gmol Cl = 355gmol Exercice 13 Un professeur de Sciences Physiques trouve dans le laboratoire de son lyceacutee un flacon sans eacutetiquette contenant une substance solide de masse m = 460 g Pour deacuteterminer la nature de cette substance il procegravede agrave deux types danalyses

Une analyse qualitative lui permettant de deacuteterminer la preacutesence de trois eacuteleacutements chimiques dans la substance le carbone (C) lhydrogegravene (H) et loxygegravene (O)

Une analyse quantitative lui permettant de deacuteterminer la composition centeacutesimale massique du carbone et de lhydrogegravene dans la masse m de la substance C=26l H=435 Afin de deacuteterminer le nombre datomes de carbone dhydrogegravene et doxygegravene de la substance il eacutecrit sa formule brute sous la forme CxHyOz ougrave x y et z sont des entiers naturels non nuls Il reacutealise ensuite la sublimation de la masse m = 460 g de la substance dans les conditions ougrave la pression est P=498107 Pa et la tempeacuterature est t = 27degC A la fin du changement deacutetat physique il recueille un volume V = 500 cm3 de gaz supposeacute parfait

1) Calculer le pourcentage massique de loxygegravene 2) Est-ce que cette sublimation a eacuteteacute faite dans les conditions normales de tempeacuteratures et de pression (CNTP) Justifier 3) Deacuteterminer la quantiteacute de matiegravere de cette substance puis deacuteduire sa masse molaire et sa densiteacute 4) Deacuteterminer sa formule brute et proposer une formule deacuteveloppeacutee possible 5) Calculer le nombre de moleacutecules contenu dans cette substance

On donne M (H) = 1 gmol-1 M (C) = 12 g mol-1 M (0) = 16 g mol-1 constante des gaz parfaits R = 831 SI nombre drsquoAvogadro NA = 602102s mol-1

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REACTION CHIMIQUE EQUATION ndash BILAN

Exercice 1 Equilibrer les eacutequations suivantes

Exercice 3 Lrsquoaluminium reacuteagit avec lrsquooxyde de manganegravese MnO2 pour donner du manganegravese et de lrsquooxyde drsquoaluminium Al2O3

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan traduisant cette reacuteaction 2) Quelle est la masse drsquoaluminium neacutecessaire pour preacuteparer une masse de 1 kg de manganegravese

Exercice 4 On brucircle m = 5 g de soufre dans un flacon renfermant V =2L de dioxygegravene volume mesureacute dans les CNTP

1) Restera-t-il du soufre agrave la fin de la reacuteaction Si oui calculer la masse correspondante 2) Calculer la masse et le volume du produit obtenu

Exercice 5 On fait brucircler 20g drsquoun eacutechantillon de charbon de bois dans du dioxygegravene on obtient 616g de dioxyde de carbone

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan 2) Deacuteterminer le pourcentage de carbone pur contenu dans le morceau de charbon

Exercice 6 Le dioxyde de soufre peut ecirctre preacutepareacute par action de sulfure de fer (pyrite) sur le dioxygegravene Il se forme en mecircme temps de lrsquooxyde de fer Fe2O3

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction 2) Quel volume de dioxyde de soufre peut-on espeacuterer obtenir agrave partir drsquoune tonne de pyrite Calculer alors la masse et le

volume de dioxygegravene neacutecessaire Les volumes gazeux sont mesureacutes dans les CNTP 3) Le rendement de la reacuteaction est en reacutealiteacute eacutegal agrave 80 Calculer le volume de dioxyde de soufre effectivement obtenu agrave

partir drsquoune tonne de pyrite Exercice 7

1) La combustion dans du dioxygegravene de 224cm3 drsquoun corps pur gazeux de formule CnH2n + 2 a donneacute 176g de dioxyde de carbone et de lrsquoeau

11 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction

12 Trouver la formule brute de lrsquohydrocarbure

13 Ecrire les formules de Lewis et deacuteveloppeacutee de ce composeacute

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2) La combustion complegravete dans du dioxygegravene de 1 litre drsquoun hydrocarbure gazeux de formule CxHy a neacutecessiteacute 5 litres de dioxygegravene et a donneacute 3 litres de dioxyde de carbone

21 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction

22 Trouver la formule brute de lrsquohydrocarbure Volumes gazeux mesureacutes dans les CNTP

Donneacutees en gmol-1 M(C) = 12 M(H) = 1 M(O) = 16 M(Fe) = 56 Exercice 8 On meacutelange 1g de poudre drsquoaluminium et 6g de diiode I2 La reacuteaction est amorceacutee par quelques gouttes drsquoeau (catalyseur)

a) On donne Al (Z=13) et I est un halogegravene Trouver la formule du produit formeacute en vous aidant des repreacutesentations de Lewis des atomes drsquoaluminium et drsquoiode

b) Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction c) La reacuteaction srsquoarrecircte par manque drsquoun des reacuteactifs Lequel calculer la masse du produit formeacute d) Quelle est la masse restante du reacuteactif en excegraves

Donneacutees M(Al)=27gmol M(I)=127gmol Exercice 9 Une essence drsquoautomobile a une masse volumique de 700kg m-3 On la suppose constitueacutee uniquement drsquooctane C8H18

a) Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la combustion de lrsquooctane dans le moteur de lrsquoautomobile en supposant qursquoil se forme du dioxyde de carbone et de lrsquoeau

b) Le reacuteservoir drsquoessence drsquoune automobile a une capaciteacute de 50L Lorsque toute lrsquoessence qursquoil contient est consommeacutee calculer

La masse de vapeur drsquoeau et de dioxyde de carbone rejeteacutee dans lrsquoatmosphegravere

La masse du dioxygegravene consommeacute

La masse drsquoair qui a circuleacute dans les tubulures du moteur sachant qursquoen nombre de moles la composition de lrsquoair est 80 de diazote N2 et 20 de dioxygegravene O2 On donne en gmol les masses molaires atomiques H 1 C 12 N 14 O 16 Exercice 10 Un meacutelange des deux alcanes propane (C3H8) et butane (C4H10) est soumis agrave une combustion eudiomeacutetrique en preacutesence de 112 cm3 de dioxygegravene Apregraves la combustion et le refroidissement des produits il se produit 68cm3 dioxyde de carbone(C02) et de lrsquoeau

1) Ecrire les eacutequations des reacuteactions qui ont lieu

2) Deacuteterminer la composition du meacutelange des alcanes sachant que tous les volumes sont mesureacutes dans les mecircmes conditions de tempeacuterature et de pression On donnera le volume de chacun des alcanes ainsi que le pourcentage (en quantiteacute de matiegravere) de chacun drsquoeux dans le meacutelange Exercice 11 On dispose drsquoun meacutelange drsquooxyde de fer II FeO et drsquooxyde de Fer III Fe2O3 de masse totale m=897g On fait reacuteagir ce meacutelange agrave haute tempeacuterature avec du dihydrogegravene Il se forme alors du Fer et de lrsquoeau

1) Ecrire les eacutequations bilan des deux reacuteactions 2) On obtient 292g drsquoeau et les deux oxydes ont disparu Deacuteterminer la composition initiale du meacutelange crsquoest-agrave-dire les

masses des deux oxydes

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GENERALITES SUR LES SOLUTIONS AQUEUSES

Donneacutees en gmol-1 M(C) = 12 M(H) = 1 M(O) = 16 M(Fe) = 56 M(Al) = 27 M(S) = 32 M(Na) = 23 M(N) = 14 M(Ca) = 40 M(Cl) = 355 Exercice 1 1) Donner les noms des ions suivants K+ Mg2+ Al3+ O2- SO4

2- H3O+ MnO4- Cr2O7

2- 2) Donner les formules des composeacutes ioniques dont les noms sont chlorure de potassium chlorure de magneacutesium

oxyde de magneacutesium carbonate drsquoaluminium nitrate drsquoargent Exercice 2 1) Quelle masse de sulfate drsquoaluminium Al2(SO4)3 faut-il dissoudre dans de lrsquoeau pour obtenir 500 cm3 drsquoune solution

de concentration 002 mol L-1 en ion Al3+ 2) Quelle est alors la valeur de la concentration en ion sulfate

Exercice 3 1) On dissout 5 g de cristaux de chlorure de sodium dans de lrsquoeau On complegravete par de lrsquoeau le volume agrave 500 mL

Trouver la concentration molaire C de la solution Calculer [Na+] et [Cl-] 2) On dispose de 200 mL drsquoune solution de sulfate de sodium de concentration molaire C = 210-2 molL-1

ndash Calculer la masse de sulfate de sodium Na2SO4 contenue dans la solution ndash Calculer [Na+] et [SO4

2-] Exercice 4 1) On dissout sans variation de volume 342 g de sulfate drsquoaluminium dans 500 mL drsquoeau

ndash Calculer la concentration massique puis la concentration molaire C de la solution ndash Calculer les concentrations molaires des ions aluminium et sulfate

2) On preacutepare 250 mL de solution de sulfate de potassium en dissolvant dans lrsquoeau 435 g de solide ionique K2SO4

ndash Calculer la concentration molaire de chacun des ions preacutesents en solution ndash Quel volume drsquoeau faut-il ajouter aux 250 mL de la solution preacuteceacutedente pour obtenir une solution telle que lrsquoon

ait [SO42-] = 002 molL Exercice 5 Une solution A de volume VA = 05 L contient 012 mol de nitrate de sodium Une solution B de volume VB = 15 L a eacuteteacute obtenue par dissolution dans lrsquoeau de 125g de nitrate de calcium solide ionique de formule Ca(NO3)2 1) On preacutelegraveve agrave la pipette 10 cm3 de la solution A Calculer le nombre de moles de chacun des ions preacutesents dans

cette prise drsquoessai 2) On meacutelange dans une fiole jaugeacutee 10 cm3 A 20 cm3 de la solution B et on complegravete avec de lrsquoeau jusqursquoagrave ce que

le volume total soit de 100 cm3 Calculer la concentration de chacun des ions dans cette derniegravere solution On donne masses molaires en gmol-1 nitrate de sodium 85 nitrate de calcium 164 Exercice 6

Compleacuteter le tableau

Formule C ( molL-1) [anion] (molL-1) [cation] (molL-1)

MgSO4 0035

CaCl2 0104

Na2CO3 027

Na3PO4 0063

FeCl3 057

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SOLUTIONS AQUEUSES ACIDES

Exercice 1 Questions des cours 1-1 Parmi des produits drsquousage courant utiliseacutes comme boissons condiments ou produits drsquoentretien meacutenager que vous reconnaissez distinguer ceux qui correspondent agrave des solutions acides 1-2 Rappeler leurs couleurs prises avec un indicateur coloreacute de votre choix 2-1 Que peut-on mettre en eacutevidence expeacuterimentalement lors de la dissolution du chlorure drsquohydrogegravene dans lrsquoeau 2-2 Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction qui accompagne cette mise en solution du chlorure drsquohydrogegravene dans lrsquoeau 3- Le chlorure drsquohydrogegravene est-il un composeacute ionique ou moleacuteculaire 4- Que se passe t-il quand on verse du nitrate drsquoargent dans une solution drsquoacide chlorhydrique 5-1 Peut-on identifier un acide au laboratoire en le goucirctant ou en le touchant 5-2 Que faut-il faire dans le cas eacutecheacuteant Exercice 2 Le gaz chlorure drsquohydrogegravene est un composeacute moleacuteculaire formeacute drsquoun atome drsquohydrogegravene et drsquoun atome de chlore il est obtenu en faisant reacuteagir agrave chaud de lrsquoacide sulfurique sur du chlorure de sodium On le recueille dans un flacon en plastique par deacuteplacement drsquoair 1- Ecrire la formule du gaz chlorure drsquohydrogegravene 2- Donner le scheacutema du montage 3- Comment pouvez-vous vous assurer que le flacon est entiegraverement rempli 4- Rappeler les proprieacuteteacutes du gaz chlorhydrique Exercice 3 Texte Scientifique solution acide et solution basique Preacuteparation des solutions drsquoinfusion drsquooseille du jus de citron du jus de tamarin de solution de lessive de cendre Mettons deux centimegravetres cubes de chaque substance dans un tube agrave essai Dans chaque tube versons quelques gouttes de BBT Nous disposons de deux tubes agrave essai lrsquoun contenant de lrsquoacide chlorhydrique et lrsquoautre de lrsquoeau distilleacutee avec chacun quelques gouttes de BBT Les tubes contenant lrsquoacide chlorhydrique la solution drsquoinfusion drsquooseille du jus de citron du jus de tamarin virent au jaune avec le BBT Le tube contenant la solution de lessive de cendre donne une coloration bleue avec le BBT tandis que lrsquoeau distilleacutee reste verte avec le BBT Questions 1- Que signifie BBT 2- Le titre du texte est-il conforme Si non ameacuteliorer ce titre 3- Comment preacutepare-t- on la solution drsquoinfusion drsquooseille le jus de citron 4- Comment preacutepare-t- on la solution drsquoacide chlorhydrique agrave partir drsquoune solution commerciale tregraves concentreacutee 5- Relever les solutions acides citeacutes dans ce texte

Exercice 4

1- Une solution de volume V = 250 mL est obtenue en dissolvant 12 mmol de saccharose dans de lrsquoeau Quelle est la

concentration molaire de saccharose 2- Quelle est la quantiteacute drsquoacide benzoiumlque contenue dans un volume V = 23 mL drsquoune solution drsquoacide benzoiumlque agrave la

concentration molaire C = 1510-2 molL-1 Exercice 5 1-1 Un adolescent doit absorber 75 mg de vitamine C de masse molaire M = 176 g mol par jour Quelle est la quantiteacute de vitamine C correspondante 1-2 Un jus de fruit contient de la vitamine C agrave la concentration molaire C = 23 mmolL-1Quel volume de jus de fruit un adolescent doit-il boire dans la journeacutee pour absorber sa quantiteacute quotidienne de vitamine C 2) Les boissons au cola contiennent de lrsquoacide phosphorique H3PO4 Leur concentration molaire en acide phosphorique est de lrsquoordre de 15 mmolL-1 Quelle est la concentration massique en acide phosphorique Exercice 6 1- Les boissons au cola contiennent de lrsquoacide phosphorique H3PO4 Leur concentration molaire en acide phosphorique

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est de lrsquoordre de 15 mmolL-1 Quelle est la concentration massique en acide phosphorique

2- Lrsquohextril est une solution de bain de bouche Le principe actif de ce meacutedicament est lrsquohexeacutetidine de formule brute

C21H45N3 Calculer sa concentration molaire sachant que sa concentration massique est 1 gL-1

Exercice 7

On a un meacutelange sous forme de poudre de cuivre de zinc et daluminium On ajoute de lacide chlorhydrique en excegraves agrave 105 g de ce meacutelange Apregraves reacuteaction il reste un reacutesidu solide de 24 g et le gaz qui sest deacutegageacute lors de lattaque par lacide occupe un volume de 566 L

1- Ecrire les eacutequations entre lacide chlorhydrique les meacutetaux attaquables

2- Quelle est la nature du gaz deacutegageacute Justifier votre reacuteponse

3- Calculer la composition du meacutelange en pourcentage massique

On donne M(Cu)=635 M(Al)=27 M(Zn)=654 g mol-1 volume molaire 224 Lmol-1 on rappelle que lrsquoacide nrsquoattaque pas le cuivre Exercice 8 1) Rappeler quelques consignes de seacutecuriteacute sur la consommation et lrsquoutilisation des produits acides 2) A quels ions sont dues les proprieacuteteacutes acides drsquoune solution 3) A 20degC 1 litre drsquoeau peut dissoudre 475L de chlorure drsquohydrogegravene si la dissolution srsquoeffectue sans variation de volume (Vm = 24 Lmol-1) 3-a) Calculer la concentration de la solution (H+ Cl-) 3-b) En deacuteduire la concentration des ions responsables agrave lrsquoaciditeacute de cette solution 3-c) Quelle la concentration des ions qui preacutecipite avec le nitrate drsquoargent

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SOLUTIONS AQUEUSES BASIQUES

Exercice1 1 Recopier et compleacuteter les phrases suivantes a) Dans une solution aqueuse dhydroxyde de sodium lion responsable de la basiciteacute est lion __________ lion __________ est lion Na+ b) Il faut toujours refermer un flacon de pastilles de soude et le conserver dans un endroit sec car ces pastilles absorbent lhumiditeacute de lair elles sont donc __________ Elles sont aussi deacuteliquescentes car les pastilles se __________ lentement dans cette humiditeacute c) Lhydroxyde de sodium est un produit corrosif car il peut exercer une action destructrice sur les __________ __________ Il faut donc porter des __________ pour le manipuler d) La solution dhydroxyde de sodium conduit le courant eacutelectrique Elle contient donc des __________ Lors de la dissolution leau a totalement __________ les moleacutecules dhydroxyde de sodium selon leacutequation bilan NaOH rarr ________ + ________ e) La solution de kheacutemeacute est une solution __________ car si on y ajoute quelques gouttes de __________ elle prend une coloration rose violaceacutee 2 Reacutepondre par vrai ou faux les phrases suivantes a) En preacutesence de BBT la solution de cendre prend la couleur bleue b) Les proprieacuteteacutes basiques de la soude sont dues aux ions Na+ c) Le cuivre et les ions hydroxyde forment un preacutecipiteacute bleu d) En meacutelangeant une solution de sulfate de zinc avec un tregraves gros excegraves de soude on obtient une solution e) En preacutesence de BBT le meacutelange formeacute de 1 mL dacide chlorhydrique deacutecimolaire et de 10 mL de soude molaire est bleu 3 Recopier les propositions justes et corriger celles qui sont fausses a) En meacutelangeant une solution de nitrate de cuivre et une solution de chlorure dhydrogegravene on obtient un preacutecipiteacute bleu dhydroxyde de cuivre b) Pour preacuteparer 1L de solution de soude agrave 01 molL-1 (deacutecimolaire) Abdoulaye pegravese 04g dhydroxyde de sodium exempt dhumiditeacute Il les introduit dans une fiole jaugeacutee de 1 L et complegravete jusquau trait de jauge avec de leau distilleacutee c) En meacutelangeant une solution de sulfate de fer (III) et une solution dammoniaque on obtient un preacutecipiteacute vert dhydroxyde de fer (III) d) En introduisant un excegraves de sulfate de zinc dans une solution dilueacutee de kheacutemeacute on obtient un abondant preacutecipiteacute blanc La solution de kheacutemeacute contient donc des ions OH- qui forment avec les ions Zn(II) un preacutecipiteacute de formule Zn(OH)2 e) En preacutesence de pheacutenolphtaleacuteine le liquide de batterie prend une coloration violette Si on ajoute 10 mL de solution de kheacutemeacute concentreacutee agrave 1 mL de liquide de batterie dilueacute en preacutesence de pheacutenolphtaleacuteine on obtient une solution incolore Exercice2

3- Votre professeur vous donne deux flacons A et B sans eacutetiquette contenant des solutions incolores et vous demande de les reconnaicirctre Pour cela il vous fait reacutealiser les tests suivants a) Donner le nom de la solution A en expliquant comment vous ecirctes arriveacute agrave cette conclusion

b) Donner le nom de la solution B en expliquant comment vous ecirctes arriveacute agrave cette conclusion 4- Sur les marcheacutes du Seacuteneacutegal on trouve un produit appeleacute kheacutemeacute Il se preacutesente sous la forme deacutecailles blanches et

est fortement corrosif Il est utiliseacute pour fabriquer du savon et comme produit de nettoyage a) Vous voulez preacuteparer 500 mL de solution aqueuse agrave 4 gL-1 de kheacutemeacute (solution A) Encadrer parmi la liste dappareils suivants ceux qui vous seront neacutecessaires balance ndash pipette de 5 mL ndash ballon rond de 500 mL ndash fiole jaugeacutee de 05L ndash entonnoir ndash pissette ndash fiole jaugeacutee de 100mL ndash gants de protection ndash spatule ndash eacuteprouvette gradueacutee de 1 L Deacutecrivez le mode opeacuteratoire de la dissolution b) Le marchand affirme que le kheacutemeacute est de la soude Proposez deux tests qui vont vous permettre de veacuterifier cette affirmation

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c) En supposant que laffirmation du marchand est vraie calculer la concentration molaire de la solution A d) Pour veacuterifier si le kheacutemeacute est de lhydroxyde de sodium pur Michel propose dintroduire assez de solution de sulfate de cuivre pour preacutecipiter tous les ions OH- contenus dans 100 mL de solution A puis de peser le preacutecipiteacute sec - Ecrire leacutequation bilan traduisant la reacuteaction de preacutecipitation - La masse de preacutecipiteacute obtenue apregraves filtration et seacutechage est m = 035 g Le kheacutemeacute est-il de lhydroxyde de sodium pur 3- Au cours dun repas Marcel affirme que le jus de bissap blanc quil est en train de boire est plus acide que le jus de tamarin que boit Demba Demba nest pas daccord Pour trancher ce diffeacuterend ils amegravenent les deux solutions au laboratoire et procegravedent au test suivant - Ils introduisent 50 mL de bissap blanc dans un beacutecher A et 50 mL de jus tamarin dans un beacutecher B Ils ajoutent 5 gouttes de BBT et 50 mL de solution de soude dilueacutee La solution contenue dans le beacutecher A se colore en vert alors que la solution contenue dans le beacutecher B se colore en bleu Ils en concluent que Marcel avait raison Justifier cette affirmation Donneacutees Masses molaires en gmol-1 H 1 - O 16 - Na 23 - Cu 635 Exercice3 On meacutelange -100mldrsquoune solution de soude 10-2molL-1 -et 200ml de solution drsquohydroxyde de calcium 10-3molL-1 Faites lrsquoinventaire des diffeacuterentes espegraveces en solution calculer les concentrations molaires respectives Exercice 4 On dispose de 5 mL drsquoune solution de potasse KOH Elle renferme en masse 25 de potasse pure Sa densiteacute par rapport agrave lrsquoeau est d = 13

1) Calculer la concentration molaire C de la solution On dilue la solution preacuteceacutedente agrave 15 litre Calculer la concentration molaire Crsquo de la nouvelle solution

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NOTION DE PH INDICATEURS COLORES

Exercice 1 Deacuteterminer les pH des solutions suivantes a) Acide chlorhydrique de concentration 210-2 molL-1 b) Acide nitrique de concentration 4510-3 molL-1 c) Soude de concentration 510-2 molL-1 d) Potasse de concentration 3110-4 molL-1 Les solutions sont prises agrave 25oC Exercice 2 La concentration des ions hydroxyde dans une solution aqueuse est eacutegale agrave 10-4molL-1 Calculer 1) La concentration des ions hydronium 2) Le pH de cette solution 3) Quelle est la couleur prise dans cette solution par - le BBT - la pheacutenolphtaleacuteine - lrsquoheacutelianthine Exercice 3 On dispose drsquoune solution de soude ( Na + + HO ndash ) de concentration de pH = 12 1 Calculer 11la concentration des ions oxonium 12 la concentration des ions hydroxyde 2 On veut diluer cette solution pour obtenir une solution agrave pH = 11 Pour cela on prend un volume v1 = 50 mL de la solution concentreacute et on ajoute de lrsquoeau Quel volume drsquoeau faut-il ajouter Exercice 4 Les questions sont indeacutependantes 1 A 60degC le pH de lrsquoeau pure est 65 Calculer les concentrations des ions hydronium et hydroxyde agrave cette tempeacuterature Calculer le produit ionique de lrsquoeau agrave cette tempeacuterature

2 A 50degC le produit ionique de lrsquoeau est 5610-14 Trouver agrave cette tempeacuterature le pH de lrsquoeau pure Exercice 5 Les questions sont indeacutependantes 1 A la tempeacuterature de 37 degC le pK e est eacutegal agrave 1372 a) Quel est le pH drsquoune solution neutre agrave cette tempeacuterature b) Un sang de pH eacutegal agrave 739 est-il neutre 2 A 10cm3 drsquoune solution de chlorure drsquohydrogegravene on ajoute 40cm3 drsquoeau et on obtient alors une solution de pH=27 Quelle est la concentration de la solution de chlorure drsquohydrogegravene initiale 3 on meacutelange 20cm3 drsquoune solution chlorhydrique de pH=31 avec 10cm3 de solution chlorhydrique de pH=23 Deacuteterminer le pH du meacutelange obtenu Exercice 6 Pour eacutevaluer le pH dune solution aqueuse (S) on effectue divers preacutelegravevements agrave lrsquoaide de beacutechers On ajoute ensuite dans chacun des beacutechers un indicateur coloreacute On obtient les reacutesultats suivants

Heacutelianthine Bleu de bromocreacutesol

Bleu de bromothymol

rouge de meacutethyle

couleur de la solution orange vert jaune orange

1) Evaluer le pH de la solution (S) en utilisant les reacutesultats ci-dessus et le tableau suivant

Indicateur Teinte Zone de virage Teinte

Heacutelianthine rouge 31 - 44 jaune

Bleu de bromocreacutesol jaune 38 - 54 bleu

Bleu de bromothymol jaune 60 ndash 76 bleu

rouge de meacutethyle rouge 42 ndash 62 jaune

2) Lrsquoutilisation de lrsquoun des indicateurs coloreacutes est superflue Quel est cet indicateur Expliquer 3) Apregraves deacutetermination du pH de la solution agrave lrsquoaide drsquoun pH-megravetre on calcule la valeur de la concentration en ions hydroxyde On trouve [OH-] = 210-10 molL-1 Quelle est la valeur mesureacutee du pH de la solution (S) Cette valeur est-elle en accord avec le reacutesultat obtenu agrave lrsquoaide des indicateurs coloreacutes

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41

hp 42

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IA RUFISQUE LYCEE DE KOUNOUNE

DEVOIR Ndeg1 DE

SCIENCES PHYSIQUES

Classe 2nde S 20152016

Dureacutee 2 heures

Prof MDiagne

Email diagnensisyahoofr

Exercice1 (6pts)

1) On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant 20g drsquohydrogegravene et 200g drsquooxygegravene apregraves

jaillissement de lrsquoeacutetincelle et refroidissement

c) Quelles sont la nature et la masse du gaz restant (2pts) d) Quelle est la masse drsquoeau obtenue (1pt)

2) a) Calculer le volume drsquohydrogegravene neacutecessaire pour faire disparaicirctre 200ml drsquooxygegravene (1pt)

b) Si le meacutelange srsquoeffectue dans les proportions ougrave VH=2VO exprimer le volume du meacutelange gazeux

en fonction du volume de dihydrogegravene (1pt)

c) calculer le volume de ce meacutelange gazeux (1pt)

Exercice2 (8pts)

Lrsquoenregistrement 1 ci-dessous repreacutesente dans le reacutefeacuterentiel terrestre les positions Ei drsquoun enfant en

rollers sur un tremplin Ces positions sont inscrites agrave intervalles de temps eacutegaux = 020 s agrave lrsquoeacutechelle 120783

120784

1- Sans effectuer de calculs quel est le qualificatif (rectiligne circulaire ou curviligne) que lrsquoon peut attribuer aux diffeacuterentes portions de trajectoire prise successivement par le mobile Justifier la reacuteponse (15pt)

2- Entre quels points le mouvement est-il rectiligne uniforme Calculer alors sa vitesse Repreacutesenter le

vecteur vitesse instantaneacute en 119959ሬሬԦ120783120782 en E10 (25pt= 05 +1+1) 3- Calculer sa vitesse moyenne entre E0 et E6 (1pt) 4- Deacuteterminer les valeurs de 119959120785 et 119959120783120790 vitesses instantaneacutees du point E aux instants t3 et t18 Repreacutesenter

les vecteurs vitesse 119959ሬሬԦ120785 et 119959ሬሬԦ120783120790 (3pts)

NB Repreacutesenter ces vecteurs vitesse en utilisant comme eacutechelle 1 cm 2 ms-1

Exercice3 (6pts)

Un disque horizontal tourne autour drsquoun axe vertical ∆ passant par son centre O Une petite lampe dont

le filament est quasi ponctuel est fixeacute sur le disque agrave la distance d=25cm du centre Elle eacutemet des

eacuteclairs tregraves brefs seacutepareacutes par des intervalles de temps eacutegaux τ =002s La figure suivante

(lrsquoenregistrement 2) reproduit la photographie des positions successives L1 L 2 helliphellip de la lampe au cours

de son mouvement agrave lrsquoeacutechelle120783

120783120782

1) Quelle est la nature du mouvement de la lampe (05pt) 2) Deacutefinir la peacuteriode et la freacutequence (1pt) 3) Calculer la peacuteriode la freacutequence et la vitesse angulaire de rotation du disque (15pt) 4) Quelle est la vitesse de la lampe (1pt)

5) Dessiner le vecteur vitesse de la lampe aux points L1 L5 et L8 en prenant pour eacutechelle 1cm rarr 1ms (15pt) Le vecteur vitesse est-il constant au cours du mouvement (05pt)

hp 43

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Document agrave rendre avec la copie

Classe 2nde S

Preacutenom(s) Nom

Lrsquoenregistrement 1

Lrsquoenregistrement 2

hp 44

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LYCEE TAMBA COMMUNE Anneacutee scolaire 2011-2012 Classes 2nde SA 2nde SB et 2nde SC Prof MDIAGNE-MCOULIBALY

DEVOIR DE SCIENCES PHYSIQUES NdegI IDU PREMIER SEMESTRE

Exercice1 1-1 Donner la structure eacutelectronique la formule eacutelectronique et le scheacutema de Lewis

des eacuteleacutements suivants F(Z=9) Na(Z=11) Mg(Z=12) Ca (Z=20) 1-2 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode du tableau de classification appartient chaque eacuteleacutement

1-3 Quels ions ont ndashils tendance agrave donner Exercice2

Soit 119927120783120787120785120785 un noyau de lrsquoatome de phosphore

2-1 Deacuteterminer le nombre de protons de neutrons et drsquoeacutelectrons de lrsquoatome

2-2 Calculer la masse du noyau et celle de lrsquoatome Faire la comparaison 2-3 Quelle est la charge de lrsquoatome 2-4 Quelle est la charge du noyau

2-5 Donner la formule eacutelectronique du phosphore son scheacutema de Lewis et sa place dans le tableau de classification peacuteriodique

Donneacutees mpasympmnasymp167 10-27kg=1u meacute=91 10-31kg e=charge eacuteleacutementaire=1610-

19C Exercice3

Une bille de poids P = 50N est maintenue en eacutequilibre le long drsquoun plan inclineacute drsquoun angle α = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontal agrave lrsquoaide drsquoun fil (voir figure)

3-1 Faire le bilan des forces qui srsquoexercent sur la bille

3-2 Repreacutesenter ces forces sans tenir compte de lrsquoordre de

Grandeur On preacutecisera si la force consideacutereacutee est une

force de contact ou agrave distance

3-3 En choisissant un repegravere orthonormeacute dont lrsquoaxe xrsquox est

parallegravele au plan inclineacute et orienteacute vers le haut et un axe yrsquoy orienteacute aussi vers le haut deacuteterminer les coordonneacutees

de chaque force dans ce repegravere

3-4 Sachant que la somme vectorielle de ces forces est nulle Calculer alors lrsquointensiteacute de

la tension du fil et de la reacuteaction du plan

hp 45

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3-5 Quelles sont les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par la bille sur le plan inclineacute

Repreacutesenter cette force sur un autre scheacutema Exercice4

Dans le repegravere (O119946Ԧ119947Ԧ) sont repreacutesenteacutees des forces 119917ሬሬԦ1 119917ሬሬԦ2et 119917ሬሬԦ 3 avec F1=10N F2=15N

et F3=20N 4-1 Deacuteterminer les coordonneacutees de chaque force

4-2 En deacuteduire les coordonneacutees de 119917ሬሬԦ reacutesultante des trois forces On donne 120630=30deg y

119917ሬሬԦ2 120630 119946Ԧ

xrsquo 119947Ԧ 119917ሬሬԦ1 x

119917ሬሬԦ 3

Complexe Islamique Daroul Imane 20162017 Dureacutee 3H

Prof MDiagne

2nde S

COMPOSITION DE SCIENCES PHYSIQUES DU 1ER SEMESTRE CHIMIE (8points)

Exercice1 (5pts) Donneeacute mpasymp 119950n= 16710-27kg meacute=9110-31kg

Soit deux espegraveces chimiques repreacutesenteacutees par 119935119937120783119912120783

1 et 119935119937120784119912120784

2

1- La charge eacutelectrique du noyau X1 est eacutegale agrave 19210-18C 11 Deacuteterminer la valeur du numeacutero atomique Z1 de lrsquoespegravece X1

12 La masse du noyau de X1 est eacutegale agrave 400810-26kg Deacuteterminer le nombre de masse de A1 de lrsquoespegravece X1 En deacuteduire le nombre de neutrons N1 qursquoil contient

2- Sachant que X2 est isotope de X1 et que le nombre de neutron N2 de lrsquoespegravece X2 est tel que N2=N1 +2 Exprimer le nombre de masse A2 en fonction de N1 et de Z1 puis calculer A2

3- Etablir la formule eacutelectronique de lrsquoeacuteleacutement X2 dans quelle peacuteriode et dans quelle colonne de la classification se trouve lrsquoeacuteleacutement correspondant identifier lrsquoeacuteleacutement par

son symbole et son nom Exercice2 (3pts)

1) Ecrire les formules de Lewis des atomes suivants hydrogegravene (Z=1) carbone(Z=6)

oxygegravene(Z=8) chlore(Z=17) et soufre(Z=16) 2) Ecrire les formules de Lewis puis les formules deacuteveloppeacutees des composeacutes suivants

H2O2 H2SO4 H2CO3 PCl3 C3H6 3) Compleacuteter le tableau suivant

Nom du composeacute Formule ionique Formule statistique

Carbonate de helliphelliphellip (2Li+ + 119914119926120785120784minus)

Sulfate drsquoammonium

Phosphate de helliphelliphellip Ca3(PO4)2

( Al3+ + 3Cl-)

Oxyde de magneacutesium

Physique (12points)

hp 46

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Exercice1 (4 pts) Un solide (S) de poids P=5N accrocheacute comprime un ressort de raideur k=100Nm

repose sans frottement sur une table inclineacute drsquoun angle 120514 =30deg par rapport agrave lrsquohorizontale La direction du ressort du ressort est parallegravele au plan inclineacute

1) Repreacutesenter les forces suivantes (15pt)

a) La reacuteaction 119825ሬሬԦ que la table exerce sur lrsquoobjet

b) La tension 119827ሬሬԦ que le ressort exerce sur lrsquoobjet

c) Le poids 119823ሬሬԦ que la terre exerce sur lrsquoobjet

2) Sachant que 119823ሬሬԦ + 119827ሬሬԦ + 119825ሬሬԦ =119822ሬሬԦ deacuteterminer les intensiteacutes de 119827ሬሬԦ et de 119825ሬሬԦ (2 pts) 3) En deacuteduire lrsquoallongement x du ressort (05 pt)

Exercice 2(4pts)

On eacutetalonne un ressort agrave lrsquoaide de diffeacuterentes masses marqueacutees On note l O la longueur agrave vide du ressort On dresse le tableau ci-dessous m(g) 150 300 550 700 900

l (cm) 12 20 32 42 52

1) Repreacutesenter la courbe P=f(l) en prenant g=10Nkg (1pt)

Echelle En abscisse 1cm pour l =4cm En ordonneacutee 1cm pour 05N 2) En deacuteduire une relation entre P et l (1pt)

3) Deacuteterminer la longueur agrave vide du ressort et sa constante de raideur k (1pt) 4) Quelle doit ecirctre la longueur du ressort pour une masse m=490g en deacuteduire

lrsquoallongement correspondant (1pt)

Exercice 3(4pts) Une table agrave coussin drsquoair permet drsquoeacutetudier le mouvement drsquoun solide

On a repreacutesenteacute ci-dessous les traceacutes donneacutes par deux solides A et B en mouvement sur la table La dureacutee seacuteparant deux points conseacutecutifs est de 10ms

Voici agrave lrsquoeacutechelle 120783

120783120782 la repreacutesentation des enregistrements

1) Indiquer pour chaque essai la nature du mouvement du solide Justifier (1pt) 2) Calculer la vitesse du solide A en ms arrondi agrave 001pregraves (1pt) 3) Le solide B se deacuteplace de B0 agrave B5

a) Calculer la vitesse moyenne entre B2 et B3 (1pt) b) Deacuteterminer les caracteacuteristiques du vecteur vitesse instantaneacutee du solide B au point B4

(1pt)

hp 47

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Fin de sujet

Complexe islamique Daroul Imane Anneacutee Scolaire 2016 - 2017

MDIAGNE 120784119951119941 119930

DEVOIR 1 DE SCIENCES PHYSIQUES ( SEMESTRE 2 02 HEURES)

EXERCICE 1 (5points)

On dispose drsquoune masse de 258g de fer que lrsquoon fait brucircler dans un flacon de dioxygegravene dont le volume

est 500cm3 Il se forme alors de lrsquooxyde magneacutetique de fer( Fe3O4 )

La masse volumique du dioxygegravene est eacutegale agrave 12gL-1 dans les conditions de lrsquoexpeacuterience

1- Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction

2- Dresser le tableau drsquoavancement permettant drsquoeacutetudier la transformation

3- Deacuteterminer lrsquoavancement maximale xmax Quel est reacuteactif utiliseacute en deacutefaut

4- Calculer la masse de lrsquooxyde magneacutetique de fer formeacutee

5- Quelle est la masse restante du reacuteactif en excegraves

6- En reacutealiteacute il se forme une masse m2=2g de lrsquooxyde magneacutetique de fer Calculer le rendement η de

cette reacuteaction M(Fe)=56gmol-1

Exercice2 (3points)

Equilibrer les eacutequations suivantes

a) NH3 + O2 rarr NO + H2O

b) CO + Fe3O4 rarr CO2 + Fe

c) Fe + H3O+ Fe2+ + H2 + H2O

hp 48

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d) CnH2n + O2 rarr CO2 + H2O

Exercice3 (6points)

Une tension parallegravele au plan inclineacute est appliqueacutee en

A sur la circonfeacuterence dun disque de masse M = 4 kg

et de rayon R = 10 cm Si le disque roule sans glisser

autour de I (point de contact entre le plan inclineacute et le

disque)

1- En appliquant le theacuteoregraveme des moments quelle

doit ecirctre la valeur de la tension dans la corde

on donne g=10Nkg

2- Donner les caracteacuteristiques de 119929ሬሬԦ au point I

Exercice4 (6points)

Une poutre OC de poids P=100 N et de longueur L

supporte une charge de Prsquo=300 N agrave son extreacutemiteacute droite

en C Un cacircble AB relieacute agrave un mur maintient la poutre en

eacutequilibre

(a) En appliquant le theacuteoregraveme des moments quelle doit

ecirctre la tension dans le cacircble (axe est en O)

(b) Quelles sont les composantes (horizontale et verticale) de la force exerceacutee par le mur sur la

poutre

PRENOM NOM COMPLEXE ISLAMIQUE DAROUL IMANE CLASSE 2S

Juillet 2017 Dureacutee 3 h 30 Prof MDiagne

C O M P O S I T I O N N deg 2 d e S P

TOUT DOCUMENT INTERDIT Lrsquousage de calculatrices scientifiques agrave meacutemoire est autoriseacute

Les reacutesultats numeacuteriques doivent ecirctre preacuteceacutedeacutes drsquoun calcul litteacuteral La preacutesentation et la reacutedaction font partie du sujet et interviennent dans la notation

CHIMIE

Exercice 1 sur 4 points On reacutealise un meacutelange drsquooxyde de fer Fe2O3 et de poudre drsquoaluminium puis on deacuteclenche la reacuteaction on obtient du fer Fe et de lrsquooxyde drsquoaluminium Al2O3

1 Ecrire et eacutequilibrer lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction (05 point) 2 Quelles masses drsquooxyde de fer et drsquoaluminium pris en proportions stœchiomeacutetriques faut-il meacutelanger pour obtenir 196 g de fer (1 point) 3 On fait reacuteagir 200 g drsquooxyde de fer et 85 g drsquoaluminium 31 Quel est le reacuteactif limitant Justifier (1 point) 32 Calculer les masses des produits formeacutes et du reacuteactif restant (15 point) Donneacutees Masses molaires atomiques en gmol Fe 56 O 16 Al 27 Exercice 2 sur 4 points

hp 49

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Une solution A de volume VA=05L contient 012 mol de nitrate de sodium (NaNO3)Une solution B de volume VB=15L a eacuteteacute obtenue par dissolution dans lrsquoeau de 492 g de nitrate de calcium solide ionique de formule Ca(NO3)2 1 Calculer la concentration molaire de la solution A (05 point) 2 Calculer la concentration molaire de la solution B (05 point) 3 Ecrire les diffeacuterentes eacutequations de dissolution (1 point) 4 On meacutelange dans une fiole jaugeacutee 10cm3 de la solution A et 20cm3 de la solution B et on complegravete avec de lrsquoeau jusqursquoagrave ce que le volume total soit de 100cm3

41 Calculer la concentration molaire de chacun des ions preacutesents dans le meacutelange (15 point) 42 Veacuterifier la neutraliteacute eacutelectrique du meacutelange (05 point) Donneacutees Masses molaires atomiques en gmol Na 23 O 16 S 32 Ca 40 N 14

PHYSIQUE Exercice 1 sur 35 points Une tige homogegravene OA de masse m=100g de longueur l peux tourner dans un plan vertical autour drsquoun axe

horizontal (∆) passant par O un fil accrocheacute en un point B tel que BA = 120783

120785 OA exerce sur la tige une tension T

horizontale lrsquoeacutequilibre la tige forme un angle α=45deg avec la verticale

1 Repreacutesenter toutes les forces qui srsquoexercent sur la tige (075 points) 2 Calculer la tension du fil (15 points) 3 Deacuteterminer les caracteacuteristiques de la reacuteaction de lrsquoaxe en O sur la tige (125 points)

Exercice 2 sur 3 points On considegravere le circuit eacutelectrique ci-dessous On donne I = 15 A I1= 05 A I3 = 04 A et I5 = 06 A

11 Deacuteterminer les intensiteacutes I2 I4 I6 I7 I8 (125 points) 12 Quel est le nombre drsquoeacutelectrons fourni par le geacuteneacuterateur en une seconde (025 point) 2 On place un ampegraveremegravetre dans le circuit pour mesurer lrsquointensiteacute du courant principal I Sachant que lrsquoampegraveremegravetre

de classe 15 comportent 150 divisions et possegravede les calibres suivants 05A 1A 2A et 5A 21 Quel est le calibre le mieux adapteacute pour la mesure de lrsquointensiteacute du courant principal Justifier(05 point) 22 Trouver la lecture correspondante (05 point) 23 Calculer lrsquoincertitude absolue ΔI et lrsquoincertitude relative (05 point)

Exercice 3 sur 55 points Partie A

hp 50

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Dans une partie de circuit repreacutesenteacute ci-dessous on a mesureacute les tensions suivantes UAB = 20 V UAC = 60 V UAE = 48 V et UAD = 80 V 1 Preacuteciser sur le scheacutema le branchement et les bornes du voltmegravetre pour mesure la tension UAC 2 Le multimegravetre utiliseacute possegravede plusieurs calibre 1 000 V 200 V 20 V 2 V et 200 mV Quel est le calibre le mieux adapteacute agrave la mesure de UAC 3 Repreacutesenter les flegraveches correspondant aux tensions UAC et UAE 4 Calculer la valeur des tensions UBC UBE UDE UCD et UEC Partie B

1- Un geacuteneacuterateur est relieacute agrave la voie A de lrsquooscilloscope On visualise quelques oscillogrammes (voir ci-dessous) Faire correspondre le nom du geacuteneacuterateur utiliseacute (pile geacuteneacuterateur de tension sinusoiumldale geacuteneacuterateur de tension alternative)

2- Pour chaque oscillogramme deacuteterminer la valeur de la tension maximale du geacuteneacuterateur 3- Pour chaque oscillogramme donner la peacuteriode T apregraves lrsquoavoir deacutefinie et calculer la freacutequence

hp 51

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Page 6: D’EVALUATIONS SECONDE S - e-monsite

6

GENERALITES SUR LES FORCES

Exercice1 Palet en mouvement sur une table agrave coussin drsquoair On considegravere un palet en mouvement rectiligne sur une table agrave coussin drsquoair

1- La table exerce-t-elle une force sur le palet Justifier 2- La table est horizontale Faire le bilan des forces appliqueacutees au palet Preacuteciser la nature action reacutepartie agrave distance

de contact de chacune de ces forces 3- On incline leacutegegraverement la table Qursquoobserve-t-on A quelle action est du ce mouvement Scheacutematiser la table

inclineacutee drsquoun angle quelconque puis repreacutesenter les actions srsquoexerccedilant sur le palet Exercice 2 Une plaque verticale de masse non neacutegligeable est suspendue par deux fils AB et CD de mecircme longueur Lrsquoensemble est en eacutequilibre dans le plan ABCD 1) faire le bilan des forces srsquoexerccedilant sur la plaque Repreacutesenter ces forces 2) Repreacutesenter les tensions des fils en A et DExercice3 Un solide homogegravene paralleacuteleacutepipeacutedique de poids P repose sans frottement sur un plan inclineacute une face horizontale Il est maintenu en eacutequilibre par deux ressorts R1 et R2 Le ressort R1 le ressort R2 est allongeacute Repreacutesenter sur un mecircme scheacutema toutes les forces qui srsquoexercent sur le solide et sur un autre scheacutema les forces qui srsquoexercent sur les ressorts Exercice 4 Faire le bilan des forces exteacuterieures qui sexercent sur chacun des systegravemes suivants (preacuteciser sil sagit de forces localiseacutee reacutepartie de contact ou agrave distance) La force exerceacutee par la terre sur les objets environnants appeleacutee force de pesanteur est une force verticale dirigeacutee vers le bas Les forces de frottements sont supposeacutees neacutegligeables

Exercice 5

1F 2F 3FOn considegravere trois forces et appliqueacutees agrave lrsquoorigine O drsquoun repegravere orthonormeacute (o 119946Ԧ 119947Ԧ)

avec F1 = 30N angle 1 = (119946Ԧ 119917ሬሬԦ1) = 60deg

F2 = 40N angle 2 = (119946Ԧ 119917ሬሬԦ2) = 160deg F3 = 50N angle 3 = (119946Ԧ 119917ሬሬԦ3) = -45deg

1 1 2 3F F F F Repreacutesenter ses vecteurs forces et deacuteterminer la somme en preacutecisant ces

caracteacuteristiques (119917ሬሬԦ et = (119946Ԧ 119917ሬሬԦ))

a Graphiquement eacutechelle 1cm 10N b Par le calcul

2 4F 1 2 3 4F F F F 0Deacuteterminer les caracteacuteristiques du vecteurs =

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7

Exercice 6 Une bille de poids P = 50N est maintenue en eacutequilibre le long drsquoun plan inclineacute drsquoun angle α = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontal agrave lrsquoaide drsquoun fil (voir figure)

1- Faire le bilan des forces qui srsquoexercent sur la bille 2- Repreacutesenter ces forces sans tenir compte de lrsquoordre de Grandeur

On preacutecisera si la force consideacutereacutee est une force de contact ou agrave distance 3- En choisissant un repegravere orthonormeacute dont lrsquoaxe xrsquox est parallegravele au plan inclineacute et orienteacute vers le haut et un axe yrsquoy

orienteacute aussi vers le haut deacuteterminer les coordonneacutees de chaque force dans ce repegravere 4- Sachant que la somme vectorielle de ces forces est nulle calculer alors lrsquointensiteacute de la tension du fil et de la reacuteaction

du plan 5- Quelles sont les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par la bille sur le plan inclineacute Repreacutesenter cette force sur un

autre scheacutema Exercice7 Un solide situeacute sur un plan inclineacute AB est soumise aux forces suivantes la

force de pesanteur 119927ሬሬԦ la force de traction 119917ሬሬԦ et la reacuteaction normale du support

119929ሬሬԦ119925

1) Exprrimer les normes de 119917ሬሬԦ et de 119929ሬሬԦ119925 en fonction de celle de 119927ሬሬԦ sachant que

119917ሬሬԦ + 119927ሬሬԦ + 119929ሬሬԦ119925=120782ሬሬԦ 2) Faire lapplication llumeacuterique pour P=1OO N 120637 =100 et α=30deg

Exercice 8 Un disque homogegravene de centre O repose contre un mur vertical tout en eacutetant maintenu par une double tige OA de masse neacutegligeable

1) Faire lrsquoinventaire des forces appliqueacutees au disque et les repreacutesenter 2) Repreacutesenter eacutegalement sur un autre scheacutema les forces qui srsquoexercent sur le mur Le contact entre

le disque et le mur est sans frottement Exercice 9 Bilan des forces agissant sur un systegraveme

Une locomotive (L) tracte un wagon (W) sur des rails faiblement inclineacutes drsquoun angle par rapport agrave lrsquohorizontale (figure ci-contre) Les forces de contact exerceacutees par les rails sur les roues motrices de la locomotive sont inclineacutees vers lrsquoavant et les forces de contact exerceacutees par les rails sur les roues du wagon sont inclineacutees vers lrsquoarriegravere On suppose par ailleurs que les actions exerceacutees par lrsquoair sur la locomotive et sur le wagon sont modeacuteliseacutees par deux forces horizontales (lrsquoune de valeur FL agissant sur la locomotive et lrsquoautre de valeur FW agissant sur le wagon) 1- On choisit le systegraveme locomotif (L) 11- Preacuteciser les systegravemes avec lesquels la locomotive est en interaction de contact en interaction agrave distance 12- Repreacutesenter sans consideacuteration drsquoeacutechelle les forces appliqueacutees agrave la locomotive 2- On choisit le systegraveme wagon (W) Reacutepondre aux mecircmes questions 1- 3- On choisit en fin le systegraveme global locomotive ndash wagon Reacutepondre aux mecircmes questions 2- Exercice 10 On eacutetudie lrsquoallongement x drsquoun ressort eacutelastique en fonction de lrsquointensiteacute F de la force exerceacutee agrave son extreacutemiteacute On trouve les valeurs numeacuteriques suivantes le domaine drsquoeacutelasticiteacute du ressort eacutetant donneacute par x le 30cm

F(N) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

x(mm) 0 26 52 80 107 133 160 186 215 240 265

1) Tracer la courbe T = f(x) courbe drsquoeacutetalonnage du ressort 2) Calculer la constante de raideur k du ressort 3) Quel est lrsquoallongement du ressort si on lui applique une force drsquointensiteacute 52 N Puis une force drsquointensiteacute 15N

Commenter les reacutesultats

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8

LA MASSE LE POIDS LA RELATION ENTRE POIDS ET MASSE

Exercice 1 Pour deacuteterminer la masse volumique du plomb on eacutequilibre successivement la tare par

- un flacon plein drsquoeau + plomb + 6337g

- le flacon plein drsquoeau +39719g

- le flacon plein drsquoeau mais contenant le plomb +9273g 1- Scheacutematiser ces trois eacutetats drsquoeacutequilibre 2- Deacuteterminer la masse et le volume du plomb 3- En deacuteduire la masse volumique et la densiteacute du plomb

Exercice 2 1) Consideacuterons une bouteille de 1 L rempli drsquoeau Sachant que la masse volumique de lrsquoeau est 1000 kgm3 calculer la

masse drsquoeau qursquoelle contient 2) On place cette bouteille dans un congeacutelateur Sachant sue la masse volumique de la glace est 915 kgm3 calculer le

volume de glace obtenu Conclure 3) Trouver la densiteacute de la glace

Exercice 3 Nous travaillons dans les conditions ougrave les masses volumiques sont pour lrsquoor micro0 = 193103 kgm3 et pour lrsquoargent microa = 105103 kgm3

1) Quelle est la masse drsquoun objet en or de volume Vo = 21 cm3 2) Quel est le volume Va drsquoun objet en argent de mecircme masse 3) On reacutealise un alliage avec ces deux objets en or et argent En admettant que le volume total obtenu lors de la

fabrication soit eacutegal agrave la somme des volumes de chaque constituant en deacuteduire la masse volumique de lrsquoalliage Exercice 4 Le laiton est un alliage de zinc et de cuivre La masse volumique du zinc est de 71kgL et celle du cuivre 89kgL

1) Sachant que le laiton renferme en masse 40 de zinc Deacuteterminer la masse du zinc et du cuivre preacutesente dans 1g du laiton

2) On admettra que le volume du laiton est eacutegal agrave la somme des volumes du zinc et du cuivre

2-1 Trouver le volume du zinc et le volume du cuivre 2-2 Trouver la masse volumique du laiton

Exercice5 Le chrome est un constituant essentiel de lrsquoacier Cest un meacutetal brillant qui reacutesiste agrave la corrosion Sa densiteacute est eacutegale agrave 7 19 1- Quelle est sa masse volumique en gcm3 et en gL on donne 120646119942119938119958 = 1 gmL 2- On dispose dun morceau de chrome dont on veut mesurer le volume Pour cela on le plonge dans une eacuteprouvette gradueacutee (tube gradueacute) contenant 500ml deau a- Le morceau de chrome flotte-t-i I agrave la surface de leau ou cou le-t- i I dans leau justifier b- Le volume de leacuteprouvette est agrave preacutesent 5625 ml En deacuteduire le vo lume du morceau de chrome c- Calculer la masse du morceau de chrome en g puis en kg Exercice 6

1) Quel est agrave Dakar le poids drsquoune bille de masse eacutegale agrave 50grammes On prendra g = 970Nkg 2) La masse de Moussa est de 60kg Quel est son poids agrave Dakar Quel est son poids sur la lune On prendra Intensiteacute du

champ de pesanteur a la surface de la lune gL = 162Nkg

3) 2

0 2( )

Rmg mg

R h

Le poids drsquoun corps varie avec lrsquoaltitude h selon la relation

m est la masse du corps g est lrsquointensiteacute de pesanteur agrave lrsquoaltitude h R = rayon de la terre = 6400km g0 = intensiteacute de pesanteur au sol = 98Nkg A quelle altitude le poids drsquoun corps vaut il le quart de sa valeur au sol Exercice 7

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9

On reacutealise une expeacuterience sur la planegravete Mars en mesurant agrave lrsquoaide drsquoun dynamomegravetre le poids de quelques objets dont les reacutesu ltats sont consigneacutes dans le tableau ci-dessous

Masse (kg) 05 15 3 7 10

Poids (N) 185 555 111 259 37

1) Tracer la courbe P = f (m) En deacuteduire une relation liant ces deux grandeurs On prendra pour eacutechelle 1 cm 2 kg et 1cm 5 N

2) Deacuteterminer le poids drsquoune masse de 65 kg sur Mars 3) Quelle est la masse drsquoun objet de poids 35 N sur Mars

Exercice 8 On eacutetalonne un ressort agrave spires non jointives agrave lrsquoaide de diffeacuterentes masses marqueacutees On note l la longueur du ressort On reacutealise le tableau de mesures ci-dessous

m (g) 150 300 550 700 900

l (cm) 12 20 32 42 52

1- Repreacutesenter P = f (l) en prenant g = 10NKg Echelle 1cm pour l = 4cm 1cm pour 05N

2- Trouver la relation affine qui lie P agrave l 3- Quelle est la longueur agrave vide l0 du ressort 4- Quelle est la constante de raideur K du ressort 5- On applique agrave lrsquoextreacutemiteacute du ressort une force drsquointensiteacute 25N Quel est lrsquoallongement provoqueacute

Exercice 9 A- Etalonnage drsquoun ressort

( )T f aLa courbe drsquoeacutetalonnage drsquoun ressort agrave spires non jointives est

Trepreacutesenteacutee sur la figure 1 est la tension du ressort a son allongement

1) Calculer la raideur k du ressort 2) Deacuteduire de la courbe lrsquoallongement a1 du ressort lorsque la norme de la tension

Test = 025 N

B- Etude theacuteorique Le ressort agrave spires non jointives de raideurs k a une longueur agrave vide 0 = 22 cm

1) Calculer la longueur 1 64T N1 du ressort quand la tension qursquoil exerce a pour intensiteacute

2) Quelle est lrsquointensiteacute de la tension qursquoil exerce quand sa longueur est 2 = 287 N C- Inertie sur un plan inclineacute

Un objet de masse m accrocheacute au ressort repose sans frottement sur une

table inclineacute drsquoun angle = 30deg comme lrsquoindique la figure 2 Le ressort fait

avec la verticale un angle = 45deg et que dans cette position il reste allongeacute g = 10 Nkg

1) Repreacutesenter les forces suivantes

1-1 RLa reacuteaction de la table exerce sur lrsquoobjet

1-2 TLa tension que le ressort exerce sur lrsquoobjet

1-3 PLe poids que la terre exerce sur lrsquoobjet

2) La longueur du ressort est = 348 cm

2-1 Calculer lrsquointensiteacute de la tension exerceacutee par le ressort sur lrsquoobjet

2-2 0T P R Sachant que deacuteterminer apregraves avoir projeteacute la relation vectorielle dans le repegravere de la figure 3 lrsquointensiteacute R de la reacuteaction ainsi que la masse m de lrsquoobjet

2-3 En deacuteduire les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par lrsquoobjet sur le ressort Faire un scheacutema

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EQUILIBRE DrsquoUN SOLIDE SOUMIS A DES FORCES NON PARALLELES

Exercice 1 Une charge de 500 N est suspendue agrave un crochet qui est maintenu par deux cacircbles AB et AC (voir figure 01) Deacuteterminer la tension des cacircbles AB et AC Exercice 2 Une eacutetagegravere est constitueacutee par une planche

homogegravene de masse m = 2 kg de longueur OA = = 30 cm

Elle est fixeacutee au mur vertical par une articulation drsquoaxe horizontal (voir figure 02) La planche est retenue par un cacircble

60CAOAC On donne g = 98 Nkg Deacuteterminer agrave lrsquoeacutequilibre la tension du fil AC et la reacuteaction du mur en O Exercice 3 Une sphegravere homogegravene de rayon r = 12 cm et de masse m = 25 kg est maintenue le long drsquoun mur vertical parfaitement lisse par un fil AB de longueur L = 40 cm et de masse neacutegligeable 1deg Calculer lrsquoangle α que fait le fil avec le mur 2deg Repreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur la sphegravere et calculer leur intensiteacute Exercice 4

Une sphegravere homogegravene plein de rayon r = 008m et de masse volumique micro = 08gcm3 est maintenu en eacutequilibre le long drsquoun plan parfaitement lisse inclineacute de α = 40deg sur lrsquohorizontal par un fil AB de longueur l = 25cm de masse neacutegligeable

1) Calculer lrsquoangle β que fait le fil avec le plan inclineacute 2) Repreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur la sphegravere 3) Calculer en utilisant le repegravere inclineacute sur la figure la norme de chacune des

forces g =10Nkg

Exercice 5 Un corps (C) de poids P = 20 N repose sans frottement sur un plan inclineacute faisant un angle α = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontale Il est maintenu fixe agrave lrsquoaide drsquoun ressort de masse neacutegligeable de raideur k = 500 Nm-1 de longueur initiale l0 = 20 cm et faisant un angle β = 15deg par rapport au plan inclineacute(P)

1) Repreacutesenter les forces exerceacutees sur le corps (C) 2) Ecrire la condition drsquoeacutequilibre du corps (C)

3) Deacuteterminer la valeur de la tension du ressort 119931ሬሬԦ 4) Deacuteduire sa longueur L

5) En reacutealiteacute les frottements ne sont pas neacutegligeables et sont eacutequivalentes agrave une force 119943ሬԦ parallegravele au plan inclineacute et dirigeacutee vers le haut La valeur de la tension du ressort est dans ce cas 119931prime = 84 N

Ecrire la nouvelle condition drsquoeacutequilibre du corps (C) et deacuteduire la valeur de la force de frottement 119943ሬԦ Exercice 6 On considegravere le dispositif ci-dessous (voir fig2) Un ressort de constante de raideur K=50Nm-1 est fixeacute en A Un solide de masse m=1Kg est accrocheacute agrave lrsquoextreacutemiteacute B Lrsquoaxe du ressort est maintenu en eacutequilibre suivant la ligne de plus grande pente drsquoun plan inclineacute de α=45deg par rapport au plan horizontal 1-Repreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur le solide ( les frottements sont supposeacutes nuls ) 2-Deacuteterminer les intensiteacutes de ces forces Calculer la diminution de longueur x du ressort 3-On reprend le dispositif preacuteceacutedent en le modifiant comme le montre la figure 3 Le fil est inextensible de masse neacutegligeable et passe sur la gorge drsquoune poulie (C) Quelle doit ecirctre la valeur de mrsquo pour que le ressort ne soit ni allongeacute ni comprimeacute

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Exercice 7

Un solide S de masse m = 100 kg peut glisser sans frottement le long drsquoun plan inclineacute drsquoangle = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontale Il est relieacute par un cacircble de masse neacutegligeable parallegravele au plan inclineacute passant par une poulie sans frottement agrave un contrepoids C de masse mrsquo C peut glisser

sans frottement sur un plan inclineacute drsquoun angle = 20deg sur lrsquohorizontale Deacuteterminer la valeur de mrsquo reacutealisant lrsquoeacutequilibre de lrsquoensemble Donner la tension du cacircble Exercice 8 Une spheacutere homogegravene de rayon r = 8 cm et de masse m = 15 est maintenue le long drsquoun plan parfaitement lisse inclineacute drsquoun angle α = 40deg par un fil AB de longueur L =25 cm de masse neacutegligeable 1deg Calculer lrsquoangle β que fait le fil avec le plan inclineacute 2degRepreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur la sphegravere 3deg Calculer en utilisant le repegravere indiqueacute sur la figure la norme de chacune des forces Exercice 9 On veut mesurer le poids P dun solide S sans dynamomegravetre ni balance On reacutealise le montage de la figure ci-dessous ougrave un solide S est maintenu en eacutequilibre par deux fils C1 et C2 Le fil C1 dont lrsquoautre est maintient une masse m passe par la gorge drsquoune poulie Leacutequilibre seacutetablit dans la position indiqueacutee sur la figure Les fils C1 et C2 ont des masses neacutegligeables La masse utiliseacutee pour reacutealiser leacutequilibre est m = 500 g On prendra g = 10Nkg

1) Faire lrsquoinventaire des forces qui srsquoappliquent le solide S 2) Ecrire la condition drsquoeacutequilibre de S 3) Deacuteterminer les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par la masse m sur le solide S 4) Deacuteterminer les caracteacuteristiques du poids du solide et de la force exerceacutee par le fil C2 sur S

Exercice 10 Equilibre drsquoun iceberg Rappel Theacuteoregraveme drsquoArchimegravede laquo tout corps immergeacute dans un fluide subit de la part de celui-ci une pousseacutee verticale de bas vers le haut eacutegale au poids du fluide deacuteplaceacute raquo

On considegravere un iceberg de volume total V et de volume eacutemergeacute Vrsquo 1) Scheacutematiser lrsquoiceberg dans son eacutetat drsquoeacutequilibre (les 34 de sa hauteur sont immergeacutes) 2) Faire le bilan des forces appliqueacutees agrave lrsquoiceberg Repreacutesenter ces forces sans consideacuteration drsquoeacutechelle

3) Enoncer la condition drsquoeacutequilibre de lrsquoiceberg En deacuteduire lrsquoexpression de V en fonction de e (masse volumique de lrsquoeau)

i (masse volumique de lrsquoiceberg) et Vrsquo 4) Calculer alors dans lrsquoordre V et la masse M de lrsquoiceberg

Donneacutees i = 910 kgm3 e = 1024 kgm3 Vrsquo = 600 m3

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EQUILIBRE DrsquoUN SOLIDE MOBILE AUTOUR DrsquoUN AXE

Exercice 1

1F

2F

On exerce sur une barre horizontale de masse neacutegligeable trois forces

3F

La barre est en eacutequilibre AC = 2AB = 8m OA = 6m F1 = 30N F2 = 25N α

= 30deg β = 45deg θ = 30deg

1) 3F

3F

Deacuteterminer le moment de En deacuteduire lrsquointensiteacute eacute de

2) Calculer la somme des moments des forces appliqueacutees agrave la barre par rapport agrave un axe passant par B Conclure

Exercice 2 Une poutre homogegravene AB de masse m = 5kg repose sur le sol par lrsquoextreacutemiteacute A Lrsquoextreacutemiteacute B est en contact sans frottement avec un mur vertical On donne

105

4OA OB m

1) Faire lrsquoinventaire des forces qui srsquoexercent sur la poutre 2)

AR

La reacuteaction du sol sur la poutre fait un angle α avec la verticale

Deacuteterminer α

3) BRCalculer lrsquointensiteacute de la reacuteaction du mur sur la poutre

4) AR

Calculer lrsquointensiteacute de la reacuteaction

Exercice 3 Soit une barre homogegravene OA de longueur L = 80cm mobile autour drsquoun axe passant par O On y accroche en B une masse M1 par lrsquointermeacutediaire drsquoun fil inextensible et en A une autre masse M2 par intermeacutediaire drsquoun fil inextensible passant sur la gorge drsquoune poulie (voir figure) Sachant que M1 = M2 = 1kg α =

1

4AB L30deg et g = 10Nkg

Calculer le poids de la barre pour que lrsquoeacutequilibre se reacutealise

Exercice4

Une enseigne de magasin est composeacutee dune barre OA de masse m=2kg et de longueur L=120m mobile autour dun point O A lextreacutemiteacute A de la barre est suspendu un objet deacutecoratif de masse M=3kg En un point B tel que OB=30cm est fixeacutee une tige BC perpendiculaire agrave la barre OA Lorsque lenseigne est placeacutee sur son support la barre OA fait un angle α =42deg avec la verticale

1 Faire le bilan des forces exteacuterieures exerceacutees sur la barre OA

2 Deacuteterminer la force exerceacutee par la tige BC sur la barre OA lorsque lenseigne est fixeacutee sur son support

Exercice 5 Une poutre homogegravene OA de masse m et de longueur L peut tourner autour drsquoun axe passant par O La barre est maintenue en eacutequilibre agrave lrsquoaide drsquoun cacircble CB faisant un angle β avec

3

4OB Llrsquohorizontal

1) Repreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur la poutre 2) Etablir la relation qui lie la norme T de la tension du cacircble CB agrave m g et α Calculer T

3) Deacuteterminer les caracteacuteristiques des reacuteactions de lrsquoaxe en O sur la poutre Exercice 6

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Une barre homogegravene OB de masse m = 5kg accrocheacutee au plafond horizontal drsquoun bacirctiment est articuleacutee autour drsquoun axe horizontal passant par son extreacutemiteacute O Elle est maintenue en eacutequilibre agrave lrsquoaide drsquoun ressort comme lrsquoindique la figure La suspension est telle que la direction du ressort de constante de raideur k soit perpendiculaire agrave

3

4OC OBOB comme lrsquoindique la figure et passe par le point C tel que

Donneacutee OB = l = 12m OAC = α = 37deg k = 500Nm g = 10Nkg

1) Faire lrsquoinventaire des forces qui srsquoexerce sur la barre Les repreacutesenter

2) T

Calculer lrsquointensiteacute de la tension du ressort En deacuteduire lrsquoallongement subi par le ressort

3) R

Deacuteterminer les caracteacuteristiques de la reacuteaction qui srsquoapplique sur la barre Exercices 7 Dans un systegraveme agrave contre poids on utilise une poulie a 2 gorges de rayons respectifs r1 = 25cm et r2 = 75cm Cette poulie est mobile sans frottement autour drsquoun axe horizontal passant par O Sur la plus petite gorge est enrouleacute un cacircble de masse neacutegligeable portant un fardeau S de masse M = 900Kg pouvant glisser sans frottement le long drsquoun plan

inclineacute de = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontale Un cacircble accrocheacute agrave la gorge de plus grand rayon supporte un contre poids S1 Calculer la masse M1 de S1 reacutealisant lrsquoeacutequilibre Exercice 8 Une barre homogegravene AB articuleacutee en A et de masse M est utiliseacutee comme support A lrsquoextreacutemiteacute B sont suspendus une masse m1 = 100g et un fil passant par une poulie dont extreacutemiteacute est suspendue agrave une masse m2 = 2m1 (voir figure) On donne AB = AC = L α = 60deg g = 10Nkg

1) Calculer la masse M de la barre

2) R

Deacuteterminer lrsquointensiteacute et la direction de la reacuteaction de lrsquoaxe par

rapport agrave lrsquohorizontale

Exercice 9 Une poulie agrave deux gorge pouvant tourner sans frottement autour drsquoun axe fixe horizontal deux fils inextensibles fixeacutes et enrouleacutes chacun agrave une gorge de la poulie et supportant les masses M1 et M2 On donne M = 120g r2 = 15cm r1 = 10cm g = 981Nkg 1) Calculer M2 pour que le dispositif soit en eacutequilibre 2) Om pose M1 sur un plan inclineacute drsquoun angle α sur lrsquohorizontale et on remplace M2 par une masse Mrsquo2 = 60g (voir

figure2) Calculer α pour que lrsquoeacutequilibre se reacutealise 3) On remplace la masse Mrsquo2 par un ressort R vertical de raideur k = 20Nm dont lrsquoextreacutemiteacute infeacuterieure est fixeacutee puis

on supprime le plan inclineacute Calculer lrsquoallongement Δl du ressort agrave lrsquoeacutequilibre Exercice10

r1 r2

M1 M2

Figure 1

Mrsquo2

M1

α

Figure 2

M1 R

Figure 3

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14

Un disque plein de rayon r=10cm peut tourner sans frottement autour drsquoun axe horizontal passant par son centre O Un fil de masse neacutegligeable est enrouleacute sur le pourtour du disque et supporte une charge de masse M Une tige homogegravene de longueur L et de masse m est soudeacutee en A sur la peacuteripheacuterie du disque de maniegravere agrave prolonger le rayon OA

1 Deacuteterminer la relation entre r M L m et lrsquoangle θ que fait ta tige avec la la verticale lorsque le systegraveme est en eacutequilibre

2 Sachant que sin θ le 1 montrer que dans le cas ougrave M=300g et m=100g la tige doit avoir une longueur supeacuterieure agrave une valeur que lrsquoon preacutecisera pour que lrsquoeacutequilibre soit possible

3 L=50cm M=300g et m=100g calculer lrsquoangle θ Exercice 11 Ce systegraveme se compose drsquoune barre horizontale solidaire drsquoun fil drsquoacier tendu verticalement Ce fil est capable de subir des torsions le moment du couple reacutesistant reacutesultant de ces torsions a pour expression Mtorsion= - Cθ ougrave C est la constante de torsion (elle deacutepend du fil choisi) q est lrsquoangle dont a tourneacute la barre avant de srsquoimmobiliser

Expeacuterience

La barre initialement

au repos est soumise agrave un couple de forces (119917ሬሬԦ120783119917ሬሬԦ120784) qui peut prendre diffeacuterentes valeurs Pour chacune des valeurs prises par le couple la barre srsquoimmobilise apregraves avoir tourneacute drsquoun angle θ = 20deg et alors les

forces (119917ሬሬԦ120783119917ሬሬԦ120784) sont perpendiculaires agrave la barre (cf scheacutema vue de dessus) Les diffeacuterents couples ou plutocirct cas sont deacutefinis dans le tableau suivant

Exploitation

1 Exprimer la condition drsquoeacutequilibre de la barre 11 Compleacuteter toutes les cases du tableau 12 Calculer la constante de torsion C du fil drsquoacier

1 On change de fil drsquoacier La nouvelle constante de torsion est Crsquo= 0230 Nmrad-1 La barre initialement au repos

est soumise agrave un des couples de forces (119917ሬሬԦ120783119917ሬሬԦ120784) deacutefini preacuteceacutedemment De quel angle θrsquo tourne-t-elle avant de srsquoimmobiliser agrave nouveau

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PHENOMENES DrsquoELECTRISATION ndash GENERALITES SUR LE COURANT

ELECTRIQUE

Exercice 1 Cinq corps eacutelectriquement chargeacutes A repousse B C attire D E attire D et D repousse B Sachant que E est neacutegatif en deacuteduire le signe des charges des autres corps Exercice 2 Un pendule eacutelectrostatique est constitueacute drsquoune petite sphegravere leacutegegravere meacutetalliseacutee suspendue agrave un fil On touche cette sphegravere avec un bacircton drsquoeacutebonite frotteacute avec une peau de chat Que va-t-on observer Pourquoi Ces observations seront-elles diffeacuterentes si on touche la sphegravere avec un bacircton de verre frotteacute avec un chiffon de laine Exercice 3 Deux boules de pendules eacutelectrostatiques identiques A et B se touchent au repos On eacutecarte leacutegegraverement les deux boules lrsquoune de lrsquoautre A avec une charge +2q et B avec une charge ndash q On lacircche les deux boules Que va-t-il se passer Faire une description agrave lrsquoaide de scheacutemas Quelle sera la charge prise par chacune des deux boules Exercice 4

1) Un corps porte une charge de +108 C Possegravede-t-il un deacutefaut ou un excegraves drsquoeacutelectrons Calculer le nombre drsquoeacutelectrons correspondants

2) Une boule de sureau porte une charge de ndash 10-9 C Possegravede-t-il un deacutefaut ou un excegraves drsquoeacutelectrons Calculer le nombre drsquoeacutelectrons correspondant

3) Un corps possegravede une charge de +210-8 C Quel est le nombre drsquoeacutelectrons qursquoil faut lui apporter pour neutraliser sa charge Exercice 5 On charge par frottement seacutepareacutement

Une baguette de verre qui porte alors la charge q1 = 210-13 C

Une regravegle en plastique qui porte alors la charge q2 = ndash 910-13 C

On reacutealise le contact entre les zones eacutelectriseacutees de la baguette et de la regravegle Calculer la charge eacutelectrique de lrsquoensemble regravegle baguette et preacuteciser le sens dans lequel srsquoest fait le transfert Exercice 6 Trois sphegraveres conductrices identiques A B et C portent les charges eacutelectriques respectives qA = q qB = ndash2q et qC = 210-6C

1) On rapproche A et B elles srsquoattirent lorsqursquoelles sont suffisamment proches entrent en contact puis se repoussent Calculer en fonction de q les charges qrsquoA et qrsquoB porteacutees par les deux sphegraveres apregraves contact et reacutepulsion

2) On observe que la sphegravere B (portant la charge qrsquoB) attire alors la sphegravere C puis entre en contact entre elle On nrsquoobserve alors ni attraction ni reacutepulsion entre B et C apregraves le contact En deacuteduire la valeur et le signe de chacune des charges qrsquoA qrsquoB qA et qB Exercice 7 On considegravere un circuit eacutelectrique parcouru par un courant continu

1) Calculer lrsquointensiteacute du courant eacutelectrique continu correspondant au transfert de la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q = 45C agrave travers une section de ce circuit pendant la dureacutee t = 15

2) Calculer la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q transporteacutee agrave travers une section de ce circuit par un courant continu drsquointensiteacute I = 10A pendant une dureacutee t = 2min En deacuteduire le nombre drsquoeacutelectrons correspondants Exercice 8 Le filament drsquoun tube agrave faisceau drsquoeacutelectrons eacutemet agrave une certaine condition 751016 eacutelectrons par seconde

1) Quel est le sens du courant dans le tube

2) Calculer la charge q1 eacutemise par le filament en une seconde Lrsquoexprimer en en Coulomb puis en milli coulomb

3) Calculer la charge q2 eacutemise par le filament en 5 min Lrsquoexprimer en Coulomb et en micro coulomb et en pico coulomb

Exercice 9 Faire le scheacutema du circuit eacutelectrique permettant de reacutealiser lrsquoeacutelectrolyse drsquoune solution aqueuse de soude Indiquer sur ce scheacutema

le sens du courant le sens du deacuteplacement des porteurs de charge dans les

fils de jonction

le sens du deacuteplacement des porteurs de charge dans lrsquoeacutelectrolyte NB la solution de soude contient les ions Na+ et OH- Exercice 10

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Lrsquoeacutelectrolyseur de la figure contient une solution aqueuse de chlorure de sodium Les ions chlorure se dirigent vers lrsquoeacutelectrode B En deacuteduire le sens du deacuteplacement des ions Na+ dans la solution celui du deacuteplacement des eacutelectrons dans la lampe et les fils de jonction le signe des pocircles du geacuteneacuterateur G

INTENSITE DU COURANT ELECTRIQUE

Exercice 1 Compleacutetez Le courant eacutelectrique est un des porteurs de charge Dans un meacutetal les porteurs de charges sont Dans un eacutelectrolyte les porteurs de charges sont Lintensiteacute du courant eacutelectrique sexprime en et se mesure agrave laide dun Lintensiteacute du courant eacutelectrique est en tout point dun circuit seacuterie Dans un circuit avec deacuterivation la des intensiteacutes des courants arrivant agrave un noeud est eacutegale agrave la des intensiteacutes des courants en repartant Exercice 2 Un conducteur cylindrique a une section s = 1 mmsup2 il comporte n=1022 eacutelectrons de conduction par cm3

1 Combien y a-t-il drsquoeacutelectrons dans 01 cm de fil 2 sachant que ces eacutelectrons se deacuteplacent agrave la vitesse v=01 cms combien y a-t-il drsquoeacutelectrons qui traversent une section

du fil en une seconde 3 E deacuteduire lrsquointensiteacute du courant eacutelectrique correspondant

Exercice 3 On dispose drsquoun ampegraveremegravetre posseacutedant 4 calibres 100 mA 1A 2A 5A dont le cadran comporte 100 graduations

1 Sur quelle graduation srsquoarrecircte lrsquoaiguille si lrsquointensiteacute agrave mesurer vaut 15A lrsquoampegraveremegravetre eacutetant sur le calibre 2A puis sur le calibre 5A

2 supposons que lrsquoaiguille srsquoarrecircte sur la graduation n = 45 sur le calibre 2A Sur quelle graduation srsquoarrecircterait-elle sur les autres calibres Conclure Exercice 4 Un ampegraveremegravetre de classe 2 utiliseacute sur un calibre 300 mA et comportant 150 division mesure lrsquointensiteacute drsquoun courant continue Lrsquoaiguille se fixe sur la graduation 120

1 Donner lrsquointensiteacute du courant 2 Donner lrsquoincertitude relative de la mesure Preacutesenter le reacutesultat de la mesure 3 lrsquointensiteacute varie lrsquoaiguille se fixe sur la graduation 21 Reacutepondre aux mecircmes questions Comparer la preacutecision des deux

mesures et conclure Exercice 5 On considegravere le circuit suivant On donne I = 4A I3 = I1 I4 = 3I5 I2 = 2I1

1 Indiquer le sens conventionnel du courant dans chaque branche Calculer les intensiteacutes I1 I2 I3 I4 et I5

2 On utilise un ampegraveremegravetre pour mesurer lrsquointensiteacute du courant deacutelivreacute par le geacuteneacuterateur

a Placer correctement lrsquoampegraveremegravetre en indiquant correctement les polariteacutes

b Le calibre utiliseacute est de 5A et lrsquoeacutechelle de lecture compte 100 divisions Devant quelle division lrsquoaiguille srsquoest immobiliseacutee c Lrsquoampegraveremegravetre est de classe 15 calculer lrsquoincertitude absolue ∆I et lrsquoincertitude relative ∆II

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3 Peut-on utiliser le calibre 2A Pourquoi Exercice 6 les parties A et B sont indeacutependantes Partie A On dispose drsquoun ampegraveremegravetre dont la graduation comporte 150 divisions et posseacutedant les calibres 10mA 30mA 100mA 300mA 1A et 3A Brancheacute en circuit sur le calibre 300mA on constate que lrsquoaiguille deacutevie jusqursquoagrave la graduation 25

1) Quelle est lrsquointensiteacute du courant 2) Sur quels autres calibres peut-on faire la mesure preacuteceacutedente 3) Sur quel calibre obtiendra-t-on la mesure la plus preacutecise

Partie B On considegravere le circuit ci-contre comportant un geacuteneacuterateur et huit dipocircles On donne I = 1A I1 = 09A I4 = 02A I8 = 03A et e = 1610-19C

1) Indiquer les sens des courants dans les diffeacuterentes branches 2) Deacuteterminer les intensiteacutes des courants qui circulent dans les

autres dipocircles Calculer la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q dans le dipocircle FC pendant

une dureacutee t = 2min En deacuteduire le nombre drsquoeacutelectrons

correspondants

Exercice 7

On donne le circuit ci-dessous

1-)Preacuteciser les nœuds du circuit

2- ) On donne I1=060A I2=0 20A I3=013A

Deacuteterminer la valeur de lrsquointensiteacute et le sens des courants dans les dipocircles

D4 D5 et D6

Exercice 8

On donne le circuit ci-dessous

1-)Nommer les diffeacuterents nœuds du circuit

2- ) On donne I1=820A I2=24A I3=3 60A I4=160A

Deacuteterminer les intensiteacutes et des courants qui circulent dans les

dipocircles D5 D6 et D7

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TENSION ELECTRIQUE

Exercice 1 Pour la portion de circuit ABC on donne les tensions UAC = 123V UCB = ndash 96V 1) Calculer la tension UAB 2) Un voltmegravetre possegravede les calibres suivants 1V 3V et 10V Son

cadran est gradueacute en 150 divisions Sur quel calibre doit-on lrsquoutiliser pour mesurer la tension UAB Faire un scheacutema en montrant comment ses bornes (+) et (-) doivent ecirctre brancheacutees

3) Sur quelle graduation lrsquoaiguille de lrsquoappareil srsquoimmobilise-t-elle dans les conditions drsquoutilisations optimales Exercice 2

Exercice 3 Le montage ci-contre estmiddot constitueacute de dipocircles reacutecepteurs ou geacuteneacuterateurs On donne les tensions UBC= 3V et UCD= -6V Caiculer les tensions UBA UAC UDA Le dipocircle D4 est une lampe peut-elle fonctionner

Exercice 4 On donne UBG = 10V UCD = 4V 1) Calculer les tensions UCF UFD UDE et UAH 2) Indiquer les nœuds du circuit le sens du courant dans chaque branche du

circuit sachant que AH est le seul dipocircle actif 3) Calculer les potentiels de tous les points du circuit

Exercice 5 Un voltmegravetre et un oscilloscope sont brancheacutes aux bornes drsquoun dipocircle parcouru par un courant Le spot deacutevie de 6 divisions vers le haut pour le branchement (B A) harr (y yrsquo) 1) Le voltmegravetre nrsquoest pas agrave zeacutero central Indiquer sur le scheacutema la borne positive

(+) ou borne drsquoentreacutee du voltmegravetre Quel est le sens du courant dans le dipocircle (AB)

2) Le voltmegravetre possegravede les calibres 3V 1V 03V et un cadran de 150 divisions utiliseacute sur le calibre 3V la deacuteviation de lrsquoaiguille est de 30

2-1 Deacuteterminer la valeur de UAB et UBA 2-2 Quel est le calibre le plus adapteacute Quelle serait la deacuteviation de lrsquoaiguille si

on utilisait ce calibre 3) Quelle serait la deacuteviation du spot si on avait UAB

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Exercice 6 1) Le balayage est positionneacute sur la valeur 05msdiv-1 et la sensibiliteacute

verticale sur 2Vdiv-1 Deacuteterminer la peacuteriode et la valeur maximale de la tension ci-dessous

2) Quelle est la freacutequence de cette tension 3) Quelle est la valeur efficace de cette tension

Exercice 7 1) Deacuteterminer la peacuteriode et la valeur maximale de la tension ci-contre 2) Quelle est la freacutequence de cette tension 3) Quelle est la valeur efficace de cette tension

Exercice 8 Donne la nature de chacune des tensions repreacutesenteacutees par les oscillogrammes A B C et D suivantes

Exercice 9 Soit la tension sinusoiumldale repreacutesenteacutee ci-contre LrsquoOscilloscope qui lrsquoa fourni est utiliseacute avec les reacuteglages suivants gain SV = 2 Vdiv-1 et balayage SH = 5 msdiv-1

1 Deacuteterminer la valeur maximale de la tension 2 Calculer la peacuteriode de cette tension En deacuteduire sa freacutequence

Exercice10

Dans chaque cas deacuteterminer la peacuteriode la freacutequence la valeur maximale et lintensiteacute efficace de la tension

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DIPOLES PASSIFS ndash DIPOLES ACTIFS

Exercice 1 On donne la portion de circuit ci-contre UAB = 6V R1 = 2Ω R2 = 18 Ω R3 = 2 Ω R4 = 4 Ω 1) Trouver la reacutesistance eacutequivalente entre A et B 2) Calculer les intensiteacutes du courant I I1 I2 I3 et I4

Exercice 2 On reacutealise le circuit suivant les bornes du dipocircle sont A et B On deacutetermine expeacuterimentalement lrsquointensiteacute i du courant qui traverse le dipocircle D et la tension entre ses bornes On obtient les reacutesultats suivants

iAB mA 10 25 40 62 80 100 120

uAB (V) 25 63 10 157 20 25 30

On inverse le dipocircle D on reprend des mesures analogues on obtient les reacutesultats suivants

1) Tracer la caracteacuteristique courant-tension du dipocircle D 2) Ce dipocircle est-il symeacutetrique Ce dipocircle est-il un reacutesistor Si oui

calculer sa reacutesistance 3) Ce dipocircle ne peut supporter sans risque de deacuteteacuterioration une intensiteacute supeacuterieure agrave 200mA quelle est la tension

maximale qursquoon peut appliquer entre ses bornes Exercice 3 Lrsquoeacutequation de la caracteacuteristique drsquoun reacutesistor de reacutesistance R est iAB = 25uAB iAB en ampegraveres et uAB en volt Le reacutesistor est constitueacute par un fil conducteur homogegravene cylindrique de longueur l = 157m de section s = 00314cm2 1) Trouver R 2) Trouver la reacutesistiviteacute de la substance qui constitue le reacutesistor

Exercice 4 On considegravere la portion de circuit ci-apregraves R1= frac12 R2 = 2 Ω R3= 075 Ω 1) Calculer la reacutesistance eacutequivalente au dipocircle AB 2) Trouver lrsquointensiteacute du courant qui traverse chaque dipocircle

Exercice 5 On donne le circuit suivant R1 = 200 Ω R2 = 270 Ω UAB = 6V (D) est une diode Sa caracteacuteristique est donneacutee ci-contre Trouver les intensiteacutes du courant dans les diffeacuterentes branches du circuit Exercice 6 On a deacutetermineacute expeacuterimentalement lrsquointensiteacute i du courant deacutebiteacute par un geacuteneacuterateur et la tension u aux bornes de ce mecircme geacuteneacuterateur Les reacutesultats sont consigneacutes ci-dessous

I(A) 23 19 15 1 05 0

U(V) 10 20 30 40 4 5 48

1) Repreacutesenter la caracteacuteristique i = f(u) correspondante 2) Sur quel domaine cette caracteacuteristique est-elle lineacuteaire 3) Donner lrsquoeacutequation de la caracteacuteristique de ce domaine 4) Comparer lrsquointensiteacute theacuteorique Ith et lrsquointensiteacute reacuteelle Ir du courant de court-circuit

Exxercice 7

iAB (mA) - 10 -40 -80 -120

uAB (V) -25 -10 -20 -30

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Exercice 8

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AMPLIFICATEUR OPERATIONNEL

Exercice 1 1) Rappeler les proprieacuteteacutes drsquoun amplificateur opeacuterationnel ideacuteal qui fonctionne en reacutegime lineacuteaire 2) Rappeler lrsquoexpression du facteur drsquoamplification drsquoun amplificateur inverseur agrave partir des tensions drsquoentreacutee Ue et

de sortie Us Exercice2 On considegravere le montage suivant avec deux amplificateurs opeacuterationnels ideacuteaux Exprimer Vs en fonction de R1 R2 R3 et I0 Exercice3 Lamplificateur est consideacutereacute comme parfait et fonctionne en reacutegime lineacuteaire Montrer que lintensiteacute du courant dans la branche AM est proportionnel agrave la diffeacuterence V2-V1 Exercice 3 On considegravere le circuit dans lequel G est une pile de feacutem 25V de reacutesistance interne r = 10Ω La valeur de la reacutesistance R est 500 Ω 1) Calculer la tension de sortie Us 2) Calculer lrsquointensiteacute du courant I qui traverse la reacutesistance et

preacuteciser son sens 3) Expliquer lrsquoexistence drsquoun courant de sortie sachant qursquoil nrsquoentre

aucun courant par les bornes E+ et E- Exercice 4 La tension de sortie Us drsquoun montage est repreacutesenteacutee en fonction de la tension drsquoentreacutee Ue appliqueacutee agrave lrsquoentreacutee 1) Ce montage est il inverseur Justifier 2) Ce montage est il amplificateur Si oui calculer le facteur

drsquoamplification 3) Quelle est la tension de saturation

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MELANGES ET CORPS PURS

Exercice 1 Reacutepondre par vrai ou faux

1) La distillation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 2) Lrsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau est un pheacutenomegravene chimique 3) La synthegravese de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 4) Lrsquoeau de Kiregravene est un corps pur 5) La cristallisation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 6) Lrsquoalcool agrave 90deg est un corps pur composeacute 7) Le dioxygegravene est un gaz qui provoque une leacutegegravere deacutetonation en preacutesence drsquoune flamme 8) Lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene chimique 9) Lrsquoair est un meacutelange heacuteteacuterogegravene de diazote de dioxygegravene et de gaz rares 10) Le deacutecantat et le filtrat sont des corps non purs 11) Lors de lrsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau le dioxygegravene est recueilli agrave la cathode 12) Lorsque la roseacutee apparaicirct sur un arbre nous pouvons dire qursquoon a une fusion

Exercice 2 1) Pourquoi dit-on que les valeurs 0degC 100degC 1gcm-3 sont des constantes physiques de lrsquoeau 2) Que repreacutesente chacune des valeurs numeacuteriques preacuteceacutedentes 3) Qursquoappelle-t-on constante physique dans le cas geacuteneacuteral 4) Que signifie laquo critegravere de pureteacute raquo

Exercice 3 1) On meacutelange de lrsquoeau et du sucre Qursquoobtient-on 2) On veut seacuteparer les constituants du meacutelange preacuteceacutedent Deacutecrire une meacutethode possible 3) Qursquoest ce qursquoun meacutelange homogegravene Donner trois exemples 4) Qursquoest ce qursquoun meacutelange heacuteteacuterogegravene Donner trois exemples

Exercice 4 A Les meacutelanges suivants sont-ils homogegravenes ou heacuteteacuterogegravenes

1) Eau + essence 2) Huile + eau 3) Fer en poudre + eau 4) Eau + alcool

B Indiquer une meacutethode de seacuteparation pour chacun des meacutelanges 1) Sel de cuisine + charbon 2) Eau + huile 3) Alcool + eau 4) Fer en poudre + soufre en poudre 5) Fer en poudre + sel en poudre +sable

Exercice 5 Modou explique agrave Fatou comment on preacutepare du cafeacute laquo La preacuteparation du cafeacute comporte trois eacutetapes

- Premiegravere eacutetape mettre de leau dans une cafetiegravere et la porter agrave eacutebullition puis ajouter la poudre de cafeacute attendre quelques minutes

- Deuxiegraveme eacutetape faire passer le meacutelange obtenu agrave travers un tissu pour recueillir la partie liquide

- Troisiegraveme eacutetape ajouter du sucre agrave volonteacute remuer agrave laide dune cuillegravere Le cafeacute est precirct raquo 1-quel type de meacutelange obtient-on agrave la fin de la premiegravere eacutetape 2-quelle est la meacutethode de seacuteparation utiliseacutee dans la deuxiegraveme eacutetape Comment appelle-t-on le liquide obtenu est-ce un corps pur 3- quel type de meacutelange obtient-on agrave la fin de la troisiegraveme eacutetape Justifier la reacuteponse Exercice 6 Dans un eudiomegravetre on introduit 500 cm3 de dihydrogegravene 600 cm3 dioxygegravene (volumes mesureacutes dans les mecircmes conditions)

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Apregraves passage de agrave lrsquoeacutetincelle eacutelectrique et retour aux conditions initiales on demande 1) La masse drsquoeau formeacutee 2) La nature et le volume du gaz reacutesiduel

NB Dans les conditions de lrsquoexpeacuterience 1 L de dihydrogegravene a une masse de 008 g Exercice 7 Au cours drsquoune expeacuterience drsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau on recueille 170 cm3 de gaz au niveau de lrsquoeacutelectrode relieacutee agrave la borne positive 1deg) Quelle est la nature de ce gaz 2deg) Donner la nature et le volume du gaz recueilli dans lrsquoautre eacutelectrode 3deg) Comment appelle- t- on cette eacutelectrode 4deg) Comment identifie-t-on expeacuterimentalement ces deux gaz recueillis 5deg) Calculer la masse drsquoeau apregraves deacutecomposition si lrsquoexpeacuterience est faite dans les conditions ougrave 073 g de dihydrogegravene occupe un volume de 112 L Exercice 8 1) On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant 10g drsquohydrogegravene et 100g drsquooxygegravene apregraves lrsquoeacutetincelle et refroidissement

a) Quelles sont la nature et la masse du gaz restant b) Quelle est la masse drsquoeau obtenue

2) a) Calculer le volume drsquohydrogegravene neacutecessaire pour faire disparaicirctre 200ml drsquooxygegravene b) quel est le volume de vapeur drsquoeau obtenu Exercice 9 On met ensemble dans un erlenmeyer de lrsquoeacutethane du meacutethoxymeacutethane du benzegravene et du meacutethanol Apregraves agitation le milieu ne preacutesente aucune surface de seacuteparation crsquoest-agrave-dire ils se meacutelangent parfaitement 1deg) Que peut-on dire de ces quatre liquides 2deg) Quelle est la nature du meacutelange ainsi constitueacute 3deg) Deacutefinir ce type de meacutelange et citer deux autres exemples de mecircme nature 4deg) On se propose de seacuteparer les quatre liquides par distillation adeg) Deacutecrire le processus de la seacuteparation bdeg) Quel est le liquide qui sera recueilli le premier comme distillat Justifier 5deg) On deacutesire proceacuteder maintenant agrave la seacuteparation de ces quatre liquides par congeacutelation Quel est le premier liquide agrave reacutecupeacuterer sous forme de cristaux Justifier Donneacutees Tempeacuterature drsquoeacutebullition des quatre liquides

Liquide Meacutethanol Ethane Benzegravene Meacutethoxymeacutethane

T eacutebullition (degC) ndash 98 65 80 ndash 24

Exercice 10 On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant dans lrsquoeudiomegravetre 100 cm3 drsquoair et 100 cm3 drsquohydrogegravene mesureacutes dans les conditions normales de tempeacuterature et de pression On suppose que dans ces conditions 1 volume drsquoair donne 15 de volume drsquooxygegravene et 45 de volume drsquoazote En admettant que apregraves passage de lrsquoeacutetincelle eacutelectrique et refroidissement la tempeacuterature et la pression redeviennent normales

1) quel est le volume de gaz restant dans lrsquoappareil 2) quelle est la masse drsquoeau liquide formeacutee sachant que dans les conditions de lrsquoexperience 2g drsquohydrogene occupent 224

litres et 32g drsquooxygegravene occupent 224 litres Exercice 11 Dans un eudiomegravetre contenant un volume V = x cm3 dun meacutelange gazeux de dihydrogegravene et de dioxygegravene on fait passer une eacutetincelle eacutelectrique

Apregraves explosion et retour aux conditions initiales on constate que les 120785

120786 du volume initial disparaissent et il reste un gaz

dans leudiomegravetre qui entretient la combustion 1- Donner la nature du gaz reacutesiduel et son volume en fonction de x 2- Deacuteterminer la composition du meacutelange gazeux initial en fonction de x

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ELEMENTS ATOMES CLASSIFICATION PERIODIQUE

Exercice 1 Soient les nucleacuteides caracteacuteriseacutes par les couples (Z A) M(816) B(1224) C(2654) D(818) E(1226) F(2454) 1) Identifier les nucleacuteides qui sont des isotopes 2) Repreacutesenter tous les nucleacuteides par leur symbole et donner leur nom 3) Donner leurs compositions

Exercice 2 Un atome de platine (Pt) comporte 78 eacutelectrons et 117 neutrons

1) 11 Deacuteterminer son numeacutero atomique Z et son nombre de masse A

12 Ecrire le symbole du noyau correspondant

2) En deacuteduire la masse de lrsquoatome de platine (Pt)

3) Soient les cinq noyaux 119927119955120787120791120783120786120783 119927119957120789120790

120783120791120786 119927119950120788120783120783120786120787 119927119958120791120786

120784120786120786 et 119927119957120789120790120783120791120790 Quels sont les noyaux isotopes du preacuteceacutedent

4) On considegravere lrsquoion eacutetain IV (Sn4+) correspondant au noyau 119930119951120787120782120783120783120791

41 Srsquoagit-il drsquoun anion ou drsquoun cation Justifier

42 Donner la composition du noyau de cet ion

43 Combien cet ion a-t-il drsquoeacutelectrons

Donneacutees Masse drsquoun nucleacuteon mnuc = 16710-27 kg Masse de lrsquoeacutelectron me = 9110-31 kg Exercice 3

On considegravere les ions 119935120784+ 119936120784minus et les atomes Z et W Les eacuteleacutements Z et W appartiennent agrave la deuxiegraveme peacuteriode du tableau de classification peacuteriodique

1) Z est un gaz rare Ecrire la formule eacutelectronique de Z puis celle de X et de Y (Z 119935120784+ 119936120784minus ont la mecircme formule eacutelectronique)

2) Preacuteciser la place de lrsquoeacuteleacutement X

3) W a pour scheacutema de Lewis 119934ሶ Deacuteduire le nombre de charge de W

4) Deacuteterminer le nombre drsquoeacutelectrons contenus dans lrsquoion 119936120784minus et dans lrsquoatome Y Exercice 4 1) La structure eacutelectronique drsquoun atome srsquoeacutecrit (K)2(L)8(M)7 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode du tableau de la

classification appartient lrsquoeacuteleacutement correspondant 2) Un eacuteleacutement se trouve dans le tableau de classification agrave lrsquointersection de la sixiegraveme colonne et de la quatriegraveme

peacuteriode

21 Peut-on deacuteterminer avec certitude son numeacutero atomique

22 Peut-on deacuteterminer le nombre de masse de lrsquoeacuteleacutement

3) Le krypton (gaz rare) appartient agrave la peacuteriode IV Quel est son numeacutero atomique

4) Un nucleacuteide inconnu est symboliseacute par 119935120783120786120784120790

41 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode appartient cet eacuteleacutement

42 Donner la structure eacutelectronique de lrsquoatome correspondant

Exercice 5

Lrsquoatome drsquoun eacuteleacutement X agrave identifier a pour repreacutesentation de Lewis dans lrsquoeacutetat fondamental 119935ሶ 1) Combien drsquoeacutelectrons a-t-il sur sa couche externe 2) Sachant que cette couche est la couche L deacuteterminer le numeacutero atomique de X et eacutetablir la formule eacutelectronique

complegravete de son atome Identifier X par son nom et son symbole Exercice 6

On donne le rayon du noyau de lrsquoatome drsquoaluminium r = 10010-13 m Le rayon de lrsquoatome drsquoaluminium 119912119949120783120785120784120789 est

R = 15010-10 m Masse du neutron mN = 10087u Masse du proton mP = 10073u Masse de lrsquoeacutelectron me- = 05510-

3u 1) Comparer la masse de lrsquoatome agrave celle du noyau 2) Comparer le volume de lrsquoatome agrave celui du noyau 3) On dit que lrsquoatome preacutesente une structure lacunaire Est-ce justifieacute

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Donneacutees Lrsquouniteacute de masse atomique 1u = 16610-27 kg Volume drsquoune sphegravere V = 120786

120785120645R3

Exercice 7 Partie A Lrsquoatome drsquoun eacuteleacutement a pour reacutepartition eacutelectronique (K)x (L)y (M)t avec x y et t des entiers naturels non nuls La masse totale des protons dans son noyau atomique est mTp = 217110-23 g

1) 21 Deacuteterminer son nombre de charge Z

12 En deacuteduire les valeurs de x y et t

13 De quel eacuteleacutement srsquoagit-il Donner sa structure de Lewis et sa valence

2) Donner la place et le nom de famille chimique de lrsquoeacuteleacutement dans le tableau de la classification peacuteriodique restreinte

3) 31 Enoncer la regravegle de lrsquooctet

32 Quel type drsquoion lrsquoatome de cet eacuteleacutement a tendance agrave donner

33 Deacuteterminer la charge globale du noyau de cet ion

4) Repreacutesenter le scheacutema de Lewis de lrsquoion et donner sa valence Donneacutees Extrait du tableau de la classification peacuteriodique 11Na 12Mg 13Al 14Si Masse drsquoun proton mp = 16710-27 kg Valeur de la charge eacuteleacutementaire e = 1610-19 C

Partie B Un anion possegravede globalement une charge eacuteleacutementaire et 18 neutrons lrsquoatome correspondant agrave cet ion appartient agrave la troisiegraveme peacuteriode du tableau de la classification peacuteriodique 1) Deacuteterminer la structure eacutelectronique de cet atome et celle de lrsquoion 2) En deacuteduire la colonne et le nom de famille de cet eacuteleacutement 3) Donner la composition du noyau de lrsquoatome et celle de lrsquoion 4) Repreacutesenter les scheacutemas de Lewis et donner les valences de lrsquoatome et de lrsquoion 5) Deacuteterminer la charge globale du noyau de lrsquoion

Exercice 8 Lrsquoeacuteleacutement magneacutesium possegravede trois isotopes On donne ci-apregraves les abondances relatives de chacun deux

119924119944120783120784120784120786 79 119924119944120783120784

120784120787 10 119924119944120783120784120784120788 11

1- Quel est lisotope le plus abondant 2- Donner la composition de latome isoleacute de chaque isotope 3- Les structures eacutelectroniques des trois isotopes sont-elles identiques Justifier la reacuteponse 4- Quel ion monoatomique forme leacuteleacutement magneacutesium 5- Indiquer trois compositions possibles pour lrsquoion magneacutesium

Exercice9 Un atome dun eacuteleacutement X a pour formule eacutelectronique (K)x(L)Y(M)t 1 Quels sont les valeurs de x et y Justifier

2 Sachant que 119962

120784 = 2t - x calculer t En deacuteduire le numeacutero atomique Z de leacuteleacutement X Identifier X par son symbole et

son nom 3 Dans quelle peacuteriode et dans quelle colonne du tableau de classification peacuteriodique se trouve leacuteleacutement X Justifier votre reacuteponse Donner son scheacutema de 1048757ewis 4 Quel ion a-t-il tendance agrave donner 5 Sachant que la masse dun atome de X est 450910-26kg (masse des eacutelectrons est neacutegligeable) et que mpasympmnasymp 16710-27kg Calculer son nombre de masse et repreacutesenter le noyau de cet eacuteleacutement 6 Le nuage eacutelectronique de lion provenant dun atome X a une charge Q= -1610middot18CDeacuteterminer le nombre deacutelectrons contenus dans le nuage eacutelectronique de lion 7 Ecrire sa structure eacutelectronique et donner son scheacutema de Lewis

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LIAISONS CHIMIQUES

Exercice 1 1) Donner les structures de Lewis des atomes suivants C (Z=6) O (Z=8) Cl (Z=17) H (Z= 1) S (Z = 16) 2) Ecrire les formules de Lewis deacuteveloppeacutees et semi-deacuteveloppeacutees des moleacutecules suivantes

C2H6O C2H4O2 C2H4Cl2O CH4O C2H4 N2O2 CH2Cl2 C2H2 HClO CO2 C3H4 SOCl2 C2H4O C3H6 CH5N C3H4 C3H6O EXERCICE 2 Dans la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene HnS lrsquoatome de soufre est lieacute agrave chaque atome drsquohydrogegravene par une liaison covalente 1- Deacuteterminer n sachant que le scheacutema de Lewis du soufre est identique agrave celui de lrsquooxygegravene et que tous les atomes engageacutes dans la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene ont leur couche externe satisfaisant agrave la regravegle de lrsquooctet et du duet 2- Donner la repreacutesentation de Lewis de la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene Exercice 3 Donner la formule statistique des composeacutes ioniques suivants a) Chlorure drsquoaluminium (Al3+ Cl -) b) nitrate de plomb (Pb2+ 119925119926120785

minus ) c) Aceacutetate de cobalt (Co3+ C2H3119926120784minus ) d) Carbonate

de calcium (Ca2+ C119926120785120784minus ) e) Hydroxyde de sodium (Ag+ PO4

3-) Exercice 4 Donner les noms et preacuteciser les ions constituants les composeacutes ioniques suivants Fe2O3 ZnSO4 Na2CO3 Ca(OH)2 CuNO3 Fe(OH)3 Cu2SO4 Al2O3 FeO Fe(NO3)2 Ag2O Al2(SO4)3 Mg(NO3)2 LiCO3 Na2SO4 Exercice 5

1) La moleacutecule drsquoacide propanoique est formeacutee de 3 atomes de carbone 6 atomes drsquohydrogegravene et 2 atomes drsquooxygegravene Ecrire sa formule brute Ecrire deux formules deacutevellopeacutees isomegraveres de lrsquoacide propanoique

2) Rappeler les structures de Lewis des atomes drsquohydrogegravene de carbone et drsquoazote Donner les structures de Lewis et les formules deacuteveloppeacutees des moleacutecules suivantes

a) CH3NO b) N2 c) HCN d) CH2O2 3) Pour chacun des composeacutes ioniques suivants identifier lrsquoanion et le cation puis donner du composeacute a) Fe2(SO4)3 b)

ZnO 4) Donner la formule statistique et la formule ionique de chacun des composeacutes ioniques suivants oxyde drsquoaluminium

chlorure de magnesium Exercice 6 Donner les formules ioniques et statiques du nitrate de plomb phosphate drsquooxonium sulfate drsquoaluminium nitrate drsquooxonium sulfate de plomb et phosphate drsquoaluminium Exercice7 A -Compleacuteter le tableau ci-dessous en ajoutant soit la formule statistique du solide ionique comportant ces ions soit la formule de lrsquoanion ou soit la formule du cation qui le compose

Cation Anion

Na+

Ca2+ Zn2+

Cl- AlCl3

Al2(SO4)3

NO3-

PO43-

B-Quelles sont les formules statistiques des solides ioniques suivants 1deg) Chlorure drsquoargent nitrate drsquoargent 2deg) Sulfate de potassium permanganate de potassium phosphate de baryum et dichromate de potassium Les ions agrave utiliser sont Cl-(ion chlorure) NO3

-(ion nitrate) SO42-(ion sulfate) K+ (ion potassium) Ag+ (ion argent) Ba2+

(ion baryum) PO43-(ion phosphate) MnO4

-(ion permanganate Cr2O72-(ion dichromate)

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Exercice 8 La maille du chlorure de potassium KCl est du mecircme type que celle du chlorure de sodium les ions K+ prenant la place des ions Na+ 1) En vous inspirant de la maille de chlorure de sodium faites un dessin de la maille

du chlorure de potassium Cette maille cubique a pour arecircte a = 628 pm les ions chlorure en occupent les sommets et les centres des faces

2) Montrer agrave lrsquoaide drsquoun dessin dans le plan qursquoil existe une relation entre lrsquoarecircte a de la maille et les rayons des ions preacutesents Les ions potassium et chlorure sont assimilables agrave des boules rigides de rayons respectifs r+ et r- celles-ci sont en contact le long drsquoune arecircte En deacuteduire la valeur du rayon r- de lrsquoion Cl- sachant que le rayon r+ de lrsquoion K+ vaut 133 pm

Donneacutees Nom et formule de quelques ions

Cations formules Anions Formules

Ion fer II Fe2+ Ion sulfure S2-

Ion fer III Fe3+ Ion sulfate SO42-

Ion aluminium Al3+ Ion nitrate NO3-

Ion cuivre II Cu2+ Carbonate CO32-

Ion zinc Zn2+ Hydrogeacutenocarbonate HCO3-

Ion sodium Na+ Ion chlorure Cl-

Ion calcium Ca+ Oxyde O2-

Ion potassium K+ Hydroxyde OH-

Ion hydronium H3O+ Ion dichromate Cr2O72-

Ion magneacutesium Mg2+ Ion permanganate MnO4-

Ion argent Ag+ Ion phosphate PO43-

Ion baryum Ba2+

Ion ammonium NH4+

FORMULES ET NOMS DE QULQUES COMPOSES IONIQUES

Habituellement on nomme un composeacute ionique en premier par son non ion neacutegatif par contre lrsquoeacutecriture de sa formule

se fait en premier par lrsquoion neacutegatif

Formule ionique Formule statistique Nom

(Na+ Cl-) NaCl Chlorure de sodium

(Ag+ Cl-) AgCl Chlorure drsquoargent

(Cu2+ 2Cl-) CuCl2 Chlorure de cuivre II (cuivrique)

(Cu+ Cl-) CuCl Chlorure de cuivre I (cuivreux)

(Fe2+ 2Cl-) FeCl2 Chlorure de fer II (ferreux)

(Fe3+ 3Cl-) FeCl3 Chlorure de fer III (ferrique)

(NH4+ Cl-) NH4Cl Chlorure drsquoammonium

(Ca2+ 2Cl-) CaCl2 Chlorure de calcium

NITRATES NO3-

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Formule ionique Formule statistique Nom

(Ag+ NO3-) AgNO3 Nitrate drsquoargent

(K+ NO3-) KNO3 Nitrate de potassium

(Pb2+ 2NO3-) (PbNO3)2 Nitrate de plomb II

SULFATTES SO42-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Ba2+ SO42-) BaSO4 Sulfate de baryum

(Zn2+ SO42-) ZnSO4 Sulfate de zinc

(Cu2+ SO42-) CuSO4 Sulfate de cuivre II

(2Al3+ 3SO42-) Al2(SO4)3 Sulfate drsquoaluminium

(2NH4+ SO4

2-) (NH4)2SO4 Sulfate drsquoammonium

SULFURES S2-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Zn2+ S2-) ZnS Sulfure de zinc

(Pb2+ S2-) PbS Sulfure de plomb II

(2Cu+ S2-) Cu2S Sulfate de cuivre I

CARBONATES CO32-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Ca2+ CO32-) CaCO3 Carbonate de calcium (calcaire)

OXYDES O2-

Formule ionique Formule statistique Nom

(2Na+ O2-) Na2O Oxyde de sodium

(Mg2+ O2-) MgO Oxyde de magneacutesium

(2Al3+ 3O2-) Al2O3 Oxyde drsquoaluminium (alumine)

(Fe2+ O2-) FeO Oxyde de fer II

(2Fe3+ 3O2-) Fe2O3 Oxyde de fer III (rouille)

(Fe2+ 2Fe+ 4O2-) Fe3O4 Oxyde magneacutetique de fer

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MOLE ET GRANDEURS MOLAIRES

Exercice 1 Calculer les masses molaires des composeacutes suivants Ca(H2PO4)2 H2SO4 C6H12O6 C4H8 NH3 (NH4)4Fe(SO4)26H2O Al2(SO4)3 Exercice 2 Lrsquoeacuteleacutement lithium agrave lrsquoeacutetat naturel est formeacute par un meacutelange de deux nucleacuteides dont les pourcentages atomiques sont

les suivants 74 de 119923119946120788 et 926 de 119923119946

120789 Sachant que les masses drsquoune mole drsquoatome de ces nucleacuteides sont respectivement 60137 g et 70144 g Calculer la masse molaire atomique de lrsquoeacuteleacutement lithium naturel Exercice 3 Une moleacutecule de formule CxHy a pour atomiciteacute 10 et sa masse molaire est M = 54 gmol-1 Deacuteterminer la formule brute du composeacute Exercice 4 La nitroglyceacuterine est un explosif de formule C3H5O9N3 1) Calculer la masse molaire de la nitroglyceacuterine 2) Deacuteterminer sa composition centeacutesimale massique de chacun des eacuteleacutements preacutesents dans cette moleacutecule

Exercice 5 Un corps a pour formule CxHyO les coefficients x et y sont entiers Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de cette substance montre que les pourcentages en masse des eacuteleacutements C et H qursquoelle renferme sont C = 525 H = 130 1) Deacuteterminer le pourcentage en masse de lrsquooxygegravene En deacuteduire la masse molaire moleacuteculaire M de ce corps (M est

un nombre entier) 2) Calculer les valeurs des coefficients x et y

Exercice 6 1) On donne pour le fer masse molaire M = 56 gmol-1 masse volumique 120646 = 7800 kgm-3 Deacuteterminer le volume drsquoun morceau de fer de masse 150 g Quelle est la quantiteacute de matiegravere contenue dans ce morceau de fer 2) On donne pour lrsquoaluminium et le cuivre la masse molaire M et la masse volumique 120646 agrave lrsquoeacutetat solide Al 27 gmol-1 120646119912119949

=2700 kg m-3 Cu 635 gmol-1 120646119914119958=8900 kg m-3 Deacuteterminer pour chaque meacutetal le volume molaire (volume dune mole) agrave lrsquoeacutetat solide 3) On considegravere trois flacons qui contiennent agrave la mecircme

tempeacuterature et sous une mecircme pression un mecircme volume de gaz On a deacutetermineacute la masse de chaque gaz Les reacutesultats sont groupeacutes dans le tableau ci-dessous

Calculer la masse molaire de chaque gaz Deacuteterminer la quantiteacute de matiegravere de chaque gaz 4) En deacuteduire le volume molaire de chaque gaz

Quelle est la loi veacuterifieacutee par cette expeacuterience Enoncer cette loi C = 12 O=16 H=1 gmol-1 Exercice 7 Un composeacute organique qui ne contient que les eacuteleacutements carbone et hydrogegravene a pour masse molaire M = 42 gmol -1 Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de ce composeacute montre qursquoil renferme en masse six (6) fois plus de carbone que drsquohydrogegravene En deacuteduire la formule brute du composeacute eacutetudieacute Exercice 8 Un composeacute A ne contient que les eacuteleacutements carbones hydrogegravene et oxygegravene Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de ce composeacute montre que mc = 15mo et mc = 4mH mc mo et mH eacutetant les masses respectives de carbone de lrsquooxygegravene et de lrsquohydrogegravene contenues dans lrsquoeacutechantillon Sachant que la moleacutecule de A ne renferme qursquoun seul atome drsquooxygegravene 1) Deacuteterminer la formule de A 2) Calculer la masse molaire de A 3) Calculer le nombre de moles puis le nombre de moleacutecules contenues dans 115 g de A

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Exercice 9 Un ballon en verre fermeacute contient 40g de gaz dioxygegravene La tempeacuterature du gaz est 20degC et sa pression est 1013105Pa 1 Quelle est la quantiteacute de matiegravere de dioxygegravene dans le ballon 2 Quelle est la tempeacuterature absolue du gaz 3 Quel est le volume du gaz 4 On chauffe le ballon et son contenu La tempeacuterature atteint 50degC La variation du volume du ballon eacutetant

neacutegligeable deacuteterminer la nouvelle pression du gaz Exercice 10

Un ballon agrave parois eacutelastiques ne peut deacutepasser un volume de 30L sans eacuteclater On introduit dans ce ballon 20L dheacutelium He agrave 20degC et agrave une pression de 1013105Pa 1 Quelles sont la quantiteacute de matiegravere et la masse dheacutelium introduites dans le ballon 2 Le ballon est placeacute sous une cloche agrave vide On admet que la pression est la mecircme agrave linteacuterieur et agrave lexteacuterieur du

ballon et que la tempeacuterature est constante au cours de la transformation Quelle est la pression de lair sous la cloche au moment ougrave le ballon eacuteclate

3 Le mecircme ballon est lacirccheacute et seacutelegraveve agrave une altitude ougrave la tempeacuterature est de 15degC et la pression atmospheacuterique de 82104Pa Le ballon va-t-il eacuteclater (on suppose leacutegaliteacute des pressions agrave linteacuterieur et agrave lexteacuterieur du ballon)

Donneacutee M(He)=40gmol-1 Exercice 11 1) Calculer la masse volumique du dioxygegravene dans les conditions normales Deacuteterminer la densiteacute du dioxygegravene par

rapport agrave lrsquoair 2) On meacutelange 10 L de butane et 10 L de dioxygegravene Le volume obtenu est 20 L

21 Trouver la masse du meacutelange

22 Calculer la densiteacute du meacutelange

Les volumes sont mesureacutes dans les conditions normales Exercice 12 On meacutelange 10 L de dioxygegravene et 40 L de diazote pris dans les CNTP Le volume du meacutelange est 10 L La tempeacuterature du meacutelange est de 10deg C 1) Calculer la masse du meacutelange 2) Trouver la pression du meacutelange

Donneacutees C = 12gmol H = 1gmol O = 16gmol N = 14gmol Cl = 355gmol Exercice 13 Un professeur de Sciences Physiques trouve dans le laboratoire de son lyceacutee un flacon sans eacutetiquette contenant une substance solide de masse m = 460 g Pour deacuteterminer la nature de cette substance il procegravede agrave deux types danalyses

Une analyse qualitative lui permettant de deacuteterminer la preacutesence de trois eacuteleacutements chimiques dans la substance le carbone (C) lhydrogegravene (H) et loxygegravene (O)

Une analyse quantitative lui permettant de deacuteterminer la composition centeacutesimale massique du carbone et de lhydrogegravene dans la masse m de la substance C=26l H=435 Afin de deacuteterminer le nombre datomes de carbone dhydrogegravene et doxygegravene de la substance il eacutecrit sa formule brute sous la forme CxHyOz ougrave x y et z sont des entiers naturels non nuls Il reacutealise ensuite la sublimation de la masse m = 460 g de la substance dans les conditions ougrave la pression est P=498107 Pa et la tempeacuterature est t = 27degC A la fin du changement deacutetat physique il recueille un volume V = 500 cm3 de gaz supposeacute parfait

1) Calculer le pourcentage massique de loxygegravene 2) Est-ce que cette sublimation a eacuteteacute faite dans les conditions normales de tempeacuteratures et de pression (CNTP) Justifier 3) Deacuteterminer la quantiteacute de matiegravere de cette substance puis deacuteduire sa masse molaire et sa densiteacute 4) Deacuteterminer sa formule brute et proposer une formule deacuteveloppeacutee possible 5) Calculer le nombre de moleacutecules contenu dans cette substance

On donne M (H) = 1 gmol-1 M (C) = 12 g mol-1 M (0) = 16 g mol-1 constante des gaz parfaits R = 831 SI nombre drsquoAvogadro NA = 602102s mol-1

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REACTION CHIMIQUE EQUATION ndash BILAN

Exercice 1 Equilibrer les eacutequations suivantes

Exercice 3 Lrsquoaluminium reacuteagit avec lrsquooxyde de manganegravese MnO2 pour donner du manganegravese et de lrsquooxyde drsquoaluminium Al2O3

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan traduisant cette reacuteaction 2) Quelle est la masse drsquoaluminium neacutecessaire pour preacuteparer une masse de 1 kg de manganegravese

Exercice 4 On brucircle m = 5 g de soufre dans un flacon renfermant V =2L de dioxygegravene volume mesureacute dans les CNTP

1) Restera-t-il du soufre agrave la fin de la reacuteaction Si oui calculer la masse correspondante 2) Calculer la masse et le volume du produit obtenu

Exercice 5 On fait brucircler 20g drsquoun eacutechantillon de charbon de bois dans du dioxygegravene on obtient 616g de dioxyde de carbone

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan 2) Deacuteterminer le pourcentage de carbone pur contenu dans le morceau de charbon

Exercice 6 Le dioxyde de soufre peut ecirctre preacutepareacute par action de sulfure de fer (pyrite) sur le dioxygegravene Il se forme en mecircme temps de lrsquooxyde de fer Fe2O3

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction 2) Quel volume de dioxyde de soufre peut-on espeacuterer obtenir agrave partir drsquoune tonne de pyrite Calculer alors la masse et le

volume de dioxygegravene neacutecessaire Les volumes gazeux sont mesureacutes dans les CNTP 3) Le rendement de la reacuteaction est en reacutealiteacute eacutegal agrave 80 Calculer le volume de dioxyde de soufre effectivement obtenu agrave

partir drsquoune tonne de pyrite Exercice 7

1) La combustion dans du dioxygegravene de 224cm3 drsquoun corps pur gazeux de formule CnH2n + 2 a donneacute 176g de dioxyde de carbone et de lrsquoeau

11 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction

12 Trouver la formule brute de lrsquohydrocarbure

13 Ecrire les formules de Lewis et deacuteveloppeacutee de ce composeacute

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2) La combustion complegravete dans du dioxygegravene de 1 litre drsquoun hydrocarbure gazeux de formule CxHy a neacutecessiteacute 5 litres de dioxygegravene et a donneacute 3 litres de dioxyde de carbone

21 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction

22 Trouver la formule brute de lrsquohydrocarbure Volumes gazeux mesureacutes dans les CNTP

Donneacutees en gmol-1 M(C) = 12 M(H) = 1 M(O) = 16 M(Fe) = 56 Exercice 8 On meacutelange 1g de poudre drsquoaluminium et 6g de diiode I2 La reacuteaction est amorceacutee par quelques gouttes drsquoeau (catalyseur)

a) On donne Al (Z=13) et I est un halogegravene Trouver la formule du produit formeacute en vous aidant des repreacutesentations de Lewis des atomes drsquoaluminium et drsquoiode

b) Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction c) La reacuteaction srsquoarrecircte par manque drsquoun des reacuteactifs Lequel calculer la masse du produit formeacute d) Quelle est la masse restante du reacuteactif en excegraves

Donneacutees M(Al)=27gmol M(I)=127gmol Exercice 9 Une essence drsquoautomobile a une masse volumique de 700kg m-3 On la suppose constitueacutee uniquement drsquooctane C8H18

a) Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la combustion de lrsquooctane dans le moteur de lrsquoautomobile en supposant qursquoil se forme du dioxyde de carbone et de lrsquoeau

b) Le reacuteservoir drsquoessence drsquoune automobile a une capaciteacute de 50L Lorsque toute lrsquoessence qursquoil contient est consommeacutee calculer

La masse de vapeur drsquoeau et de dioxyde de carbone rejeteacutee dans lrsquoatmosphegravere

La masse du dioxygegravene consommeacute

La masse drsquoair qui a circuleacute dans les tubulures du moteur sachant qursquoen nombre de moles la composition de lrsquoair est 80 de diazote N2 et 20 de dioxygegravene O2 On donne en gmol les masses molaires atomiques H 1 C 12 N 14 O 16 Exercice 10 Un meacutelange des deux alcanes propane (C3H8) et butane (C4H10) est soumis agrave une combustion eudiomeacutetrique en preacutesence de 112 cm3 de dioxygegravene Apregraves la combustion et le refroidissement des produits il se produit 68cm3 dioxyde de carbone(C02) et de lrsquoeau

1) Ecrire les eacutequations des reacuteactions qui ont lieu

2) Deacuteterminer la composition du meacutelange des alcanes sachant que tous les volumes sont mesureacutes dans les mecircmes conditions de tempeacuterature et de pression On donnera le volume de chacun des alcanes ainsi que le pourcentage (en quantiteacute de matiegravere) de chacun drsquoeux dans le meacutelange Exercice 11 On dispose drsquoun meacutelange drsquooxyde de fer II FeO et drsquooxyde de Fer III Fe2O3 de masse totale m=897g On fait reacuteagir ce meacutelange agrave haute tempeacuterature avec du dihydrogegravene Il se forme alors du Fer et de lrsquoeau

1) Ecrire les eacutequations bilan des deux reacuteactions 2) On obtient 292g drsquoeau et les deux oxydes ont disparu Deacuteterminer la composition initiale du meacutelange crsquoest-agrave-dire les

masses des deux oxydes

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GENERALITES SUR LES SOLUTIONS AQUEUSES

Donneacutees en gmol-1 M(C) = 12 M(H) = 1 M(O) = 16 M(Fe) = 56 M(Al) = 27 M(S) = 32 M(Na) = 23 M(N) = 14 M(Ca) = 40 M(Cl) = 355 Exercice 1 1) Donner les noms des ions suivants K+ Mg2+ Al3+ O2- SO4

2- H3O+ MnO4- Cr2O7

2- 2) Donner les formules des composeacutes ioniques dont les noms sont chlorure de potassium chlorure de magneacutesium

oxyde de magneacutesium carbonate drsquoaluminium nitrate drsquoargent Exercice 2 1) Quelle masse de sulfate drsquoaluminium Al2(SO4)3 faut-il dissoudre dans de lrsquoeau pour obtenir 500 cm3 drsquoune solution

de concentration 002 mol L-1 en ion Al3+ 2) Quelle est alors la valeur de la concentration en ion sulfate

Exercice 3 1) On dissout 5 g de cristaux de chlorure de sodium dans de lrsquoeau On complegravete par de lrsquoeau le volume agrave 500 mL

Trouver la concentration molaire C de la solution Calculer [Na+] et [Cl-] 2) On dispose de 200 mL drsquoune solution de sulfate de sodium de concentration molaire C = 210-2 molL-1

ndash Calculer la masse de sulfate de sodium Na2SO4 contenue dans la solution ndash Calculer [Na+] et [SO4

2-] Exercice 4 1) On dissout sans variation de volume 342 g de sulfate drsquoaluminium dans 500 mL drsquoeau

ndash Calculer la concentration massique puis la concentration molaire C de la solution ndash Calculer les concentrations molaires des ions aluminium et sulfate

2) On preacutepare 250 mL de solution de sulfate de potassium en dissolvant dans lrsquoeau 435 g de solide ionique K2SO4

ndash Calculer la concentration molaire de chacun des ions preacutesents en solution ndash Quel volume drsquoeau faut-il ajouter aux 250 mL de la solution preacuteceacutedente pour obtenir une solution telle que lrsquoon

ait [SO42-] = 002 molL Exercice 5 Une solution A de volume VA = 05 L contient 012 mol de nitrate de sodium Une solution B de volume VB = 15 L a eacuteteacute obtenue par dissolution dans lrsquoeau de 125g de nitrate de calcium solide ionique de formule Ca(NO3)2 1) On preacutelegraveve agrave la pipette 10 cm3 de la solution A Calculer le nombre de moles de chacun des ions preacutesents dans

cette prise drsquoessai 2) On meacutelange dans une fiole jaugeacutee 10 cm3 A 20 cm3 de la solution B et on complegravete avec de lrsquoeau jusqursquoagrave ce que

le volume total soit de 100 cm3 Calculer la concentration de chacun des ions dans cette derniegravere solution On donne masses molaires en gmol-1 nitrate de sodium 85 nitrate de calcium 164 Exercice 6

Compleacuteter le tableau

Formule C ( molL-1) [anion] (molL-1) [cation] (molL-1)

MgSO4 0035

CaCl2 0104

Na2CO3 027

Na3PO4 0063

FeCl3 057

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SOLUTIONS AQUEUSES ACIDES

Exercice 1 Questions des cours 1-1 Parmi des produits drsquousage courant utiliseacutes comme boissons condiments ou produits drsquoentretien meacutenager que vous reconnaissez distinguer ceux qui correspondent agrave des solutions acides 1-2 Rappeler leurs couleurs prises avec un indicateur coloreacute de votre choix 2-1 Que peut-on mettre en eacutevidence expeacuterimentalement lors de la dissolution du chlorure drsquohydrogegravene dans lrsquoeau 2-2 Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction qui accompagne cette mise en solution du chlorure drsquohydrogegravene dans lrsquoeau 3- Le chlorure drsquohydrogegravene est-il un composeacute ionique ou moleacuteculaire 4- Que se passe t-il quand on verse du nitrate drsquoargent dans une solution drsquoacide chlorhydrique 5-1 Peut-on identifier un acide au laboratoire en le goucirctant ou en le touchant 5-2 Que faut-il faire dans le cas eacutecheacuteant Exercice 2 Le gaz chlorure drsquohydrogegravene est un composeacute moleacuteculaire formeacute drsquoun atome drsquohydrogegravene et drsquoun atome de chlore il est obtenu en faisant reacuteagir agrave chaud de lrsquoacide sulfurique sur du chlorure de sodium On le recueille dans un flacon en plastique par deacuteplacement drsquoair 1- Ecrire la formule du gaz chlorure drsquohydrogegravene 2- Donner le scheacutema du montage 3- Comment pouvez-vous vous assurer que le flacon est entiegraverement rempli 4- Rappeler les proprieacuteteacutes du gaz chlorhydrique Exercice 3 Texte Scientifique solution acide et solution basique Preacuteparation des solutions drsquoinfusion drsquooseille du jus de citron du jus de tamarin de solution de lessive de cendre Mettons deux centimegravetres cubes de chaque substance dans un tube agrave essai Dans chaque tube versons quelques gouttes de BBT Nous disposons de deux tubes agrave essai lrsquoun contenant de lrsquoacide chlorhydrique et lrsquoautre de lrsquoeau distilleacutee avec chacun quelques gouttes de BBT Les tubes contenant lrsquoacide chlorhydrique la solution drsquoinfusion drsquooseille du jus de citron du jus de tamarin virent au jaune avec le BBT Le tube contenant la solution de lessive de cendre donne une coloration bleue avec le BBT tandis que lrsquoeau distilleacutee reste verte avec le BBT Questions 1- Que signifie BBT 2- Le titre du texte est-il conforme Si non ameacuteliorer ce titre 3- Comment preacutepare-t- on la solution drsquoinfusion drsquooseille le jus de citron 4- Comment preacutepare-t- on la solution drsquoacide chlorhydrique agrave partir drsquoune solution commerciale tregraves concentreacutee 5- Relever les solutions acides citeacutes dans ce texte

Exercice 4

1- Une solution de volume V = 250 mL est obtenue en dissolvant 12 mmol de saccharose dans de lrsquoeau Quelle est la

concentration molaire de saccharose 2- Quelle est la quantiteacute drsquoacide benzoiumlque contenue dans un volume V = 23 mL drsquoune solution drsquoacide benzoiumlque agrave la

concentration molaire C = 1510-2 molL-1 Exercice 5 1-1 Un adolescent doit absorber 75 mg de vitamine C de masse molaire M = 176 g mol par jour Quelle est la quantiteacute de vitamine C correspondante 1-2 Un jus de fruit contient de la vitamine C agrave la concentration molaire C = 23 mmolL-1Quel volume de jus de fruit un adolescent doit-il boire dans la journeacutee pour absorber sa quantiteacute quotidienne de vitamine C 2) Les boissons au cola contiennent de lrsquoacide phosphorique H3PO4 Leur concentration molaire en acide phosphorique est de lrsquoordre de 15 mmolL-1 Quelle est la concentration massique en acide phosphorique Exercice 6 1- Les boissons au cola contiennent de lrsquoacide phosphorique H3PO4 Leur concentration molaire en acide phosphorique

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est de lrsquoordre de 15 mmolL-1 Quelle est la concentration massique en acide phosphorique

2- Lrsquohextril est une solution de bain de bouche Le principe actif de ce meacutedicament est lrsquohexeacutetidine de formule brute

C21H45N3 Calculer sa concentration molaire sachant que sa concentration massique est 1 gL-1

Exercice 7

On a un meacutelange sous forme de poudre de cuivre de zinc et daluminium On ajoute de lacide chlorhydrique en excegraves agrave 105 g de ce meacutelange Apregraves reacuteaction il reste un reacutesidu solide de 24 g et le gaz qui sest deacutegageacute lors de lattaque par lacide occupe un volume de 566 L

1- Ecrire les eacutequations entre lacide chlorhydrique les meacutetaux attaquables

2- Quelle est la nature du gaz deacutegageacute Justifier votre reacuteponse

3- Calculer la composition du meacutelange en pourcentage massique

On donne M(Cu)=635 M(Al)=27 M(Zn)=654 g mol-1 volume molaire 224 Lmol-1 on rappelle que lrsquoacide nrsquoattaque pas le cuivre Exercice 8 1) Rappeler quelques consignes de seacutecuriteacute sur la consommation et lrsquoutilisation des produits acides 2) A quels ions sont dues les proprieacuteteacutes acides drsquoune solution 3) A 20degC 1 litre drsquoeau peut dissoudre 475L de chlorure drsquohydrogegravene si la dissolution srsquoeffectue sans variation de volume (Vm = 24 Lmol-1) 3-a) Calculer la concentration de la solution (H+ Cl-) 3-b) En deacuteduire la concentration des ions responsables agrave lrsquoaciditeacute de cette solution 3-c) Quelle la concentration des ions qui preacutecipite avec le nitrate drsquoargent

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SOLUTIONS AQUEUSES BASIQUES

Exercice1 1 Recopier et compleacuteter les phrases suivantes a) Dans une solution aqueuse dhydroxyde de sodium lion responsable de la basiciteacute est lion __________ lion __________ est lion Na+ b) Il faut toujours refermer un flacon de pastilles de soude et le conserver dans un endroit sec car ces pastilles absorbent lhumiditeacute de lair elles sont donc __________ Elles sont aussi deacuteliquescentes car les pastilles se __________ lentement dans cette humiditeacute c) Lhydroxyde de sodium est un produit corrosif car il peut exercer une action destructrice sur les __________ __________ Il faut donc porter des __________ pour le manipuler d) La solution dhydroxyde de sodium conduit le courant eacutelectrique Elle contient donc des __________ Lors de la dissolution leau a totalement __________ les moleacutecules dhydroxyde de sodium selon leacutequation bilan NaOH rarr ________ + ________ e) La solution de kheacutemeacute est une solution __________ car si on y ajoute quelques gouttes de __________ elle prend une coloration rose violaceacutee 2 Reacutepondre par vrai ou faux les phrases suivantes a) En preacutesence de BBT la solution de cendre prend la couleur bleue b) Les proprieacuteteacutes basiques de la soude sont dues aux ions Na+ c) Le cuivre et les ions hydroxyde forment un preacutecipiteacute bleu d) En meacutelangeant une solution de sulfate de zinc avec un tregraves gros excegraves de soude on obtient une solution e) En preacutesence de BBT le meacutelange formeacute de 1 mL dacide chlorhydrique deacutecimolaire et de 10 mL de soude molaire est bleu 3 Recopier les propositions justes et corriger celles qui sont fausses a) En meacutelangeant une solution de nitrate de cuivre et une solution de chlorure dhydrogegravene on obtient un preacutecipiteacute bleu dhydroxyde de cuivre b) Pour preacuteparer 1L de solution de soude agrave 01 molL-1 (deacutecimolaire) Abdoulaye pegravese 04g dhydroxyde de sodium exempt dhumiditeacute Il les introduit dans une fiole jaugeacutee de 1 L et complegravete jusquau trait de jauge avec de leau distilleacutee c) En meacutelangeant une solution de sulfate de fer (III) et une solution dammoniaque on obtient un preacutecipiteacute vert dhydroxyde de fer (III) d) En introduisant un excegraves de sulfate de zinc dans une solution dilueacutee de kheacutemeacute on obtient un abondant preacutecipiteacute blanc La solution de kheacutemeacute contient donc des ions OH- qui forment avec les ions Zn(II) un preacutecipiteacute de formule Zn(OH)2 e) En preacutesence de pheacutenolphtaleacuteine le liquide de batterie prend une coloration violette Si on ajoute 10 mL de solution de kheacutemeacute concentreacutee agrave 1 mL de liquide de batterie dilueacute en preacutesence de pheacutenolphtaleacuteine on obtient une solution incolore Exercice2

3- Votre professeur vous donne deux flacons A et B sans eacutetiquette contenant des solutions incolores et vous demande de les reconnaicirctre Pour cela il vous fait reacutealiser les tests suivants a) Donner le nom de la solution A en expliquant comment vous ecirctes arriveacute agrave cette conclusion

b) Donner le nom de la solution B en expliquant comment vous ecirctes arriveacute agrave cette conclusion 4- Sur les marcheacutes du Seacuteneacutegal on trouve un produit appeleacute kheacutemeacute Il se preacutesente sous la forme deacutecailles blanches et

est fortement corrosif Il est utiliseacute pour fabriquer du savon et comme produit de nettoyage a) Vous voulez preacuteparer 500 mL de solution aqueuse agrave 4 gL-1 de kheacutemeacute (solution A) Encadrer parmi la liste dappareils suivants ceux qui vous seront neacutecessaires balance ndash pipette de 5 mL ndash ballon rond de 500 mL ndash fiole jaugeacutee de 05L ndash entonnoir ndash pissette ndash fiole jaugeacutee de 100mL ndash gants de protection ndash spatule ndash eacuteprouvette gradueacutee de 1 L Deacutecrivez le mode opeacuteratoire de la dissolution b) Le marchand affirme que le kheacutemeacute est de la soude Proposez deux tests qui vont vous permettre de veacuterifier cette affirmation

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c) En supposant que laffirmation du marchand est vraie calculer la concentration molaire de la solution A d) Pour veacuterifier si le kheacutemeacute est de lhydroxyde de sodium pur Michel propose dintroduire assez de solution de sulfate de cuivre pour preacutecipiter tous les ions OH- contenus dans 100 mL de solution A puis de peser le preacutecipiteacute sec - Ecrire leacutequation bilan traduisant la reacuteaction de preacutecipitation - La masse de preacutecipiteacute obtenue apregraves filtration et seacutechage est m = 035 g Le kheacutemeacute est-il de lhydroxyde de sodium pur 3- Au cours dun repas Marcel affirme que le jus de bissap blanc quil est en train de boire est plus acide que le jus de tamarin que boit Demba Demba nest pas daccord Pour trancher ce diffeacuterend ils amegravenent les deux solutions au laboratoire et procegravedent au test suivant - Ils introduisent 50 mL de bissap blanc dans un beacutecher A et 50 mL de jus tamarin dans un beacutecher B Ils ajoutent 5 gouttes de BBT et 50 mL de solution de soude dilueacutee La solution contenue dans le beacutecher A se colore en vert alors que la solution contenue dans le beacutecher B se colore en bleu Ils en concluent que Marcel avait raison Justifier cette affirmation Donneacutees Masses molaires en gmol-1 H 1 - O 16 - Na 23 - Cu 635 Exercice3 On meacutelange -100mldrsquoune solution de soude 10-2molL-1 -et 200ml de solution drsquohydroxyde de calcium 10-3molL-1 Faites lrsquoinventaire des diffeacuterentes espegraveces en solution calculer les concentrations molaires respectives Exercice 4 On dispose de 5 mL drsquoune solution de potasse KOH Elle renferme en masse 25 de potasse pure Sa densiteacute par rapport agrave lrsquoeau est d = 13

1) Calculer la concentration molaire C de la solution On dilue la solution preacuteceacutedente agrave 15 litre Calculer la concentration molaire Crsquo de la nouvelle solution

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NOTION DE PH INDICATEURS COLORES

Exercice 1 Deacuteterminer les pH des solutions suivantes a) Acide chlorhydrique de concentration 210-2 molL-1 b) Acide nitrique de concentration 4510-3 molL-1 c) Soude de concentration 510-2 molL-1 d) Potasse de concentration 3110-4 molL-1 Les solutions sont prises agrave 25oC Exercice 2 La concentration des ions hydroxyde dans une solution aqueuse est eacutegale agrave 10-4molL-1 Calculer 1) La concentration des ions hydronium 2) Le pH de cette solution 3) Quelle est la couleur prise dans cette solution par - le BBT - la pheacutenolphtaleacuteine - lrsquoheacutelianthine Exercice 3 On dispose drsquoune solution de soude ( Na + + HO ndash ) de concentration de pH = 12 1 Calculer 11la concentration des ions oxonium 12 la concentration des ions hydroxyde 2 On veut diluer cette solution pour obtenir une solution agrave pH = 11 Pour cela on prend un volume v1 = 50 mL de la solution concentreacute et on ajoute de lrsquoeau Quel volume drsquoeau faut-il ajouter Exercice 4 Les questions sont indeacutependantes 1 A 60degC le pH de lrsquoeau pure est 65 Calculer les concentrations des ions hydronium et hydroxyde agrave cette tempeacuterature Calculer le produit ionique de lrsquoeau agrave cette tempeacuterature

2 A 50degC le produit ionique de lrsquoeau est 5610-14 Trouver agrave cette tempeacuterature le pH de lrsquoeau pure Exercice 5 Les questions sont indeacutependantes 1 A la tempeacuterature de 37 degC le pK e est eacutegal agrave 1372 a) Quel est le pH drsquoune solution neutre agrave cette tempeacuterature b) Un sang de pH eacutegal agrave 739 est-il neutre 2 A 10cm3 drsquoune solution de chlorure drsquohydrogegravene on ajoute 40cm3 drsquoeau et on obtient alors une solution de pH=27 Quelle est la concentration de la solution de chlorure drsquohydrogegravene initiale 3 on meacutelange 20cm3 drsquoune solution chlorhydrique de pH=31 avec 10cm3 de solution chlorhydrique de pH=23 Deacuteterminer le pH du meacutelange obtenu Exercice 6 Pour eacutevaluer le pH dune solution aqueuse (S) on effectue divers preacutelegravevements agrave lrsquoaide de beacutechers On ajoute ensuite dans chacun des beacutechers un indicateur coloreacute On obtient les reacutesultats suivants

Heacutelianthine Bleu de bromocreacutesol

Bleu de bromothymol

rouge de meacutethyle

couleur de la solution orange vert jaune orange

1) Evaluer le pH de la solution (S) en utilisant les reacutesultats ci-dessus et le tableau suivant

Indicateur Teinte Zone de virage Teinte

Heacutelianthine rouge 31 - 44 jaune

Bleu de bromocreacutesol jaune 38 - 54 bleu

Bleu de bromothymol jaune 60 ndash 76 bleu

rouge de meacutethyle rouge 42 ndash 62 jaune

2) Lrsquoutilisation de lrsquoun des indicateurs coloreacutes est superflue Quel est cet indicateur Expliquer 3) Apregraves deacutetermination du pH de la solution agrave lrsquoaide drsquoun pH-megravetre on calcule la valeur de la concentration en ions hydroxyde On trouve [OH-] = 210-10 molL-1 Quelle est la valeur mesureacutee du pH de la solution (S) Cette valeur est-elle en accord avec le reacutesultat obtenu agrave lrsquoaide des indicateurs coloreacutes

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hp 42

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IA RUFISQUE LYCEE DE KOUNOUNE

DEVOIR Ndeg1 DE

SCIENCES PHYSIQUES

Classe 2nde S 20152016

Dureacutee 2 heures

Prof MDiagne

Email diagnensisyahoofr

Exercice1 (6pts)

1) On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant 20g drsquohydrogegravene et 200g drsquooxygegravene apregraves

jaillissement de lrsquoeacutetincelle et refroidissement

c) Quelles sont la nature et la masse du gaz restant (2pts) d) Quelle est la masse drsquoeau obtenue (1pt)

2) a) Calculer le volume drsquohydrogegravene neacutecessaire pour faire disparaicirctre 200ml drsquooxygegravene (1pt)

b) Si le meacutelange srsquoeffectue dans les proportions ougrave VH=2VO exprimer le volume du meacutelange gazeux

en fonction du volume de dihydrogegravene (1pt)

c) calculer le volume de ce meacutelange gazeux (1pt)

Exercice2 (8pts)

Lrsquoenregistrement 1 ci-dessous repreacutesente dans le reacutefeacuterentiel terrestre les positions Ei drsquoun enfant en

rollers sur un tremplin Ces positions sont inscrites agrave intervalles de temps eacutegaux = 020 s agrave lrsquoeacutechelle 120783

120784

1- Sans effectuer de calculs quel est le qualificatif (rectiligne circulaire ou curviligne) que lrsquoon peut attribuer aux diffeacuterentes portions de trajectoire prise successivement par le mobile Justifier la reacuteponse (15pt)

2- Entre quels points le mouvement est-il rectiligne uniforme Calculer alors sa vitesse Repreacutesenter le

vecteur vitesse instantaneacute en 119959ሬሬԦ120783120782 en E10 (25pt= 05 +1+1) 3- Calculer sa vitesse moyenne entre E0 et E6 (1pt) 4- Deacuteterminer les valeurs de 119959120785 et 119959120783120790 vitesses instantaneacutees du point E aux instants t3 et t18 Repreacutesenter

les vecteurs vitesse 119959ሬሬԦ120785 et 119959ሬሬԦ120783120790 (3pts)

NB Repreacutesenter ces vecteurs vitesse en utilisant comme eacutechelle 1 cm 2 ms-1

Exercice3 (6pts)

Un disque horizontal tourne autour drsquoun axe vertical ∆ passant par son centre O Une petite lampe dont

le filament est quasi ponctuel est fixeacute sur le disque agrave la distance d=25cm du centre Elle eacutemet des

eacuteclairs tregraves brefs seacutepareacutes par des intervalles de temps eacutegaux τ =002s La figure suivante

(lrsquoenregistrement 2) reproduit la photographie des positions successives L1 L 2 helliphellip de la lampe au cours

de son mouvement agrave lrsquoeacutechelle120783

120783120782

1) Quelle est la nature du mouvement de la lampe (05pt) 2) Deacutefinir la peacuteriode et la freacutequence (1pt) 3) Calculer la peacuteriode la freacutequence et la vitesse angulaire de rotation du disque (15pt) 4) Quelle est la vitesse de la lampe (1pt)

5) Dessiner le vecteur vitesse de la lampe aux points L1 L5 et L8 en prenant pour eacutechelle 1cm rarr 1ms (15pt) Le vecteur vitesse est-il constant au cours du mouvement (05pt)

hp 43

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Document agrave rendre avec la copie

Classe 2nde S

Preacutenom(s) Nom

Lrsquoenregistrement 1

Lrsquoenregistrement 2

hp 44

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LYCEE TAMBA COMMUNE Anneacutee scolaire 2011-2012 Classes 2nde SA 2nde SB et 2nde SC Prof MDIAGNE-MCOULIBALY

DEVOIR DE SCIENCES PHYSIQUES NdegI IDU PREMIER SEMESTRE

Exercice1 1-1 Donner la structure eacutelectronique la formule eacutelectronique et le scheacutema de Lewis

des eacuteleacutements suivants F(Z=9) Na(Z=11) Mg(Z=12) Ca (Z=20) 1-2 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode du tableau de classification appartient chaque eacuteleacutement

1-3 Quels ions ont ndashils tendance agrave donner Exercice2

Soit 119927120783120787120785120785 un noyau de lrsquoatome de phosphore

2-1 Deacuteterminer le nombre de protons de neutrons et drsquoeacutelectrons de lrsquoatome

2-2 Calculer la masse du noyau et celle de lrsquoatome Faire la comparaison 2-3 Quelle est la charge de lrsquoatome 2-4 Quelle est la charge du noyau

2-5 Donner la formule eacutelectronique du phosphore son scheacutema de Lewis et sa place dans le tableau de classification peacuteriodique

Donneacutees mpasympmnasymp167 10-27kg=1u meacute=91 10-31kg e=charge eacuteleacutementaire=1610-

19C Exercice3

Une bille de poids P = 50N est maintenue en eacutequilibre le long drsquoun plan inclineacute drsquoun angle α = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontal agrave lrsquoaide drsquoun fil (voir figure)

3-1 Faire le bilan des forces qui srsquoexercent sur la bille

3-2 Repreacutesenter ces forces sans tenir compte de lrsquoordre de

Grandeur On preacutecisera si la force consideacutereacutee est une

force de contact ou agrave distance

3-3 En choisissant un repegravere orthonormeacute dont lrsquoaxe xrsquox est

parallegravele au plan inclineacute et orienteacute vers le haut et un axe yrsquoy orienteacute aussi vers le haut deacuteterminer les coordonneacutees

de chaque force dans ce repegravere

3-4 Sachant que la somme vectorielle de ces forces est nulle Calculer alors lrsquointensiteacute de

la tension du fil et de la reacuteaction du plan

hp 45

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3-5 Quelles sont les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par la bille sur le plan inclineacute

Repreacutesenter cette force sur un autre scheacutema Exercice4

Dans le repegravere (O119946Ԧ119947Ԧ) sont repreacutesenteacutees des forces 119917ሬሬԦ1 119917ሬሬԦ2et 119917ሬሬԦ 3 avec F1=10N F2=15N

et F3=20N 4-1 Deacuteterminer les coordonneacutees de chaque force

4-2 En deacuteduire les coordonneacutees de 119917ሬሬԦ reacutesultante des trois forces On donne 120630=30deg y

119917ሬሬԦ2 120630 119946Ԧ

xrsquo 119947Ԧ 119917ሬሬԦ1 x

119917ሬሬԦ 3

Complexe Islamique Daroul Imane 20162017 Dureacutee 3H

Prof MDiagne

2nde S

COMPOSITION DE SCIENCES PHYSIQUES DU 1ER SEMESTRE CHIMIE (8points)

Exercice1 (5pts) Donneeacute mpasymp 119950n= 16710-27kg meacute=9110-31kg

Soit deux espegraveces chimiques repreacutesenteacutees par 119935119937120783119912120783

1 et 119935119937120784119912120784

2

1- La charge eacutelectrique du noyau X1 est eacutegale agrave 19210-18C 11 Deacuteterminer la valeur du numeacutero atomique Z1 de lrsquoespegravece X1

12 La masse du noyau de X1 est eacutegale agrave 400810-26kg Deacuteterminer le nombre de masse de A1 de lrsquoespegravece X1 En deacuteduire le nombre de neutrons N1 qursquoil contient

2- Sachant que X2 est isotope de X1 et que le nombre de neutron N2 de lrsquoespegravece X2 est tel que N2=N1 +2 Exprimer le nombre de masse A2 en fonction de N1 et de Z1 puis calculer A2

3- Etablir la formule eacutelectronique de lrsquoeacuteleacutement X2 dans quelle peacuteriode et dans quelle colonne de la classification se trouve lrsquoeacuteleacutement correspondant identifier lrsquoeacuteleacutement par

son symbole et son nom Exercice2 (3pts)

1) Ecrire les formules de Lewis des atomes suivants hydrogegravene (Z=1) carbone(Z=6)

oxygegravene(Z=8) chlore(Z=17) et soufre(Z=16) 2) Ecrire les formules de Lewis puis les formules deacuteveloppeacutees des composeacutes suivants

H2O2 H2SO4 H2CO3 PCl3 C3H6 3) Compleacuteter le tableau suivant

Nom du composeacute Formule ionique Formule statistique

Carbonate de helliphelliphellip (2Li+ + 119914119926120785120784minus)

Sulfate drsquoammonium

Phosphate de helliphelliphellip Ca3(PO4)2

( Al3+ + 3Cl-)

Oxyde de magneacutesium

Physique (12points)

hp 46

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Exercice1 (4 pts) Un solide (S) de poids P=5N accrocheacute comprime un ressort de raideur k=100Nm

repose sans frottement sur une table inclineacute drsquoun angle 120514 =30deg par rapport agrave lrsquohorizontale La direction du ressort du ressort est parallegravele au plan inclineacute

1) Repreacutesenter les forces suivantes (15pt)

a) La reacuteaction 119825ሬሬԦ que la table exerce sur lrsquoobjet

b) La tension 119827ሬሬԦ que le ressort exerce sur lrsquoobjet

c) Le poids 119823ሬሬԦ que la terre exerce sur lrsquoobjet

2) Sachant que 119823ሬሬԦ + 119827ሬሬԦ + 119825ሬሬԦ =119822ሬሬԦ deacuteterminer les intensiteacutes de 119827ሬሬԦ et de 119825ሬሬԦ (2 pts) 3) En deacuteduire lrsquoallongement x du ressort (05 pt)

Exercice 2(4pts)

On eacutetalonne un ressort agrave lrsquoaide de diffeacuterentes masses marqueacutees On note l O la longueur agrave vide du ressort On dresse le tableau ci-dessous m(g) 150 300 550 700 900

l (cm) 12 20 32 42 52

1) Repreacutesenter la courbe P=f(l) en prenant g=10Nkg (1pt)

Echelle En abscisse 1cm pour l =4cm En ordonneacutee 1cm pour 05N 2) En deacuteduire une relation entre P et l (1pt)

3) Deacuteterminer la longueur agrave vide du ressort et sa constante de raideur k (1pt) 4) Quelle doit ecirctre la longueur du ressort pour une masse m=490g en deacuteduire

lrsquoallongement correspondant (1pt)

Exercice 3(4pts) Une table agrave coussin drsquoair permet drsquoeacutetudier le mouvement drsquoun solide

On a repreacutesenteacute ci-dessous les traceacutes donneacutes par deux solides A et B en mouvement sur la table La dureacutee seacuteparant deux points conseacutecutifs est de 10ms

Voici agrave lrsquoeacutechelle 120783

120783120782 la repreacutesentation des enregistrements

1) Indiquer pour chaque essai la nature du mouvement du solide Justifier (1pt) 2) Calculer la vitesse du solide A en ms arrondi agrave 001pregraves (1pt) 3) Le solide B se deacuteplace de B0 agrave B5

a) Calculer la vitesse moyenne entre B2 et B3 (1pt) b) Deacuteterminer les caracteacuteristiques du vecteur vitesse instantaneacutee du solide B au point B4

(1pt)

hp 47

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Fin de sujet

Complexe islamique Daroul Imane Anneacutee Scolaire 2016 - 2017

MDIAGNE 120784119951119941 119930

DEVOIR 1 DE SCIENCES PHYSIQUES ( SEMESTRE 2 02 HEURES)

EXERCICE 1 (5points)

On dispose drsquoune masse de 258g de fer que lrsquoon fait brucircler dans un flacon de dioxygegravene dont le volume

est 500cm3 Il se forme alors de lrsquooxyde magneacutetique de fer( Fe3O4 )

La masse volumique du dioxygegravene est eacutegale agrave 12gL-1 dans les conditions de lrsquoexpeacuterience

1- Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction

2- Dresser le tableau drsquoavancement permettant drsquoeacutetudier la transformation

3- Deacuteterminer lrsquoavancement maximale xmax Quel est reacuteactif utiliseacute en deacutefaut

4- Calculer la masse de lrsquooxyde magneacutetique de fer formeacutee

5- Quelle est la masse restante du reacuteactif en excegraves

6- En reacutealiteacute il se forme une masse m2=2g de lrsquooxyde magneacutetique de fer Calculer le rendement η de

cette reacuteaction M(Fe)=56gmol-1

Exercice2 (3points)

Equilibrer les eacutequations suivantes

a) NH3 + O2 rarr NO + H2O

b) CO + Fe3O4 rarr CO2 + Fe

c) Fe + H3O+ Fe2+ + H2 + H2O

hp 48

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d) CnH2n + O2 rarr CO2 + H2O

Exercice3 (6points)

Une tension parallegravele au plan inclineacute est appliqueacutee en

A sur la circonfeacuterence dun disque de masse M = 4 kg

et de rayon R = 10 cm Si le disque roule sans glisser

autour de I (point de contact entre le plan inclineacute et le

disque)

1- En appliquant le theacuteoregraveme des moments quelle

doit ecirctre la valeur de la tension dans la corde

on donne g=10Nkg

2- Donner les caracteacuteristiques de 119929ሬሬԦ au point I

Exercice4 (6points)

Une poutre OC de poids P=100 N et de longueur L

supporte une charge de Prsquo=300 N agrave son extreacutemiteacute droite

en C Un cacircble AB relieacute agrave un mur maintient la poutre en

eacutequilibre

(a) En appliquant le theacuteoregraveme des moments quelle doit

ecirctre la tension dans le cacircble (axe est en O)

(b) Quelles sont les composantes (horizontale et verticale) de la force exerceacutee par le mur sur la

poutre

PRENOM NOM COMPLEXE ISLAMIQUE DAROUL IMANE CLASSE 2S

Juillet 2017 Dureacutee 3 h 30 Prof MDiagne

C O M P O S I T I O N N deg 2 d e S P

TOUT DOCUMENT INTERDIT Lrsquousage de calculatrices scientifiques agrave meacutemoire est autoriseacute

Les reacutesultats numeacuteriques doivent ecirctre preacuteceacutedeacutes drsquoun calcul litteacuteral La preacutesentation et la reacutedaction font partie du sujet et interviennent dans la notation

CHIMIE

Exercice 1 sur 4 points On reacutealise un meacutelange drsquooxyde de fer Fe2O3 et de poudre drsquoaluminium puis on deacuteclenche la reacuteaction on obtient du fer Fe et de lrsquooxyde drsquoaluminium Al2O3

1 Ecrire et eacutequilibrer lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction (05 point) 2 Quelles masses drsquooxyde de fer et drsquoaluminium pris en proportions stœchiomeacutetriques faut-il meacutelanger pour obtenir 196 g de fer (1 point) 3 On fait reacuteagir 200 g drsquooxyde de fer et 85 g drsquoaluminium 31 Quel est le reacuteactif limitant Justifier (1 point) 32 Calculer les masses des produits formeacutes et du reacuteactif restant (15 point) Donneacutees Masses molaires atomiques en gmol Fe 56 O 16 Al 27 Exercice 2 sur 4 points

hp 49

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Une solution A de volume VA=05L contient 012 mol de nitrate de sodium (NaNO3)Une solution B de volume VB=15L a eacuteteacute obtenue par dissolution dans lrsquoeau de 492 g de nitrate de calcium solide ionique de formule Ca(NO3)2 1 Calculer la concentration molaire de la solution A (05 point) 2 Calculer la concentration molaire de la solution B (05 point) 3 Ecrire les diffeacuterentes eacutequations de dissolution (1 point) 4 On meacutelange dans une fiole jaugeacutee 10cm3 de la solution A et 20cm3 de la solution B et on complegravete avec de lrsquoeau jusqursquoagrave ce que le volume total soit de 100cm3

41 Calculer la concentration molaire de chacun des ions preacutesents dans le meacutelange (15 point) 42 Veacuterifier la neutraliteacute eacutelectrique du meacutelange (05 point) Donneacutees Masses molaires atomiques en gmol Na 23 O 16 S 32 Ca 40 N 14

PHYSIQUE Exercice 1 sur 35 points Une tige homogegravene OA de masse m=100g de longueur l peux tourner dans un plan vertical autour drsquoun axe

horizontal (∆) passant par O un fil accrocheacute en un point B tel que BA = 120783

120785 OA exerce sur la tige une tension T

horizontale lrsquoeacutequilibre la tige forme un angle α=45deg avec la verticale

1 Repreacutesenter toutes les forces qui srsquoexercent sur la tige (075 points) 2 Calculer la tension du fil (15 points) 3 Deacuteterminer les caracteacuteristiques de la reacuteaction de lrsquoaxe en O sur la tige (125 points)

Exercice 2 sur 3 points On considegravere le circuit eacutelectrique ci-dessous On donne I = 15 A I1= 05 A I3 = 04 A et I5 = 06 A

11 Deacuteterminer les intensiteacutes I2 I4 I6 I7 I8 (125 points) 12 Quel est le nombre drsquoeacutelectrons fourni par le geacuteneacuterateur en une seconde (025 point) 2 On place un ampegraveremegravetre dans le circuit pour mesurer lrsquointensiteacute du courant principal I Sachant que lrsquoampegraveremegravetre

de classe 15 comportent 150 divisions et possegravede les calibres suivants 05A 1A 2A et 5A 21 Quel est le calibre le mieux adapteacute pour la mesure de lrsquointensiteacute du courant principal Justifier(05 point) 22 Trouver la lecture correspondante (05 point) 23 Calculer lrsquoincertitude absolue ΔI et lrsquoincertitude relative (05 point)

Exercice 3 sur 55 points Partie A

hp 50

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Dans une partie de circuit repreacutesenteacute ci-dessous on a mesureacute les tensions suivantes UAB = 20 V UAC = 60 V UAE = 48 V et UAD = 80 V 1 Preacuteciser sur le scheacutema le branchement et les bornes du voltmegravetre pour mesure la tension UAC 2 Le multimegravetre utiliseacute possegravede plusieurs calibre 1 000 V 200 V 20 V 2 V et 200 mV Quel est le calibre le mieux adapteacute agrave la mesure de UAC 3 Repreacutesenter les flegraveches correspondant aux tensions UAC et UAE 4 Calculer la valeur des tensions UBC UBE UDE UCD et UEC Partie B

1- Un geacuteneacuterateur est relieacute agrave la voie A de lrsquooscilloscope On visualise quelques oscillogrammes (voir ci-dessous) Faire correspondre le nom du geacuteneacuterateur utiliseacute (pile geacuteneacuterateur de tension sinusoiumldale geacuteneacuterateur de tension alternative)

2- Pour chaque oscillogramme deacuteterminer la valeur de la tension maximale du geacuteneacuterateur 3- Pour chaque oscillogramme donner la peacuteriode T apregraves lrsquoavoir deacutefinie et calculer la freacutequence

hp 51

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Page 7: D’EVALUATIONS SECONDE S - e-monsite

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7

Exercice 6 Une bille de poids P = 50N est maintenue en eacutequilibre le long drsquoun plan inclineacute drsquoun angle α = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontal agrave lrsquoaide drsquoun fil (voir figure)

1- Faire le bilan des forces qui srsquoexercent sur la bille 2- Repreacutesenter ces forces sans tenir compte de lrsquoordre de Grandeur

On preacutecisera si la force consideacutereacutee est une force de contact ou agrave distance 3- En choisissant un repegravere orthonormeacute dont lrsquoaxe xrsquox est parallegravele au plan inclineacute et orienteacute vers le haut et un axe yrsquoy

orienteacute aussi vers le haut deacuteterminer les coordonneacutees de chaque force dans ce repegravere 4- Sachant que la somme vectorielle de ces forces est nulle calculer alors lrsquointensiteacute de la tension du fil et de la reacuteaction

du plan 5- Quelles sont les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par la bille sur le plan inclineacute Repreacutesenter cette force sur un

autre scheacutema Exercice7 Un solide situeacute sur un plan inclineacute AB est soumise aux forces suivantes la

force de pesanteur 119927ሬሬԦ la force de traction 119917ሬሬԦ et la reacuteaction normale du support

119929ሬሬԦ119925

1) Exprrimer les normes de 119917ሬሬԦ et de 119929ሬሬԦ119925 en fonction de celle de 119927ሬሬԦ sachant que

119917ሬሬԦ + 119927ሬሬԦ + 119929ሬሬԦ119925=120782ሬሬԦ 2) Faire lapplication llumeacuterique pour P=1OO N 120637 =100 et α=30deg

Exercice 8 Un disque homogegravene de centre O repose contre un mur vertical tout en eacutetant maintenu par une double tige OA de masse neacutegligeable

1) Faire lrsquoinventaire des forces appliqueacutees au disque et les repreacutesenter 2) Repreacutesenter eacutegalement sur un autre scheacutema les forces qui srsquoexercent sur le mur Le contact entre

le disque et le mur est sans frottement Exercice 9 Bilan des forces agissant sur un systegraveme

Une locomotive (L) tracte un wagon (W) sur des rails faiblement inclineacutes drsquoun angle par rapport agrave lrsquohorizontale (figure ci-contre) Les forces de contact exerceacutees par les rails sur les roues motrices de la locomotive sont inclineacutees vers lrsquoavant et les forces de contact exerceacutees par les rails sur les roues du wagon sont inclineacutees vers lrsquoarriegravere On suppose par ailleurs que les actions exerceacutees par lrsquoair sur la locomotive et sur le wagon sont modeacuteliseacutees par deux forces horizontales (lrsquoune de valeur FL agissant sur la locomotive et lrsquoautre de valeur FW agissant sur le wagon) 1- On choisit le systegraveme locomotif (L) 11- Preacuteciser les systegravemes avec lesquels la locomotive est en interaction de contact en interaction agrave distance 12- Repreacutesenter sans consideacuteration drsquoeacutechelle les forces appliqueacutees agrave la locomotive 2- On choisit le systegraveme wagon (W) Reacutepondre aux mecircmes questions 1- 3- On choisit en fin le systegraveme global locomotive ndash wagon Reacutepondre aux mecircmes questions 2- Exercice 10 On eacutetudie lrsquoallongement x drsquoun ressort eacutelastique en fonction de lrsquointensiteacute F de la force exerceacutee agrave son extreacutemiteacute On trouve les valeurs numeacuteriques suivantes le domaine drsquoeacutelasticiteacute du ressort eacutetant donneacute par x le 30cm

F(N) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

x(mm) 0 26 52 80 107 133 160 186 215 240 265

1) Tracer la courbe T = f(x) courbe drsquoeacutetalonnage du ressort 2) Calculer la constante de raideur k du ressort 3) Quel est lrsquoallongement du ressort si on lui applique une force drsquointensiteacute 52 N Puis une force drsquointensiteacute 15N

Commenter les reacutesultats

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8

LA MASSE LE POIDS LA RELATION ENTRE POIDS ET MASSE

Exercice 1 Pour deacuteterminer la masse volumique du plomb on eacutequilibre successivement la tare par

- un flacon plein drsquoeau + plomb + 6337g

- le flacon plein drsquoeau +39719g

- le flacon plein drsquoeau mais contenant le plomb +9273g 1- Scheacutematiser ces trois eacutetats drsquoeacutequilibre 2- Deacuteterminer la masse et le volume du plomb 3- En deacuteduire la masse volumique et la densiteacute du plomb

Exercice 2 1) Consideacuterons une bouteille de 1 L rempli drsquoeau Sachant que la masse volumique de lrsquoeau est 1000 kgm3 calculer la

masse drsquoeau qursquoelle contient 2) On place cette bouteille dans un congeacutelateur Sachant sue la masse volumique de la glace est 915 kgm3 calculer le

volume de glace obtenu Conclure 3) Trouver la densiteacute de la glace

Exercice 3 Nous travaillons dans les conditions ougrave les masses volumiques sont pour lrsquoor micro0 = 193103 kgm3 et pour lrsquoargent microa = 105103 kgm3

1) Quelle est la masse drsquoun objet en or de volume Vo = 21 cm3 2) Quel est le volume Va drsquoun objet en argent de mecircme masse 3) On reacutealise un alliage avec ces deux objets en or et argent En admettant que le volume total obtenu lors de la

fabrication soit eacutegal agrave la somme des volumes de chaque constituant en deacuteduire la masse volumique de lrsquoalliage Exercice 4 Le laiton est un alliage de zinc et de cuivre La masse volumique du zinc est de 71kgL et celle du cuivre 89kgL

1) Sachant que le laiton renferme en masse 40 de zinc Deacuteterminer la masse du zinc et du cuivre preacutesente dans 1g du laiton

2) On admettra que le volume du laiton est eacutegal agrave la somme des volumes du zinc et du cuivre

2-1 Trouver le volume du zinc et le volume du cuivre 2-2 Trouver la masse volumique du laiton

Exercice5 Le chrome est un constituant essentiel de lrsquoacier Cest un meacutetal brillant qui reacutesiste agrave la corrosion Sa densiteacute est eacutegale agrave 7 19 1- Quelle est sa masse volumique en gcm3 et en gL on donne 120646119942119938119958 = 1 gmL 2- On dispose dun morceau de chrome dont on veut mesurer le volume Pour cela on le plonge dans une eacuteprouvette gradueacutee (tube gradueacute) contenant 500ml deau a- Le morceau de chrome flotte-t-i I agrave la surface de leau ou cou le-t- i I dans leau justifier b- Le volume de leacuteprouvette est agrave preacutesent 5625 ml En deacuteduire le vo lume du morceau de chrome c- Calculer la masse du morceau de chrome en g puis en kg Exercice 6

1) Quel est agrave Dakar le poids drsquoune bille de masse eacutegale agrave 50grammes On prendra g = 970Nkg 2) La masse de Moussa est de 60kg Quel est son poids agrave Dakar Quel est son poids sur la lune On prendra Intensiteacute du

champ de pesanteur a la surface de la lune gL = 162Nkg

3) 2

0 2( )

Rmg mg

R h

Le poids drsquoun corps varie avec lrsquoaltitude h selon la relation

m est la masse du corps g est lrsquointensiteacute de pesanteur agrave lrsquoaltitude h R = rayon de la terre = 6400km g0 = intensiteacute de pesanteur au sol = 98Nkg A quelle altitude le poids drsquoun corps vaut il le quart de sa valeur au sol Exercice 7

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On reacutealise une expeacuterience sur la planegravete Mars en mesurant agrave lrsquoaide drsquoun dynamomegravetre le poids de quelques objets dont les reacutesu ltats sont consigneacutes dans le tableau ci-dessous

Masse (kg) 05 15 3 7 10

Poids (N) 185 555 111 259 37

1) Tracer la courbe P = f (m) En deacuteduire une relation liant ces deux grandeurs On prendra pour eacutechelle 1 cm 2 kg et 1cm 5 N

2) Deacuteterminer le poids drsquoune masse de 65 kg sur Mars 3) Quelle est la masse drsquoun objet de poids 35 N sur Mars

Exercice 8 On eacutetalonne un ressort agrave spires non jointives agrave lrsquoaide de diffeacuterentes masses marqueacutees On note l la longueur du ressort On reacutealise le tableau de mesures ci-dessous

m (g) 150 300 550 700 900

l (cm) 12 20 32 42 52

1- Repreacutesenter P = f (l) en prenant g = 10NKg Echelle 1cm pour l = 4cm 1cm pour 05N

2- Trouver la relation affine qui lie P agrave l 3- Quelle est la longueur agrave vide l0 du ressort 4- Quelle est la constante de raideur K du ressort 5- On applique agrave lrsquoextreacutemiteacute du ressort une force drsquointensiteacute 25N Quel est lrsquoallongement provoqueacute

Exercice 9 A- Etalonnage drsquoun ressort

( )T f aLa courbe drsquoeacutetalonnage drsquoun ressort agrave spires non jointives est

Trepreacutesenteacutee sur la figure 1 est la tension du ressort a son allongement

1) Calculer la raideur k du ressort 2) Deacuteduire de la courbe lrsquoallongement a1 du ressort lorsque la norme de la tension

Test = 025 N

B- Etude theacuteorique Le ressort agrave spires non jointives de raideurs k a une longueur agrave vide 0 = 22 cm

1) Calculer la longueur 1 64T N1 du ressort quand la tension qursquoil exerce a pour intensiteacute

2) Quelle est lrsquointensiteacute de la tension qursquoil exerce quand sa longueur est 2 = 287 N C- Inertie sur un plan inclineacute

Un objet de masse m accrocheacute au ressort repose sans frottement sur une

table inclineacute drsquoun angle = 30deg comme lrsquoindique la figure 2 Le ressort fait

avec la verticale un angle = 45deg et que dans cette position il reste allongeacute g = 10 Nkg

1) Repreacutesenter les forces suivantes

1-1 RLa reacuteaction de la table exerce sur lrsquoobjet

1-2 TLa tension que le ressort exerce sur lrsquoobjet

1-3 PLe poids que la terre exerce sur lrsquoobjet

2) La longueur du ressort est = 348 cm

2-1 Calculer lrsquointensiteacute de la tension exerceacutee par le ressort sur lrsquoobjet

2-2 0T P R Sachant que deacuteterminer apregraves avoir projeteacute la relation vectorielle dans le repegravere de la figure 3 lrsquointensiteacute R de la reacuteaction ainsi que la masse m de lrsquoobjet

2-3 En deacuteduire les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par lrsquoobjet sur le ressort Faire un scheacutema

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EQUILIBRE DrsquoUN SOLIDE SOUMIS A DES FORCES NON PARALLELES

Exercice 1 Une charge de 500 N est suspendue agrave un crochet qui est maintenu par deux cacircbles AB et AC (voir figure 01) Deacuteterminer la tension des cacircbles AB et AC Exercice 2 Une eacutetagegravere est constitueacutee par une planche

homogegravene de masse m = 2 kg de longueur OA = = 30 cm

Elle est fixeacutee au mur vertical par une articulation drsquoaxe horizontal (voir figure 02) La planche est retenue par un cacircble

60CAOAC On donne g = 98 Nkg Deacuteterminer agrave lrsquoeacutequilibre la tension du fil AC et la reacuteaction du mur en O Exercice 3 Une sphegravere homogegravene de rayon r = 12 cm et de masse m = 25 kg est maintenue le long drsquoun mur vertical parfaitement lisse par un fil AB de longueur L = 40 cm et de masse neacutegligeable 1deg Calculer lrsquoangle α que fait le fil avec le mur 2deg Repreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur la sphegravere et calculer leur intensiteacute Exercice 4

Une sphegravere homogegravene plein de rayon r = 008m et de masse volumique micro = 08gcm3 est maintenu en eacutequilibre le long drsquoun plan parfaitement lisse inclineacute de α = 40deg sur lrsquohorizontal par un fil AB de longueur l = 25cm de masse neacutegligeable

1) Calculer lrsquoangle β que fait le fil avec le plan inclineacute 2) Repreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur la sphegravere 3) Calculer en utilisant le repegravere inclineacute sur la figure la norme de chacune des

forces g =10Nkg

Exercice 5 Un corps (C) de poids P = 20 N repose sans frottement sur un plan inclineacute faisant un angle α = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontale Il est maintenu fixe agrave lrsquoaide drsquoun ressort de masse neacutegligeable de raideur k = 500 Nm-1 de longueur initiale l0 = 20 cm et faisant un angle β = 15deg par rapport au plan inclineacute(P)

1) Repreacutesenter les forces exerceacutees sur le corps (C) 2) Ecrire la condition drsquoeacutequilibre du corps (C)

3) Deacuteterminer la valeur de la tension du ressort 119931ሬሬԦ 4) Deacuteduire sa longueur L

5) En reacutealiteacute les frottements ne sont pas neacutegligeables et sont eacutequivalentes agrave une force 119943ሬԦ parallegravele au plan inclineacute et dirigeacutee vers le haut La valeur de la tension du ressort est dans ce cas 119931prime = 84 N

Ecrire la nouvelle condition drsquoeacutequilibre du corps (C) et deacuteduire la valeur de la force de frottement 119943ሬԦ Exercice 6 On considegravere le dispositif ci-dessous (voir fig2) Un ressort de constante de raideur K=50Nm-1 est fixeacute en A Un solide de masse m=1Kg est accrocheacute agrave lrsquoextreacutemiteacute B Lrsquoaxe du ressort est maintenu en eacutequilibre suivant la ligne de plus grande pente drsquoun plan inclineacute de α=45deg par rapport au plan horizontal 1-Repreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur le solide ( les frottements sont supposeacutes nuls ) 2-Deacuteterminer les intensiteacutes de ces forces Calculer la diminution de longueur x du ressort 3-On reprend le dispositif preacuteceacutedent en le modifiant comme le montre la figure 3 Le fil est inextensible de masse neacutegligeable et passe sur la gorge drsquoune poulie (C) Quelle doit ecirctre la valeur de mrsquo pour que le ressort ne soit ni allongeacute ni comprimeacute

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Exercice 7

Un solide S de masse m = 100 kg peut glisser sans frottement le long drsquoun plan inclineacute drsquoangle = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontale Il est relieacute par un cacircble de masse neacutegligeable parallegravele au plan inclineacute passant par une poulie sans frottement agrave un contrepoids C de masse mrsquo C peut glisser

sans frottement sur un plan inclineacute drsquoun angle = 20deg sur lrsquohorizontale Deacuteterminer la valeur de mrsquo reacutealisant lrsquoeacutequilibre de lrsquoensemble Donner la tension du cacircble Exercice 8 Une spheacutere homogegravene de rayon r = 8 cm et de masse m = 15 est maintenue le long drsquoun plan parfaitement lisse inclineacute drsquoun angle α = 40deg par un fil AB de longueur L =25 cm de masse neacutegligeable 1deg Calculer lrsquoangle β que fait le fil avec le plan inclineacute 2degRepreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur la sphegravere 3deg Calculer en utilisant le repegravere indiqueacute sur la figure la norme de chacune des forces Exercice 9 On veut mesurer le poids P dun solide S sans dynamomegravetre ni balance On reacutealise le montage de la figure ci-dessous ougrave un solide S est maintenu en eacutequilibre par deux fils C1 et C2 Le fil C1 dont lrsquoautre est maintient une masse m passe par la gorge drsquoune poulie Leacutequilibre seacutetablit dans la position indiqueacutee sur la figure Les fils C1 et C2 ont des masses neacutegligeables La masse utiliseacutee pour reacutealiser leacutequilibre est m = 500 g On prendra g = 10Nkg

1) Faire lrsquoinventaire des forces qui srsquoappliquent le solide S 2) Ecrire la condition drsquoeacutequilibre de S 3) Deacuteterminer les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par la masse m sur le solide S 4) Deacuteterminer les caracteacuteristiques du poids du solide et de la force exerceacutee par le fil C2 sur S

Exercice 10 Equilibre drsquoun iceberg Rappel Theacuteoregraveme drsquoArchimegravede laquo tout corps immergeacute dans un fluide subit de la part de celui-ci une pousseacutee verticale de bas vers le haut eacutegale au poids du fluide deacuteplaceacute raquo

On considegravere un iceberg de volume total V et de volume eacutemergeacute Vrsquo 1) Scheacutematiser lrsquoiceberg dans son eacutetat drsquoeacutequilibre (les 34 de sa hauteur sont immergeacutes) 2) Faire le bilan des forces appliqueacutees agrave lrsquoiceberg Repreacutesenter ces forces sans consideacuteration drsquoeacutechelle

3) Enoncer la condition drsquoeacutequilibre de lrsquoiceberg En deacuteduire lrsquoexpression de V en fonction de e (masse volumique de lrsquoeau)

i (masse volumique de lrsquoiceberg) et Vrsquo 4) Calculer alors dans lrsquoordre V et la masse M de lrsquoiceberg

Donneacutees i = 910 kgm3 e = 1024 kgm3 Vrsquo = 600 m3

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EQUILIBRE DrsquoUN SOLIDE MOBILE AUTOUR DrsquoUN AXE

Exercice 1

1F

2F

On exerce sur une barre horizontale de masse neacutegligeable trois forces

3F

La barre est en eacutequilibre AC = 2AB = 8m OA = 6m F1 = 30N F2 = 25N α

= 30deg β = 45deg θ = 30deg

1) 3F

3F

Deacuteterminer le moment de En deacuteduire lrsquointensiteacute eacute de

2) Calculer la somme des moments des forces appliqueacutees agrave la barre par rapport agrave un axe passant par B Conclure

Exercice 2 Une poutre homogegravene AB de masse m = 5kg repose sur le sol par lrsquoextreacutemiteacute A Lrsquoextreacutemiteacute B est en contact sans frottement avec un mur vertical On donne

105

4OA OB m

1) Faire lrsquoinventaire des forces qui srsquoexercent sur la poutre 2)

AR

La reacuteaction du sol sur la poutre fait un angle α avec la verticale

Deacuteterminer α

3) BRCalculer lrsquointensiteacute de la reacuteaction du mur sur la poutre

4) AR

Calculer lrsquointensiteacute de la reacuteaction

Exercice 3 Soit une barre homogegravene OA de longueur L = 80cm mobile autour drsquoun axe passant par O On y accroche en B une masse M1 par lrsquointermeacutediaire drsquoun fil inextensible et en A une autre masse M2 par intermeacutediaire drsquoun fil inextensible passant sur la gorge drsquoune poulie (voir figure) Sachant que M1 = M2 = 1kg α =

1

4AB L30deg et g = 10Nkg

Calculer le poids de la barre pour que lrsquoeacutequilibre se reacutealise

Exercice4

Une enseigne de magasin est composeacutee dune barre OA de masse m=2kg et de longueur L=120m mobile autour dun point O A lextreacutemiteacute A de la barre est suspendu un objet deacutecoratif de masse M=3kg En un point B tel que OB=30cm est fixeacutee une tige BC perpendiculaire agrave la barre OA Lorsque lenseigne est placeacutee sur son support la barre OA fait un angle α =42deg avec la verticale

1 Faire le bilan des forces exteacuterieures exerceacutees sur la barre OA

2 Deacuteterminer la force exerceacutee par la tige BC sur la barre OA lorsque lenseigne est fixeacutee sur son support

Exercice 5 Une poutre homogegravene OA de masse m et de longueur L peut tourner autour drsquoun axe passant par O La barre est maintenue en eacutequilibre agrave lrsquoaide drsquoun cacircble CB faisant un angle β avec

3

4OB Llrsquohorizontal

1) Repreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur la poutre 2) Etablir la relation qui lie la norme T de la tension du cacircble CB agrave m g et α Calculer T

3) Deacuteterminer les caracteacuteristiques des reacuteactions de lrsquoaxe en O sur la poutre Exercice 6

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Une barre homogegravene OB de masse m = 5kg accrocheacutee au plafond horizontal drsquoun bacirctiment est articuleacutee autour drsquoun axe horizontal passant par son extreacutemiteacute O Elle est maintenue en eacutequilibre agrave lrsquoaide drsquoun ressort comme lrsquoindique la figure La suspension est telle que la direction du ressort de constante de raideur k soit perpendiculaire agrave

3

4OC OBOB comme lrsquoindique la figure et passe par le point C tel que

Donneacutee OB = l = 12m OAC = α = 37deg k = 500Nm g = 10Nkg

1) Faire lrsquoinventaire des forces qui srsquoexerce sur la barre Les repreacutesenter

2) T

Calculer lrsquointensiteacute de la tension du ressort En deacuteduire lrsquoallongement subi par le ressort

3) R

Deacuteterminer les caracteacuteristiques de la reacuteaction qui srsquoapplique sur la barre Exercices 7 Dans un systegraveme agrave contre poids on utilise une poulie a 2 gorges de rayons respectifs r1 = 25cm et r2 = 75cm Cette poulie est mobile sans frottement autour drsquoun axe horizontal passant par O Sur la plus petite gorge est enrouleacute un cacircble de masse neacutegligeable portant un fardeau S de masse M = 900Kg pouvant glisser sans frottement le long drsquoun plan

inclineacute de = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontale Un cacircble accrocheacute agrave la gorge de plus grand rayon supporte un contre poids S1 Calculer la masse M1 de S1 reacutealisant lrsquoeacutequilibre Exercice 8 Une barre homogegravene AB articuleacutee en A et de masse M est utiliseacutee comme support A lrsquoextreacutemiteacute B sont suspendus une masse m1 = 100g et un fil passant par une poulie dont extreacutemiteacute est suspendue agrave une masse m2 = 2m1 (voir figure) On donne AB = AC = L α = 60deg g = 10Nkg

1) Calculer la masse M de la barre

2) R

Deacuteterminer lrsquointensiteacute et la direction de la reacuteaction de lrsquoaxe par

rapport agrave lrsquohorizontale

Exercice 9 Une poulie agrave deux gorge pouvant tourner sans frottement autour drsquoun axe fixe horizontal deux fils inextensibles fixeacutes et enrouleacutes chacun agrave une gorge de la poulie et supportant les masses M1 et M2 On donne M = 120g r2 = 15cm r1 = 10cm g = 981Nkg 1) Calculer M2 pour que le dispositif soit en eacutequilibre 2) Om pose M1 sur un plan inclineacute drsquoun angle α sur lrsquohorizontale et on remplace M2 par une masse Mrsquo2 = 60g (voir

figure2) Calculer α pour que lrsquoeacutequilibre se reacutealise 3) On remplace la masse Mrsquo2 par un ressort R vertical de raideur k = 20Nm dont lrsquoextreacutemiteacute infeacuterieure est fixeacutee puis

on supprime le plan inclineacute Calculer lrsquoallongement Δl du ressort agrave lrsquoeacutequilibre Exercice10

r1 r2

M1 M2

Figure 1

Mrsquo2

M1

α

Figure 2

M1 R

Figure 3

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14

Un disque plein de rayon r=10cm peut tourner sans frottement autour drsquoun axe horizontal passant par son centre O Un fil de masse neacutegligeable est enrouleacute sur le pourtour du disque et supporte une charge de masse M Une tige homogegravene de longueur L et de masse m est soudeacutee en A sur la peacuteripheacuterie du disque de maniegravere agrave prolonger le rayon OA

1 Deacuteterminer la relation entre r M L m et lrsquoangle θ que fait ta tige avec la la verticale lorsque le systegraveme est en eacutequilibre

2 Sachant que sin θ le 1 montrer que dans le cas ougrave M=300g et m=100g la tige doit avoir une longueur supeacuterieure agrave une valeur que lrsquoon preacutecisera pour que lrsquoeacutequilibre soit possible

3 L=50cm M=300g et m=100g calculer lrsquoangle θ Exercice 11 Ce systegraveme se compose drsquoune barre horizontale solidaire drsquoun fil drsquoacier tendu verticalement Ce fil est capable de subir des torsions le moment du couple reacutesistant reacutesultant de ces torsions a pour expression Mtorsion= - Cθ ougrave C est la constante de torsion (elle deacutepend du fil choisi) q est lrsquoangle dont a tourneacute la barre avant de srsquoimmobiliser

Expeacuterience

La barre initialement

au repos est soumise agrave un couple de forces (119917ሬሬԦ120783119917ሬሬԦ120784) qui peut prendre diffeacuterentes valeurs Pour chacune des valeurs prises par le couple la barre srsquoimmobilise apregraves avoir tourneacute drsquoun angle θ = 20deg et alors les

forces (119917ሬሬԦ120783119917ሬሬԦ120784) sont perpendiculaires agrave la barre (cf scheacutema vue de dessus) Les diffeacuterents couples ou plutocirct cas sont deacutefinis dans le tableau suivant

Exploitation

1 Exprimer la condition drsquoeacutequilibre de la barre 11 Compleacuteter toutes les cases du tableau 12 Calculer la constante de torsion C du fil drsquoacier

1 On change de fil drsquoacier La nouvelle constante de torsion est Crsquo= 0230 Nmrad-1 La barre initialement au repos

est soumise agrave un des couples de forces (119917ሬሬԦ120783119917ሬሬԦ120784) deacutefini preacuteceacutedemment De quel angle θrsquo tourne-t-elle avant de srsquoimmobiliser agrave nouveau

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PHENOMENES DrsquoELECTRISATION ndash GENERALITES SUR LE COURANT

ELECTRIQUE

Exercice 1 Cinq corps eacutelectriquement chargeacutes A repousse B C attire D E attire D et D repousse B Sachant que E est neacutegatif en deacuteduire le signe des charges des autres corps Exercice 2 Un pendule eacutelectrostatique est constitueacute drsquoune petite sphegravere leacutegegravere meacutetalliseacutee suspendue agrave un fil On touche cette sphegravere avec un bacircton drsquoeacutebonite frotteacute avec une peau de chat Que va-t-on observer Pourquoi Ces observations seront-elles diffeacuterentes si on touche la sphegravere avec un bacircton de verre frotteacute avec un chiffon de laine Exercice 3 Deux boules de pendules eacutelectrostatiques identiques A et B se touchent au repos On eacutecarte leacutegegraverement les deux boules lrsquoune de lrsquoautre A avec une charge +2q et B avec une charge ndash q On lacircche les deux boules Que va-t-il se passer Faire une description agrave lrsquoaide de scheacutemas Quelle sera la charge prise par chacune des deux boules Exercice 4

1) Un corps porte une charge de +108 C Possegravede-t-il un deacutefaut ou un excegraves drsquoeacutelectrons Calculer le nombre drsquoeacutelectrons correspondants

2) Une boule de sureau porte une charge de ndash 10-9 C Possegravede-t-il un deacutefaut ou un excegraves drsquoeacutelectrons Calculer le nombre drsquoeacutelectrons correspondant

3) Un corps possegravede une charge de +210-8 C Quel est le nombre drsquoeacutelectrons qursquoil faut lui apporter pour neutraliser sa charge Exercice 5 On charge par frottement seacutepareacutement

Une baguette de verre qui porte alors la charge q1 = 210-13 C

Une regravegle en plastique qui porte alors la charge q2 = ndash 910-13 C

On reacutealise le contact entre les zones eacutelectriseacutees de la baguette et de la regravegle Calculer la charge eacutelectrique de lrsquoensemble regravegle baguette et preacuteciser le sens dans lequel srsquoest fait le transfert Exercice 6 Trois sphegraveres conductrices identiques A B et C portent les charges eacutelectriques respectives qA = q qB = ndash2q et qC = 210-6C

1) On rapproche A et B elles srsquoattirent lorsqursquoelles sont suffisamment proches entrent en contact puis se repoussent Calculer en fonction de q les charges qrsquoA et qrsquoB porteacutees par les deux sphegraveres apregraves contact et reacutepulsion

2) On observe que la sphegravere B (portant la charge qrsquoB) attire alors la sphegravere C puis entre en contact entre elle On nrsquoobserve alors ni attraction ni reacutepulsion entre B et C apregraves le contact En deacuteduire la valeur et le signe de chacune des charges qrsquoA qrsquoB qA et qB Exercice 7 On considegravere un circuit eacutelectrique parcouru par un courant continu

1) Calculer lrsquointensiteacute du courant eacutelectrique continu correspondant au transfert de la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q = 45C agrave travers une section de ce circuit pendant la dureacutee t = 15

2) Calculer la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q transporteacutee agrave travers une section de ce circuit par un courant continu drsquointensiteacute I = 10A pendant une dureacutee t = 2min En deacuteduire le nombre drsquoeacutelectrons correspondants Exercice 8 Le filament drsquoun tube agrave faisceau drsquoeacutelectrons eacutemet agrave une certaine condition 751016 eacutelectrons par seconde

1) Quel est le sens du courant dans le tube

2) Calculer la charge q1 eacutemise par le filament en une seconde Lrsquoexprimer en en Coulomb puis en milli coulomb

3) Calculer la charge q2 eacutemise par le filament en 5 min Lrsquoexprimer en Coulomb et en micro coulomb et en pico coulomb

Exercice 9 Faire le scheacutema du circuit eacutelectrique permettant de reacutealiser lrsquoeacutelectrolyse drsquoune solution aqueuse de soude Indiquer sur ce scheacutema

le sens du courant le sens du deacuteplacement des porteurs de charge dans les

fils de jonction

le sens du deacuteplacement des porteurs de charge dans lrsquoeacutelectrolyte NB la solution de soude contient les ions Na+ et OH- Exercice 10

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Lrsquoeacutelectrolyseur de la figure contient une solution aqueuse de chlorure de sodium Les ions chlorure se dirigent vers lrsquoeacutelectrode B En deacuteduire le sens du deacuteplacement des ions Na+ dans la solution celui du deacuteplacement des eacutelectrons dans la lampe et les fils de jonction le signe des pocircles du geacuteneacuterateur G

INTENSITE DU COURANT ELECTRIQUE

Exercice 1 Compleacutetez Le courant eacutelectrique est un des porteurs de charge Dans un meacutetal les porteurs de charges sont Dans un eacutelectrolyte les porteurs de charges sont Lintensiteacute du courant eacutelectrique sexprime en et se mesure agrave laide dun Lintensiteacute du courant eacutelectrique est en tout point dun circuit seacuterie Dans un circuit avec deacuterivation la des intensiteacutes des courants arrivant agrave un noeud est eacutegale agrave la des intensiteacutes des courants en repartant Exercice 2 Un conducteur cylindrique a une section s = 1 mmsup2 il comporte n=1022 eacutelectrons de conduction par cm3

1 Combien y a-t-il drsquoeacutelectrons dans 01 cm de fil 2 sachant que ces eacutelectrons se deacuteplacent agrave la vitesse v=01 cms combien y a-t-il drsquoeacutelectrons qui traversent une section

du fil en une seconde 3 E deacuteduire lrsquointensiteacute du courant eacutelectrique correspondant

Exercice 3 On dispose drsquoun ampegraveremegravetre posseacutedant 4 calibres 100 mA 1A 2A 5A dont le cadran comporte 100 graduations

1 Sur quelle graduation srsquoarrecircte lrsquoaiguille si lrsquointensiteacute agrave mesurer vaut 15A lrsquoampegraveremegravetre eacutetant sur le calibre 2A puis sur le calibre 5A

2 supposons que lrsquoaiguille srsquoarrecircte sur la graduation n = 45 sur le calibre 2A Sur quelle graduation srsquoarrecircterait-elle sur les autres calibres Conclure Exercice 4 Un ampegraveremegravetre de classe 2 utiliseacute sur un calibre 300 mA et comportant 150 division mesure lrsquointensiteacute drsquoun courant continue Lrsquoaiguille se fixe sur la graduation 120

1 Donner lrsquointensiteacute du courant 2 Donner lrsquoincertitude relative de la mesure Preacutesenter le reacutesultat de la mesure 3 lrsquointensiteacute varie lrsquoaiguille se fixe sur la graduation 21 Reacutepondre aux mecircmes questions Comparer la preacutecision des deux

mesures et conclure Exercice 5 On considegravere le circuit suivant On donne I = 4A I3 = I1 I4 = 3I5 I2 = 2I1

1 Indiquer le sens conventionnel du courant dans chaque branche Calculer les intensiteacutes I1 I2 I3 I4 et I5

2 On utilise un ampegraveremegravetre pour mesurer lrsquointensiteacute du courant deacutelivreacute par le geacuteneacuterateur

a Placer correctement lrsquoampegraveremegravetre en indiquant correctement les polariteacutes

b Le calibre utiliseacute est de 5A et lrsquoeacutechelle de lecture compte 100 divisions Devant quelle division lrsquoaiguille srsquoest immobiliseacutee c Lrsquoampegraveremegravetre est de classe 15 calculer lrsquoincertitude absolue ∆I et lrsquoincertitude relative ∆II

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3 Peut-on utiliser le calibre 2A Pourquoi Exercice 6 les parties A et B sont indeacutependantes Partie A On dispose drsquoun ampegraveremegravetre dont la graduation comporte 150 divisions et posseacutedant les calibres 10mA 30mA 100mA 300mA 1A et 3A Brancheacute en circuit sur le calibre 300mA on constate que lrsquoaiguille deacutevie jusqursquoagrave la graduation 25

1) Quelle est lrsquointensiteacute du courant 2) Sur quels autres calibres peut-on faire la mesure preacuteceacutedente 3) Sur quel calibre obtiendra-t-on la mesure la plus preacutecise

Partie B On considegravere le circuit ci-contre comportant un geacuteneacuterateur et huit dipocircles On donne I = 1A I1 = 09A I4 = 02A I8 = 03A et e = 1610-19C

1) Indiquer les sens des courants dans les diffeacuterentes branches 2) Deacuteterminer les intensiteacutes des courants qui circulent dans les

autres dipocircles Calculer la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q dans le dipocircle FC pendant

une dureacutee t = 2min En deacuteduire le nombre drsquoeacutelectrons

correspondants

Exercice 7

On donne le circuit ci-dessous

1-)Preacuteciser les nœuds du circuit

2- ) On donne I1=060A I2=0 20A I3=013A

Deacuteterminer la valeur de lrsquointensiteacute et le sens des courants dans les dipocircles

D4 D5 et D6

Exercice 8

On donne le circuit ci-dessous

1-)Nommer les diffeacuterents nœuds du circuit

2- ) On donne I1=820A I2=24A I3=3 60A I4=160A

Deacuteterminer les intensiteacutes et des courants qui circulent dans les

dipocircles D5 D6 et D7

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TENSION ELECTRIQUE

Exercice 1 Pour la portion de circuit ABC on donne les tensions UAC = 123V UCB = ndash 96V 1) Calculer la tension UAB 2) Un voltmegravetre possegravede les calibres suivants 1V 3V et 10V Son

cadran est gradueacute en 150 divisions Sur quel calibre doit-on lrsquoutiliser pour mesurer la tension UAB Faire un scheacutema en montrant comment ses bornes (+) et (-) doivent ecirctre brancheacutees

3) Sur quelle graduation lrsquoaiguille de lrsquoappareil srsquoimmobilise-t-elle dans les conditions drsquoutilisations optimales Exercice 2

Exercice 3 Le montage ci-contre estmiddot constitueacute de dipocircles reacutecepteurs ou geacuteneacuterateurs On donne les tensions UBC= 3V et UCD= -6V Caiculer les tensions UBA UAC UDA Le dipocircle D4 est une lampe peut-elle fonctionner

Exercice 4 On donne UBG = 10V UCD = 4V 1) Calculer les tensions UCF UFD UDE et UAH 2) Indiquer les nœuds du circuit le sens du courant dans chaque branche du

circuit sachant que AH est le seul dipocircle actif 3) Calculer les potentiels de tous les points du circuit

Exercice 5 Un voltmegravetre et un oscilloscope sont brancheacutes aux bornes drsquoun dipocircle parcouru par un courant Le spot deacutevie de 6 divisions vers le haut pour le branchement (B A) harr (y yrsquo) 1) Le voltmegravetre nrsquoest pas agrave zeacutero central Indiquer sur le scheacutema la borne positive

(+) ou borne drsquoentreacutee du voltmegravetre Quel est le sens du courant dans le dipocircle (AB)

2) Le voltmegravetre possegravede les calibres 3V 1V 03V et un cadran de 150 divisions utiliseacute sur le calibre 3V la deacuteviation de lrsquoaiguille est de 30

2-1 Deacuteterminer la valeur de UAB et UBA 2-2 Quel est le calibre le plus adapteacute Quelle serait la deacuteviation de lrsquoaiguille si

on utilisait ce calibre 3) Quelle serait la deacuteviation du spot si on avait UAB

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Exercice 6 1) Le balayage est positionneacute sur la valeur 05msdiv-1 et la sensibiliteacute

verticale sur 2Vdiv-1 Deacuteterminer la peacuteriode et la valeur maximale de la tension ci-dessous

2) Quelle est la freacutequence de cette tension 3) Quelle est la valeur efficace de cette tension

Exercice 7 1) Deacuteterminer la peacuteriode et la valeur maximale de la tension ci-contre 2) Quelle est la freacutequence de cette tension 3) Quelle est la valeur efficace de cette tension

Exercice 8 Donne la nature de chacune des tensions repreacutesenteacutees par les oscillogrammes A B C et D suivantes

Exercice 9 Soit la tension sinusoiumldale repreacutesenteacutee ci-contre LrsquoOscilloscope qui lrsquoa fourni est utiliseacute avec les reacuteglages suivants gain SV = 2 Vdiv-1 et balayage SH = 5 msdiv-1

1 Deacuteterminer la valeur maximale de la tension 2 Calculer la peacuteriode de cette tension En deacuteduire sa freacutequence

Exercice10

Dans chaque cas deacuteterminer la peacuteriode la freacutequence la valeur maximale et lintensiteacute efficace de la tension

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DIPOLES PASSIFS ndash DIPOLES ACTIFS

Exercice 1 On donne la portion de circuit ci-contre UAB = 6V R1 = 2Ω R2 = 18 Ω R3 = 2 Ω R4 = 4 Ω 1) Trouver la reacutesistance eacutequivalente entre A et B 2) Calculer les intensiteacutes du courant I I1 I2 I3 et I4

Exercice 2 On reacutealise le circuit suivant les bornes du dipocircle sont A et B On deacutetermine expeacuterimentalement lrsquointensiteacute i du courant qui traverse le dipocircle D et la tension entre ses bornes On obtient les reacutesultats suivants

iAB mA 10 25 40 62 80 100 120

uAB (V) 25 63 10 157 20 25 30

On inverse le dipocircle D on reprend des mesures analogues on obtient les reacutesultats suivants

1) Tracer la caracteacuteristique courant-tension du dipocircle D 2) Ce dipocircle est-il symeacutetrique Ce dipocircle est-il un reacutesistor Si oui

calculer sa reacutesistance 3) Ce dipocircle ne peut supporter sans risque de deacuteteacuterioration une intensiteacute supeacuterieure agrave 200mA quelle est la tension

maximale qursquoon peut appliquer entre ses bornes Exercice 3 Lrsquoeacutequation de la caracteacuteristique drsquoun reacutesistor de reacutesistance R est iAB = 25uAB iAB en ampegraveres et uAB en volt Le reacutesistor est constitueacute par un fil conducteur homogegravene cylindrique de longueur l = 157m de section s = 00314cm2 1) Trouver R 2) Trouver la reacutesistiviteacute de la substance qui constitue le reacutesistor

Exercice 4 On considegravere la portion de circuit ci-apregraves R1= frac12 R2 = 2 Ω R3= 075 Ω 1) Calculer la reacutesistance eacutequivalente au dipocircle AB 2) Trouver lrsquointensiteacute du courant qui traverse chaque dipocircle

Exercice 5 On donne le circuit suivant R1 = 200 Ω R2 = 270 Ω UAB = 6V (D) est une diode Sa caracteacuteristique est donneacutee ci-contre Trouver les intensiteacutes du courant dans les diffeacuterentes branches du circuit Exercice 6 On a deacutetermineacute expeacuterimentalement lrsquointensiteacute i du courant deacutebiteacute par un geacuteneacuterateur et la tension u aux bornes de ce mecircme geacuteneacuterateur Les reacutesultats sont consigneacutes ci-dessous

I(A) 23 19 15 1 05 0

U(V) 10 20 30 40 4 5 48

1) Repreacutesenter la caracteacuteristique i = f(u) correspondante 2) Sur quel domaine cette caracteacuteristique est-elle lineacuteaire 3) Donner lrsquoeacutequation de la caracteacuteristique de ce domaine 4) Comparer lrsquointensiteacute theacuteorique Ith et lrsquointensiteacute reacuteelle Ir du courant de court-circuit

Exxercice 7

iAB (mA) - 10 -40 -80 -120

uAB (V) -25 -10 -20 -30

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Exercice 8

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AMPLIFICATEUR OPERATIONNEL

Exercice 1 1) Rappeler les proprieacuteteacutes drsquoun amplificateur opeacuterationnel ideacuteal qui fonctionne en reacutegime lineacuteaire 2) Rappeler lrsquoexpression du facteur drsquoamplification drsquoun amplificateur inverseur agrave partir des tensions drsquoentreacutee Ue et

de sortie Us Exercice2 On considegravere le montage suivant avec deux amplificateurs opeacuterationnels ideacuteaux Exprimer Vs en fonction de R1 R2 R3 et I0 Exercice3 Lamplificateur est consideacutereacute comme parfait et fonctionne en reacutegime lineacuteaire Montrer que lintensiteacute du courant dans la branche AM est proportionnel agrave la diffeacuterence V2-V1 Exercice 3 On considegravere le circuit dans lequel G est une pile de feacutem 25V de reacutesistance interne r = 10Ω La valeur de la reacutesistance R est 500 Ω 1) Calculer la tension de sortie Us 2) Calculer lrsquointensiteacute du courant I qui traverse la reacutesistance et

preacuteciser son sens 3) Expliquer lrsquoexistence drsquoun courant de sortie sachant qursquoil nrsquoentre

aucun courant par les bornes E+ et E- Exercice 4 La tension de sortie Us drsquoun montage est repreacutesenteacutee en fonction de la tension drsquoentreacutee Ue appliqueacutee agrave lrsquoentreacutee 1) Ce montage est il inverseur Justifier 2) Ce montage est il amplificateur Si oui calculer le facteur

drsquoamplification 3) Quelle est la tension de saturation

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MELANGES ET CORPS PURS

Exercice 1 Reacutepondre par vrai ou faux

1) La distillation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 2) Lrsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau est un pheacutenomegravene chimique 3) La synthegravese de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 4) Lrsquoeau de Kiregravene est un corps pur 5) La cristallisation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 6) Lrsquoalcool agrave 90deg est un corps pur composeacute 7) Le dioxygegravene est un gaz qui provoque une leacutegegravere deacutetonation en preacutesence drsquoune flamme 8) Lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene chimique 9) Lrsquoair est un meacutelange heacuteteacuterogegravene de diazote de dioxygegravene et de gaz rares 10) Le deacutecantat et le filtrat sont des corps non purs 11) Lors de lrsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau le dioxygegravene est recueilli agrave la cathode 12) Lorsque la roseacutee apparaicirct sur un arbre nous pouvons dire qursquoon a une fusion

Exercice 2 1) Pourquoi dit-on que les valeurs 0degC 100degC 1gcm-3 sont des constantes physiques de lrsquoeau 2) Que repreacutesente chacune des valeurs numeacuteriques preacuteceacutedentes 3) Qursquoappelle-t-on constante physique dans le cas geacuteneacuteral 4) Que signifie laquo critegravere de pureteacute raquo

Exercice 3 1) On meacutelange de lrsquoeau et du sucre Qursquoobtient-on 2) On veut seacuteparer les constituants du meacutelange preacuteceacutedent Deacutecrire une meacutethode possible 3) Qursquoest ce qursquoun meacutelange homogegravene Donner trois exemples 4) Qursquoest ce qursquoun meacutelange heacuteteacuterogegravene Donner trois exemples

Exercice 4 A Les meacutelanges suivants sont-ils homogegravenes ou heacuteteacuterogegravenes

1) Eau + essence 2) Huile + eau 3) Fer en poudre + eau 4) Eau + alcool

B Indiquer une meacutethode de seacuteparation pour chacun des meacutelanges 1) Sel de cuisine + charbon 2) Eau + huile 3) Alcool + eau 4) Fer en poudre + soufre en poudre 5) Fer en poudre + sel en poudre +sable

Exercice 5 Modou explique agrave Fatou comment on preacutepare du cafeacute laquo La preacuteparation du cafeacute comporte trois eacutetapes

- Premiegravere eacutetape mettre de leau dans une cafetiegravere et la porter agrave eacutebullition puis ajouter la poudre de cafeacute attendre quelques minutes

- Deuxiegraveme eacutetape faire passer le meacutelange obtenu agrave travers un tissu pour recueillir la partie liquide

- Troisiegraveme eacutetape ajouter du sucre agrave volonteacute remuer agrave laide dune cuillegravere Le cafeacute est precirct raquo 1-quel type de meacutelange obtient-on agrave la fin de la premiegravere eacutetape 2-quelle est la meacutethode de seacuteparation utiliseacutee dans la deuxiegraveme eacutetape Comment appelle-t-on le liquide obtenu est-ce un corps pur 3- quel type de meacutelange obtient-on agrave la fin de la troisiegraveme eacutetape Justifier la reacuteponse Exercice 6 Dans un eudiomegravetre on introduit 500 cm3 de dihydrogegravene 600 cm3 dioxygegravene (volumes mesureacutes dans les mecircmes conditions)

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Apregraves passage de agrave lrsquoeacutetincelle eacutelectrique et retour aux conditions initiales on demande 1) La masse drsquoeau formeacutee 2) La nature et le volume du gaz reacutesiduel

NB Dans les conditions de lrsquoexpeacuterience 1 L de dihydrogegravene a une masse de 008 g Exercice 7 Au cours drsquoune expeacuterience drsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau on recueille 170 cm3 de gaz au niveau de lrsquoeacutelectrode relieacutee agrave la borne positive 1deg) Quelle est la nature de ce gaz 2deg) Donner la nature et le volume du gaz recueilli dans lrsquoautre eacutelectrode 3deg) Comment appelle- t- on cette eacutelectrode 4deg) Comment identifie-t-on expeacuterimentalement ces deux gaz recueillis 5deg) Calculer la masse drsquoeau apregraves deacutecomposition si lrsquoexpeacuterience est faite dans les conditions ougrave 073 g de dihydrogegravene occupe un volume de 112 L Exercice 8 1) On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant 10g drsquohydrogegravene et 100g drsquooxygegravene apregraves lrsquoeacutetincelle et refroidissement

a) Quelles sont la nature et la masse du gaz restant b) Quelle est la masse drsquoeau obtenue

2) a) Calculer le volume drsquohydrogegravene neacutecessaire pour faire disparaicirctre 200ml drsquooxygegravene b) quel est le volume de vapeur drsquoeau obtenu Exercice 9 On met ensemble dans un erlenmeyer de lrsquoeacutethane du meacutethoxymeacutethane du benzegravene et du meacutethanol Apregraves agitation le milieu ne preacutesente aucune surface de seacuteparation crsquoest-agrave-dire ils se meacutelangent parfaitement 1deg) Que peut-on dire de ces quatre liquides 2deg) Quelle est la nature du meacutelange ainsi constitueacute 3deg) Deacutefinir ce type de meacutelange et citer deux autres exemples de mecircme nature 4deg) On se propose de seacuteparer les quatre liquides par distillation adeg) Deacutecrire le processus de la seacuteparation bdeg) Quel est le liquide qui sera recueilli le premier comme distillat Justifier 5deg) On deacutesire proceacuteder maintenant agrave la seacuteparation de ces quatre liquides par congeacutelation Quel est le premier liquide agrave reacutecupeacuterer sous forme de cristaux Justifier Donneacutees Tempeacuterature drsquoeacutebullition des quatre liquides

Liquide Meacutethanol Ethane Benzegravene Meacutethoxymeacutethane

T eacutebullition (degC) ndash 98 65 80 ndash 24

Exercice 10 On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant dans lrsquoeudiomegravetre 100 cm3 drsquoair et 100 cm3 drsquohydrogegravene mesureacutes dans les conditions normales de tempeacuterature et de pression On suppose que dans ces conditions 1 volume drsquoair donne 15 de volume drsquooxygegravene et 45 de volume drsquoazote En admettant que apregraves passage de lrsquoeacutetincelle eacutelectrique et refroidissement la tempeacuterature et la pression redeviennent normales

1) quel est le volume de gaz restant dans lrsquoappareil 2) quelle est la masse drsquoeau liquide formeacutee sachant que dans les conditions de lrsquoexperience 2g drsquohydrogene occupent 224

litres et 32g drsquooxygegravene occupent 224 litres Exercice 11 Dans un eudiomegravetre contenant un volume V = x cm3 dun meacutelange gazeux de dihydrogegravene et de dioxygegravene on fait passer une eacutetincelle eacutelectrique

Apregraves explosion et retour aux conditions initiales on constate que les 120785

120786 du volume initial disparaissent et il reste un gaz

dans leudiomegravetre qui entretient la combustion 1- Donner la nature du gaz reacutesiduel et son volume en fonction de x 2- Deacuteterminer la composition du meacutelange gazeux initial en fonction de x

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ELEMENTS ATOMES CLASSIFICATION PERIODIQUE

Exercice 1 Soient les nucleacuteides caracteacuteriseacutes par les couples (Z A) M(816) B(1224) C(2654) D(818) E(1226) F(2454) 1) Identifier les nucleacuteides qui sont des isotopes 2) Repreacutesenter tous les nucleacuteides par leur symbole et donner leur nom 3) Donner leurs compositions

Exercice 2 Un atome de platine (Pt) comporte 78 eacutelectrons et 117 neutrons

1) 11 Deacuteterminer son numeacutero atomique Z et son nombre de masse A

12 Ecrire le symbole du noyau correspondant

2) En deacuteduire la masse de lrsquoatome de platine (Pt)

3) Soient les cinq noyaux 119927119955120787120791120783120786120783 119927119957120789120790

120783120791120786 119927119950120788120783120783120786120787 119927119958120791120786

120784120786120786 et 119927119957120789120790120783120791120790 Quels sont les noyaux isotopes du preacuteceacutedent

4) On considegravere lrsquoion eacutetain IV (Sn4+) correspondant au noyau 119930119951120787120782120783120783120791

41 Srsquoagit-il drsquoun anion ou drsquoun cation Justifier

42 Donner la composition du noyau de cet ion

43 Combien cet ion a-t-il drsquoeacutelectrons

Donneacutees Masse drsquoun nucleacuteon mnuc = 16710-27 kg Masse de lrsquoeacutelectron me = 9110-31 kg Exercice 3

On considegravere les ions 119935120784+ 119936120784minus et les atomes Z et W Les eacuteleacutements Z et W appartiennent agrave la deuxiegraveme peacuteriode du tableau de classification peacuteriodique

1) Z est un gaz rare Ecrire la formule eacutelectronique de Z puis celle de X et de Y (Z 119935120784+ 119936120784minus ont la mecircme formule eacutelectronique)

2) Preacuteciser la place de lrsquoeacuteleacutement X

3) W a pour scheacutema de Lewis 119934ሶ Deacuteduire le nombre de charge de W

4) Deacuteterminer le nombre drsquoeacutelectrons contenus dans lrsquoion 119936120784minus et dans lrsquoatome Y Exercice 4 1) La structure eacutelectronique drsquoun atome srsquoeacutecrit (K)2(L)8(M)7 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode du tableau de la

classification appartient lrsquoeacuteleacutement correspondant 2) Un eacuteleacutement se trouve dans le tableau de classification agrave lrsquointersection de la sixiegraveme colonne et de la quatriegraveme

peacuteriode

21 Peut-on deacuteterminer avec certitude son numeacutero atomique

22 Peut-on deacuteterminer le nombre de masse de lrsquoeacuteleacutement

3) Le krypton (gaz rare) appartient agrave la peacuteriode IV Quel est son numeacutero atomique

4) Un nucleacuteide inconnu est symboliseacute par 119935120783120786120784120790

41 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode appartient cet eacuteleacutement

42 Donner la structure eacutelectronique de lrsquoatome correspondant

Exercice 5

Lrsquoatome drsquoun eacuteleacutement X agrave identifier a pour repreacutesentation de Lewis dans lrsquoeacutetat fondamental 119935ሶ 1) Combien drsquoeacutelectrons a-t-il sur sa couche externe 2) Sachant que cette couche est la couche L deacuteterminer le numeacutero atomique de X et eacutetablir la formule eacutelectronique

complegravete de son atome Identifier X par son nom et son symbole Exercice 6

On donne le rayon du noyau de lrsquoatome drsquoaluminium r = 10010-13 m Le rayon de lrsquoatome drsquoaluminium 119912119949120783120785120784120789 est

R = 15010-10 m Masse du neutron mN = 10087u Masse du proton mP = 10073u Masse de lrsquoeacutelectron me- = 05510-

3u 1) Comparer la masse de lrsquoatome agrave celle du noyau 2) Comparer le volume de lrsquoatome agrave celui du noyau 3) On dit que lrsquoatome preacutesente une structure lacunaire Est-ce justifieacute

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27

Donneacutees Lrsquouniteacute de masse atomique 1u = 16610-27 kg Volume drsquoune sphegravere V = 120786

120785120645R3

Exercice 7 Partie A Lrsquoatome drsquoun eacuteleacutement a pour reacutepartition eacutelectronique (K)x (L)y (M)t avec x y et t des entiers naturels non nuls La masse totale des protons dans son noyau atomique est mTp = 217110-23 g

1) 21 Deacuteterminer son nombre de charge Z

12 En deacuteduire les valeurs de x y et t

13 De quel eacuteleacutement srsquoagit-il Donner sa structure de Lewis et sa valence

2) Donner la place et le nom de famille chimique de lrsquoeacuteleacutement dans le tableau de la classification peacuteriodique restreinte

3) 31 Enoncer la regravegle de lrsquooctet

32 Quel type drsquoion lrsquoatome de cet eacuteleacutement a tendance agrave donner

33 Deacuteterminer la charge globale du noyau de cet ion

4) Repreacutesenter le scheacutema de Lewis de lrsquoion et donner sa valence Donneacutees Extrait du tableau de la classification peacuteriodique 11Na 12Mg 13Al 14Si Masse drsquoun proton mp = 16710-27 kg Valeur de la charge eacuteleacutementaire e = 1610-19 C

Partie B Un anion possegravede globalement une charge eacuteleacutementaire et 18 neutrons lrsquoatome correspondant agrave cet ion appartient agrave la troisiegraveme peacuteriode du tableau de la classification peacuteriodique 1) Deacuteterminer la structure eacutelectronique de cet atome et celle de lrsquoion 2) En deacuteduire la colonne et le nom de famille de cet eacuteleacutement 3) Donner la composition du noyau de lrsquoatome et celle de lrsquoion 4) Repreacutesenter les scheacutemas de Lewis et donner les valences de lrsquoatome et de lrsquoion 5) Deacuteterminer la charge globale du noyau de lrsquoion

Exercice 8 Lrsquoeacuteleacutement magneacutesium possegravede trois isotopes On donne ci-apregraves les abondances relatives de chacun deux

119924119944120783120784120784120786 79 119924119944120783120784

120784120787 10 119924119944120783120784120784120788 11

1- Quel est lisotope le plus abondant 2- Donner la composition de latome isoleacute de chaque isotope 3- Les structures eacutelectroniques des trois isotopes sont-elles identiques Justifier la reacuteponse 4- Quel ion monoatomique forme leacuteleacutement magneacutesium 5- Indiquer trois compositions possibles pour lrsquoion magneacutesium

Exercice9 Un atome dun eacuteleacutement X a pour formule eacutelectronique (K)x(L)Y(M)t 1 Quels sont les valeurs de x et y Justifier

2 Sachant que 119962

120784 = 2t - x calculer t En deacuteduire le numeacutero atomique Z de leacuteleacutement X Identifier X par son symbole et

son nom 3 Dans quelle peacuteriode et dans quelle colonne du tableau de classification peacuteriodique se trouve leacuteleacutement X Justifier votre reacuteponse Donner son scheacutema de 1048757ewis 4 Quel ion a-t-il tendance agrave donner 5 Sachant que la masse dun atome de X est 450910-26kg (masse des eacutelectrons est neacutegligeable) et que mpasympmnasymp 16710-27kg Calculer son nombre de masse et repreacutesenter le noyau de cet eacuteleacutement 6 Le nuage eacutelectronique de lion provenant dun atome X a une charge Q= -1610middot18CDeacuteterminer le nombre deacutelectrons contenus dans le nuage eacutelectronique de lion 7 Ecrire sa structure eacutelectronique et donner son scheacutema de Lewis

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LIAISONS CHIMIQUES

Exercice 1 1) Donner les structures de Lewis des atomes suivants C (Z=6) O (Z=8) Cl (Z=17) H (Z= 1) S (Z = 16) 2) Ecrire les formules de Lewis deacuteveloppeacutees et semi-deacuteveloppeacutees des moleacutecules suivantes

C2H6O C2H4O2 C2H4Cl2O CH4O C2H4 N2O2 CH2Cl2 C2H2 HClO CO2 C3H4 SOCl2 C2H4O C3H6 CH5N C3H4 C3H6O EXERCICE 2 Dans la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene HnS lrsquoatome de soufre est lieacute agrave chaque atome drsquohydrogegravene par une liaison covalente 1- Deacuteterminer n sachant que le scheacutema de Lewis du soufre est identique agrave celui de lrsquooxygegravene et que tous les atomes engageacutes dans la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene ont leur couche externe satisfaisant agrave la regravegle de lrsquooctet et du duet 2- Donner la repreacutesentation de Lewis de la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene Exercice 3 Donner la formule statistique des composeacutes ioniques suivants a) Chlorure drsquoaluminium (Al3+ Cl -) b) nitrate de plomb (Pb2+ 119925119926120785

minus ) c) Aceacutetate de cobalt (Co3+ C2H3119926120784minus ) d) Carbonate

de calcium (Ca2+ C119926120785120784minus ) e) Hydroxyde de sodium (Ag+ PO4

3-) Exercice 4 Donner les noms et preacuteciser les ions constituants les composeacutes ioniques suivants Fe2O3 ZnSO4 Na2CO3 Ca(OH)2 CuNO3 Fe(OH)3 Cu2SO4 Al2O3 FeO Fe(NO3)2 Ag2O Al2(SO4)3 Mg(NO3)2 LiCO3 Na2SO4 Exercice 5

1) La moleacutecule drsquoacide propanoique est formeacutee de 3 atomes de carbone 6 atomes drsquohydrogegravene et 2 atomes drsquooxygegravene Ecrire sa formule brute Ecrire deux formules deacutevellopeacutees isomegraveres de lrsquoacide propanoique

2) Rappeler les structures de Lewis des atomes drsquohydrogegravene de carbone et drsquoazote Donner les structures de Lewis et les formules deacuteveloppeacutees des moleacutecules suivantes

a) CH3NO b) N2 c) HCN d) CH2O2 3) Pour chacun des composeacutes ioniques suivants identifier lrsquoanion et le cation puis donner du composeacute a) Fe2(SO4)3 b)

ZnO 4) Donner la formule statistique et la formule ionique de chacun des composeacutes ioniques suivants oxyde drsquoaluminium

chlorure de magnesium Exercice 6 Donner les formules ioniques et statiques du nitrate de plomb phosphate drsquooxonium sulfate drsquoaluminium nitrate drsquooxonium sulfate de plomb et phosphate drsquoaluminium Exercice7 A -Compleacuteter le tableau ci-dessous en ajoutant soit la formule statistique du solide ionique comportant ces ions soit la formule de lrsquoanion ou soit la formule du cation qui le compose

Cation Anion

Na+

Ca2+ Zn2+

Cl- AlCl3

Al2(SO4)3

NO3-

PO43-

B-Quelles sont les formules statistiques des solides ioniques suivants 1deg) Chlorure drsquoargent nitrate drsquoargent 2deg) Sulfate de potassium permanganate de potassium phosphate de baryum et dichromate de potassium Les ions agrave utiliser sont Cl-(ion chlorure) NO3

-(ion nitrate) SO42-(ion sulfate) K+ (ion potassium) Ag+ (ion argent) Ba2+

(ion baryum) PO43-(ion phosphate) MnO4

-(ion permanganate Cr2O72-(ion dichromate)

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Exercice 8 La maille du chlorure de potassium KCl est du mecircme type que celle du chlorure de sodium les ions K+ prenant la place des ions Na+ 1) En vous inspirant de la maille de chlorure de sodium faites un dessin de la maille

du chlorure de potassium Cette maille cubique a pour arecircte a = 628 pm les ions chlorure en occupent les sommets et les centres des faces

2) Montrer agrave lrsquoaide drsquoun dessin dans le plan qursquoil existe une relation entre lrsquoarecircte a de la maille et les rayons des ions preacutesents Les ions potassium et chlorure sont assimilables agrave des boules rigides de rayons respectifs r+ et r- celles-ci sont en contact le long drsquoune arecircte En deacuteduire la valeur du rayon r- de lrsquoion Cl- sachant que le rayon r+ de lrsquoion K+ vaut 133 pm

Donneacutees Nom et formule de quelques ions

Cations formules Anions Formules

Ion fer II Fe2+ Ion sulfure S2-

Ion fer III Fe3+ Ion sulfate SO42-

Ion aluminium Al3+ Ion nitrate NO3-

Ion cuivre II Cu2+ Carbonate CO32-

Ion zinc Zn2+ Hydrogeacutenocarbonate HCO3-

Ion sodium Na+ Ion chlorure Cl-

Ion calcium Ca+ Oxyde O2-

Ion potassium K+ Hydroxyde OH-

Ion hydronium H3O+ Ion dichromate Cr2O72-

Ion magneacutesium Mg2+ Ion permanganate MnO4-

Ion argent Ag+ Ion phosphate PO43-

Ion baryum Ba2+

Ion ammonium NH4+

FORMULES ET NOMS DE QULQUES COMPOSES IONIQUES

Habituellement on nomme un composeacute ionique en premier par son non ion neacutegatif par contre lrsquoeacutecriture de sa formule

se fait en premier par lrsquoion neacutegatif

Formule ionique Formule statistique Nom

(Na+ Cl-) NaCl Chlorure de sodium

(Ag+ Cl-) AgCl Chlorure drsquoargent

(Cu2+ 2Cl-) CuCl2 Chlorure de cuivre II (cuivrique)

(Cu+ Cl-) CuCl Chlorure de cuivre I (cuivreux)

(Fe2+ 2Cl-) FeCl2 Chlorure de fer II (ferreux)

(Fe3+ 3Cl-) FeCl3 Chlorure de fer III (ferrique)

(NH4+ Cl-) NH4Cl Chlorure drsquoammonium

(Ca2+ 2Cl-) CaCl2 Chlorure de calcium

NITRATES NO3-

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Formule ionique Formule statistique Nom

(Ag+ NO3-) AgNO3 Nitrate drsquoargent

(K+ NO3-) KNO3 Nitrate de potassium

(Pb2+ 2NO3-) (PbNO3)2 Nitrate de plomb II

SULFATTES SO42-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Ba2+ SO42-) BaSO4 Sulfate de baryum

(Zn2+ SO42-) ZnSO4 Sulfate de zinc

(Cu2+ SO42-) CuSO4 Sulfate de cuivre II

(2Al3+ 3SO42-) Al2(SO4)3 Sulfate drsquoaluminium

(2NH4+ SO4

2-) (NH4)2SO4 Sulfate drsquoammonium

SULFURES S2-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Zn2+ S2-) ZnS Sulfure de zinc

(Pb2+ S2-) PbS Sulfure de plomb II

(2Cu+ S2-) Cu2S Sulfate de cuivre I

CARBONATES CO32-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Ca2+ CO32-) CaCO3 Carbonate de calcium (calcaire)

OXYDES O2-

Formule ionique Formule statistique Nom

(2Na+ O2-) Na2O Oxyde de sodium

(Mg2+ O2-) MgO Oxyde de magneacutesium

(2Al3+ 3O2-) Al2O3 Oxyde drsquoaluminium (alumine)

(Fe2+ O2-) FeO Oxyde de fer II

(2Fe3+ 3O2-) Fe2O3 Oxyde de fer III (rouille)

(Fe2+ 2Fe+ 4O2-) Fe3O4 Oxyde magneacutetique de fer

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MOLE ET GRANDEURS MOLAIRES

Exercice 1 Calculer les masses molaires des composeacutes suivants Ca(H2PO4)2 H2SO4 C6H12O6 C4H8 NH3 (NH4)4Fe(SO4)26H2O Al2(SO4)3 Exercice 2 Lrsquoeacuteleacutement lithium agrave lrsquoeacutetat naturel est formeacute par un meacutelange de deux nucleacuteides dont les pourcentages atomiques sont

les suivants 74 de 119923119946120788 et 926 de 119923119946

120789 Sachant que les masses drsquoune mole drsquoatome de ces nucleacuteides sont respectivement 60137 g et 70144 g Calculer la masse molaire atomique de lrsquoeacuteleacutement lithium naturel Exercice 3 Une moleacutecule de formule CxHy a pour atomiciteacute 10 et sa masse molaire est M = 54 gmol-1 Deacuteterminer la formule brute du composeacute Exercice 4 La nitroglyceacuterine est un explosif de formule C3H5O9N3 1) Calculer la masse molaire de la nitroglyceacuterine 2) Deacuteterminer sa composition centeacutesimale massique de chacun des eacuteleacutements preacutesents dans cette moleacutecule

Exercice 5 Un corps a pour formule CxHyO les coefficients x et y sont entiers Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de cette substance montre que les pourcentages en masse des eacuteleacutements C et H qursquoelle renferme sont C = 525 H = 130 1) Deacuteterminer le pourcentage en masse de lrsquooxygegravene En deacuteduire la masse molaire moleacuteculaire M de ce corps (M est

un nombre entier) 2) Calculer les valeurs des coefficients x et y

Exercice 6 1) On donne pour le fer masse molaire M = 56 gmol-1 masse volumique 120646 = 7800 kgm-3 Deacuteterminer le volume drsquoun morceau de fer de masse 150 g Quelle est la quantiteacute de matiegravere contenue dans ce morceau de fer 2) On donne pour lrsquoaluminium et le cuivre la masse molaire M et la masse volumique 120646 agrave lrsquoeacutetat solide Al 27 gmol-1 120646119912119949

=2700 kg m-3 Cu 635 gmol-1 120646119914119958=8900 kg m-3 Deacuteterminer pour chaque meacutetal le volume molaire (volume dune mole) agrave lrsquoeacutetat solide 3) On considegravere trois flacons qui contiennent agrave la mecircme

tempeacuterature et sous une mecircme pression un mecircme volume de gaz On a deacutetermineacute la masse de chaque gaz Les reacutesultats sont groupeacutes dans le tableau ci-dessous

Calculer la masse molaire de chaque gaz Deacuteterminer la quantiteacute de matiegravere de chaque gaz 4) En deacuteduire le volume molaire de chaque gaz

Quelle est la loi veacuterifieacutee par cette expeacuterience Enoncer cette loi C = 12 O=16 H=1 gmol-1 Exercice 7 Un composeacute organique qui ne contient que les eacuteleacutements carbone et hydrogegravene a pour masse molaire M = 42 gmol -1 Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de ce composeacute montre qursquoil renferme en masse six (6) fois plus de carbone que drsquohydrogegravene En deacuteduire la formule brute du composeacute eacutetudieacute Exercice 8 Un composeacute A ne contient que les eacuteleacutements carbones hydrogegravene et oxygegravene Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de ce composeacute montre que mc = 15mo et mc = 4mH mc mo et mH eacutetant les masses respectives de carbone de lrsquooxygegravene et de lrsquohydrogegravene contenues dans lrsquoeacutechantillon Sachant que la moleacutecule de A ne renferme qursquoun seul atome drsquooxygegravene 1) Deacuteterminer la formule de A 2) Calculer la masse molaire de A 3) Calculer le nombre de moles puis le nombre de moleacutecules contenues dans 115 g de A

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Exercice 9 Un ballon en verre fermeacute contient 40g de gaz dioxygegravene La tempeacuterature du gaz est 20degC et sa pression est 1013105Pa 1 Quelle est la quantiteacute de matiegravere de dioxygegravene dans le ballon 2 Quelle est la tempeacuterature absolue du gaz 3 Quel est le volume du gaz 4 On chauffe le ballon et son contenu La tempeacuterature atteint 50degC La variation du volume du ballon eacutetant

neacutegligeable deacuteterminer la nouvelle pression du gaz Exercice 10

Un ballon agrave parois eacutelastiques ne peut deacutepasser un volume de 30L sans eacuteclater On introduit dans ce ballon 20L dheacutelium He agrave 20degC et agrave une pression de 1013105Pa 1 Quelles sont la quantiteacute de matiegravere et la masse dheacutelium introduites dans le ballon 2 Le ballon est placeacute sous une cloche agrave vide On admet que la pression est la mecircme agrave linteacuterieur et agrave lexteacuterieur du

ballon et que la tempeacuterature est constante au cours de la transformation Quelle est la pression de lair sous la cloche au moment ougrave le ballon eacuteclate

3 Le mecircme ballon est lacirccheacute et seacutelegraveve agrave une altitude ougrave la tempeacuterature est de 15degC et la pression atmospheacuterique de 82104Pa Le ballon va-t-il eacuteclater (on suppose leacutegaliteacute des pressions agrave linteacuterieur et agrave lexteacuterieur du ballon)

Donneacutee M(He)=40gmol-1 Exercice 11 1) Calculer la masse volumique du dioxygegravene dans les conditions normales Deacuteterminer la densiteacute du dioxygegravene par

rapport agrave lrsquoair 2) On meacutelange 10 L de butane et 10 L de dioxygegravene Le volume obtenu est 20 L

21 Trouver la masse du meacutelange

22 Calculer la densiteacute du meacutelange

Les volumes sont mesureacutes dans les conditions normales Exercice 12 On meacutelange 10 L de dioxygegravene et 40 L de diazote pris dans les CNTP Le volume du meacutelange est 10 L La tempeacuterature du meacutelange est de 10deg C 1) Calculer la masse du meacutelange 2) Trouver la pression du meacutelange

Donneacutees C = 12gmol H = 1gmol O = 16gmol N = 14gmol Cl = 355gmol Exercice 13 Un professeur de Sciences Physiques trouve dans le laboratoire de son lyceacutee un flacon sans eacutetiquette contenant une substance solide de masse m = 460 g Pour deacuteterminer la nature de cette substance il procegravede agrave deux types danalyses

Une analyse qualitative lui permettant de deacuteterminer la preacutesence de trois eacuteleacutements chimiques dans la substance le carbone (C) lhydrogegravene (H) et loxygegravene (O)

Une analyse quantitative lui permettant de deacuteterminer la composition centeacutesimale massique du carbone et de lhydrogegravene dans la masse m de la substance C=26l H=435 Afin de deacuteterminer le nombre datomes de carbone dhydrogegravene et doxygegravene de la substance il eacutecrit sa formule brute sous la forme CxHyOz ougrave x y et z sont des entiers naturels non nuls Il reacutealise ensuite la sublimation de la masse m = 460 g de la substance dans les conditions ougrave la pression est P=498107 Pa et la tempeacuterature est t = 27degC A la fin du changement deacutetat physique il recueille un volume V = 500 cm3 de gaz supposeacute parfait

1) Calculer le pourcentage massique de loxygegravene 2) Est-ce que cette sublimation a eacuteteacute faite dans les conditions normales de tempeacuteratures et de pression (CNTP) Justifier 3) Deacuteterminer la quantiteacute de matiegravere de cette substance puis deacuteduire sa masse molaire et sa densiteacute 4) Deacuteterminer sa formule brute et proposer une formule deacuteveloppeacutee possible 5) Calculer le nombre de moleacutecules contenu dans cette substance

On donne M (H) = 1 gmol-1 M (C) = 12 g mol-1 M (0) = 16 g mol-1 constante des gaz parfaits R = 831 SI nombre drsquoAvogadro NA = 602102s mol-1

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REACTION CHIMIQUE EQUATION ndash BILAN

Exercice 1 Equilibrer les eacutequations suivantes

Exercice 3 Lrsquoaluminium reacuteagit avec lrsquooxyde de manganegravese MnO2 pour donner du manganegravese et de lrsquooxyde drsquoaluminium Al2O3

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan traduisant cette reacuteaction 2) Quelle est la masse drsquoaluminium neacutecessaire pour preacuteparer une masse de 1 kg de manganegravese

Exercice 4 On brucircle m = 5 g de soufre dans un flacon renfermant V =2L de dioxygegravene volume mesureacute dans les CNTP

1) Restera-t-il du soufre agrave la fin de la reacuteaction Si oui calculer la masse correspondante 2) Calculer la masse et le volume du produit obtenu

Exercice 5 On fait brucircler 20g drsquoun eacutechantillon de charbon de bois dans du dioxygegravene on obtient 616g de dioxyde de carbone

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan 2) Deacuteterminer le pourcentage de carbone pur contenu dans le morceau de charbon

Exercice 6 Le dioxyde de soufre peut ecirctre preacutepareacute par action de sulfure de fer (pyrite) sur le dioxygegravene Il se forme en mecircme temps de lrsquooxyde de fer Fe2O3

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction 2) Quel volume de dioxyde de soufre peut-on espeacuterer obtenir agrave partir drsquoune tonne de pyrite Calculer alors la masse et le

volume de dioxygegravene neacutecessaire Les volumes gazeux sont mesureacutes dans les CNTP 3) Le rendement de la reacuteaction est en reacutealiteacute eacutegal agrave 80 Calculer le volume de dioxyde de soufre effectivement obtenu agrave

partir drsquoune tonne de pyrite Exercice 7

1) La combustion dans du dioxygegravene de 224cm3 drsquoun corps pur gazeux de formule CnH2n + 2 a donneacute 176g de dioxyde de carbone et de lrsquoeau

11 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction

12 Trouver la formule brute de lrsquohydrocarbure

13 Ecrire les formules de Lewis et deacuteveloppeacutee de ce composeacute

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2) La combustion complegravete dans du dioxygegravene de 1 litre drsquoun hydrocarbure gazeux de formule CxHy a neacutecessiteacute 5 litres de dioxygegravene et a donneacute 3 litres de dioxyde de carbone

21 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction

22 Trouver la formule brute de lrsquohydrocarbure Volumes gazeux mesureacutes dans les CNTP

Donneacutees en gmol-1 M(C) = 12 M(H) = 1 M(O) = 16 M(Fe) = 56 Exercice 8 On meacutelange 1g de poudre drsquoaluminium et 6g de diiode I2 La reacuteaction est amorceacutee par quelques gouttes drsquoeau (catalyseur)

a) On donne Al (Z=13) et I est un halogegravene Trouver la formule du produit formeacute en vous aidant des repreacutesentations de Lewis des atomes drsquoaluminium et drsquoiode

b) Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction c) La reacuteaction srsquoarrecircte par manque drsquoun des reacuteactifs Lequel calculer la masse du produit formeacute d) Quelle est la masse restante du reacuteactif en excegraves

Donneacutees M(Al)=27gmol M(I)=127gmol Exercice 9 Une essence drsquoautomobile a une masse volumique de 700kg m-3 On la suppose constitueacutee uniquement drsquooctane C8H18

a) Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la combustion de lrsquooctane dans le moteur de lrsquoautomobile en supposant qursquoil se forme du dioxyde de carbone et de lrsquoeau

b) Le reacuteservoir drsquoessence drsquoune automobile a une capaciteacute de 50L Lorsque toute lrsquoessence qursquoil contient est consommeacutee calculer

La masse de vapeur drsquoeau et de dioxyde de carbone rejeteacutee dans lrsquoatmosphegravere

La masse du dioxygegravene consommeacute

La masse drsquoair qui a circuleacute dans les tubulures du moteur sachant qursquoen nombre de moles la composition de lrsquoair est 80 de diazote N2 et 20 de dioxygegravene O2 On donne en gmol les masses molaires atomiques H 1 C 12 N 14 O 16 Exercice 10 Un meacutelange des deux alcanes propane (C3H8) et butane (C4H10) est soumis agrave une combustion eudiomeacutetrique en preacutesence de 112 cm3 de dioxygegravene Apregraves la combustion et le refroidissement des produits il se produit 68cm3 dioxyde de carbone(C02) et de lrsquoeau

1) Ecrire les eacutequations des reacuteactions qui ont lieu

2) Deacuteterminer la composition du meacutelange des alcanes sachant que tous les volumes sont mesureacutes dans les mecircmes conditions de tempeacuterature et de pression On donnera le volume de chacun des alcanes ainsi que le pourcentage (en quantiteacute de matiegravere) de chacun drsquoeux dans le meacutelange Exercice 11 On dispose drsquoun meacutelange drsquooxyde de fer II FeO et drsquooxyde de Fer III Fe2O3 de masse totale m=897g On fait reacuteagir ce meacutelange agrave haute tempeacuterature avec du dihydrogegravene Il se forme alors du Fer et de lrsquoeau

1) Ecrire les eacutequations bilan des deux reacuteactions 2) On obtient 292g drsquoeau et les deux oxydes ont disparu Deacuteterminer la composition initiale du meacutelange crsquoest-agrave-dire les

masses des deux oxydes

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GENERALITES SUR LES SOLUTIONS AQUEUSES

Donneacutees en gmol-1 M(C) = 12 M(H) = 1 M(O) = 16 M(Fe) = 56 M(Al) = 27 M(S) = 32 M(Na) = 23 M(N) = 14 M(Ca) = 40 M(Cl) = 355 Exercice 1 1) Donner les noms des ions suivants K+ Mg2+ Al3+ O2- SO4

2- H3O+ MnO4- Cr2O7

2- 2) Donner les formules des composeacutes ioniques dont les noms sont chlorure de potassium chlorure de magneacutesium

oxyde de magneacutesium carbonate drsquoaluminium nitrate drsquoargent Exercice 2 1) Quelle masse de sulfate drsquoaluminium Al2(SO4)3 faut-il dissoudre dans de lrsquoeau pour obtenir 500 cm3 drsquoune solution

de concentration 002 mol L-1 en ion Al3+ 2) Quelle est alors la valeur de la concentration en ion sulfate

Exercice 3 1) On dissout 5 g de cristaux de chlorure de sodium dans de lrsquoeau On complegravete par de lrsquoeau le volume agrave 500 mL

Trouver la concentration molaire C de la solution Calculer [Na+] et [Cl-] 2) On dispose de 200 mL drsquoune solution de sulfate de sodium de concentration molaire C = 210-2 molL-1

ndash Calculer la masse de sulfate de sodium Na2SO4 contenue dans la solution ndash Calculer [Na+] et [SO4

2-] Exercice 4 1) On dissout sans variation de volume 342 g de sulfate drsquoaluminium dans 500 mL drsquoeau

ndash Calculer la concentration massique puis la concentration molaire C de la solution ndash Calculer les concentrations molaires des ions aluminium et sulfate

2) On preacutepare 250 mL de solution de sulfate de potassium en dissolvant dans lrsquoeau 435 g de solide ionique K2SO4

ndash Calculer la concentration molaire de chacun des ions preacutesents en solution ndash Quel volume drsquoeau faut-il ajouter aux 250 mL de la solution preacuteceacutedente pour obtenir une solution telle que lrsquoon

ait [SO42-] = 002 molL Exercice 5 Une solution A de volume VA = 05 L contient 012 mol de nitrate de sodium Une solution B de volume VB = 15 L a eacuteteacute obtenue par dissolution dans lrsquoeau de 125g de nitrate de calcium solide ionique de formule Ca(NO3)2 1) On preacutelegraveve agrave la pipette 10 cm3 de la solution A Calculer le nombre de moles de chacun des ions preacutesents dans

cette prise drsquoessai 2) On meacutelange dans une fiole jaugeacutee 10 cm3 A 20 cm3 de la solution B et on complegravete avec de lrsquoeau jusqursquoagrave ce que

le volume total soit de 100 cm3 Calculer la concentration de chacun des ions dans cette derniegravere solution On donne masses molaires en gmol-1 nitrate de sodium 85 nitrate de calcium 164 Exercice 6

Compleacuteter le tableau

Formule C ( molL-1) [anion] (molL-1) [cation] (molL-1)

MgSO4 0035

CaCl2 0104

Na2CO3 027

Na3PO4 0063

FeCl3 057

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SOLUTIONS AQUEUSES ACIDES

Exercice 1 Questions des cours 1-1 Parmi des produits drsquousage courant utiliseacutes comme boissons condiments ou produits drsquoentretien meacutenager que vous reconnaissez distinguer ceux qui correspondent agrave des solutions acides 1-2 Rappeler leurs couleurs prises avec un indicateur coloreacute de votre choix 2-1 Que peut-on mettre en eacutevidence expeacuterimentalement lors de la dissolution du chlorure drsquohydrogegravene dans lrsquoeau 2-2 Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction qui accompagne cette mise en solution du chlorure drsquohydrogegravene dans lrsquoeau 3- Le chlorure drsquohydrogegravene est-il un composeacute ionique ou moleacuteculaire 4- Que se passe t-il quand on verse du nitrate drsquoargent dans une solution drsquoacide chlorhydrique 5-1 Peut-on identifier un acide au laboratoire en le goucirctant ou en le touchant 5-2 Que faut-il faire dans le cas eacutecheacuteant Exercice 2 Le gaz chlorure drsquohydrogegravene est un composeacute moleacuteculaire formeacute drsquoun atome drsquohydrogegravene et drsquoun atome de chlore il est obtenu en faisant reacuteagir agrave chaud de lrsquoacide sulfurique sur du chlorure de sodium On le recueille dans un flacon en plastique par deacuteplacement drsquoair 1- Ecrire la formule du gaz chlorure drsquohydrogegravene 2- Donner le scheacutema du montage 3- Comment pouvez-vous vous assurer que le flacon est entiegraverement rempli 4- Rappeler les proprieacuteteacutes du gaz chlorhydrique Exercice 3 Texte Scientifique solution acide et solution basique Preacuteparation des solutions drsquoinfusion drsquooseille du jus de citron du jus de tamarin de solution de lessive de cendre Mettons deux centimegravetres cubes de chaque substance dans un tube agrave essai Dans chaque tube versons quelques gouttes de BBT Nous disposons de deux tubes agrave essai lrsquoun contenant de lrsquoacide chlorhydrique et lrsquoautre de lrsquoeau distilleacutee avec chacun quelques gouttes de BBT Les tubes contenant lrsquoacide chlorhydrique la solution drsquoinfusion drsquooseille du jus de citron du jus de tamarin virent au jaune avec le BBT Le tube contenant la solution de lessive de cendre donne une coloration bleue avec le BBT tandis que lrsquoeau distilleacutee reste verte avec le BBT Questions 1- Que signifie BBT 2- Le titre du texte est-il conforme Si non ameacuteliorer ce titre 3- Comment preacutepare-t- on la solution drsquoinfusion drsquooseille le jus de citron 4- Comment preacutepare-t- on la solution drsquoacide chlorhydrique agrave partir drsquoune solution commerciale tregraves concentreacutee 5- Relever les solutions acides citeacutes dans ce texte

Exercice 4

1- Une solution de volume V = 250 mL est obtenue en dissolvant 12 mmol de saccharose dans de lrsquoeau Quelle est la

concentration molaire de saccharose 2- Quelle est la quantiteacute drsquoacide benzoiumlque contenue dans un volume V = 23 mL drsquoune solution drsquoacide benzoiumlque agrave la

concentration molaire C = 1510-2 molL-1 Exercice 5 1-1 Un adolescent doit absorber 75 mg de vitamine C de masse molaire M = 176 g mol par jour Quelle est la quantiteacute de vitamine C correspondante 1-2 Un jus de fruit contient de la vitamine C agrave la concentration molaire C = 23 mmolL-1Quel volume de jus de fruit un adolescent doit-il boire dans la journeacutee pour absorber sa quantiteacute quotidienne de vitamine C 2) Les boissons au cola contiennent de lrsquoacide phosphorique H3PO4 Leur concentration molaire en acide phosphorique est de lrsquoordre de 15 mmolL-1 Quelle est la concentration massique en acide phosphorique Exercice 6 1- Les boissons au cola contiennent de lrsquoacide phosphorique H3PO4 Leur concentration molaire en acide phosphorique

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est de lrsquoordre de 15 mmolL-1 Quelle est la concentration massique en acide phosphorique

2- Lrsquohextril est une solution de bain de bouche Le principe actif de ce meacutedicament est lrsquohexeacutetidine de formule brute

C21H45N3 Calculer sa concentration molaire sachant que sa concentration massique est 1 gL-1

Exercice 7

On a un meacutelange sous forme de poudre de cuivre de zinc et daluminium On ajoute de lacide chlorhydrique en excegraves agrave 105 g de ce meacutelange Apregraves reacuteaction il reste un reacutesidu solide de 24 g et le gaz qui sest deacutegageacute lors de lattaque par lacide occupe un volume de 566 L

1- Ecrire les eacutequations entre lacide chlorhydrique les meacutetaux attaquables

2- Quelle est la nature du gaz deacutegageacute Justifier votre reacuteponse

3- Calculer la composition du meacutelange en pourcentage massique

On donne M(Cu)=635 M(Al)=27 M(Zn)=654 g mol-1 volume molaire 224 Lmol-1 on rappelle que lrsquoacide nrsquoattaque pas le cuivre Exercice 8 1) Rappeler quelques consignes de seacutecuriteacute sur la consommation et lrsquoutilisation des produits acides 2) A quels ions sont dues les proprieacuteteacutes acides drsquoune solution 3) A 20degC 1 litre drsquoeau peut dissoudre 475L de chlorure drsquohydrogegravene si la dissolution srsquoeffectue sans variation de volume (Vm = 24 Lmol-1) 3-a) Calculer la concentration de la solution (H+ Cl-) 3-b) En deacuteduire la concentration des ions responsables agrave lrsquoaciditeacute de cette solution 3-c) Quelle la concentration des ions qui preacutecipite avec le nitrate drsquoargent

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SOLUTIONS AQUEUSES BASIQUES

Exercice1 1 Recopier et compleacuteter les phrases suivantes a) Dans une solution aqueuse dhydroxyde de sodium lion responsable de la basiciteacute est lion __________ lion __________ est lion Na+ b) Il faut toujours refermer un flacon de pastilles de soude et le conserver dans un endroit sec car ces pastilles absorbent lhumiditeacute de lair elles sont donc __________ Elles sont aussi deacuteliquescentes car les pastilles se __________ lentement dans cette humiditeacute c) Lhydroxyde de sodium est un produit corrosif car il peut exercer une action destructrice sur les __________ __________ Il faut donc porter des __________ pour le manipuler d) La solution dhydroxyde de sodium conduit le courant eacutelectrique Elle contient donc des __________ Lors de la dissolution leau a totalement __________ les moleacutecules dhydroxyde de sodium selon leacutequation bilan NaOH rarr ________ + ________ e) La solution de kheacutemeacute est une solution __________ car si on y ajoute quelques gouttes de __________ elle prend une coloration rose violaceacutee 2 Reacutepondre par vrai ou faux les phrases suivantes a) En preacutesence de BBT la solution de cendre prend la couleur bleue b) Les proprieacuteteacutes basiques de la soude sont dues aux ions Na+ c) Le cuivre et les ions hydroxyde forment un preacutecipiteacute bleu d) En meacutelangeant une solution de sulfate de zinc avec un tregraves gros excegraves de soude on obtient une solution e) En preacutesence de BBT le meacutelange formeacute de 1 mL dacide chlorhydrique deacutecimolaire et de 10 mL de soude molaire est bleu 3 Recopier les propositions justes et corriger celles qui sont fausses a) En meacutelangeant une solution de nitrate de cuivre et une solution de chlorure dhydrogegravene on obtient un preacutecipiteacute bleu dhydroxyde de cuivre b) Pour preacuteparer 1L de solution de soude agrave 01 molL-1 (deacutecimolaire) Abdoulaye pegravese 04g dhydroxyde de sodium exempt dhumiditeacute Il les introduit dans une fiole jaugeacutee de 1 L et complegravete jusquau trait de jauge avec de leau distilleacutee c) En meacutelangeant une solution de sulfate de fer (III) et une solution dammoniaque on obtient un preacutecipiteacute vert dhydroxyde de fer (III) d) En introduisant un excegraves de sulfate de zinc dans une solution dilueacutee de kheacutemeacute on obtient un abondant preacutecipiteacute blanc La solution de kheacutemeacute contient donc des ions OH- qui forment avec les ions Zn(II) un preacutecipiteacute de formule Zn(OH)2 e) En preacutesence de pheacutenolphtaleacuteine le liquide de batterie prend une coloration violette Si on ajoute 10 mL de solution de kheacutemeacute concentreacutee agrave 1 mL de liquide de batterie dilueacute en preacutesence de pheacutenolphtaleacuteine on obtient une solution incolore Exercice2

3- Votre professeur vous donne deux flacons A et B sans eacutetiquette contenant des solutions incolores et vous demande de les reconnaicirctre Pour cela il vous fait reacutealiser les tests suivants a) Donner le nom de la solution A en expliquant comment vous ecirctes arriveacute agrave cette conclusion

b) Donner le nom de la solution B en expliquant comment vous ecirctes arriveacute agrave cette conclusion 4- Sur les marcheacutes du Seacuteneacutegal on trouve un produit appeleacute kheacutemeacute Il se preacutesente sous la forme deacutecailles blanches et

est fortement corrosif Il est utiliseacute pour fabriquer du savon et comme produit de nettoyage a) Vous voulez preacuteparer 500 mL de solution aqueuse agrave 4 gL-1 de kheacutemeacute (solution A) Encadrer parmi la liste dappareils suivants ceux qui vous seront neacutecessaires balance ndash pipette de 5 mL ndash ballon rond de 500 mL ndash fiole jaugeacutee de 05L ndash entonnoir ndash pissette ndash fiole jaugeacutee de 100mL ndash gants de protection ndash spatule ndash eacuteprouvette gradueacutee de 1 L Deacutecrivez le mode opeacuteratoire de la dissolution b) Le marchand affirme que le kheacutemeacute est de la soude Proposez deux tests qui vont vous permettre de veacuterifier cette affirmation

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c) En supposant que laffirmation du marchand est vraie calculer la concentration molaire de la solution A d) Pour veacuterifier si le kheacutemeacute est de lhydroxyde de sodium pur Michel propose dintroduire assez de solution de sulfate de cuivre pour preacutecipiter tous les ions OH- contenus dans 100 mL de solution A puis de peser le preacutecipiteacute sec - Ecrire leacutequation bilan traduisant la reacuteaction de preacutecipitation - La masse de preacutecipiteacute obtenue apregraves filtration et seacutechage est m = 035 g Le kheacutemeacute est-il de lhydroxyde de sodium pur 3- Au cours dun repas Marcel affirme que le jus de bissap blanc quil est en train de boire est plus acide que le jus de tamarin que boit Demba Demba nest pas daccord Pour trancher ce diffeacuterend ils amegravenent les deux solutions au laboratoire et procegravedent au test suivant - Ils introduisent 50 mL de bissap blanc dans un beacutecher A et 50 mL de jus tamarin dans un beacutecher B Ils ajoutent 5 gouttes de BBT et 50 mL de solution de soude dilueacutee La solution contenue dans le beacutecher A se colore en vert alors que la solution contenue dans le beacutecher B se colore en bleu Ils en concluent que Marcel avait raison Justifier cette affirmation Donneacutees Masses molaires en gmol-1 H 1 - O 16 - Na 23 - Cu 635 Exercice3 On meacutelange -100mldrsquoune solution de soude 10-2molL-1 -et 200ml de solution drsquohydroxyde de calcium 10-3molL-1 Faites lrsquoinventaire des diffeacuterentes espegraveces en solution calculer les concentrations molaires respectives Exercice 4 On dispose de 5 mL drsquoune solution de potasse KOH Elle renferme en masse 25 de potasse pure Sa densiteacute par rapport agrave lrsquoeau est d = 13

1) Calculer la concentration molaire C de la solution On dilue la solution preacuteceacutedente agrave 15 litre Calculer la concentration molaire Crsquo de la nouvelle solution

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NOTION DE PH INDICATEURS COLORES

Exercice 1 Deacuteterminer les pH des solutions suivantes a) Acide chlorhydrique de concentration 210-2 molL-1 b) Acide nitrique de concentration 4510-3 molL-1 c) Soude de concentration 510-2 molL-1 d) Potasse de concentration 3110-4 molL-1 Les solutions sont prises agrave 25oC Exercice 2 La concentration des ions hydroxyde dans une solution aqueuse est eacutegale agrave 10-4molL-1 Calculer 1) La concentration des ions hydronium 2) Le pH de cette solution 3) Quelle est la couleur prise dans cette solution par - le BBT - la pheacutenolphtaleacuteine - lrsquoheacutelianthine Exercice 3 On dispose drsquoune solution de soude ( Na + + HO ndash ) de concentration de pH = 12 1 Calculer 11la concentration des ions oxonium 12 la concentration des ions hydroxyde 2 On veut diluer cette solution pour obtenir une solution agrave pH = 11 Pour cela on prend un volume v1 = 50 mL de la solution concentreacute et on ajoute de lrsquoeau Quel volume drsquoeau faut-il ajouter Exercice 4 Les questions sont indeacutependantes 1 A 60degC le pH de lrsquoeau pure est 65 Calculer les concentrations des ions hydronium et hydroxyde agrave cette tempeacuterature Calculer le produit ionique de lrsquoeau agrave cette tempeacuterature

2 A 50degC le produit ionique de lrsquoeau est 5610-14 Trouver agrave cette tempeacuterature le pH de lrsquoeau pure Exercice 5 Les questions sont indeacutependantes 1 A la tempeacuterature de 37 degC le pK e est eacutegal agrave 1372 a) Quel est le pH drsquoune solution neutre agrave cette tempeacuterature b) Un sang de pH eacutegal agrave 739 est-il neutre 2 A 10cm3 drsquoune solution de chlorure drsquohydrogegravene on ajoute 40cm3 drsquoeau et on obtient alors une solution de pH=27 Quelle est la concentration de la solution de chlorure drsquohydrogegravene initiale 3 on meacutelange 20cm3 drsquoune solution chlorhydrique de pH=31 avec 10cm3 de solution chlorhydrique de pH=23 Deacuteterminer le pH du meacutelange obtenu Exercice 6 Pour eacutevaluer le pH dune solution aqueuse (S) on effectue divers preacutelegravevements agrave lrsquoaide de beacutechers On ajoute ensuite dans chacun des beacutechers un indicateur coloreacute On obtient les reacutesultats suivants

Heacutelianthine Bleu de bromocreacutesol

Bleu de bromothymol

rouge de meacutethyle

couleur de la solution orange vert jaune orange

1) Evaluer le pH de la solution (S) en utilisant les reacutesultats ci-dessus et le tableau suivant

Indicateur Teinte Zone de virage Teinte

Heacutelianthine rouge 31 - 44 jaune

Bleu de bromocreacutesol jaune 38 - 54 bleu

Bleu de bromothymol jaune 60 ndash 76 bleu

rouge de meacutethyle rouge 42 ndash 62 jaune

2) Lrsquoutilisation de lrsquoun des indicateurs coloreacutes est superflue Quel est cet indicateur Expliquer 3) Apregraves deacutetermination du pH de la solution agrave lrsquoaide drsquoun pH-megravetre on calcule la valeur de la concentration en ions hydroxyde On trouve [OH-] = 210-10 molL-1 Quelle est la valeur mesureacutee du pH de la solution (S) Cette valeur est-elle en accord avec le reacutesultat obtenu agrave lrsquoaide des indicateurs coloreacutes

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hp 42

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IA RUFISQUE LYCEE DE KOUNOUNE

DEVOIR Ndeg1 DE

SCIENCES PHYSIQUES

Classe 2nde S 20152016

Dureacutee 2 heures

Prof MDiagne

Email diagnensisyahoofr

Exercice1 (6pts)

1) On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant 20g drsquohydrogegravene et 200g drsquooxygegravene apregraves

jaillissement de lrsquoeacutetincelle et refroidissement

c) Quelles sont la nature et la masse du gaz restant (2pts) d) Quelle est la masse drsquoeau obtenue (1pt)

2) a) Calculer le volume drsquohydrogegravene neacutecessaire pour faire disparaicirctre 200ml drsquooxygegravene (1pt)

b) Si le meacutelange srsquoeffectue dans les proportions ougrave VH=2VO exprimer le volume du meacutelange gazeux

en fonction du volume de dihydrogegravene (1pt)

c) calculer le volume de ce meacutelange gazeux (1pt)

Exercice2 (8pts)

Lrsquoenregistrement 1 ci-dessous repreacutesente dans le reacutefeacuterentiel terrestre les positions Ei drsquoun enfant en

rollers sur un tremplin Ces positions sont inscrites agrave intervalles de temps eacutegaux = 020 s agrave lrsquoeacutechelle 120783

120784

1- Sans effectuer de calculs quel est le qualificatif (rectiligne circulaire ou curviligne) que lrsquoon peut attribuer aux diffeacuterentes portions de trajectoire prise successivement par le mobile Justifier la reacuteponse (15pt)

2- Entre quels points le mouvement est-il rectiligne uniforme Calculer alors sa vitesse Repreacutesenter le

vecteur vitesse instantaneacute en 119959ሬሬԦ120783120782 en E10 (25pt= 05 +1+1) 3- Calculer sa vitesse moyenne entre E0 et E6 (1pt) 4- Deacuteterminer les valeurs de 119959120785 et 119959120783120790 vitesses instantaneacutees du point E aux instants t3 et t18 Repreacutesenter

les vecteurs vitesse 119959ሬሬԦ120785 et 119959ሬሬԦ120783120790 (3pts)

NB Repreacutesenter ces vecteurs vitesse en utilisant comme eacutechelle 1 cm 2 ms-1

Exercice3 (6pts)

Un disque horizontal tourne autour drsquoun axe vertical ∆ passant par son centre O Une petite lampe dont

le filament est quasi ponctuel est fixeacute sur le disque agrave la distance d=25cm du centre Elle eacutemet des

eacuteclairs tregraves brefs seacutepareacutes par des intervalles de temps eacutegaux τ =002s La figure suivante

(lrsquoenregistrement 2) reproduit la photographie des positions successives L1 L 2 helliphellip de la lampe au cours

de son mouvement agrave lrsquoeacutechelle120783

120783120782

1) Quelle est la nature du mouvement de la lampe (05pt) 2) Deacutefinir la peacuteriode et la freacutequence (1pt) 3) Calculer la peacuteriode la freacutequence et la vitesse angulaire de rotation du disque (15pt) 4) Quelle est la vitesse de la lampe (1pt)

5) Dessiner le vecteur vitesse de la lampe aux points L1 L5 et L8 en prenant pour eacutechelle 1cm rarr 1ms (15pt) Le vecteur vitesse est-il constant au cours du mouvement (05pt)

hp 43

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Document agrave rendre avec la copie

Classe 2nde S

Preacutenom(s) Nom

Lrsquoenregistrement 1

Lrsquoenregistrement 2

hp 44

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LYCEE TAMBA COMMUNE Anneacutee scolaire 2011-2012 Classes 2nde SA 2nde SB et 2nde SC Prof MDIAGNE-MCOULIBALY

DEVOIR DE SCIENCES PHYSIQUES NdegI IDU PREMIER SEMESTRE

Exercice1 1-1 Donner la structure eacutelectronique la formule eacutelectronique et le scheacutema de Lewis

des eacuteleacutements suivants F(Z=9) Na(Z=11) Mg(Z=12) Ca (Z=20) 1-2 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode du tableau de classification appartient chaque eacuteleacutement

1-3 Quels ions ont ndashils tendance agrave donner Exercice2

Soit 119927120783120787120785120785 un noyau de lrsquoatome de phosphore

2-1 Deacuteterminer le nombre de protons de neutrons et drsquoeacutelectrons de lrsquoatome

2-2 Calculer la masse du noyau et celle de lrsquoatome Faire la comparaison 2-3 Quelle est la charge de lrsquoatome 2-4 Quelle est la charge du noyau

2-5 Donner la formule eacutelectronique du phosphore son scheacutema de Lewis et sa place dans le tableau de classification peacuteriodique

Donneacutees mpasympmnasymp167 10-27kg=1u meacute=91 10-31kg e=charge eacuteleacutementaire=1610-

19C Exercice3

Une bille de poids P = 50N est maintenue en eacutequilibre le long drsquoun plan inclineacute drsquoun angle α = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontal agrave lrsquoaide drsquoun fil (voir figure)

3-1 Faire le bilan des forces qui srsquoexercent sur la bille

3-2 Repreacutesenter ces forces sans tenir compte de lrsquoordre de

Grandeur On preacutecisera si la force consideacutereacutee est une

force de contact ou agrave distance

3-3 En choisissant un repegravere orthonormeacute dont lrsquoaxe xrsquox est

parallegravele au plan inclineacute et orienteacute vers le haut et un axe yrsquoy orienteacute aussi vers le haut deacuteterminer les coordonneacutees

de chaque force dans ce repegravere

3-4 Sachant que la somme vectorielle de ces forces est nulle Calculer alors lrsquointensiteacute de

la tension du fil et de la reacuteaction du plan

hp 45

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3-5 Quelles sont les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par la bille sur le plan inclineacute

Repreacutesenter cette force sur un autre scheacutema Exercice4

Dans le repegravere (O119946Ԧ119947Ԧ) sont repreacutesenteacutees des forces 119917ሬሬԦ1 119917ሬሬԦ2et 119917ሬሬԦ 3 avec F1=10N F2=15N

et F3=20N 4-1 Deacuteterminer les coordonneacutees de chaque force

4-2 En deacuteduire les coordonneacutees de 119917ሬሬԦ reacutesultante des trois forces On donne 120630=30deg y

119917ሬሬԦ2 120630 119946Ԧ

xrsquo 119947Ԧ 119917ሬሬԦ1 x

119917ሬሬԦ 3

Complexe Islamique Daroul Imane 20162017 Dureacutee 3H

Prof MDiagne

2nde S

COMPOSITION DE SCIENCES PHYSIQUES DU 1ER SEMESTRE CHIMIE (8points)

Exercice1 (5pts) Donneeacute mpasymp 119950n= 16710-27kg meacute=9110-31kg

Soit deux espegraveces chimiques repreacutesenteacutees par 119935119937120783119912120783

1 et 119935119937120784119912120784

2

1- La charge eacutelectrique du noyau X1 est eacutegale agrave 19210-18C 11 Deacuteterminer la valeur du numeacutero atomique Z1 de lrsquoespegravece X1

12 La masse du noyau de X1 est eacutegale agrave 400810-26kg Deacuteterminer le nombre de masse de A1 de lrsquoespegravece X1 En deacuteduire le nombre de neutrons N1 qursquoil contient

2- Sachant que X2 est isotope de X1 et que le nombre de neutron N2 de lrsquoespegravece X2 est tel que N2=N1 +2 Exprimer le nombre de masse A2 en fonction de N1 et de Z1 puis calculer A2

3- Etablir la formule eacutelectronique de lrsquoeacuteleacutement X2 dans quelle peacuteriode et dans quelle colonne de la classification se trouve lrsquoeacuteleacutement correspondant identifier lrsquoeacuteleacutement par

son symbole et son nom Exercice2 (3pts)

1) Ecrire les formules de Lewis des atomes suivants hydrogegravene (Z=1) carbone(Z=6)

oxygegravene(Z=8) chlore(Z=17) et soufre(Z=16) 2) Ecrire les formules de Lewis puis les formules deacuteveloppeacutees des composeacutes suivants

H2O2 H2SO4 H2CO3 PCl3 C3H6 3) Compleacuteter le tableau suivant

Nom du composeacute Formule ionique Formule statistique

Carbonate de helliphelliphellip (2Li+ + 119914119926120785120784minus)

Sulfate drsquoammonium

Phosphate de helliphelliphellip Ca3(PO4)2

( Al3+ + 3Cl-)

Oxyde de magneacutesium

Physique (12points)

hp 46

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Exercice1 (4 pts) Un solide (S) de poids P=5N accrocheacute comprime un ressort de raideur k=100Nm

repose sans frottement sur une table inclineacute drsquoun angle 120514 =30deg par rapport agrave lrsquohorizontale La direction du ressort du ressort est parallegravele au plan inclineacute

1) Repreacutesenter les forces suivantes (15pt)

a) La reacuteaction 119825ሬሬԦ que la table exerce sur lrsquoobjet

b) La tension 119827ሬሬԦ que le ressort exerce sur lrsquoobjet

c) Le poids 119823ሬሬԦ que la terre exerce sur lrsquoobjet

2) Sachant que 119823ሬሬԦ + 119827ሬሬԦ + 119825ሬሬԦ =119822ሬሬԦ deacuteterminer les intensiteacutes de 119827ሬሬԦ et de 119825ሬሬԦ (2 pts) 3) En deacuteduire lrsquoallongement x du ressort (05 pt)

Exercice 2(4pts)

On eacutetalonne un ressort agrave lrsquoaide de diffeacuterentes masses marqueacutees On note l O la longueur agrave vide du ressort On dresse le tableau ci-dessous m(g) 150 300 550 700 900

l (cm) 12 20 32 42 52

1) Repreacutesenter la courbe P=f(l) en prenant g=10Nkg (1pt)

Echelle En abscisse 1cm pour l =4cm En ordonneacutee 1cm pour 05N 2) En deacuteduire une relation entre P et l (1pt)

3) Deacuteterminer la longueur agrave vide du ressort et sa constante de raideur k (1pt) 4) Quelle doit ecirctre la longueur du ressort pour une masse m=490g en deacuteduire

lrsquoallongement correspondant (1pt)

Exercice 3(4pts) Une table agrave coussin drsquoair permet drsquoeacutetudier le mouvement drsquoun solide

On a repreacutesenteacute ci-dessous les traceacutes donneacutes par deux solides A et B en mouvement sur la table La dureacutee seacuteparant deux points conseacutecutifs est de 10ms

Voici agrave lrsquoeacutechelle 120783

120783120782 la repreacutesentation des enregistrements

1) Indiquer pour chaque essai la nature du mouvement du solide Justifier (1pt) 2) Calculer la vitesse du solide A en ms arrondi agrave 001pregraves (1pt) 3) Le solide B se deacuteplace de B0 agrave B5

a) Calculer la vitesse moyenne entre B2 et B3 (1pt) b) Deacuteterminer les caracteacuteristiques du vecteur vitesse instantaneacutee du solide B au point B4

(1pt)

hp 47

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Fin de sujet

Complexe islamique Daroul Imane Anneacutee Scolaire 2016 - 2017

MDIAGNE 120784119951119941 119930

DEVOIR 1 DE SCIENCES PHYSIQUES ( SEMESTRE 2 02 HEURES)

EXERCICE 1 (5points)

On dispose drsquoune masse de 258g de fer que lrsquoon fait brucircler dans un flacon de dioxygegravene dont le volume

est 500cm3 Il se forme alors de lrsquooxyde magneacutetique de fer( Fe3O4 )

La masse volumique du dioxygegravene est eacutegale agrave 12gL-1 dans les conditions de lrsquoexpeacuterience

1- Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction

2- Dresser le tableau drsquoavancement permettant drsquoeacutetudier la transformation

3- Deacuteterminer lrsquoavancement maximale xmax Quel est reacuteactif utiliseacute en deacutefaut

4- Calculer la masse de lrsquooxyde magneacutetique de fer formeacutee

5- Quelle est la masse restante du reacuteactif en excegraves

6- En reacutealiteacute il se forme une masse m2=2g de lrsquooxyde magneacutetique de fer Calculer le rendement η de

cette reacuteaction M(Fe)=56gmol-1

Exercice2 (3points)

Equilibrer les eacutequations suivantes

a) NH3 + O2 rarr NO + H2O

b) CO + Fe3O4 rarr CO2 + Fe

c) Fe + H3O+ Fe2+ + H2 + H2O

hp 48

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d) CnH2n + O2 rarr CO2 + H2O

Exercice3 (6points)

Une tension parallegravele au plan inclineacute est appliqueacutee en

A sur la circonfeacuterence dun disque de masse M = 4 kg

et de rayon R = 10 cm Si le disque roule sans glisser

autour de I (point de contact entre le plan inclineacute et le

disque)

1- En appliquant le theacuteoregraveme des moments quelle

doit ecirctre la valeur de la tension dans la corde

on donne g=10Nkg

2- Donner les caracteacuteristiques de 119929ሬሬԦ au point I

Exercice4 (6points)

Une poutre OC de poids P=100 N et de longueur L

supporte une charge de Prsquo=300 N agrave son extreacutemiteacute droite

en C Un cacircble AB relieacute agrave un mur maintient la poutre en

eacutequilibre

(a) En appliquant le theacuteoregraveme des moments quelle doit

ecirctre la tension dans le cacircble (axe est en O)

(b) Quelles sont les composantes (horizontale et verticale) de la force exerceacutee par le mur sur la

poutre

PRENOM NOM COMPLEXE ISLAMIQUE DAROUL IMANE CLASSE 2S

Juillet 2017 Dureacutee 3 h 30 Prof MDiagne

C O M P O S I T I O N N deg 2 d e S P

TOUT DOCUMENT INTERDIT Lrsquousage de calculatrices scientifiques agrave meacutemoire est autoriseacute

Les reacutesultats numeacuteriques doivent ecirctre preacuteceacutedeacutes drsquoun calcul litteacuteral La preacutesentation et la reacutedaction font partie du sujet et interviennent dans la notation

CHIMIE

Exercice 1 sur 4 points On reacutealise un meacutelange drsquooxyde de fer Fe2O3 et de poudre drsquoaluminium puis on deacuteclenche la reacuteaction on obtient du fer Fe et de lrsquooxyde drsquoaluminium Al2O3

1 Ecrire et eacutequilibrer lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction (05 point) 2 Quelles masses drsquooxyde de fer et drsquoaluminium pris en proportions stœchiomeacutetriques faut-il meacutelanger pour obtenir 196 g de fer (1 point) 3 On fait reacuteagir 200 g drsquooxyde de fer et 85 g drsquoaluminium 31 Quel est le reacuteactif limitant Justifier (1 point) 32 Calculer les masses des produits formeacutes et du reacuteactif restant (15 point) Donneacutees Masses molaires atomiques en gmol Fe 56 O 16 Al 27 Exercice 2 sur 4 points

hp 49

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Une solution A de volume VA=05L contient 012 mol de nitrate de sodium (NaNO3)Une solution B de volume VB=15L a eacuteteacute obtenue par dissolution dans lrsquoeau de 492 g de nitrate de calcium solide ionique de formule Ca(NO3)2 1 Calculer la concentration molaire de la solution A (05 point) 2 Calculer la concentration molaire de la solution B (05 point) 3 Ecrire les diffeacuterentes eacutequations de dissolution (1 point) 4 On meacutelange dans une fiole jaugeacutee 10cm3 de la solution A et 20cm3 de la solution B et on complegravete avec de lrsquoeau jusqursquoagrave ce que le volume total soit de 100cm3

41 Calculer la concentration molaire de chacun des ions preacutesents dans le meacutelange (15 point) 42 Veacuterifier la neutraliteacute eacutelectrique du meacutelange (05 point) Donneacutees Masses molaires atomiques en gmol Na 23 O 16 S 32 Ca 40 N 14

PHYSIQUE Exercice 1 sur 35 points Une tige homogegravene OA de masse m=100g de longueur l peux tourner dans un plan vertical autour drsquoun axe

horizontal (∆) passant par O un fil accrocheacute en un point B tel que BA = 120783

120785 OA exerce sur la tige une tension T

horizontale lrsquoeacutequilibre la tige forme un angle α=45deg avec la verticale

1 Repreacutesenter toutes les forces qui srsquoexercent sur la tige (075 points) 2 Calculer la tension du fil (15 points) 3 Deacuteterminer les caracteacuteristiques de la reacuteaction de lrsquoaxe en O sur la tige (125 points)

Exercice 2 sur 3 points On considegravere le circuit eacutelectrique ci-dessous On donne I = 15 A I1= 05 A I3 = 04 A et I5 = 06 A

11 Deacuteterminer les intensiteacutes I2 I4 I6 I7 I8 (125 points) 12 Quel est le nombre drsquoeacutelectrons fourni par le geacuteneacuterateur en une seconde (025 point) 2 On place un ampegraveremegravetre dans le circuit pour mesurer lrsquointensiteacute du courant principal I Sachant que lrsquoampegraveremegravetre

de classe 15 comportent 150 divisions et possegravede les calibres suivants 05A 1A 2A et 5A 21 Quel est le calibre le mieux adapteacute pour la mesure de lrsquointensiteacute du courant principal Justifier(05 point) 22 Trouver la lecture correspondante (05 point) 23 Calculer lrsquoincertitude absolue ΔI et lrsquoincertitude relative (05 point)

Exercice 3 sur 55 points Partie A

hp 50

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Dans une partie de circuit repreacutesenteacute ci-dessous on a mesureacute les tensions suivantes UAB = 20 V UAC = 60 V UAE = 48 V et UAD = 80 V 1 Preacuteciser sur le scheacutema le branchement et les bornes du voltmegravetre pour mesure la tension UAC 2 Le multimegravetre utiliseacute possegravede plusieurs calibre 1 000 V 200 V 20 V 2 V et 200 mV Quel est le calibre le mieux adapteacute agrave la mesure de UAC 3 Repreacutesenter les flegraveches correspondant aux tensions UAC et UAE 4 Calculer la valeur des tensions UBC UBE UDE UCD et UEC Partie B

1- Un geacuteneacuterateur est relieacute agrave la voie A de lrsquooscilloscope On visualise quelques oscillogrammes (voir ci-dessous) Faire correspondre le nom du geacuteneacuterateur utiliseacute (pile geacuteneacuterateur de tension sinusoiumldale geacuteneacuterateur de tension alternative)

2- Pour chaque oscillogramme deacuteterminer la valeur de la tension maximale du geacuteneacuterateur 3- Pour chaque oscillogramme donner la peacuteriode T apregraves lrsquoavoir deacutefinie et calculer la freacutequence

hp 51

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Page 8: D’EVALUATIONS SECONDE S - e-monsite

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8

LA MASSE LE POIDS LA RELATION ENTRE POIDS ET MASSE

Exercice 1 Pour deacuteterminer la masse volumique du plomb on eacutequilibre successivement la tare par

- un flacon plein drsquoeau + plomb + 6337g

- le flacon plein drsquoeau +39719g

- le flacon plein drsquoeau mais contenant le plomb +9273g 1- Scheacutematiser ces trois eacutetats drsquoeacutequilibre 2- Deacuteterminer la masse et le volume du plomb 3- En deacuteduire la masse volumique et la densiteacute du plomb

Exercice 2 1) Consideacuterons une bouteille de 1 L rempli drsquoeau Sachant que la masse volumique de lrsquoeau est 1000 kgm3 calculer la

masse drsquoeau qursquoelle contient 2) On place cette bouteille dans un congeacutelateur Sachant sue la masse volumique de la glace est 915 kgm3 calculer le

volume de glace obtenu Conclure 3) Trouver la densiteacute de la glace

Exercice 3 Nous travaillons dans les conditions ougrave les masses volumiques sont pour lrsquoor micro0 = 193103 kgm3 et pour lrsquoargent microa = 105103 kgm3

1) Quelle est la masse drsquoun objet en or de volume Vo = 21 cm3 2) Quel est le volume Va drsquoun objet en argent de mecircme masse 3) On reacutealise un alliage avec ces deux objets en or et argent En admettant que le volume total obtenu lors de la

fabrication soit eacutegal agrave la somme des volumes de chaque constituant en deacuteduire la masse volumique de lrsquoalliage Exercice 4 Le laiton est un alliage de zinc et de cuivre La masse volumique du zinc est de 71kgL et celle du cuivre 89kgL

1) Sachant que le laiton renferme en masse 40 de zinc Deacuteterminer la masse du zinc et du cuivre preacutesente dans 1g du laiton

2) On admettra que le volume du laiton est eacutegal agrave la somme des volumes du zinc et du cuivre

2-1 Trouver le volume du zinc et le volume du cuivre 2-2 Trouver la masse volumique du laiton

Exercice5 Le chrome est un constituant essentiel de lrsquoacier Cest un meacutetal brillant qui reacutesiste agrave la corrosion Sa densiteacute est eacutegale agrave 7 19 1- Quelle est sa masse volumique en gcm3 et en gL on donne 120646119942119938119958 = 1 gmL 2- On dispose dun morceau de chrome dont on veut mesurer le volume Pour cela on le plonge dans une eacuteprouvette gradueacutee (tube gradueacute) contenant 500ml deau a- Le morceau de chrome flotte-t-i I agrave la surface de leau ou cou le-t- i I dans leau justifier b- Le volume de leacuteprouvette est agrave preacutesent 5625 ml En deacuteduire le vo lume du morceau de chrome c- Calculer la masse du morceau de chrome en g puis en kg Exercice 6

1) Quel est agrave Dakar le poids drsquoune bille de masse eacutegale agrave 50grammes On prendra g = 970Nkg 2) La masse de Moussa est de 60kg Quel est son poids agrave Dakar Quel est son poids sur la lune On prendra Intensiteacute du

champ de pesanteur a la surface de la lune gL = 162Nkg

3) 2

0 2( )

Rmg mg

R h

Le poids drsquoun corps varie avec lrsquoaltitude h selon la relation

m est la masse du corps g est lrsquointensiteacute de pesanteur agrave lrsquoaltitude h R = rayon de la terre = 6400km g0 = intensiteacute de pesanteur au sol = 98Nkg A quelle altitude le poids drsquoun corps vaut il le quart de sa valeur au sol Exercice 7

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9

On reacutealise une expeacuterience sur la planegravete Mars en mesurant agrave lrsquoaide drsquoun dynamomegravetre le poids de quelques objets dont les reacutesu ltats sont consigneacutes dans le tableau ci-dessous

Masse (kg) 05 15 3 7 10

Poids (N) 185 555 111 259 37

1) Tracer la courbe P = f (m) En deacuteduire une relation liant ces deux grandeurs On prendra pour eacutechelle 1 cm 2 kg et 1cm 5 N

2) Deacuteterminer le poids drsquoune masse de 65 kg sur Mars 3) Quelle est la masse drsquoun objet de poids 35 N sur Mars

Exercice 8 On eacutetalonne un ressort agrave spires non jointives agrave lrsquoaide de diffeacuterentes masses marqueacutees On note l la longueur du ressort On reacutealise le tableau de mesures ci-dessous

m (g) 150 300 550 700 900

l (cm) 12 20 32 42 52

1- Repreacutesenter P = f (l) en prenant g = 10NKg Echelle 1cm pour l = 4cm 1cm pour 05N

2- Trouver la relation affine qui lie P agrave l 3- Quelle est la longueur agrave vide l0 du ressort 4- Quelle est la constante de raideur K du ressort 5- On applique agrave lrsquoextreacutemiteacute du ressort une force drsquointensiteacute 25N Quel est lrsquoallongement provoqueacute

Exercice 9 A- Etalonnage drsquoun ressort

( )T f aLa courbe drsquoeacutetalonnage drsquoun ressort agrave spires non jointives est

Trepreacutesenteacutee sur la figure 1 est la tension du ressort a son allongement

1) Calculer la raideur k du ressort 2) Deacuteduire de la courbe lrsquoallongement a1 du ressort lorsque la norme de la tension

Test = 025 N

B- Etude theacuteorique Le ressort agrave spires non jointives de raideurs k a une longueur agrave vide 0 = 22 cm

1) Calculer la longueur 1 64T N1 du ressort quand la tension qursquoil exerce a pour intensiteacute

2) Quelle est lrsquointensiteacute de la tension qursquoil exerce quand sa longueur est 2 = 287 N C- Inertie sur un plan inclineacute

Un objet de masse m accrocheacute au ressort repose sans frottement sur une

table inclineacute drsquoun angle = 30deg comme lrsquoindique la figure 2 Le ressort fait

avec la verticale un angle = 45deg et que dans cette position il reste allongeacute g = 10 Nkg

1) Repreacutesenter les forces suivantes

1-1 RLa reacuteaction de la table exerce sur lrsquoobjet

1-2 TLa tension que le ressort exerce sur lrsquoobjet

1-3 PLe poids que la terre exerce sur lrsquoobjet

2) La longueur du ressort est = 348 cm

2-1 Calculer lrsquointensiteacute de la tension exerceacutee par le ressort sur lrsquoobjet

2-2 0T P R Sachant que deacuteterminer apregraves avoir projeteacute la relation vectorielle dans le repegravere de la figure 3 lrsquointensiteacute R de la reacuteaction ainsi que la masse m de lrsquoobjet

2-3 En deacuteduire les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par lrsquoobjet sur le ressort Faire un scheacutema

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10

EQUILIBRE DrsquoUN SOLIDE SOUMIS A DES FORCES NON PARALLELES

Exercice 1 Une charge de 500 N est suspendue agrave un crochet qui est maintenu par deux cacircbles AB et AC (voir figure 01) Deacuteterminer la tension des cacircbles AB et AC Exercice 2 Une eacutetagegravere est constitueacutee par une planche

homogegravene de masse m = 2 kg de longueur OA = = 30 cm

Elle est fixeacutee au mur vertical par une articulation drsquoaxe horizontal (voir figure 02) La planche est retenue par un cacircble

60CAOAC On donne g = 98 Nkg Deacuteterminer agrave lrsquoeacutequilibre la tension du fil AC et la reacuteaction du mur en O Exercice 3 Une sphegravere homogegravene de rayon r = 12 cm et de masse m = 25 kg est maintenue le long drsquoun mur vertical parfaitement lisse par un fil AB de longueur L = 40 cm et de masse neacutegligeable 1deg Calculer lrsquoangle α que fait le fil avec le mur 2deg Repreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur la sphegravere et calculer leur intensiteacute Exercice 4

Une sphegravere homogegravene plein de rayon r = 008m et de masse volumique micro = 08gcm3 est maintenu en eacutequilibre le long drsquoun plan parfaitement lisse inclineacute de α = 40deg sur lrsquohorizontal par un fil AB de longueur l = 25cm de masse neacutegligeable

1) Calculer lrsquoangle β que fait le fil avec le plan inclineacute 2) Repreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur la sphegravere 3) Calculer en utilisant le repegravere inclineacute sur la figure la norme de chacune des

forces g =10Nkg

Exercice 5 Un corps (C) de poids P = 20 N repose sans frottement sur un plan inclineacute faisant un angle α = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontale Il est maintenu fixe agrave lrsquoaide drsquoun ressort de masse neacutegligeable de raideur k = 500 Nm-1 de longueur initiale l0 = 20 cm et faisant un angle β = 15deg par rapport au plan inclineacute(P)

1) Repreacutesenter les forces exerceacutees sur le corps (C) 2) Ecrire la condition drsquoeacutequilibre du corps (C)

3) Deacuteterminer la valeur de la tension du ressort 119931ሬሬԦ 4) Deacuteduire sa longueur L

5) En reacutealiteacute les frottements ne sont pas neacutegligeables et sont eacutequivalentes agrave une force 119943ሬԦ parallegravele au plan inclineacute et dirigeacutee vers le haut La valeur de la tension du ressort est dans ce cas 119931prime = 84 N

Ecrire la nouvelle condition drsquoeacutequilibre du corps (C) et deacuteduire la valeur de la force de frottement 119943ሬԦ Exercice 6 On considegravere le dispositif ci-dessous (voir fig2) Un ressort de constante de raideur K=50Nm-1 est fixeacute en A Un solide de masse m=1Kg est accrocheacute agrave lrsquoextreacutemiteacute B Lrsquoaxe du ressort est maintenu en eacutequilibre suivant la ligne de plus grande pente drsquoun plan inclineacute de α=45deg par rapport au plan horizontal 1-Repreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur le solide ( les frottements sont supposeacutes nuls ) 2-Deacuteterminer les intensiteacutes de ces forces Calculer la diminution de longueur x du ressort 3-On reprend le dispositif preacuteceacutedent en le modifiant comme le montre la figure 3 Le fil est inextensible de masse neacutegligeable et passe sur la gorge drsquoune poulie (C) Quelle doit ecirctre la valeur de mrsquo pour que le ressort ne soit ni allongeacute ni comprimeacute

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Exercice 7

Un solide S de masse m = 100 kg peut glisser sans frottement le long drsquoun plan inclineacute drsquoangle = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontale Il est relieacute par un cacircble de masse neacutegligeable parallegravele au plan inclineacute passant par une poulie sans frottement agrave un contrepoids C de masse mrsquo C peut glisser

sans frottement sur un plan inclineacute drsquoun angle = 20deg sur lrsquohorizontale Deacuteterminer la valeur de mrsquo reacutealisant lrsquoeacutequilibre de lrsquoensemble Donner la tension du cacircble Exercice 8 Une spheacutere homogegravene de rayon r = 8 cm et de masse m = 15 est maintenue le long drsquoun plan parfaitement lisse inclineacute drsquoun angle α = 40deg par un fil AB de longueur L =25 cm de masse neacutegligeable 1deg Calculer lrsquoangle β que fait le fil avec le plan inclineacute 2degRepreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur la sphegravere 3deg Calculer en utilisant le repegravere indiqueacute sur la figure la norme de chacune des forces Exercice 9 On veut mesurer le poids P dun solide S sans dynamomegravetre ni balance On reacutealise le montage de la figure ci-dessous ougrave un solide S est maintenu en eacutequilibre par deux fils C1 et C2 Le fil C1 dont lrsquoautre est maintient une masse m passe par la gorge drsquoune poulie Leacutequilibre seacutetablit dans la position indiqueacutee sur la figure Les fils C1 et C2 ont des masses neacutegligeables La masse utiliseacutee pour reacutealiser leacutequilibre est m = 500 g On prendra g = 10Nkg

1) Faire lrsquoinventaire des forces qui srsquoappliquent le solide S 2) Ecrire la condition drsquoeacutequilibre de S 3) Deacuteterminer les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par la masse m sur le solide S 4) Deacuteterminer les caracteacuteristiques du poids du solide et de la force exerceacutee par le fil C2 sur S

Exercice 10 Equilibre drsquoun iceberg Rappel Theacuteoregraveme drsquoArchimegravede laquo tout corps immergeacute dans un fluide subit de la part de celui-ci une pousseacutee verticale de bas vers le haut eacutegale au poids du fluide deacuteplaceacute raquo

On considegravere un iceberg de volume total V et de volume eacutemergeacute Vrsquo 1) Scheacutematiser lrsquoiceberg dans son eacutetat drsquoeacutequilibre (les 34 de sa hauteur sont immergeacutes) 2) Faire le bilan des forces appliqueacutees agrave lrsquoiceberg Repreacutesenter ces forces sans consideacuteration drsquoeacutechelle

3) Enoncer la condition drsquoeacutequilibre de lrsquoiceberg En deacuteduire lrsquoexpression de V en fonction de e (masse volumique de lrsquoeau)

i (masse volumique de lrsquoiceberg) et Vrsquo 4) Calculer alors dans lrsquoordre V et la masse M de lrsquoiceberg

Donneacutees i = 910 kgm3 e = 1024 kgm3 Vrsquo = 600 m3

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EQUILIBRE DrsquoUN SOLIDE MOBILE AUTOUR DrsquoUN AXE

Exercice 1

1F

2F

On exerce sur une barre horizontale de masse neacutegligeable trois forces

3F

La barre est en eacutequilibre AC = 2AB = 8m OA = 6m F1 = 30N F2 = 25N α

= 30deg β = 45deg θ = 30deg

1) 3F

3F

Deacuteterminer le moment de En deacuteduire lrsquointensiteacute eacute de

2) Calculer la somme des moments des forces appliqueacutees agrave la barre par rapport agrave un axe passant par B Conclure

Exercice 2 Une poutre homogegravene AB de masse m = 5kg repose sur le sol par lrsquoextreacutemiteacute A Lrsquoextreacutemiteacute B est en contact sans frottement avec un mur vertical On donne

105

4OA OB m

1) Faire lrsquoinventaire des forces qui srsquoexercent sur la poutre 2)

AR

La reacuteaction du sol sur la poutre fait un angle α avec la verticale

Deacuteterminer α

3) BRCalculer lrsquointensiteacute de la reacuteaction du mur sur la poutre

4) AR

Calculer lrsquointensiteacute de la reacuteaction

Exercice 3 Soit une barre homogegravene OA de longueur L = 80cm mobile autour drsquoun axe passant par O On y accroche en B une masse M1 par lrsquointermeacutediaire drsquoun fil inextensible et en A une autre masse M2 par intermeacutediaire drsquoun fil inextensible passant sur la gorge drsquoune poulie (voir figure) Sachant que M1 = M2 = 1kg α =

1

4AB L30deg et g = 10Nkg

Calculer le poids de la barre pour que lrsquoeacutequilibre se reacutealise

Exercice4

Une enseigne de magasin est composeacutee dune barre OA de masse m=2kg et de longueur L=120m mobile autour dun point O A lextreacutemiteacute A de la barre est suspendu un objet deacutecoratif de masse M=3kg En un point B tel que OB=30cm est fixeacutee une tige BC perpendiculaire agrave la barre OA Lorsque lenseigne est placeacutee sur son support la barre OA fait un angle α =42deg avec la verticale

1 Faire le bilan des forces exteacuterieures exerceacutees sur la barre OA

2 Deacuteterminer la force exerceacutee par la tige BC sur la barre OA lorsque lenseigne est fixeacutee sur son support

Exercice 5 Une poutre homogegravene OA de masse m et de longueur L peut tourner autour drsquoun axe passant par O La barre est maintenue en eacutequilibre agrave lrsquoaide drsquoun cacircble CB faisant un angle β avec

3

4OB Llrsquohorizontal

1) Repreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur la poutre 2) Etablir la relation qui lie la norme T de la tension du cacircble CB agrave m g et α Calculer T

3) Deacuteterminer les caracteacuteristiques des reacuteactions de lrsquoaxe en O sur la poutre Exercice 6

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Une barre homogegravene OB de masse m = 5kg accrocheacutee au plafond horizontal drsquoun bacirctiment est articuleacutee autour drsquoun axe horizontal passant par son extreacutemiteacute O Elle est maintenue en eacutequilibre agrave lrsquoaide drsquoun ressort comme lrsquoindique la figure La suspension est telle que la direction du ressort de constante de raideur k soit perpendiculaire agrave

3

4OC OBOB comme lrsquoindique la figure et passe par le point C tel que

Donneacutee OB = l = 12m OAC = α = 37deg k = 500Nm g = 10Nkg

1) Faire lrsquoinventaire des forces qui srsquoexerce sur la barre Les repreacutesenter

2) T

Calculer lrsquointensiteacute de la tension du ressort En deacuteduire lrsquoallongement subi par le ressort

3) R

Deacuteterminer les caracteacuteristiques de la reacuteaction qui srsquoapplique sur la barre Exercices 7 Dans un systegraveme agrave contre poids on utilise une poulie a 2 gorges de rayons respectifs r1 = 25cm et r2 = 75cm Cette poulie est mobile sans frottement autour drsquoun axe horizontal passant par O Sur la plus petite gorge est enrouleacute un cacircble de masse neacutegligeable portant un fardeau S de masse M = 900Kg pouvant glisser sans frottement le long drsquoun plan

inclineacute de = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontale Un cacircble accrocheacute agrave la gorge de plus grand rayon supporte un contre poids S1 Calculer la masse M1 de S1 reacutealisant lrsquoeacutequilibre Exercice 8 Une barre homogegravene AB articuleacutee en A et de masse M est utiliseacutee comme support A lrsquoextreacutemiteacute B sont suspendus une masse m1 = 100g et un fil passant par une poulie dont extreacutemiteacute est suspendue agrave une masse m2 = 2m1 (voir figure) On donne AB = AC = L α = 60deg g = 10Nkg

1) Calculer la masse M de la barre

2) R

Deacuteterminer lrsquointensiteacute et la direction de la reacuteaction de lrsquoaxe par

rapport agrave lrsquohorizontale

Exercice 9 Une poulie agrave deux gorge pouvant tourner sans frottement autour drsquoun axe fixe horizontal deux fils inextensibles fixeacutes et enrouleacutes chacun agrave une gorge de la poulie et supportant les masses M1 et M2 On donne M = 120g r2 = 15cm r1 = 10cm g = 981Nkg 1) Calculer M2 pour que le dispositif soit en eacutequilibre 2) Om pose M1 sur un plan inclineacute drsquoun angle α sur lrsquohorizontale et on remplace M2 par une masse Mrsquo2 = 60g (voir

figure2) Calculer α pour que lrsquoeacutequilibre se reacutealise 3) On remplace la masse Mrsquo2 par un ressort R vertical de raideur k = 20Nm dont lrsquoextreacutemiteacute infeacuterieure est fixeacutee puis

on supprime le plan inclineacute Calculer lrsquoallongement Δl du ressort agrave lrsquoeacutequilibre Exercice10

r1 r2

M1 M2

Figure 1

Mrsquo2

M1

α

Figure 2

M1 R

Figure 3

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Un disque plein de rayon r=10cm peut tourner sans frottement autour drsquoun axe horizontal passant par son centre O Un fil de masse neacutegligeable est enrouleacute sur le pourtour du disque et supporte une charge de masse M Une tige homogegravene de longueur L et de masse m est soudeacutee en A sur la peacuteripheacuterie du disque de maniegravere agrave prolonger le rayon OA

1 Deacuteterminer la relation entre r M L m et lrsquoangle θ que fait ta tige avec la la verticale lorsque le systegraveme est en eacutequilibre

2 Sachant que sin θ le 1 montrer que dans le cas ougrave M=300g et m=100g la tige doit avoir une longueur supeacuterieure agrave une valeur que lrsquoon preacutecisera pour que lrsquoeacutequilibre soit possible

3 L=50cm M=300g et m=100g calculer lrsquoangle θ Exercice 11 Ce systegraveme se compose drsquoune barre horizontale solidaire drsquoun fil drsquoacier tendu verticalement Ce fil est capable de subir des torsions le moment du couple reacutesistant reacutesultant de ces torsions a pour expression Mtorsion= - Cθ ougrave C est la constante de torsion (elle deacutepend du fil choisi) q est lrsquoangle dont a tourneacute la barre avant de srsquoimmobiliser

Expeacuterience

La barre initialement

au repos est soumise agrave un couple de forces (119917ሬሬԦ120783119917ሬሬԦ120784) qui peut prendre diffeacuterentes valeurs Pour chacune des valeurs prises par le couple la barre srsquoimmobilise apregraves avoir tourneacute drsquoun angle θ = 20deg et alors les

forces (119917ሬሬԦ120783119917ሬሬԦ120784) sont perpendiculaires agrave la barre (cf scheacutema vue de dessus) Les diffeacuterents couples ou plutocirct cas sont deacutefinis dans le tableau suivant

Exploitation

1 Exprimer la condition drsquoeacutequilibre de la barre 11 Compleacuteter toutes les cases du tableau 12 Calculer la constante de torsion C du fil drsquoacier

1 On change de fil drsquoacier La nouvelle constante de torsion est Crsquo= 0230 Nmrad-1 La barre initialement au repos

est soumise agrave un des couples de forces (119917ሬሬԦ120783119917ሬሬԦ120784) deacutefini preacuteceacutedemment De quel angle θrsquo tourne-t-elle avant de srsquoimmobiliser agrave nouveau

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PHENOMENES DrsquoELECTRISATION ndash GENERALITES SUR LE COURANT

ELECTRIQUE

Exercice 1 Cinq corps eacutelectriquement chargeacutes A repousse B C attire D E attire D et D repousse B Sachant que E est neacutegatif en deacuteduire le signe des charges des autres corps Exercice 2 Un pendule eacutelectrostatique est constitueacute drsquoune petite sphegravere leacutegegravere meacutetalliseacutee suspendue agrave un fil On touche cette sphegravere avec un bacircton drsquoeacutebonite frotteacute avec une peau de chat Que va-t-on observer Pourquoi Ces observations seront-elles diffeacuterentes si on touche la sphegravere avec un bacircton de verre frotteacute avec un chiffon de laine Exercice 3 Deux boules de pendules eacutelectrostatiques identiques A et B se touchent au repos On eacutecarte leacutegegraverement les deux boules lrsquoune de lrsquoautre A avec une charge +2q et B avec une charge ndash q On lacircche les deux boules Que va-t-il se passer Faire une description agrave lrsquoaide de scheacutemas Quelle sera la charge prise par chacune des deux boules Exercice 4

1) Un corps porte une charge de +108 C Possegravede-t-il un deacutefaut ou un excegraves drsquoeacutelectrons Calculer le nombre drsquoeacutelectrons correspondants

2) Une boule de sureau porte une charge de ndash 10-9 C Possegravede-t-il un deacutefaut ou un excegraves drsquoeacutelectrons Calculer le nombre drsquoeacutelectrons correspondant

3) Un corps possegravede une charge de +210-8 C Quel est le nombre drsquoeacutelectrons qursquoil faut lui apporter pour neutraliser sa charge Exercice 5 On charge par frottement seacutepareacutement

Une baguette de verre qui porte alors la charge q1 = 210-13 C

Une regravegle en plastique qui porte alors la charge q2 = ndash 910-13 C

On reacutealise le contact entre les zones eacutelectriseacutees de la baguette et de la regravegle Calculer la charge eacutelectrique de lrsquoensemble regravegle baguette et preacuteciser le sens dans lequel srsquoest fait le transfert Exercice 6 Trois sphegraveres conductrices identiques A B et C portent les charges eacutelectriques respectives qA = q qB = ndash2q et qC = 210-6C

1) On rapproche A et B elles srsquoattirent lorsqursquoelles sont suffisamment proches entrent en contact puis se repoussent Calculer en fonction de q les charges qrsquoA et qrsquoB porteacutees par les deux sphegraveres apregraves contact et reacutepulsion

2) On observe que la sphegravere B (portant la charge qrsquoB) attire alors la sphegravere C puis entre en contact entre elle On nrsquoobserve alors ni attraction ni reacutepulsion entre B et C apregraves le contact En deacuteduire la valeur et le signe de chacune des charges qrsquoA qrsquoB qA et qB Exercice 7 On considegravere un circuit eacutelectrique parcouru par un courant continu

1) Calculer lrsquointensiteacute du courant eacutelectrique continu correspondant au transfert de la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q = 45C agrave travers une section de ce circuit pendant la dureacutee t = 15

2) Calculer la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q transporteacutee agrave travers une section de ce circuit par un courant continu drsquointensiteacute I = 10A pendant une dureacutee t = 2min En deacuteduire le nombre drsquoeacutelectrons correspondants Exercice 8 Le filament drsquoun tube agrave faisceau drsquoeacutelectrons eacutemet agrave une certaine condition 751016 eacutelectrons par seconde

1) Quel est le sens du courant dans le tube

2) Calculer la charge q1 eacutemise par le filament en une seconde Lrsquoexprimer en en Coulomb puis en milli coulomb

3) Calculer la charge q2 eacutemise par le filament en 5 min Lrsquoexprimer en Coulomb et en micro coulomb et en pico coulomb

Exercice 9 Faire le scheacutema du circuit eacutelectrique permettant de reacutealiser lrsquoeacutelectrolyse drsquoune solution aqueuse de soude Indiquer sur ce scheacutema

le sens du courant le sens du deacuteplacement des porteurs de charge dans les

fils de jonction

le sens du deacuteplacement des porteurs de charge dans lrsquoeacutelectrolyte NB la solution de soude contient les ions Na+ et OH- Exercice 10

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Lrsquoeacutelectrolyseur de la figure contient une solution aqueuse de chlorure de sodium Les ions chlorure se dirigent vers lrsquoeacutelectrode B En deacuteduire le sens du deacuteplacement des ions Na+ dans la solution celui du deacuteplacement des eacutelectrons dans la lampe et les fils de jonction le signe des pocircles du geacuteneacuterateur G

INTENSITE DU COURANT ELECTRIQUE

Exercice 1 Compleacutetez Le courant eacutelectrique est un des porteurs de charge Dans un meacutetal les porteurs de charges sont Dans un eacutelectrolyte les porteurs de charges sont Lintensiteacute du courant eacutelectrique sexprime en et se mesure agrave laide dun Lintensiteacute du courant eacutelectrique est en tout point dun circuit seacuterie Dans un circuit avec deacuterivation la des intensiteacutes des courants arrivant agrave un noeud est eacutegale agrave la des intensiteacutes des courants en repartant Exercice 2 Un conducteur cylindrique a une section s = 1 mmsup2 il comporte n=1022 eacutelectrons de conduction par cm3

1 Combien y a-t-il drsquoeacutelectrons dans 01 cm de fil 2 sachant que ces eacutelectrons se deacuteplacent agrave la vitesse v=01 cms combien y a-t-il drsquoeacutelectrons qui traversent une section

du fil en une seconde 3 E deacuteduire lrsquointensiteacute du courant eacutelectrique correspondant

Exercice 3 On dispose drsquoun ampegraveremegravetre posseacutedant 4 calibres 100 mA 1A 2A 5A dont le cadran comporte 100 graduations

1 Sur quelle graduation srsquoarrecircte lrsquoaiguille si lrsquointensiteacute agrave mesurer vaut 15A lrsquoampegraveremegravetre eacutetant sur le calibre 2A puis sur le calibre 5A

2 supposons que lrsquoaiguille srsquoarrecircte sur la graduation n = 45 sur le calibre 2A Sur quelle graduation srsquoarrecircterait-elle sur les autres calibres Conclure Exercice 4 Un ampegraveremegravetre de classe 2 utiliseacute sur un calibre 300 mA et comportant 150 division mesure lrsquointensiteacute drsquoun courant continue Lrsquoaiguille se fixe sur la graduation 120

1 Donner lrsquointensiteacute du courant 2 Donner lrsquoincertitude relative de la mesure Preacutesenter le reacutesultat de la mesure 3 lrsquointensiteacute varie lrsquoaiguille se fixe sur la graduation 21 Reacutepondre aux mecircmes questions Comparer la preacutecision des deux

mesures et conclure Exercice 5 On considegravere le circuit suivant On donne I = 4A I3 = I1 I4 = 3I5 I2 = 2I1

1 Indiquer le sens conventionnel du courant dans chaque branche Calculer les intensiteacutes I1 I2 I3 I4 et I5

2 On utilise un ampegraveremegravetre pour mesurer lrsquointensiteacute du courant deacutelivreacute par le geacuteneacuterateur

a Placer correctement lrsquoampegraveremegravetre en indiquant correctement les polariteacutes

b Le calibre utiliseacute est de 5A et lrsquoeacutechelle de lecture compte 100 divisions Devant quelle division lrsquoaiguille srsquoest immobiliseacutee c Lrsquoampegraveremegravetre est de classe 15 calculer lrsquoincertitude absolue ∆I et lrsquoincertitude relative ∆II

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3 Peut-on utiliser le calibre 2A Pourquoi Exercice 6 les parties A et B sont indeacutependantes Partie A On dispose drsquoun ampegraveremegravetre dont la graduation comporte 150 divisions et posseacutedant les calibres 10mA 30mA 100mA 300mA 1A et 3A Brancheacute en circuit sur le calibre 300mA on constate que lrsquoaiguille deacutevie jusqursquoagrave la graduation 25

1) Quelle est lrsquointensiteacute du courant 2) Sur quels autres calibres peut-on faire la mesure preacuteceacutedente 3) Sur quel calibre obtiendra-t-on la mesure la plus preacutecise

Partie B On considegravere le circuit ci-contre comportant un geacuteneacuterateur et huit dipocircles On donne I = 1A I1 = 09A I4 = 02A I8 = 03A et e = 1610-19C

1) Indiquer les sens des courants dans les diffeacuterentes branches 2) Deacuteterminer les intensiteacutes des courants qui circulent dans les

autres dipocircles Calculer la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q dans le dipocircle FC pendant

une dureacutee t = 2min En deacuteduire le nombre drsquoeacutelectrons

correspondants

Exercice 7

On donne le circuit ci-dessous

1-)Preacuteciser les nœuds du circuit

2- ) On donne I1=060A I2=0 20A I3=013A

Deacuteterminer la valeur de lrsquointensiteacute et le sens des courants dans les dipocircles

D4 D5 et D6

Exercice 8

On donne le circuit ci-dessous

1-)Nommer les diffeacuterents nœuds du circuit

2- ) On donne I1=820A I2=24A I3=3 60A I4=160A

Deacuteterminer les intensiteacutes et des courants qui circulent dans les

dipocircles D5 D6 et D7

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TENSION ELECTRIQUE

Exercice 1 Pour la portion de circuit ABC on donne les tensions UAC = 123V UCB = ndash 96V 1) Calculer la tension UAB 2) Un voltmegravetre possegravede les calibres suivants 1V 3V et 10V Son

cadran est gradueacute en 150 divisions Sur quel calibre doit-on lrsquoutiliser pour mesurer la tension UAB Faire un scheacutema en montrant comment ses bornes (+) et (-) doivent ecirctre brancheacutees

3) Sur quelle graduation lrsquoaiguille de lrsquoappareil srsquoimmobilise-t-elle dans les conditions drsquoutilisations optimales Exercice 2

Exercice 3 Le montage ci-contre estmiddot constitueacute de dipocircles reacutecepteurs ou geacuteneacuterateurs On donne les tensions UBC= 3V et UCD= -6V Caiculer les tensions UBA UAC UDA Le dipocircle D4 est une lampe peut-elle fonctionner

Exercice 4 On donne UBG = 10V UCD = 4V 1) Calculer les tensions UCF UFD UDE et UAH 2) Indiquer les nœuds du circuit le sens du courant dans chaque branche du

circuit sachant que AH est le seul dipocircle actif 3) Calculer les potentiels de tous les points du circuit

Exercice 5 Un voltmegravetre et un oscilloscope sont brancheacutes aux bornes drsquoun dipocircle parcouru par un courant Le spot deacutevie de 6 divisions vers le haut pour le branchement (B A) harr (y yrsquo) 1) Le voltmegravetre nrsquoest pas agrave zeacutero central Indiquer sur le scheacutema la borne positive

(+) ou borne drsquoentreacutee du voltmegravetre Quel est le sens du courant dans le dipocircle (AB)

2) Le voltmegravetre possegravede les calibres 3V 1V 03V et un cadran de 150 divisions utiliseacute sur le calibre 3V la deacuteviation de lrsquoaiguille est de 30

2-1 Deacuteterminer la valeur de UAB et UBA 2-2 Quel est le calibre le plus adapteacute Quelle serait la deacuteviation de lrsquoaiguille si

on utilisait ce calibre 3) Quelle serait la deacuteviation du spot si on avait UAB

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Exercice 6 1) Le balayage est positionneacute sur la valeur 05msdiv-1 et la sensibiliteacute

verticale sur 2Vdiv-1 Deacuteterminer la peacuteriode et la valeur maximale de la tension ci-dessous

2) Quelle est la freacutequence de cette tension 3) Quelle est la valeur efficace de cette tension

Exercice 7 1) Deacuteterminer la peacuteriode et la valeur maximale de la tension ci-contre 2) Quelle est la freacutequence de cette tension 3) Quelle est la valeur efficace de cette tension

Exercice 8 Donne la nature de chacune des tensions repreacutesenteacutees par les oscillogrammes A B C et D suivantes

Exercice 9 Soit la tension sinusoiumldale repreacutesenteacutee ci-contre LrsquoOscilloscope qui lrsquoa fourni est utiliseacute avec les reacuteglages suivants gain SV = 2 Vdiv-1 et balayage SH = 5 msdiv-1

1 Deacuteterminer la valeur maximale de la tension 2 Calculer la peacuteriode de cette tension En deacuteduire sa freacutequence

Exercice10

Dans chaque cas deacuteterminer la peacuteriode la freacutequence la valeur maximale et lintensiteacute efficace de la tension

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DIPOLES PASSIFS ndash DIPOLES ACTIFS

Exercice 1 On donne la portion de circuit ci-contre UAB = 6V R1 = 2Ω R2 = 18 Ω R3 = 2 Ω R4 = 4 Ω 1) Trouver la reacutesistance eacutequivalente entre A et B 2) Calculer les intensiteacutes du courant I I1 I2 I3 et I4

Exercice 2 On reacutealise le circuit suivant les bornes du dipocircle sont A et B On deacutetermine expeacuterimentalement lrsquointensiteacute i du courant qui traverse le dipocircle D et la tension entre ses bornes On obtient les reacutesultats suivants

iAB mA 10 25 40 62 80 100 120

uAB (V) 25 63 10 157 20 25 30

On inverse le dipocircle D on reprend des mesures analogues on obtient les reacutesultats suivants

1) Tracer la caracteacuteristique courant-tension du dipocircle D 2) Ce dipocircle est-il symeacutetrique Ce dipocircle est-il un reacutesistor Si oui

calculer sa reacutesistance 3) Ce dipocircle ne peut supporter sans risque de deacuteteacuterioration une intensiteacute supeacuterieure agrave 200mA quelle est la tension

maximale qursquoon peut appliquer entre ses bornes Exercice 3 Lrsquoeacutequation de la caracteacuteristique drsquoun reacutesistor de reacutesistance R est iAB = 25uAB iAB en ampegraveres et uAB en volt Le reacutesistor est constitueacute par un fil conducteur homogegravene cylindrique de longueur l = 157m de section s = 00314cm2 1) Trouver R 2) Trouver la reacutesistiviteacute de la substance qui constitue le reacutesistor

Exercice 4 On considegravere la portion de circuit ci-apregraves R1= frac12 R2 = 2 Ω R3= 075 Ω 1) Calculer la reacutesistance eacutequivalente au dipocircle AB 2) Trouver lrsquointensiteacute du courant qui traverse chaque dipocircle

Exercice 5 On donne le circuit suivant R1 = 200 Ω R2 = 270 Ω UAB = 6V (D) est une diode Sa caracteacuteristique est donneacutee ci-contre Trouver les intensiteacutes du courant dans les diffeacuterentes branches du circuit Exercice 6 On a deacutetermineacute expeacuterimentalement lrsquointensiteacute i du courant deacutebiteacute par un geacuteneacuterateur et la tension u aux bornes de ce mecircme geacuteneacuterateur Les reacutesultats sont consigneacutes ci-dessous

I(A) 23 19 15 1 05 0

U(V) 10 20 30 40 4 5 48

1) Repreacutesenter la caracteacuteristique i = f(u) correspondante 2) Sur quel domaine cette caracteacuteristique est-elle lineacuteaire 3) Donner lrsquoeacutequation de la caracteacuteristique de ce domaine 4) Comparer lrsquointensiteacute theacuteorique Ith et lrsquointensiteacute reacuteelle Ir du courant de court-circuit

Exxercice 7

iAB (mA) - 10 -40 -80 -120

uAB (V) -25 -10 -20 -30

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Exercice 8

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AMPLIFICATEUR OPERATIONNEL

Exercice 1 1) Rappeler les proprieacuteteacutes drsquoun amplificateur opeacuterationnel ideacuteal qui fonctionne en reacutegime lineacuteaire 2) Rappeler lrsquoexpression du facteur drsquoamplification drsquoun amplificateur inverseur agrave partir des tensions drsquoentreacutee Ue et

de sortie Us Exercice2 On considegravere le montage suivant avec deux amplificateurs opeacuterationnels ideacuteaux Exprimer Vs en fonction de R1 R2 R3 et I0 Exercice3 Lamplificateur est consideacutereacute comme parfait et fonctionne en reacutegime lineacuteaire Montrer que lintensiteacute du courant dans la branche AM est proportionnel agrave la diffeacuterence V2-V1 Exercice 3 On considegravere le circuit dans lequel G est une pile de feacutem 25V de reacutesistance interne r = 10Ω La valeur de la reacutesistance R est 500 Ω 1) Calculer la tension de sortie Us 2) Calculer lrsquointensiteacute du courant I qui traverse la reacutesistance et

preacuteciser son sens 3) Expliquer lrsquoexistence drsquoun courant de sortie sachant qursquoil nrsquoentre

aucun courant par les bornes E+ et E- Exercice 4 La tension de sortie Us drsquoun montage est repreacutesenteacutee en fonction de la tension drsquoentreacutee Ue appliqueacutee agrave lrsquoentreacutee 1) Ce montage est il inverseur Justifier 2) Ce montage est il amplificateur Si oui calculer le facteur

drsquoamplification 3) Quelle est la tension de saturation

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MELANGES ET CORPS PURS

Exercice 1 Reacutepondre par vrai ou faux

1) La distillation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 2) Lrsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau est un pheacutenomegravene chimique 3) La synthegravese de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 4) Lrsquoeau de Kiregravene est un corps pur 5) La cristallisation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 6) Lrsquoalcool agrave 90deg est un corps pur composeacute 7) Le dioxygegravene est un gaz qui provoque une leacutegegravere deacutetonation en preacutesence drsquoune flamme 8) Lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene chimique 9) Lrsquoair est un meacutelange heacuteteacuterogegravene de diazote de dioxygegravene et de gaz rares 10) Le deacutecantat et le filtrat sont des corps non purs 11) Lors de lrsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau le dioxygegravene est recueilli agrave la cathode 12) Lorsque la roseacutee apparaicirct sur un arbre nous pouvons dire qursquoon a une fusion

Exercice 2 1) Pourquoi dit-on que les valeurs 0degC 100degC 1gcm-3 sont des constantes physiques de lrsquoeau 2) Que repreacutesente chacune des valeurs numeacuteriques preacuteceacutedentes 3) Qursquoappelle-t-on constante physique dans le cas geacuteneacuteral 4) Que signifie laquo critegravere de pureteacute raquo

Exercice 3 1) On meacutelange de lrsquoeau et du sucre Qursquoobtient-on 2) On veut seacuteparer les constituants du meacutelange preacuteceacutedent Deacutecrire une meacutethode possible 3) Qursquoest ce qursquoun meacutelange homogegravene Donner trois exemples 4) Qursquoest ce qursquoun meacutelange heacuteteacuterogegravene Donner trois exemples

Exercice 4 A Les meacutelanges suivants sont-ils homogegravenes ou heacuteteacuterogegravenes

1) Eau + essence 2) Huile + eau 3) Fer en poudre + eau 4) Eau + alcool

B Indiquer une meacutethode de seacuteparation pour chacun des meacutelanges 1) Sel de cuisine + charbon 2) Eau + huile 3) Alcool + eau 4) Fer en poudre + soufre en poudre 5) Fer en poudre + sel en poudre +sable

Exercice 5 Modou explique agrave Fatou comment on preacutepare du cafeacute laquo La preacuteparation du cafeacute comporte trois eacutetapes

- Premiegravere eacutetape mettre de leau dans une cafetiegravere et la porter agrave eacutebullition puis ajouter la poudre de cafeacute attendre quelques minutes

- Deuxiegraveme eacutetape faire passer le meacutelange obtenu agrave travers un tissu pour recueillir la partie liquide

- Troisiegraveme eacutetape ajouter du sucre agrave volonteacute remuer agrave laide dune cuillegravere Le cafeacute est precirct raquo 1-quel type de meacutelange obtient-on agrave la fin de la premiegravere eacutetape 2-quelle est la meacutethode de seacuteparation utiliseacutee dans la deuxiegraveme eacutetape Comment appelle-t-on le liquide obtenu est-ce un corps pur 3- quel type de meacutelange obtient-on agrave la fin de la troisiegraveme eacutetape Justifier la reacuteponse Exercice 6 Dans un eudiomegravetre on introduit 500 cm3 de dihydrogegravene 600 cm3 dioxygegravene (volumes mesureacutes dans les mecircmes conditions)

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Apregraves passage de agrave lrsquoeacutetincelle eacutelectrique et retour aux conditions initiales on demande 1) La masse drsquoeau formeacutee 2) La nature et le volume du gaz reacutesiduel

NB Dans les conditions de lrsquoexpeacuterience 1 L de dihydrogegravene a une masse de 008 g Exercice 7 Au cours drsquoune expeacuterience drsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau on recueille 170 cm3 de gaz au niveau de lrsquoeacutelectrode relieacutee agrave la borne positive 1deg) Quelle est la nature de ce gaz 2deg) Donner la nature et le volume du gaz recueilli dans lrsquoautre eacutelectrode 3deg) Comment appelle- t- on cette eacutelectrode 4deg) Comment identifie-t-on expeacuterimentalement ces deux gaz recueillis 5deg) Calculer la masse drsquoeau apregraves deacutecomposition si lrsquoexpeacuterience est faite dans les conditions ougrave 073 g de dihydrogegravene occupe un volume de 112 L Exercice 8 1) On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant 10g drsquohydrogegravene et 100g drsquooxygegravene apregraves lrsquoeacutetincelle et refroidissement

a) Quelles sont la nature et la masse du gaz restant b) Quelle est la masse drsquoeau obtenue

2) a) Calculer le volume drsquohydrogegravene neacutecessaire pour faire disparaicirctre 200ml drsquooxygegravene b) quel est le volume de vapeur drsquoeau obtenu Exercice 9 On met ensemble dans un erlenmeyer de lrsquoeacutethane du meacutethoxymeacutethane du benzegravene et du meacutethanol Apregraves agitation le milieu ne preacutesente aucune surface de seacuteparation crsquoest-agrave-dire ils se meacutelangent parfaitement 1deg) Que peut-on dire de ces quatre liquides 2deg) Quelle est la nature du meacutelange ainsi constitueacute 3deg) Deacutefinir ce type de meacutelange et citer deux autres exemples de mecircme nature 4deg) On se propose de seacuteparer les quatre liquides par distillation adeg) Deacutecrire le processus de la seacuteparation bdeg) Quel est le liquide qui sera recueilli le premier comme distillat Justifier 5deg) On deacutesire proceacuteder maintenant agrave la seacuteparation de ces quatre liquides par congeacutelation Quel est le premier liquide agrave reacutecupeacuterer sous forme de cristaux Justifier Donneacutees Tempeacuterature drsquoeacutebullition des quatre liquides

Liquide Meacutethanol Ethane Benzegravene Meacutethoxymeacutethane

T eacutebullition (degC) ndash 98 65 80 ndash 24

Exercice 10 On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant dans lrsquoeudiomegravetre 100 cm3 drsquoair et 100 cm3 drsquohydrogegravene mesureacutes dans les conditions normales de tempeacuterature et de pression On suppose que dans ces conditions 1 volume drsquoair donne 15 de volume drsquooxygegravene et 45 de volume drsquoazote En admettant que apregraves passage de lrsquoeacutetincelle eacutelectrique et refroidissement la tempeacuterature et la pression redeviennent normales

1) quel est le volume de gaz restant dans lrsquoappareil 2) quelle est la masse drsquoeau liquide formeacutee sachant que dans les conditions de lrsquoexperience 2g drsquohydrogene occupent 224

litres et 32g drsquooxygegravene occupent 224 litres Exercice 11 Dans un eudiomegravetre contenant un volume V = x cm3 dun meacutelange gazeux de dihydrogegravene et de dioxygegravene on fait passer une eacutetincelle eacutelectrique

Apregraves explosion et retour aux conditions initiales on constate que les 120785

120786 du volume initial disparaissent et il reste un gaz

dans leudiomegravetre qui entretient la combustion 1- Donner la nature du gaz reacutesiduel et son volume en fonction de x 2- Deacuteterminer la composition du meacutelange gazeux initial en fonction de x

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ELEMENTS ATOMES CLASSIFICATION PERIODIQUE

Exercice 1 Soient les nucleacuteides caracteacuteriseacutes par les couples (Z A) M(816) B(1224) C(2654) D(818) E(1226) F(2454) 1) Identifier les nucleacuteides qui sont des isotopes 2) Repreacutesenter tous les nucleacuteides par leur symbole et donner leur nom 3) Donner leurs compositions

Exercice 2 Un atome de platine (Pt) comporte 78 eacutelectrons et 117 neutrons

1) 11 Deacuteterminer son numeacutero atomique Z et son nombre de masse A

12 Ecrire le symbole du noyau correspondant

2) En deacuteduire la masse de lrsquoatome de platine (Pt)

3) Soient les cinq noyaux 119927119955120787120791120783120786120783 119927119957120789120790

120783120791120786 119927119950120788120783120783120786120787 119927119958120791120786

120784120786120786 et 119927119957120789120790120783120791120790 Quels sont les noyaux isotopes du preacuteceacutedent

4) On considegravere lrsquoion eacutetain IV (Sn4+) correspondant au noyau 119930119951120787120782120783120783120791

41 Srsquoagit-il drsquoun anion ou drsquoun cation Justifier

42 Donner la composition du noyau de cet ion

43 Combien cet ion a-t-il drsquoeacutelectrons

Donneacutees Masse drsquoun nucleacuteon mnuc = 16710-27 kg Masse de lrsquoeacutelectron me = 9110-31 kg Exercice 3

On considegravere les ions 119935120784+ 119936120784minus et les atomes Z et W Les eacuteleacutements Z et W appartiennent agrave la deuxiegraveme peacuteriode du tableau de classification peacuteriodique

1) Z est un gaz rare Ecrire la formule eacutelectronique de Z puis celle de X et de Y (Z 119935120784+ 119936120784minus ont la mecircme formule eacutelectronique)

2) Preacuteciser la place de lrsquoeacuteleacutement X

3) W a pour scheacutema de Lewis 119934ሶ Deacuteduire le nombre de charge de W

4) Deacuteterminer le nombre drsquoeacutelectrons contenus dans lrsquoion 119936120784minus et dans lrsquoatome Y Exercice 4 1) La structure eacutelectronique drsquoun atome srsquoeacutecrit (K)2(L)8(M)7 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode du tableau de la

classification appartient lrsquoeacuteleacutement correspondant 2) Un eacuteleacutement se trouve dans le tableau de classification agrave lrsquointersection de la sixiegraveme colonne et de la quatriegraveme

peacuteriode

21 Peut-on deacuteterminer avec certitude son numeacutero atomique

22 Peut-on deacuteterminer le nombre de masse de lrsquoeacuteleacutement

3) Le krypton (gaz rare) appartient agrave la peacuteriode IV Quel est son numeacutero atomique

4) Un nucleacuteide inconnu est symboliseacute par 119935120783120786120784120790

41 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode appartient cet eacuteleacutement

42 Donner la structure eacutelectronique de lrsquoatome correspondant

Exercice 5

Lrsquoatome drsquoun eacuteleacutement X agrave identifier a pour repreacutesentation de Lewis dans lrsquoeacutetat fondamental 119935ሶ 1) Combien drsquoeacutelectrons a-t-il sur sa couche externe 2) Sachant que cette couche est la couche L deacuteterminer le numeacutero atomique de X et eacutetablir la formule eacutelectronique

complegravete de son atome Identifier X par son nom et son symbole Exercice 6

On donne le rayon du noyau de lrsquoatome drsquoaluminium r = 10010-13 m Le rayon de lrsquoatome drsquoaluminium 119912119949120783120785120784120789 est

R = 15010-10 m Masse du neutron mN = 10087u Masse du proton mP = 10073u Masse de lrsquoeacutelectron me- = 05510-

3u 1) Comparer la masse de lrsquoatome agrave celle du noyau 2) Comparer le volume de lrsquoatome agrave celui du noyau 3) On dit que lrsquoatome preacutesente une structure lacunaire Est-ce justifieacute

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27

Donneacutees Lrsquouniteacute de masse atomique 1u = 16610-27 kg Volume drsquoune sphegravere V = 120786

120785120645R3

Exercice 7 Partie A Lrsquoatome drsquoun eacuteleacutement a pour reacutepartition eacutelectronique (K)x (L)y (M)t avec x y et t des entiers naturels non nuls La masse totale des protons dans son noyau atomique est mTp = 217110-23 g

1) 21 Deacuteterminer son nombre de charge Z

12 En deacuteduire les valeurs de x y et t

13 De quel eacuteleacutement srsquoagit-il Donner sa structure de Lewis et sa valence

2) Donner la place et le nom de famille chimique de lrsquoeacuteleacutement dans le tableau de la classification peacuteriodique restreinte

3) 31 Enoncer la regravegle de lrsquooctet

32 Quel type drsquoion lrsquoatome de cet eacuteleacutement a tendance agrave donner

33 Deacuteterminer la charge globale du noyau de cet ion

4) Repreacutesenter le scheacutema de Lewis de lrsquoion et donner sa valence Donneacutees Extrait du tableau de la classification peacuteriodique 11Na 12Mg 13Al 14Si Masse drsquoun proton mp = 16710-27 kg Valeur de la charge eacuteleacutementaire e = 1610-19 C

Partie B Un anion possegravede globalement une charge eacuteleacutementaire et 18 neutrons lrsquoatome correspondant agrave cet ion appartient agrave la troisiegraveme peacuteriode du tableau de la classification peacuteriodique 1) Deacuteterminer la structure eacutelectronique de cet atome et celle de lrsquoion 2) En deacuteduire la colonne et le nom de famille de cet eacuteleacutement 3) Donner la composition du noyau de lrsquoatome et celle de lrsquoion 4) Repreacutesenter les scheacutemas de Lewis et donner les valences de lrsquoatome et de lrsquoion 5) Deacuteterminer la charge globale du noyau de lrsquoion

Exercice 8 Lrsquoeacuteleacutement magneacutesium possegravede trois isotopes On donne ci-apregraves les abondances relatives de chacun deux

119924119944120783120784120784120786 79 119924119944120783120784

120784120787 10 119924119944120783120784120784120788 11

1- Quel est lisotope le plus abondant 2- Donner la composition de latome isoleacute de chaque isotope 3- Les structures eacutelectroniques des trois isotopes sont-elles identiques Justifier la reacuteponse 4- Quel ion monoatomique forme leacuteleacutement magneacutesium 5- Indiquer trois compositions possibles pour lrsquoion magneacutesium

Exercice9 Un atome dun eacuteleacutement X a pour formule eacutelectronique (K)x(L)Y(M)t 1 Quels sont les valeurs de x et y Justifier

2 Sachant que 119962

120784 = 2t - x calculer t En deacuteduire le numeacutero atomique Z de leacuteleacutement X Identifier X par son symbole et

son nom 3 Dans quelle peacuteriode et dans quelle colonne du tableau de classification peacuteriodique se trouve leacuteleacutement X Justifier votre reacuteponse Donner son scheacutema de 1048757ewis 4 Quel ion a-t-il tendance agrave donner 5 Sachant que la masse dun atome de X est 450910-26kg (masse des eacutelectrons est neacutegligeable) et que mpasympmnasymp 16710-27kg Calculer son nombre de masse et repreacutesenter le noyau de cet eacuteleacutement 6 Le nuage eacutelectronique de lion provenant dun atome X a une charge Q= -1610middot18CDeacuteterminer le nombre deacutelectrons contenus dans le nuage eacutelectronique de lion 7 Ecrire sa structure eacutelectronique et donner son scheacutema de Lewis

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LIAISONS CHIMIQUES

Exercice 1 1) Donner les structures de Lewis des atomes suivants C (Z=6) O (Z=8) Cl (Z=17) H (Z= 1) S (Z = 16) 2) Ecrire les formules de Lewis deacuteveloppeacutees et semi-deacuteveloppeacutees des moleacutecules suivantes

C2H6O C2H4O2 C2H4Cl2O CH4O C2H4 N2O2 CH2Cl2 C2H2 HClO CO2 C3H4 SOCl2 C2H4O C3H6 CH5N C3H4 C3H6O EXERCICE 2 Dans la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene HnS lrsquoatome de soufre est lieacute agrave chaque atome drsquohydrogegravene par une liaison covalente 1- Deacuteterminer n sachant que le scheacutema de Lewis du soufre est identique agrave celui de lrsquooxygegravene et que tous les atomes engageacutes dans la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene ont leur couche externe satisfaisant agrave la regravegle de lrsquooctet et du duet 2- Donner la repreacutesentation de Lewis de la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene Exercice 3 Donner la formule statistique des composeacutes ioniques suivants a) Chlorure drsquoaluminium (Al3+ Cl -) b) nitrate de plomb (Pb2+ 119925119926120785

minus ) c) Aceacutetate de cobalt (Co3+ C2H3119926120784minus ) d) Carbonate

de calcium (Ca2+ C119926120785120784minus ) e) Hydroxyde de sodium (Ag+ PO4

3-) Exercice 4 Donner les noms et preacuteciser les ions constituants les composeacutes ioniques suivants Fe2O3 ZnSO4 Na2CO3 Ca(OH)2 CuNO3 Fe(OH)3 Cu2SO4 Al2O3 FeO Fe(NO3)2 Ag2O Al2(SO4)3 Mg(NO3)2 LiCO3 Na2SO4 Exercice 5

1) La moleacutecule drsquoacide propanoique est formeacutee de 3 atomes de carbone 6 atomes drsquohydrogegravene et 2 atomes drsquooxygegravene Ecrire sa formule brute Ecrire deux formules deacutevellopeacutees isomegraveres de lrsquoacide propanoique

2) Rappeler les structures de Lewis des atomes drsquohydrogegravene de carbone et drsquoazote Donner les structures de Lewis et les formules deacuteveloppeacutees des moleacutecules suivantes

a) CH3NO b) N2 c) HCN d) CH2O2 3) Pour chacun des composeacutes ioniques suivants identifier lrsquoanion et le cation puis donner du composeacute a) Fe2(SO4)3 b)

ZnO 4) Donner la formule statistique et la formule ionique de chacun des composeacutes ioniques suivants oxyde drsquoaluminium

chlorure de magnesium Exercice 6 Donner les formules ioniques et statiques du nitrate de plomb phosphate drsquooxonium sulfate drsquoaluminium nitrate drsquooxonium sulfate de plomb et phosphate drsquoaluminium Exercice7 A -Compleacuteter le tableau ci-dessous en ajoutant soit la formule statistique du solide ionique comportant ces ions soit la formule de lrsquoanion ou soit la formule du cation qui le compose

Cation Anion

Na+

Ca2+ Zn2+

Cl- AlCl3

Al2(SO4)3

NO3-

PO43-

B-Quelles sont les formules statistiques des solides ioniques suivants 1deg) Chlorure drsquoargent nitrate drsquoargent 2deg) Sulfate de potassium permanganate de potassium phosphate de baryum et dichromate de potassium Les ions agrave utiliser sont Cl-(ion chlorure) NO3

-(ion nitrate) SO42-(ion sulfate) K+ (ion potassium) Ag+ (ion argent) Ba2+

(ion baryum) PO43-(ion phosphate) MnO4

-(ion permanganate Cr2O72-(ion dichromate)

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Exercice 8 La maille du chlorure de potassium KCl est du mecircme type que celle du chlorure de sodium les ions K+ prenant la place des ions Na+ 1) En vous inspirant de la maille de chlorure de sodium faites un dessin de la maille

du chlorure de potassium Cette maille cubique a pour arecircte a = 628 pm les ions chlorure en occupent les sommets et les centres des faces

2) Montrer agrave lrsquoaide drsquoun dessin dans le plan qursquoil existe une relation entre lrsquoarecircte a de la maille et les rayons des ions preacutesents Les ions potassium et chlorure sont assimilables agrave des boules rigides de rayons respectifs r+ et r- celles-ci sont en contact le long drsquoune arecircte En deacuteduire la valeur du rayon r- de lrsquoion Cl- sachant que le rayon r+ de lrsquoion K+ vaut 133 pm

Donneacutees Nom et formule de quelques ions

Cations formules Anions Formules

Ion fer II Fe2+ Ion sulfure S2-

Ion fer III Fe3+ Ion sulfate SO42-

Ion aluminium Al3+ Ion nitrate NO3-

Ion cuivre II Cu2+ Carbonate CO32-

Ion zinc Zn2+ Hydrogeacutenocarbonate HCO3-

Ion sodium Na+ Ion chlorure Cl-

Ion calcium Ca+ Oxyde O2-

Ion potassium K+ Hydroxyde OH-

Ion hydronium H3O+ Ion dichromate Cr2O72-

Ion magneacutesium Mg2+ Ion permanganate MnO4-

Ion argent Ag+ Ion phosphate PO43-

Ion baryum Ba2+

Ion ammonium NH4+

FORMULES ET NOMS DE QULQUES COMPOSES IONIQUES

Habituellement on nomme un composeacute ionique en premier par son non ion neacutegatif par contre lrsquoeacutecriture de sa formule

se fait en premier par lrsquoion neacutegatif

Formule ionique Formule statistique Nom

(Na+ Cl-) NaCl Chlorure de sodium

(Ag+ Cl-) AgCl Chlorure drsquoargent

(Cu2+ 2Cl-) CuCl2 Chlorure de cuivre II (cuivrique)

(Cu+ Cl-) CuCl Chlorure de cuivre I (cuivreux)

(Fe2+ 2Cl-) FeCl2 Chlorure de fer II (ferreux)

(Fe3+ 3Cl-) FeCl3 Chlorure de fer III (ferrique)

(NH4+ Cl-) NH4Cl Chlorure drsquoammonium

(Ca2+ 2Cl-) CaCl2 Chlorure de calcium

NITRATES NO3-

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Formule ionique Formule statistique Nom

(Ag+ NO3-) AgNO3 Nitrate drsquoargent

(K+ NO3-) KNO3 Nitrate de potassium

(Pb2+ 2NO3-) (PbNO3)2 Nitrate de plomb II

SULFATTES SO42-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Ba2+ SO42-) BaSO4 Sulfate de baryum

(Zn2+ SO42-) ZnSO4 Sulfate de zinc

(Cu2+ SO42-) CuSO4 Sulfate de cuivre II

(2Al3+ 3SO42-) Al2(SO4)3 Sulfate drsquoaluminium

(2NH4+ SO4

2-) (NH4)2SO4 Sulfate drsquoammonium

SULFURES S2-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Zn2+ S2-) ZnS Sulfure de zinc

(Pb2+ S2-) PbS Sulfure de plomb II

(2Cu+ S2-) Cu2S Sulfate de cuivre I

CARBONATES CO32-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Ca2+ CO32-) CaCO3 Carbonate de calcium (calcaire)

OXYDES O2-

Formule ionique Formule statistique Nom

(2Na+ O2-) Na2O Oxyde de sodium

(Mg2+ O2-) MgO Oxyde de magneacutesium

(2Al3+ 3O2-) Al2O3 Oxyde drsquoaluminium (alumine)

(Fe2+ O2-) FeO Oxyde de fer II

(2Fe3+ 3O2-) Fe2O3 Oxyde de fer III (rouille)

(Fe2+ 2Fe+ 4O2-) Fe3O4 Oxyde magneacutetique de fer

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MOLE ET GRANDEURS MOLAIRES

Exercice 1 Calculer les masses molaires des composeacutes suivants Ca(H2PO4)2 H2SO4 C6H12O6 C4H8 NH3 (NH4)4Fe(SO4)26H2O Al2(SO4)3 Exercice 2 Lrsquoeacuteleacutement lithium agrave lrsquoeacutetat naturel est formeacute par un meacutelange de deux nucleacuteides dont les pourcentages atomiques sont

les suivants 74 de 119923119946120788 et 926 de 119923119946

120789 Sachant que les masses drsquoune mole drsquoatome de ces nucleacuteides sont respectivement 60137 g et 70144 g Calculer la masse molaire atomique de lrsquoeacuteleacutement lithium naturel Exercice 3 Une moleacutecule de formule CxHy a pour atomiciteacute 10 et sa masse molaire est M = 54 gmol-1 Deacuteterminer la formule brute du composeacute Exercice 4 La nitroglyceacuterine est un explosif de formule C3H5O9N3 1) Calculer la masse molaire de la nitroglyceacuterine 2) Deacuteterminer sa composition centeacutesimale massique de chacun des eacuteleacutements preacutesents dans cette moleacutecule

Exercice 5 Un corps a pour formule CxHyO les coefficients x et y sont entiers Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de cette substance montre que les pourcentages en masse des eacuteleacutements C et H qursquoelle renferme sont C = 525 H = 130 1) Deacuteterminer le pourcentage en masse de lrsquooxygegravene En deacuteduire la masse molaire moleacuteculaire M de ce corps (M est

un nombre entier) 2) Calculer les valeurs des coefficients x et y

Exercice 6 1) On donne pour le fer masse molaire M = 56 gmol-1 masse volumique 120646 = 7800 kgm-3 Deacuteterminer le volume drsquoun morceau de fer de masse 150 g Quelle est la quantiteacute de matiegravere contenue dans ce morceau de fer 2) On donne pour lrsquoaluminium et le cuivre la masse molaire M et la masse volumique 120646 agrave lrsquoeacutetat solide Al 27 gmol-1 120646119912119949

=2700 kg m-3 Cu 635 gmol-1 120646119914119958=8900 kg m-3 Deacuteterminer pour chaque meacutetal le volume molaire (volume dune mole) agrave lrsquoeacutetat solide 3) On considegravere trois flacons qui contiennent agrave la mecircme

tempeacuterature et sous une mecircme pression un mecircme volume de gaz On a deacutetermineacute la masse de chaque gaz Les reacutesultats sont groupeacutes dans le tableau ci-dessous

Calculer la masse molaire de chaque gaz Deacuteterminer la quantiteacute de matiegravere de chaque gaz 4) En deacuteduire le volume molaire de chaque gaz

Quelle est la loi veacuterifieacutee par cette expeacuterience Enoncer cette loi C = 12 O=16 H=1 gmol-1 Exercice 7 Un composeacute organique qui ne contient que les eacuteleacutements carbone et hydrogegravene a pour masse molaire M = 42 gmol -1 Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de ce composeacute montre qursquoil renferme en masse six (6) fois plus de carbone que drsquohydrogegravene En deacuteduire la formule brute du composeacute eacutetudieacute Exercice 8 Un composeacute A ne contient que les eacuteleacutements carbones hydrogegravene et oxygegravene Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de ce composeacute montre que mc = 15mo et mc = 4mH mc mo et mH eacutetant les masses respectives de carbone de lrsquooxygegravene et de lrsquohydrogegravene contenues dans lrsquoeacutechantillon Sachant que la moleacutecule de A ne renferme qursquoun seul atome drsquooxygegravene 1) Deacuteterminer la formule de A 2) Calculer la masse molaire de A 3) Calculer le nombre de moles puis le nombre de moleacutecules contenues dans 115 g de A

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Exercice 9 Un ballon en verre fermeacute contient 40g de gaz dioxygegravene La tempeacuterature du gaz est 20degC et sa pression est 1013105Pa 1 Quelle est la quantiteacute de matiegravere de dioxygegravene dans le ballon 2 Quelle est la tempeacuterature absolue du gaz 3 Quel est le volume du gaz 4 On chauffe le ballon et son contenu La tempeacuterature atteint 50degC La variation du volume du ballon eacutetant

neacutegligeable deacuteterminer la nouvelle pression du gaz Exercice 10

Un ballon agrave parois eacutelastiques ne peut deacutepasser un volume de 30L sans eacuteclater On introduit dans ce ballon 20L dheacutelium He agrave 20degC et agrave une pression de 1013105Pa 1 Quelles sont la quantiteacute de matiegravere et la masse dheacutelium introduites dans le ballon 2 Le ballon est placeacute sous une cloche agrave vide On admet que la pression est la mecircme agrave linteacuterieur et agrave lexteacuterieur du

ballon et que la tempeacuterature est constante au cours de la transformation Quelle est la pression de lair sous la cloche au moment ougrave le ballon eacuteclate

3 Le mecircme ballon est lacirccheacute et seacutelegraveve agrave une altitude ougrave la tempeacuterature est de 15degC et la pression atmospheacuterique de 82104Pa Le ballon va-t-il eacuteclater (on suppose leacutegaliteacute des pressions agrave linteacuterieur et agrave lexteacuterieur du ballon)

Donneacutee M(He)=40gmol-1 Exercice 11 1) Calculer la masse volumique du dioxygegravene dans les conditions normales Deacuteterminer la densiteacute du dioxygegravene par

rapport agrave lrsquoair 2) On meacutelange 10 L de butane et 10 L de dioxygegravene Le volume obtenu est 20 L

21 Trouver la masse du meacutelange

22 Calculer la densiteacute du meacutelange

Les volumes sont mesureacutes dans les conditions normales Exercice 12 On meacutelange 10 L de dioxygegravene et 40 L de diazote pris dans les CNTP Le volume du meacutelange est 10 L La tempeacuterature du meacutelange est de 10deg C 1) Calculer la masse du meacutelange 2) Trouver la pression du meacutelange

Donneacutees C = 12gmol H = 1gmol O = 16gmol N = 14gmol Cl = 355gmol Exercice 13 Un professeur de Sciences Physiques trouve dans le laboratoire de son lyceacutee un flacon sans eacutetiquette contenant une substance solide de masse m = 460 g Pour deacuteterminer la nature de cette substance il procegravede agrave deux types danalyses

Une analyse qualitative lui permettant de deacuteterminer la preacutesence de trois eacuteleacutements chimiques dans la substance le carbone (C) lhydrogegravene (H) et loxygegravene (O)

Une analyse quantitative lui permettant de deacuteterminer la composition centeacutesimale massique du carbone et de lhydrogegravene dans la masse m de la substance C=26l H=435 Afin de deacuteterminer le nombre datomes de carbone dhydrogegravene et doxygegravene de la substance il eacutecrit sa formule brute sous la forme CxHyOz ougrave x y et z sont des entiers naturels non nuls Il reacutealise ensuite la sublimation de la masse m = 460 g de la substance dans les conditions ougrave la pression est P=498107 Pa et la tempeacuterature est t = 27degC A la fin du changement deacutetat physique il recueille un volume V = 500 cm3 de gaz supposeacute parfait

1) Calculer le pourcentage massique de loxygegravene 2) Est-ce que cette sublimation a eacuteteacute faite dans les conditions normales de tempeacuteratures et de pression (CNTP) Justifier 3) Deacuteterminer la quantiteacute de matiegravere de cette substance puis deacuteduire sa masse molaire et sa densiteacute 4) Deacuteterminer sa formule brute et proposer une formule deacuteveloppeacutee possible 5) Calculer le nombre de moleacutecules contenu dans cette substance

On donne M (H) = 1 gmol-1 M (C) = 12 g mol-1 M (0) = 16 g mol-1 constante des gaz parfaits R = 831 SI nombre drsquoAvogadro NA = 602102s mol-1

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REACTION CHIMIQUE EQUATION ndash BILAN

Exercice 1 Equilibrer les eacutequations suivantes

Exercice 3 Lrsquoaluminium reacuteagit avec lrsquooxyde de manganegravese MnO2 pour donner du manganegravese et de lrsquooxyde drsquoaluminium Al2O3

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan traduisant cette reacuteaction 2) Quelle est la masse drsquoaluminium neacutecessaire pour preacuteparer une masse de 1 kg de manganegravese

Exercice 4 On brucircle m = 5 g de soufre dans un flacon renfermant V =2L de dioxygegravene volume mesureacute dans les CNTP

1) Restera-t-il du soufre agrave la fin de la reacuteaction Si oui calculer la masse correspondante 2) Calculer la masse et le volume du produit obtenu

Exercice 5 On fait brucircler 20g drsquoun eacutechantillon de charbon de bois dans du dioxygegravene on obtient 616g de dioxyde de carbone

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan 2) Deacuteterminer le pourcentage de carbone pur contenu dans le morceau de charbon

Exercice 6 Le dioxyde de soufre peut ecirctre preacutepareacute par action de sulfure de fer (pyrite) sur le dioxygegravene Il se forme en mecircme temps de lrsquooxyde de fer Fe2O3

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction 2) Quel volume de dioxyde de soufre peut-on espeacuterer obtenir agrave partir drsquoune tonne de pyrite Calculer alors la masse et le

volume de dioxygegravene neacutecessaire Les volumes gazeux sont mesureacutes dans les CNTP 3) Le rendement de la reacuteaction est en reacutealiteacute eacutegal agrave 80 Calculer le volume de dioxyde de soufre effectivement obtenu agrave

partir drsquoune tonne de pyrite Exercice 7

1) La combustion dans du dioxygegravene de 224cm3 drsquoun corps pur gazeux de formule CnH2n + 2 a donneacute 176g de dioxyde de carbone et de lrsquoeau

11 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction

12 Trouver la formule brute de lrsquohydrocarbure

13 Ecrire les formules de Lewis et deacuteveloppeacutee de ce composeacute

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2) La combustion complegravete dans du dioxygegravene de 1 litre drsquoun hydrocarbure gazeux de formule CxHy a neacutecessiteacute 5 litres de dioxygegravene et a donneacute 3 litres de dioxyde de carbone

21 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction

22 Trouver la formule brute de lrsquohydrocarbure Volumes gazeux mesureacutes dans les CNTP

Donneacutees en gmol-1 M(C) = 12 M(H) = 1 M(O) = 16 M(Fe) = 56 Exercice 8 On meacutelange 1g de poudre drsquoaluminium et 6g de diiode I2 La reacuteaction est amorceacutee par quelques gouttes drsquoeau (catalyseur)

a) On donne Al (Z=13) et I est un halogegravene Trouver la formule du produit formeacute en vous aidant des repreacutesentations de Lewis des atomes drsquoaluminium et drsquoiode

b) Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction c) La reacuteaction srsquoarrecircte par manque drsquoun des reacuteactifs Lequel calculer la masse du produit formeacute d) Quelle est la masse restante du reacuteactif en excegraves

Donneacutees M(Al)=27gmol M(I)=127gmol Exercice 9 Une essence drsquoautomobile a une masse volumique de 700kg m-3 On la suppose constitueacutee uniquement drsquooctane C8H18

a) Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la combustion de lrsquooctane dans le moteur de lrsquoautomobile en supposant qursquoil se forme du dioxyde de carbone et de lrsquoeau

b) Le reacuteservoir drsquoessence drsquoune automobile a une capaciteacute de 50L Lorsque toute lrsquoessence qursquoil contient est consommeacutee calculer

La masse de vapeur drsquoeau et de dioxyde de carbone rejeteacutee dans lrsquoatmosphegravere

La masse du dioxygegravene consommeacute

La masse drsquoair qui a circuleacute dans les tubulures du moteur sachant qursquoen nombre de moles la composition de lrsquoair est 80 de diazote N2 et 20 de dioxygegravene O2 On donne en gmol les masses molaires atomiques H 1 C 12 N 14 O 16 Exercice 10 Un meacutelange des deux alcanes propane (C3H8) et butane (C4H10) est soumis agrave une combustion eudiomeacutetrique en preacutesence de 112 cm3 de dioxygegravene Apregraves la combustion et le refroidissement des produits il se produit 68cm3 dioxyde de carbone(C02) et de lrsquoeau

1) Ecrire les eacutequations des reacuteactions qui ont lieu

2) Deacuteterminer la composition du meacutelange des alcanes sachant que tous les volumes sont mesureacutes dans les mecircmes conditions de tempeacuterature et de pression On donnera le volume de chacun des alcanes ainsi que le pourcentage (en quantiteacute de matiegravere) de chacun drsquoeux dans le meacutelange Exercice 11 On dispose drsquoun meacutelange drsquooxyde de fer II FeO et drsquooxyde de Fer III Fe2O3 de masse totale m=897g On fait reacuteagir ce meacutelange agrave haute tempeacuterature avec du dihydrogegravene Il se forme alors du Fer et de lrsquoeau

1) Ecrire les eacutequations bilan des deux reacuteactions 2) On obtient 292g drsquoeau et les deux oxydes ont disparu Deacuteterminer la composition initiale du meacutelange crsquoest-agrave-dire les

masses des deux oxydes

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GENERALITES SUR LES SOLUTIONS AQUEUSES

Donneacutees en gmol-1 M(C) = 12 M(H) = 1 M(O) = 16 M(Fe) = 56 M(Al) = 27 M(S) = 32 M(Na) = 23 M(N) = 14 M(Ca) = 40 M(Cl) = 355 Exercice 1 1) Donner les noms des ions suivants K+ Mg2+ Al3+ O2- SO4

2- H3O+ MnO4- Cr2O7

2- 2) Donner les formules des composeacutes ioniques dont les noms sont chlorure de potassium chlorure de magneacutesium

oxyde de magneacutesium carbonate drsquoaluminium nitrate drsquoargent Exercice 2 1) Quelle masse de sulfate drsquoaluminium Al2(SO4)3 faut-il dissoudre dans de lrsquoeau pour obtenir 500 cm3 drsquoune solution

de concentration 002 mol L-1 en ion Al3+ 2) Quelle est alors la valeur de la concentration en ion sulfate

Exercice 3 1) On dissout 5 g de cristaux de chlorure de sodium dans de lrsquoeau On complegravete par de lrsquoeau le volume agrave 500 mL

Trouver la concentration molaire C de la solution Calculer [Na+] et [Cl-] 2) On dispose de 200 mL drsquoune solution de sulfate de sodium de concentration molaire C = 210-2 molL-1

ndash Calculer la masse de sulfate de sodium Na2SO4 contenue dans la solution ndash Calculer [Na+] et [SO4

2-] Exercice 4 1) On dissout sans variation de volume 342 g de sulfate drsquoaluminium dans 500 mL drsquoeau

ndash Calculer la concentration massique puis la concentration molaire C de la solution ndash Calculer les concentrations molaires des ions aluminium et sulfate

2) On preacutepare 250 mL de solution de sulfate de potassium en dissolvant dans lrsquoeau 435 g de solide ionique K2SO4

ndash Calculer la concentration molaire de chacun des ions preacutesents en solution ndash Quel volume drsquoeau faut-il ajouter aux 250 mL de la solution preacuteceacutedente pour obtenir une solution telle que lrsquoon

ait [SO42-] = 002 molL Exercice 5 Une solution A de volume VA = 05 L contient 012 mol de nitrate de sodium Une solution B de volume VB = 15 L a eacuteteacute obtenue par dissolution dans lrsquoeau de 125g de nitrate de calcium solide ionique de formule Ca(NO3)2 1) On preacutelegraveve agrave la pipette 10 cm3 de la solution A Calculer le nombre de moles de chacun des ions preacutesents dans

cette prise drsquoessai 2) On meacutelange dans une fiole jaugeacutee 10 cm3 A 20 cm3 de la solution B et on complegravete avec de lrsquoeau jusqursquoagrave ce que

le volume total soit de 100 cm3 Calculer la concentration de chacun des ions dans cette derniegravere solution On donne masses molaires en gmol-1 nitrate de sodium 85 nitrate de calcium 164 Exercice 6

Compleacuteter le tableau

Formule C ( molL-1) [anion] (molL-1) [cation] (molL-1)

MgSO4 0035

CaCl2 0104

Na2CO3 027

Na3PO4 0063

FeCl3 057

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SOLUTIONS AQUEUSES ACIDES

Exercice 1 Questions des cours 1-1 Parmi des produits drsquousage courant utiliseacutes comme boissons condiments ou produits drsquoentretien meacutenager que vous reconnaissez distinguer ceux qui correspondent agrave des solutions acides 1-2 Rappeler leurs couleurs prises avec un indicateur coloreacute de votre choix 2-1 Que peut-on mettre en eacutevidence expeacuterimentalement lors de la dissolution du chlorure drsquohydrogegravene dans lrsquoeau 2-2 Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction qui accompagne cette mise en solution du chlorure drsquohydrogegravene dans lrsquoeau 3- Le chlorure drsquohydrogegravene est-il un composeacute ionique ou moleacuteculaire 4- Que se passe t-il quand on verse du nitrate drsquoargent dans une solution drsquoacide chlorhydrique 5-1 Peut-on identifier un acide au laboratoire en le goucirctant ou en le touchant 5-2 Que faut-il faire dans le cas eacutecheacuteant Exercice 2 Le gaz chlorure drsquohydrogegravene est un composeacute moleacuteculaire formeacute drsquoun atome drsquohydrogegravene et drsquoun atome de chlore il est obtenu en faisant reacuteagir agrave chaud de lrsquoacide sulfurique sur du chlorure de sodium On le recueille dans un flacon en plastique par deacuteplacement drsquoair 1- Ecrire la formule du gaz chlorure drsquohydrogegravene 2- Donner le scheacutema du montage 3- Comment pouvez-vous vous assurer que le flacon est entiegraverement rempli 4- Rappeler les proprieacuteteacutes du gaz chlorhydrique Exercice 3 Texte Scientifique solution acide et solution basique Preacuteparation des solutions drsquoinfusion drsquooseille du jus de citron du jus de tamarin de solution de lessive de cendre Mettons deux centimegravetres cubes de chaque substance dans un tube agrave essai Dans chaque tube versons quelques gouttes de BBT Nous disposons de deux tubes agrave essai lrsquoun contenant de lrsquoacide chlorhydrique et lrsquoautre de lrsquoeau distilleacutee avec chacun quelques gouttes de BBT Les tubes contenant lrsquoacide chlorhydrique la solution drsquoinfusion drsquooseille du jus de citron du jus de tamarin virent au jaune avec le BBT Le tube contenant la solution de lessive de cendre donne une coloration bleue avec le BBT tandis que lrsquoeau distilleacutee reste verte avec le BBT Questions 1- Que signifie BBT 2- Le titre du texte est-il conforme Si non ameacuteliorer ce titre 3- Comment preacutepare-t- on la solution drsquoinfusion drsquooseille le jus de citron 4- Comment preacutepare-t- on la solution drsquoacide chlorhydrique agrave partir drsquoune solution commerciale tregraves concentreacutee 5- Relever les solutions acides citeacutes dans ce texte

Exercice 4

1- Une solution de volume V = 250 mL est obtenue en dissolvant 12 mmol de saccharose dans de lrsquoeau Quelle est la

concentration molaire de saccharose 2- Quelle est la quantiteacute drsquoacide benzoiumlque contenue dans un volume V = 23 mL drsquoune solution drsquoacide benzoiumlque agrave la

concentration molaire C = 1510-2 molL-1 Exercice 5 1-1 Un adolescent doit absorber 75 mg de vitamine C de masse molaire M = 176 g mol par jour Quelle est la quantiteacute de vitamine C correspondante 1-2 Un jus de fruit contient de la vitamine C agrave la concentration molaire C = 23 mmolL-1Quel volume de jus de fruit un adolescent doit-il boire dans la journeacutee pour absorber sa quantiteacute quotidienne de vitamine C 2) Les boissons au cola contiennent de lrsquoacide phosphorique H3PO4 Leur concentration molaire en acide phosphorique est de lrsquoordre de 15 mmolL-1 Quelle est la concentration massique en acide phosphorique Exercice 6 1- Les boissons au cola contiennent de lrsquoacide phosphorique H3PO4 Leur concentration molaire en acide phosphorique

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est de lrsquoordre de 15 mmolL-1 Quelle est la concentration massique en acide phosphorique

2- Lrsquohextril est une solution de bain de bouche Le principe actif de ce meacutedicament est lrsquohexeacutetidine de formule brute

C21H45N3 Calculer sa concentration molaire sachant que sa concentration massique est 1 gL-1

Exercice 7

On a un meacutelange sous forme de poudre de cuivre de zinc et daluminium On ajoute de lacide chlorhydrique en excegraves agrave 105 g de ce meacutelange Apregraves reacuteaction il reste un reacutesidu solide de 24 g et le gaz qui sest deacutegageacute lors de lattaque par lacide occupe un volume de 566 L

1- Ecrire les eacutequations entre lacide chlorhydrique les meacutetaux attaquables

2- Quelle est la nature du gaz deacutegageacute Justifier votre reacuteponse

3- Calculer la composition du meacutelange en pourcentage massique

On donne M(Cu)=635 M(Al)=27 M(Zn)=654 g mol-1 volume molaire 224 Lmol-1 on rappelle que lrsquoacide nrsquoattaque pas le cuivre Exercice 8 1) Rappeler quelques consignes de seacutecuriteacute sur la consommation et lrsquoutilisation des produits acides 2) A quels ions sont dues les proprieacuteteacutes acides drsquoune solution 3) A 20degC 1 litre drsquoeau peut dissoudre 475L de chlorure drsquohydrogegravene si la dissolution srsquoeffectue sans variation de volume (Vm = 24 Lmol-1) 3-a) Calculer la concentration de la solution (H+ Cl-) 3-b) En deacuteduire la concentration des ions responsables agrave lrsquoaciditeacute de cette solution 3-c) Quelle la concentration des ions qui preacutecipite avec le nitrate drsquoargent

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SOLUTIONS AQUEUSES BASIQUES

Exercice1 1 Recopier et compleacuteter les phrases suivantes a) Dans une solution aqueuse dhydroxyde de sodium lion responsable de la basiciteacute est lion __________ lion __________ est lion Na+ b) Il faut toujours refermer un flacon de pastilles de soude et le conserver dans un endroit sec car ces pastilles absorbent lhumiditeacute de lair elles sont donc __________ Elles sont aussi deacuteliquescentes car les pastilles se __________ lentement dans cette humiditeacute c) Lhydroxyde de sodium est un produit corrosif car il peut exercer une action destructrice sur les __________ __________ Il faut donc porter des __________ pour le manipuler d) La solution dhydroxyde de sodium conduit le courant eacutelectrique Elle contient donc des __________ Lors de la dissolution leau a totalement __________ les moleacutecules dhydroxyde de sodium selon leacutequation bilan NaOH rarr ________ + ________ e) La solution de kheacutemeacute est une solution __________ car si on y ajoute quelques gouttes de __________ elle prend une coloration rose violaceacutee 2 Reacutepondre par vrai ou faux les phrases suivantes a) En preacutesence de BBT la solution de cendre prend la couleur bleue b) Les proprieacuteteacutes basiques de la soude sont dues aux ions Na+ c) Le cuivre et les ions hydroxyde forment un preacutecipiteacute bleu d) En meacutelangeant une solution de sulfate de zinc avec un tregraves gros excegraves de soude on obtient une solution e) En preacutesence de BBT le meacutelange formeacute de 1 mL dacide chlorhydrique deacutecimolaire et de 10 mL de soude molaire est bleu 3 Recopier les propositions justes et corriger celles qui sont fausses a) En meacutelangeant une solution de nitrate de cuivre et une solution de chlorure dhydrogegravene on obtient un preacutecipiteacute bleu dhydroxyde de cuivre b) Pour preacuteparer 1L de solution de soude agrave 01 molL-1 (deacutecimolaire) Abdoulaye pegravese 04g dhydroxyde de sodium exempt dhumiditeacute Il les introduit dans une fiole jaugeacutee de 1 L et complegravete jusquau trait de jauge avec de leau distilleacutee c) En meacutelangeant une solution de sulfate de fer (III) et une solution dammoniaque on obtient un preacutecipiteacute vert dhydroxyde de fer (III) d) En introduisant un excegraves de sulfate de zinc dans une solution dilueacutee de kheacutemeacute on obtient un abondant preacutecipiteacute blanc La solution de kheacutemeacute contient donc des ions OH- qui forment avec les ions Zn(II) un preacutecipiteacute de formule Zn(OH)2 e) En preacutesence de pheacutenolphtaleacuteine le liquide de batterie prend une coloration violette Si on ajoute 10 mL de solution de kheacutemeacute concentreacutee agrave 1 mL de liquide de batterie dilueacute en preacutesence de pheacutenolphtaleacuteine on obtient une solution incolore Exercice2

3- Votre professeur vous donne deux flacons A et B sans eacutetiquette contenant des solutions incolores et vous demande de les reconnaicirctre Pour cela il vous fait reacutealiser les tests suivants a) Donner le nom de la solution A en expliquant comment vous ecirctes arriveacute agrave cette conclusion

b) Donner le nom de la solution B en expliquant comment vous ecirctes arriveacute agrave cette conclusion 4- Sur les marcheacutes du Seacuteneacutegal on trouve un produit appeleacute kheacutemeacute Il se preacutesente sous la forme deacutecailles blanches et

est fortement corrosif Il est utiliseacute pour fabriquer du savon et comme produit de nettoyage a) Vous voulez preacuteparer 500 mL de solution aqueuse agrave 4 gL-1 de kheacutemeacute (solution A) Encadrer parmi la liste dappareils suivants ceux qui vous seront neacutecessaires balance ndash pipette de 5 mL ndash ballon rond de 500 mL ndash fiole jaugeacutee de 05L ndash entonnoir ndash pissette ndash fiole jaugeacutee de 100mL ndash gants de protection ndash spatule ndash eacuteprouvette gradueacutee de 1 L Deacutecrivez le mode opeacuteratoire de la dissolution b) Le marchand affirme que le kheacutemeacute est de la soude Proposez deux tests qui vont vous permettre de veacuterifier cette affirmation

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c) En supposant que laffirmation du marchand est vraie calculer la concentration molaire de la solution A d) Pour veacuterifier si le kheacutemeacute est de lhydroxyde de sodium pur Michel propose dintroduire assez de solution de sulfate de cuivre pour preacutecipiter tous les ions OH- contenus dans 100 mL de solution A puis de peser le preacutecipiteacute sec - Ecrire leacutequation bilan traduisant la reacuteaction de preacutecipitation - La masse de preacutecipiteacute obtenue apregraves filtration et seacutechage est m = 035 g Le kheacutemeacute est-il de lhydroxyde de sodium pur 3- Au cours dun repas Marcel affirme que le jus de bissap blanc quil est en train de boire est plus acide que le jus de tamarin que boit Demba Demba nest pas daccord Pour trancher ce diffeacuterend ils amegravenent les deux solutions au laboratoire et procegravedent au test suivant - Ils introduisent 50 mL de bissap blanc dans un beacutecher A et 50 mL de jus tamarin dans un beacutecher B Ils ajoutent 5 gouttes de BBT et 50 mL de solution de soude dilueacutee La solution contenue dans le beacutecher A se colore en vert alors que la solution contenue dans le beacutecher B se colore en bleu Ils en concluent que Marcel avait raison Justifier cette affirmation Donneacutees Masses molaires en gmol-1 H 1 - O 16 - Na 23 - Cu 635 Exercice3 On meacutelange -100mldrsquoune solution de soude 10-2molL-1 -et 200ml de solution drsquohydroxyde de calcium 10-3molL-1 Faites lrsquoinventaire des diffeacuterentes espegraveces en solution calculer les concentrations molaires respectives Exercice 4 On dispose de 5 mL drsquoune solution de potasse KOH Elle renferme en masse 25 de potasse pure Sa densiteacute par rapport agrave lrsquoeau est d = 13

1) Calculer la concentration molaire C de la solution On dilue la solution preacuteceacutedente agrave 15 litre Calculer la concentration molaire Crsquo de la nouvelle solution

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NOTION DE PH INDICATEURS COLORES

Exercice 1 Deacuteterminer les pH des solutions suivantes a) Acide chlorhydrique de concentration 210-2 molL-1 b) Acide nitrique de concentration 4510-3 molL-1 c) Soude de concentration 510-2 molL-1 d) Potasse de concentration 3110-4 molL-1 Les solutions sont prises agrave 25oC Exercice 2 La concentration des ions hydroxyde dans une solution aqueuse est eacutegale agrave 10-4molL-1 Calculer 1) La concentration des ions hydronium 2) Le pH de cette solution 3) Quelle est la couleur prise dans cette solution par - le BBT - la pheacutenolphtaleacuteine - lrsquoheacutelianthine Exercice 3 On dispose drsquoune solution de soude ( Na + + HO ndash ) de concentration de pH = 12 1 Calculer 11la concentration des ions oxonium 12 la concentration des ions hydroxyde 2 On veut diluer cette solution pour obtenir une solution agrave pH = 11 Pour cela on prend un volume v1 = 50 mL de la solution concentreacute et on ajoute de lrsquoeau Quel volume drsquoeau faut-il ajouter Exercice 4 Les questions sont indeacutependantes 1 A 60degC le pH de lrsquoeau pure est 65 Calculer les concentrations des ions hydronium et hydroxyde agrave cette tempeacuterature Calculer le produit ionique de lrsquoeau agrave cette tempeacuterature

2 A 50degC le produit ionique de lrsquoeau est 5610-14 Trouver agrave cette tempeacuterature le pH de lrsquoeau pure Exercice 5 Les questions sont indeacutependantes 1 A la tempeacuterature de 37 degC le pK e est eacutegal agrave 1372 a) Quel est le pH drsquoune solution neutre agrave cette tempeacuterature b) Un sang de pH eacutegal agrave 739 est-il neutre 2 A 10cm3 drsquoune solution de chlorure drsquohydrogegravene on ajoute 40cm3 drsquoeau et on obtient alors une solution de pH=27 Quelle est la concentration de la solution de chlorure drsquohydrogegravene initiale 3 on meacutelange 20cm3 drsquoune solution chlorhydrique de pH=31 avec 10cm3 de solution chlorhydrique de pH=23 Deacuteterminer le pH du meacutelange obtenu Exercice 6 Pour eacutevaluer le pH dune solution aqueuse (S) on effectue divers preacutelegravevements agrave lrsquoaide de beacutechers On ajoute ensuite dans chacun des beacutechers un indicateur coloreacute On obtient les reacutesultats suivants

Heacutelianthine Bleu de bromocreacutesol

Bleu de bromothymol

rouge de meacutethyle

couleur de la solution orange vert jaune orange

1) Evaluer le pH de la solution (S) en utilisant les reacutesultats ci-dessus et le tableau suivant

Indicateur Teinte Zone de virage Teinte

Heacutelianthine rouge 31 - 44 jaune

Bleu de bromocreacutesol jaune 38 - 54 bleu

Bleu de bromothymol jaune 60 ndash 76 bleu

rouge de meacutethyle rouge 42 ndash 62 jaune

2) Lrsquoutilisation de lrsquoun des indicateurs coloreacutes est superflue Quel est cet indicateur Expliquer 3) Apregraves deacutetermination du pH de la solution agrave lrsquoaide drsquoun pH-megravetre on calcule la valeur de la concentration en ions hydroxyde On trouve [OH-] = 210-10 molL-1 Quelle est la valeur mesureacutee du pH de la solution (S) Cette valeur est-elle en accord avec le reacutesultat obtenu agrave lrsquoaide des indicateurs coloreacutes

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hp 42

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IA RUFISQUE LYCEE DE KOUNOUNE

DEVOIR Ndeg1 DE

SCIENCES PHYSIQUES

Classe 2nde S 20152016

Dureacutee 2 heures

Prof MDiagne

Email diagnensisyahoofr

Exercice1 (6pts)

1) On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant 20g drsquohydrogegravene et 200g drsquooxygegravene apregraves

jaillissement de lrsquoeacutetincelle et refroidissement

c) Quelles sont la nature et la masse du gaz restant (2pts) d) Quelle est la masse drsquoeau obtenue (1pt)

2) a) Calculer le volume drsquohydrogegravene neacutecessaire pour faire disparaicirctre 200ml drsquooxygegravene (1pt)

b) Si le meacutelange srsquoeffectue dans les proportions ougrave VH=2VO exprimer le volume du meacutelange gazeux

en fonction du volume de dihydrogegravene (1pt)

c) calculer le volume de ce meacutelange gazeux (1pt)

Exercice2 (8pts)

Lrsquoenregistrement 1 ci-dessous repreacutesente dans le reacutefeacuterentiel terrestre les positions Ei drsquoun enfant en

rollers sur un tremplin Ces positions sont inscrites agrave intervalles de temps eacutegaux = 020 s agrave lrsquoeacutechelle 120783

120784

1- Sans effectuer de calculs quel est le qualificatif (rectiligne circulaire ou curviligne) que lrsquoon peut attribuer aux diffeacuterentes portions de trajectoire prise successivement par le mobile Justifier la reacuteponse (15pt)

2- Entre quels points le mouvement est-il rectiligne uniforme Calculer alors sa vitesse Repreacutesenter le

vecteur vitesse instantaneacute en 119959ሬሬԦ120783120782 en E10 (25pt= 05 +1+1) 3- Calculer sa vitesse moyenne entre E0 et E6 (1pt) 4- Deacuteterminer les valeurs de 119959120785 et 119959120783120790 vitesses instantaneacutees du point E aux instants t3 et t18 Repreacutesenter

les vecteurs vitesse 119959ሬሬԦ120785 et 119959ሬሬԦ120783120790 (3pts)

NB Repreacutesenter ces vecteurs vitesse en utilisant comme eacutechelle 1 cm 2 ms-1

Exercice3 (6pts)

Un disque horizontal tourne autour drsquoun axe vertical ∆ passant par son centre O Une petite lampe dont

le filament est quasi ponctuel est fixeacute sur le disque agrave la distance d=25cm du centre Elle eacutemet des

eacuteclairs tregraves brefs seacutepareacutes par des intervalles de temps eacutegaux τ =002s La figure suivante

(lrsquoenregistrement 2) reproduit la photographie des positions successives L1 L 2 helliphellip de la lampe au cours

de son mouvement agrave lrsquoeacutechelle120783

120783120782

1) Quelle est la nature du mouvement de la lampe (05pt) 2) Deacutefinir la peacuteriode et la freacutequence (1pt) 3) Calculer la peacuteriode la freacutequence et la vitesse angulaire de rotation du disque (15pt) 4) Quelle est la vitesse de la lampe (1pt)

5) Dessiner le vecteur vitesse de la lampe aux points L1 L5 et L8 en prenant pour eacutechelle 1cm rarr 1ms (15pt) Le vecteur vitesse est-il constant au cours du mouvement (05pt)

hp 43

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Document agrave rendre avec la copie

Classe 2nde S

Preacutenom(s) Nom

Lrsquoenregistrement 1

Lrsquoenregistrement 2

hp 44

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LYCEE TAMBA COMMUNE Anneacutee scolaire 2011-2012 Classes 2nde SA 2nde SB et 2nde SC Prof MDIAGNE-MCOULIBALY

DEVOIR DE SCIENCES PHYSIQUES NdegI IDU PREMIER SEMESTRE

Exercice1 1-1 Donner la structure eacutelectronique la formule eacutelectronique et le scheacutema de Lewis

des eacuteleacutements suivants F(Z=9) Na(Z=11) Mg(Z=12) Ca (Z=20) 1-2 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode du tableau de classification appartient chaque eacuteleacutement

1-3 Quels ions ont ndashils tendance agrave donner Exercice2

Soit 119927120783120787120785120785 un noyau de lrsquoatome de phosphore

2-1 Deacuteterminer le nombre de protons de neutrons et drsquoeacutelectrons de lrsquoatome

2-2 Calculer la masse du noyau et celle de lrsquoatome Faire la comparaison 2-3 Quelle est la charge de lrsquoatome 2-4 Quelle est la charge du noyau

2-5 Donner la formule eacutelectronique du phosphore son scheacutema de Lewis et sa place dans le tableau de classification peacuteriodique

Donneacutees mpasympmnasymp167 10-27kg=1u meacute=91 10-31kg e=charge eacuteleacutementaire=1610-

19C Exercice3

Une bille de poids P = 50N est maintenue en eacutequilibre le long drsquoun plan inclineacute drsquoun angle α = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontal agrave lrsquoaide drsquoun fil (voir figure)

3-1 Faire le bilan des forces qui srsquoexercent sur la bille

3-2 Repreacutesenter ces forces sans tenir compte de lrsquoordre de

Grandeur On preacutecisera si la force consideacutereacutee est une

force de contact ou agrave distance

3-3 En choisissant un repegravere orthonormeacute dont lrsquoaxe xrsquox est

parallegravele au plan inclineacute et orienteacute vers le haut et un axe yrsquoy orienteacute aussi vers le haut deacuteterminer les coordonneacutees

de chaque force dans ce repegravere

3-4 Sachant que la somme vectorielle de ces forces est nulle Calculer alors lrsquointensiteacute de

la tension du fil et de la reacuteaction du plan

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3-5 Quelles sont les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par la bille sur le plan inclineacute

Repreacutesenter cette force sur un autre scheacutema Exercice4

Dans le repegravere (O119946Ԧ119947Ԧ) sont repreacutesenteacutees des forces 119917ሬሬԦ1 119917ሬሬԦ2et 119917ሬሬԦ 3 avec F1=10N F2=15N

et F3=20N 4-1 Deacuteterminer les coordonneacutees de chaque force

4-2 En deacuteduire les coordonneacutees de 119917ሬሬԦ reacutesultante des trois forces On donne 120630=30deg y

119917ሬሬԦ2 120630 119946Ԧ

xrsquo 119947Ԧ 119917ሬሬԦ1 x

119917ሬሬԦ 3

Complexe Islamique Daroul Imane 20162017 Dureacutee 3H

Prof MDiagne

2nde S

COMPOSITION DE SCIENCES PHYSIQUES DU 1ER SEMESTRE CHIMIE (8points)

Exercice1 (5pts) Donneeacute mpasymp 119950n= 16710-27kg meacute=9110-31kg

Soit deux espegraveces chimiques repreacutesenteacutees par 119935119937120783119912120783

1 et 119935119937120784119912120784

2

1- La charge eacutelectrique du noyau X1 est eacutegale agrave 19210-18C 11 Deacuteterminer la valeur du numeacutero atomique Z1 de lrsquoespegravece X1

12 La masse du noyau de X1 est eacutegale agrave 400810-26kg Deacuteterminer le nombre de masse de A1 de lrsquoespegravece X1 En deacuteduire le nombre de neutrons N1 qursquoil contient

2- Sachant que X2 est isotope de X1 et que le nombre de neutron N2 de lrsquoespegravece X2 est tel que N2=N1 +2 Exprimer le nombre de masse A2 en fonction de N1 et de Z1 puis calculer A2

3- Etablir la formule eacutelectronique de lrsquoeacuteleacutement X2 dans quelle peacuteriode et dans quelle colonne de la classification se trouve lrsquoeacuteleacutement correspondant identifier lrsquoeacuteleacutement par

son symbole et son nom Exercice2 (3pts)

1) Ecrire les formules de Lewis des atomes suivants hydrogegravene (Z=1) carbone(Z=6)

oxygegravene(Z=8) chlore(Z=17) et soufre(Z=16) 2) Ecrire les formules de Lewis puis les formules deacuteveloppeacutees des composeacutes suivants

H2O2 H2SO4 H2CO3 PCl3 C3H6 3) Compleacuteter le tableau suivant

Nom du composeacute Formule ionique Formule statistique

Carbonate de helliphelliphellip (2Li+ + 119914119926120785120784minus)

Sulfate drsquoammonium

Phosphate de helliphelliphellip Ca3(PO4)2

( Al3+ + 3Cl-)

Oxyde de magneacutesium

Physique (12points)

hp 46

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Exercice1 (4 pts) Un solide (S) de poids P=5N accrocheacute comprime un ressort de raideur k=100Nm

repose sans frottement sur une table inclineacute drsquoun angle 120514 =30deg par rapport agrave lrsquohorizontale La direction du ressort du ressort est parallegravele au plan inclineacute

1) Repreacutesenter les forces suivantes (15pt)

a) La reacuteaction 119825ሬሬԦ que la table exerce sur lrsquoobjet

b) La tension 119827ሬሬԦ que le ressort exerce sur lrsquoobjet

c) Le poids 119823ሬሬԦ que la terre exerce sur lrsquoobjet

2) Sachant que 119823ሬሬԦ + 119827ሬሬԦ + 119825ሬሬԦ =119822ሬሬԦ deacuteterminer les intensiteacutes de 119827ሬሬԦ et de 119825ሬሬԦ (2 pts) 3) En deacuteduire lrsquoallongement x du ressort (05 pt)

Exercice 2(4pts)

On eacutetalonne un ressort agrave lrsquoaide de diffeacuterentes masses marqueacutees On note l O la longueur agrave vide du ressort On dresse le tableau ci-dessous m(g) 150 300 550 700 900

l (cm) 12 20 32 42 52

1) Repreacutesenter la courbe P=f(l) en prenant g=10Nkg (1pt)

Echelle En abscisse 1cm pour l =4cm En ordonneacutee 1cm pour 05N 2) En deacuteduire une relation entre P et l (1pt)

3) Deacuteterminer la longueur agrave vide du ressort et sa constante de raideur k (1pt) 4) Quelle doit ecirctre la longueur du ressort pour une masse m=490g en deacuteduire

lrsquoallongement correspondant (1pt)

Exercice 3(4pts) Une table agrave coussin drsquoair permet drsquoeacutetudier le mouvement drsquoun solide

On a repreacutesenteacute ci-dessous les traceacutes donneacutes par deux solides A et B en mouvement sur la table La dureacutee seacuteparant deux points conseacutecutifs est de 10ms

Voici agrave lrsquoeacutechelle 120783

120783120782 la repreacutesentation des enregistrements

1) Indiquer pour chaque essai la nature du mouvement du solide Justifier (1pt) 2) Calculer la vitesse du solide A en ms arrondi agrave 001pregraves (1pt) 3) Le solide B se deacuteplace de B0 agrave B5

a) Calculer la vitesse moyenne entre B2 et B3 (1pt) b) Deacuteterminer les caracteacuteristiques du vecteur vitesse instantaneacutee du solide B au point B4

(1pt)

hp 47

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Fin de sujet

Complexe islamique Daroul Imane Anneacutee Scolaire 2016 - 2017

MDIAGNE 120784119951119941 119930

DEVOIR 1 DE SCIENCES PHYSIQUES ( SEMESTRE 2 02 HEURES)

EXERCICE 1 (5points)

On dispose drsquoune masse de 258g de fer que lrsquoon fait brucircler dans un flacon de dioxygegravene dont le volume

est 500cm3 Il se forme alors de lrsquooxyde magneacutetique de fer( Fe3O4 )

La masse volumique du dioxygegravene est eacutegale agrave 12gL-1 dans les conditions de lrsquoexpeacuterience

1- Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction

2- Dresser le tableau drsquoavancement permettant drsquoeacutetudier la transformation

3- Deacuteterminer lrsquoavancement maximale xmax Quel est reacuteactif utiliseacute en deacutefaut

4- Calculer la masse de lrsquooxyde magneacutetique de fer formeacutee

5- Quelle est la masse restante du reacuteactif en excegraves

6- En reacutealiteacute il se forme une masse m2=2g de lrsquooxyde magneacutetique de fer Calculer le rendement η de

cette reacuteaction M(Fe)=56gmol-1

Exercice2 (3points)

Equilibrer les eacutequations suivantes

a) NH3 + O2 rarr NO + H2O

b) CO + Fe3O4 rarr CO2 + Fe

c) Fe + H3O+ Fe2+ + H2 + H2O

hp 48

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d) CnH2n + O2 rarr CO2 + H2O

Exercice3 (6points)

Une tension parallegravele au plan inclineacute est appliqueacutee en

A sur la circonfeacuterence dun disque de masse M = 4 kg

et de rayon R = 10 cm Si le disque roule sans glisser

autour de I (point de contact entre le plan inclineacute et le

disque)

1- En appliquant le theacuteoregraveme des moments quelle

doit ecirctre la valeur de la tension dans la corde

on donne g=10Nkg

2- Donner les caracteacuteristiques de 119929ሬሬԦ au point I

Exercice4 (6points)

Une poutre OC de poids P=100 N et de longueur L

supporte une charge de Prsquo=300 N agrave son extreacutemiteacute droite

en C Un cacircble AB relieacute agrave un mur maintient la poutre en

eacutequilibre

(a) En appliquant le theacuteoregraveme des moments quelle doit

ecirctre la tension dans le cacircble (axe est en O)

(b) Quelles sont les composantes (horizontale et verticale) de la force exerceacutee par le mur sur la

poutre

PRENOM NOM COMPLEXE ISLAMIQUE DAROUL IMANE CLASSE 2S

Juillet 2017 Dureacutee 3 h 30 Prof MDiagne

C O M P O S I T I O N N deg 2 d e S P

TOUT DOCUMENT INTERDIT Lrsquousage de calculatrices scientifiques agrave meacutemoire est autoriseacute

Les reacutesultats numeacuteriques doivent ecirctre preacuteceacutedeacutes drsquoun calcul litteacuteral La preacutesentation et la reacutedaction font partie du sujet et interviennent dans la notation

CHIMIE

Exercice 1 sur 4 points On reacutealise un meacutelange drsquooxyde de fer Fe2O3 et de poudre drsquoaluminium puis on deacuteclenche la reacuteaction on obtient du fer Fe et de lrsquooxyde drsquoaluminium Al2O3

1 Ecrire et eacutequilibrer lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction (05 point) 2 Quelles masses drsquooxyde de fer et drsquoaluminium pris en proportions stœchiomeacutetriques faut-il meacutelanger pour obtenir 196 g de fer (1 point) 3 On fait reacuteagir 200 g drsquooxyde de fer et 85 g drsquoaluminium 31 Quel est le reacuteactif limitant Justifier (1 point) 32 Calculer les masses des produits formeacutes et du reacuteactif restant (15 point) Donneacutees Masses molaires atomiques en gmol Fe 56 O 16 Al 27 Exercice 2 sur 4 points

hp 49

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Une solution A de volume VA=05L contient 012 mol de nitrate de sodium (NaNO3)Une solution B de volume VB=15L a eacuteteacute obtenue par dissolution dans lrsquoeau de 492 g de nitrate de calcium solide ionique de formule Ca(NO3)2 1 Calculer la concentration molaire de la solution A (05 point) 2 Calculer la concentration molaire de la solution B (05 point) 3 Ecrire les diffeacuterentes eacutequations de dissolution (1 point) 4 On meacutelange dans une fiole jaugeacutee 10cm3 de la solution A et 20cm3 de la solution B et on complegravete avec de lrsquoeau jusqursquoagrave ce que le volume total soit de 100cm3

41 Calculer la concentration molaire de chacun des ions preacutesents dans le meacutelange (15 point) 42 Veacuterifier la neutraliteacute eacutelectrique du meacutelange (05 point) Donneacutees Masses molaires atomiques en gmol Na 23 O 16 S 32 Ca 40 N 14

PHYSIQUE Exercice 1 sur 35 points Une tige homogegravene OA de masse m=100g de longueur l peux tourner dans un plan vertical autour drsquoun axe

horizontal (∆) passant par O un fil accrocheacute en un point B tel que BA = 120783

120785 OA exerce sur la tige une tension T

horizontale lrsquoeacutequilibre la tige forme un angle α=45deg avec la verticale

1 Repreacutesenter toutes les forces qui srsquoexercent sur la tige (075 points) 2 Calculer la tension du fil (15 points) 3 Deacuteterminer les caracteacuteristiques de la reacuteaction de lrsquoaxe en O sur la tige (125 points)

Exercice 2 sur 3 points On considegravere le circuit eacutelectrique ci-dessous On donne I = 15 A I1= 05 A I3 = 04 A et I5 = 06 A

11 Deacuteterminer les intensiteacutes I2 I4 I6 I7 I8 (125 points) 12 Quel est le nombre drsquoeacutelectrons fourni par le geacuteneacuterateur en une seconde (025 point) 2 On place un ampegraveremegravetre dans le circuit pour mesurer lrsquointensiteacute du courant principal I Sachant que lrsquoampegraveremegravetre

de classe 15 comportent 150 divisions et possegravede les calibres suivants 05A 1A 2A et 5A 21 Quel est le calibre le mieux adapteacute pour la mesure de lrsquointensiteacute du courant principal Justifier(05 point) 22 Trouver la lecture correspondante (05 point) 23 Calculer lrsquoincertitude absolue ΔI et lrsquoincertitude relative (05 point)

Exercice 3 sur 55 points Partie A

hp 50

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Dans une partie de circuit repreacutesenteacute ci-dessous on a mesureacute les tensions suivantes UAB = 20 V UAC = 60 V UAE = 48 V et UAD = 80 V 1 Preacuteciser sur le scheacutema le branchement et les bornes du voltmegravetre pour mesure la tension UAC 2 Le multimegravetre utiliseacute possegravede plusieurs calibre 1 000 V 200 V 20 V 2 V et 200 mV Quel est le calibre le mieux adapteacute agrave la mesure de UAC 3 Repreacutesenter les flegraveches correspondant aux tensions UAC et UAE 4 Calculer la valeur des tensions UBC UBE UDE UCD et UEC Partie B

1- Un geacuteneacuterateur est relieacute agrave la voie A de lrsquooscilloscope On visualise quelques oscillogrammes (voir ci-dessous) Faire correspondre le nom du geacuteneacuterateur utiliseacute (pile geacuteneacuterateur de tension sinusoiumldale geacuteneacuterateur de tension alternative)

2- Pour chaque oscillogramme deacuteterminer la valeur de la tension maximale du geacuteneacuterateur 3- Pour chaque oscillogramme donner la peacuteriode T apregraves lrsquoavoir deacutefinie et calculer la freacutequence

hp 51

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Page 9: D’EVALUATIONS SECONDE S - e-monsite

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9

On reacutealise une expeacuterience sur la planegravete Mars en mesurant agrave lrsquoaide drsquoun dynamomegravetre le poids de quelques objets dont les reacutesu ltats sont consigneacutes dans le tableau ci-dessous

Masse (kg) 05 15 3 7 10

Poids (N) 185 555 111 259 37

1) Tracer la courbe P = f (m) En deacuteduire une relation liant ces deux grandeurs On prendra pour eacutechelle 1 cm 2 kg et 1cm 5 N

2) Deacuteterminer le poids drsquoune masse de 65 kg sur Mars 3) Quelle est la masse drsquoun objet de poids 35 N sur Mars

Exercice 8 On eacutetalonne un ressort agrave spires non jointives agrave lrsquoaide de diffeacuterentes masses marqueacutees On note l la longueur du ressort On reacutealise le tableau de mesures ci-dessous

m (g) 150 300 550 700 900

l (cm) 12 20 32 42 52

1- Repreacutesenter P = f (l) en prenant g = 10NKg Echelle 1cm pour l = 4cm 1cm pour 05N

2- Trouver la relation affine qui lie P agrave l 3- Quelle est la longueur agrave vide l0 du ressort 4- Quelle est la constante de raideur K du ressort 5- On applique agrave lrsquoextreacutemiteacute du ressort une force drsquointensiteacute 25N Quel est lrsquoallongement provoqueacute

Exercice 9 A- Etalonnage drsquoun ressort

( )T f aLa courbe drsquoeacutetalonnage drsquoun ressort agrave spires non jointives est

Trepreacutesenteacutee sur la figure 1 est la tension du ressort a son allongement

1) Calculer la raideur k du ressort 2) Deacuteduire de la courbe lrsquoallongement a1 du ressort lorsque la norme de la tension

Test = 025 N

B- Etude theacuteorique Le ressort agrave spires non jointives de raideurs k a une longueur agrave vide 0 = 22 cm

1) Calculer la longueur 1 64T N1 du ressort quand la tension qursquoil exerce a pour intensiteacute

2) Quelle est lrsquointensiteacute de la tension qursquoil exerce quand sa longueur est 2 = 287 N C- Inertie sur un plan inclineacute

Un objet de masse m accrocheacute au ressort repose sans frottement sur une

table inclineacute drsquoun angle = 30deg comme lrsquoindique la figure 2 Le ressort fait

avec la verticale un angle = 45deg et que dans cette position il reste allongeacute g = 10 Nkg

1) Repreacutesenter les forces suivantes

1-1 RLa reacuteaction de la table exerce sur lrsquoobjet

1-2 TLa tension que le ressort exerce sur lrsquoobjet

1-3 PLe poids que la terre exerce sur lrsquoobjet

2) La longueur du ressort est = 348 cm

2-1 Calculer lrsquointensiteacute de la tension exerceacutee par le ressort sur lrsquoobjet

2-2 0T P R Sachant que deacuteterminer apregraves avoir projeteacute la relation vectorielle dans le repegravere de la figure 3 lrsquointensiteacute R de la reacuteaction ainsi que la masse m de lrsquoobjet

2-3 En deacuteduire les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par lrsquoobjet sur le ressort Faire un scheacutema

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10

EQUILIBRE DrsquoUN SOLIDE SOUMIS A DES FORCES NON PARALLELES

Exercice 1 Une charge de 500 N est suspendue agrave un crochet qui est maintenu par deux cacircbles AB et AC (voir figure 01) Deacuteterminer la tension des cacircbles AB et AC Exercice 2 Une eacutetagegravere est constitueacutee par une planche

homogegravene de masse m = 2 kg de longueur OA = = 30 cm

Elle est fixeacutee au mur vertical par une articulation drsquoaxe horizontal (voir figure 02) La planche est retenue par un cacircble

60CAOAC On donne g = 98 Nkg Deacuteterminer agrave lrsquoeacutequilibre la tension du fil AC et la reacuteaction du mur en O Exercice 3 Une sphegravere homogegravene de rayon r = 12 cm et de masse m = 25 kg est maintenue le long drsquoun mur vertical parfaitement lisse par un fil AB de longueur L = 40 cm et de masse neacutegligeable 1deg Calculer lrsquoangle α que fait le fil avec le mur 2deg Repreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur la sphegravere et calculer leur intensiteacute Exercice 4

Une sphegravere homogegravene plein de rayon r = 008m et de masse volumique micro = 08gcm3 est maintenu en eacutequilibre le long drsquoun plan parfaitement lisse inclineacute de α = 40deg sur lrsquohorizontal par un fil AB de longueur l = 25cm de masse neacutegligeable

1) Calculer lrsquoangle β que fait le fil avec le plan inclineacute 2) Repreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur la sphegravere 3) Calculer en utilisant le repegravere inclineacute sur la figure la norme de chacune des

forces g =10Nkg

Exercice 5 Un corps (C) de poids P = 20 N repose sans frottement sur un plan inclineacute faisant un angle α = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontale Il est maintenu fixe agrave lrsquoaide drsquoun ressort de masse neacutegligeable de raideur k = 500 Nm-1 de longueur initiale l0 = 20 cm et faisant un angle β = 15deg par rapport au plan inclineacute(P)

1) Repreacutesenter les forces exerceacutees sur le corps (C) 2) Ecrire la condition drsquoeacutequilibre du corps (C)

3) Deacuteterminer la valeur de la tension du ressort 119931ሬሬԦ 4) Deacuteduire sa longueur L

5) En reacutealiteacute les frottements ne sont pas neacutegligeables et sont eacutequivalentes agrave une force 119943ሬԦ parallegravele au plan inclineacute et dirigeacutee vers le haut La valeur de la tension du ressort est dans ce cas 119931prime = 84 N

Ecrire la nouvelle condition drsquoeacutequilibre du corps (C) et deacuteduire la valeur de la force de frottement 119943ሬԦ Exercice 6 On considegravere le dispositif ci-dessous (voir fig2) Un ressort de constante de raideur K=50Nm-1 est fixeacute en A Un solide de masse m=1Kg est accrocheacute agrave lrsquoextreacutemiteacute B Lrsquoaxe du ressort est maintenu en eacutequilibre suivant la ligne de plus grande pente drsquoun plan inclineacute de α=45deg par rapport au plan horizontal 1-Repreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur le solide ( les frottements sont supposeacutes nuls ) 2-Deacuteterminer les intensiteacutes de ces forces Calculer la diminution de longueur x du ressort 3-On reprend le dispositif preacuteceacutedent en le modifiant comme le montre la figure 3 Le fil est inextensible de masse neacutegligeable et passe sur la gorge drsquoune poulie (C) Quelle doit ecirctre la valeur de mrsquo pour que le ressort ne soit ni allongeacute ni comprimeacute

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11

Exercice 7

Un solide S de masse m = 100 kg peut glisser sans frottement le long drsquoun plan inclineacute drsquoangle = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontale Il est relieacute par un cacircble de masse neacutegligeable parallegravele au plan inclineacute passant par une poulie sans frottement agrave un contrepoids C de masse mrsquo C peut glisser

sans frottement sur un plan inclineacute drsquoun angle = 20deg sur lrsquohorizontale Deacuteterminer la valeur de mrsquo reacutealisant lrsquoeacutequilibre de lrsquoensemble Donner la tension du cacircble Exercice 8 Une spheacutere homogegravene de rayon r = 8 cm et de masse m = 15 est maintenue le long drsquoun plan parfaitement lisse inclineacute drsquoun angle α = 40deg par un fil AB de longueur L =25 cm de masse neacutegligeable 1deg Calculer lrsquoangle β que fait le fil avec le plan inclineacute 2degRepreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur la sphegravere 3deg Calculer en utilisant le repegravere indiqueacute sur la figure la norme de chacune des forces Exercice 9 On veut mesurer le poids P dun solide S sans dynamomegravetre ni balance On reacutealise le montage de la figure ci-dessous ougrave un solide S est maintenu en eacutequilibre par deux fils C1 et C2 Le fil C1 dont lrsquoautre est maintient une masse m passe par la gorge drsquoune poulie Leacutequilibre seacutetablit dans la position indiqueacutee sur la figure Les fils C1 et C2 ont des masses neacutegligeables La masse utiliseacutee pour reacutealiser leacutequilibre est m = 500 g On prendra g = 10Nkg

1) Faire lrsquoinventaire des forces qui srsquoappliquent le solide S 2) Ecrire la condition drsquoeacutequilibre de S 3) Deacuteterminer les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par la masse m sur le solide S 4) Deacuteterminer les caracteacuteristiques du poids du solide et de la force exerceacutee par le fil C2 sur S

Exercice 10 Equilibre drsquoun iceberg Rappel Theacuteoregraveme drsquoArchimegravede laquo tout corps immergeacute dans un fluide subit de la part de celui-ci une pousseacutee verticale de bas vers le haut eacutegale au poids du fluide deacuteplaceacute raquo

On considegravere un iceberg de volume total V et de volume eacutemergeacute Vrsquo 1) Scheacutematiser lrsquoiceberg dans son eacutetat drsquoeacutequilibre (les 34 de sa hauteur sont immergeacutes) 2) Faire le bilan des forces appliqueacutees agrave lrsquoiceberg Repreacutesenter ces forces sans consideacuteration drsquoeacutechelle

3) Enoncer la condition drsquoeacutequilibre de lrsquoiceberg En deacuteduire lrsquoexpression de V en fonction de e (masse volumique de lrsquoeau)

i (masse volumique de lrsquoiceberg) et Vrsquo 4) Calculer alors dans lrsquoordre V et la masse M de lrsquoiceberg

Donneacutees i = 910 kgm3 e = 1024 kgm3 Vrsquo = 600 m3

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12

EQUILIBRE DrsquoUN SOLIDE MOBILE AUTOUR DrsquoUN AXE

Exercice 1

1F

2F

On exerce sur une barre horizontale de masse neacutegligeable trois forces

3F

La barre est en eacutequilibre AC = 2AB = 8m OA = 6m F1 = 30N F2 = 25N α

= 30deg β = 45deg θ = 30deg

1) 3F

3F

Deacuteterminer le moment de En deacuteduire lrsquointensiteacute eacute de

2) Calculer la somme des moments des forces appliqueacutees agrave la barre par rapport agrave un axe passant par B Conclure

Exercice 2 Une poutre homogegravene AB de masse m = 5kg repose sur le sol par lrsquoextreacutemiteacute A Lrsquoextreacutemiteacute B est en contact sans frottement avec un mur vertical On donne

105

4OA OB m

1) Faire lrsquoinventaire des forces qui srsquoexercent sur la poutre 2)

AR

La reacuteaction du sol sur la poutre fait un angle α avec la verticale

Deacuteterminer α

3) BRCalculer lrsquointensiteacute de la reacuteaction du mur sur la poutre

4) AR

Calculer lrsquointensiteacute de la reacuteaction

Exercice 3 Soit une barre homogegravene OA de longueur L = 80cm mobile autour drsquoun axe passant par O On y accroche en B une masse M1 par lrsquointermeacutediaire drsquoun fil inextensible et en A une autre masse M2 par intermeacutediaire drsquoun fil inextensible passant sur la gorge drsquoune poulie (voir figure) Sachant que M1 = M2 = 1kg α =

1

4AB L30deg et g = 10Nkg

Calculer le poids de la barre pour que lrsquoeacutequilibre se reacutealise

Exercice4

Une enseigne de magasin est composeacutee dune barre OA de masse m=2kg et de longueur L=120m mobile autour dun point O A lextreacutemiteacute A de la barre est suspendu un objet deacutecoratif de masse M=3kg En un point B tel que OB=30cm est fixeacutee une tige BC perpendiculaire agrave la barre OA Lorsque lenseigne est placeacutee sur son support la barre OA fait un angle α =42deg avec la verticale

1 Faire le bilan des forces exteacuterieures exerceacutees sur la barre OA

2 Deacuteterminer la force exerceacutee par la tige BC sur la barre OA lorsque lenseigne est fixeacutee sur son support

Exercice 5 Une poutre homogegravene OA de masse m et de longueur L peut tourner autour drsquoun axe passant par O La barre est maintenue en eacutequilibre agrave lrsquoaide drsquoun cacircble CB faisant un angle β avec

3

4OB Llrsquohorizontal

1) Repreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur la poutre 2) Etablir la relation qui lie la norme T de la tension du cacircble CB agrave m g et α Calculer T

3) Deacuteterminer les caracteacuteristiques des reacuteactions de lrsquoaxe en O sur la poutre Exercice 6

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13

Une barre homogegravene OB de masse m = 5kg accrocheacutee au plafond horizontal drsquoun bacirctiment est articuleacutee autour drsquoun axe horizontal passant par son extreacutemiteacute O Elle est maintenue en eacutequilibre agrave lrsquoaide drsquoun ressort comme lrsquoindique la figure La suspension est telle que la direction du ressort de constante de raideur k soit perpendiculaire agrave

3

4OC OBOB comme lrsquoindique la figure et passe par le point C tel que

Donneacutee OB = l = 12m OAC = α = 37deg k = 500Nm g = 10Nkg

1) Faire lrsquoinventaire des forces qui srsquoexerce sur la barre Les repreacutesenter

2) T

Calculer lrsquointensiteacute de la tension du ressort En deacuteduire lrsquoallongement subi par le ressort

3) R

Deacuteterminer les caracteacuteristiques de la reacuteaction qui srsquoapplique sur la barre Exercices 7 Dans un systegraveme agrave contre poids on utilise une poulie a 2 gorges de rayons respectifs r1 = 25cm et r2 = 75cm Cette poulie est mobile sans frottement autour drsquoun axe horizontal passant par O Sur la plus petite gorge est enrouleacute un cacircble de masse neacutegligeable portant un fardeau S de masse M = 900Kg pouvant glisser sans frottement le long drsquoun plan

inclineacute de = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontale Un cacircble accrocheacute agrave la gorge de plus grand rayon supporte un contre poids S1 Calculer la masse M1 de S1 reacutealisant lrsquoeacutequilibre Exercice 8 Une barre homogegravene AB articuleacutee en A et de masse M est utiliseacutee comme support A lrsquoextreacutemiteacute B sont suspendus une masse m1 = 100g et un fil passant par une poulie dont extreacutemiteacute est suspendue agrave une masse m2 = 2m1 (voir figure) On donne AB = AC = L α = 60deg g = 10Nkg

1) Calculer la masse M de la barre

2) R

Deacuteterminer lrsquointensiteacute et la direction de la reacuteaction de lrsquoaxe par

rapport agrave lrsquohorizontale

Exercice 9 Une poulie agrave deux gorge pouvant tourner sans frottement autour drsquoun axe fixe horizontal deux fils inextensibles fixeacutes et enrouleacutes chacun agrave une gorge de la poulie et supportant les masses M1 et M2 On donne M = 120g r2 = 15cm r1 = 10cm g = 981Nkg 1) Calculer M2 pour que le dispositif soit en eacutequilibre 2) Om pose M1 sur un plan inclineacute drsquoun angle α sur lrsquohorizontale et on remplace M2 par une masse Mrsquo2 = 60g (voir

figure2) Calculer α pour que lrsquoeacutequilibre se reacutealise 3) On remplace la masse Mrsquo2 par un ressort R vertical de raideur k = 20Nm dont lrsquoextreacutemiteacute infeacuterieure est fixeacutee puis

on supprime le plan inclineacute Calculer lrsquoallongement Δl du ressort agrave lrsquoeacutequilibre Exercice10

r1 r2

M1 M2

Figure 1

Mrsquo2

M1

α

Figure 2

M1 R

Figure 3

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14

Un disque plein de rayon r=10cm peut tourner sans frottement autour drsquoun axe horizontal passant par son centre O Un fil de masse neacutegligeable est enrouleacute sur le pourtour du disque et supporte une charge de masse M Une tige homogegravene de longueur L et de masse m est soudeacutee en A sur la peacuteripheacuterie du disque de maniegravere agrave prolonger le rayon OA

1 Deacuteterminer la relation entre r M L m et lrsquoangle θ que fait ta tige avec la la verticale lorsque le systegraveme est en eacutequilibre

2 Sachant que sin θ le 1 montrer que dans le cas ougrave M=300g et m=100g la tige doit avoir une longueur supeacuterieure agrave une valeur que lrsquoon preacutecisera pour que lrsquoeacutequilibre soit possible

3 L=50cm M=300g et m=100g calculer lrsquoangle θ Exercice 11 Ce systegraveme se compose drsquoune barre horizontale solidaire drsquoun fil drsquoacier tendu verticalement Ce fil est capable de subir des torsions le moment du couple reacutesistant reacutesultant de ces torsions a pour expression Mtorsion= - Cθ ougrave C est la constante de torsion (elle deacutepend du fil choisi) q est lrsquoangle dont a tourneacute la barre avant de srsquoimmobiliser

Expeacuterience

La barre initialement

au repos est soumise agrave un couple de forces (119917ሬሬԦ120783119917ሬሬԦ120784) qui peut prendre diffeacuterentes valeurs Pour chacune des valeurs prises par le couple la barre srsquoimmobilise apregraves avoir tourneacute drsquoun angle θ = 20deg et alors les

forces (119917ሬሬԦ120783119917ሬሬԦ120784) sont perpendiculaires agrave la barre (cf scheacutema vue de dessus) Les diffeacuterents couples ou plutocirct cas sont deacutefinis dans le tableau suivant

Exploitation

1 Exprimer la condition drsquoeacutequilibre de la barre 11 Compleacuteter toutes les cases du tableau 12 Calculer la constante de torsion C du fil drsquoacier

1 On change de fil drsquoacier La nouvelle constante de torsion est Crsquo= 0230 Nmrad-1 La barre initialement au repos

est soumise agrave un des couples de forces (119917ሬሬԦ120783119917ሬሬԦ120784) deacutefini preacuteceacutedemment De quel angle θrsquo tourne-t-elle avant de srsquoimmobiliser agrave nouveau

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15

PHENOMENES DrsquoELECTRISATION ndash GENERALITES SUR LE COURANT

ELECTRIQUE

Exercice 1 Cinq corps eacutelectriquement chargeacutes A repousse B C attire D E attire D et D repousse B Sachant que E est neacutegatif en deacuteduire le signe des charges des autres corps Exercice 2 Un pendule eacutelectrostatique est constitueacute drsquoune petite sphegravere leacutegegravere meacutetalliseacutee suspendue agrave un fil On touche cette sphegravere avec un bacircton drsquoeacutebonite frotteacute avec une peau de chat Que va-t-on observer Pourquoi Ces observations seront-elles diffeacuterentes si on touche la sphegravere avec un bacircton de verre frotteacute avec un chiffon de laine Exercice 3 Deux boules de pendules eacutelectrostatiques identiques A et B se touchent au repos On eacutecarte leacutegegraverement les deux boules lrsquoune de lrsquoautre A avec une charge +2q et B avec une charge ndash q On lacircche les deux boules Que va-t-il se passer Faire une description agrave lrsquoaide de scheacutemas Quelle sera la charge prise par chacune des deux boules Exercice 4

1) Un corps porte une charge de +108 C Possegravede-t-il un deacutefaut ou un excegraves drsquoeacutelectrons Calculer le nombre drsquoeacutelectrons correspondants

2) Une boule de sureau porte une charge de ndash 10-9 C Possegravede-t-il un deacutefaut ou un excegraves drsquoeacutelectrons Calculer le nombre drsquoeacutelectrons correspondant

3) Un corps possegravede une charge de +210-8 C Quel est le nombre drsquoeacutelectrons qursquoil faut lui apporter pour neutraliser sa charge Exercice 5 On charge par frottement seacutepareacutement

Une baguette de verre qui porte alors la charge q1 = 210-13 C

Une regravegle en plastique qui porte alors la charge q2 = ndash 910-13 C

On reacutealise le contact entre les zones eacutelectriseacutees de la baguette et de la regravegle Calculer la charge eacutelectrique de lrsquoensemble regravegle baguette et preacuteciser le sens dans lequel srsquoest fait le transfert Exercice 6 Trois sphegraveres conductrices identiques A B et C portent les charges eacutelectriques respectives qA = q qB = ndash2q et qC = 210-6C

1) On rapproche A et B elles srsquoattirent lorsqursquoelles sont suffisamment proches entrent en contact puis se repoussent Calculer en fonction de q les charges qrsquoA et qrsquoB porteacutees par les deux sphegraveres apregraves contact et reacutepulsion

2) On observe que la sphegravere B (portant la charge qrsquoB) attire alors la sphegravere C puis entre en contact entre elle On nrsquoobserve alors ni attraction ni reacutepulsion entre B et C apregraves le contact En deacuteduire la valeur et le signe de chacune des charges qrsquoA qrsquoB qA et qB Exercice 7 On considegravere un circuit eacutelectrique parcouru par un courant continu

1) Calculer lrsquointensiteacute du courant eacutelectrique continu correspondant au transfert de la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q = 45C agrave travers une section de ce circuit pendant la dureacutee t = 15

2) Calculer la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q transporteacutee agrave travers une section de ce circuit par un courant continu drsquointensiteacute I = 10A pendant une dureacutee t = 2min En deacuteduire le nombre drsquoeacutelectrons correspondants Exercice 8 Le filament drsquoun tube agrave faisceau drsquoeacutelectrons eacutemet agrave une certaine condition 751016 eacutelectrons par seconde

1) Quel est le sens du courant dans le tube

2) Calculer la charge q1 eacutemise par le filament en une seconde Lrsquoexprimer en en Coulomb puis en milli coulomb

3) Calculer la charge q2 eacutemise par le filament en 5 min Lrsquoexprimer en Coulomb et en micro coulomb et en pico coulomb

Exercice 9 Faire le scheacutema du circuit eacutelectrique permettant de reacutealiser lrsquoeacutelectrolyse drsquoune solution aqueuse de soude Indiquer sur ce scheacutema

le sens du courant le sens du deacuteplacement des porteurs de charge dans les

fils de jonction

le sens du deacuteplacement des porteurs de charge dans lrsquoeacutelectrolyte NB la solution de soude contient les ions Na+ et OH- Exercice 10

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Lrsquoeacutelectrolyseur de la figure contient une solution aqueuse de chlorure de sodium Les ions chlorure se dirigent vers lrsquoeacutelectrode B En deacuteduire le sens du deacuteplacement des ions Na+ dans la solution celui du deacuteplacement des eacutelectrons dans la lampe et les fils de jonction le signe des pocircles du geacuteneacuterateur G

INTENSITE DU COURANT ELECTRIQUE

Exercice 1 Compleacutetez Le courant eacutelectrique est un des porteurs de charge Dans un meacutetal les porteurs de charges sont Dans un eacutelectrolyte les porteurs de charges sont Lintensiteacute du courant eacutelectrique sexprime en et se mesure agrave laide dun Lintensiteacute du courant eacutelectrique est en tout point dun circuit seacuterie Dans un circuit avec deacuterivation la des intensiteacutes des courants arrivant agrave un noeud est eacutegale agrave la des intensiteacutes des courants en repartant Exercice 2 Un conducteur cylindrique a une section s = 1 mmsup2 il comporte n=1022 eacutelectrons de conduction par cm3

1 Combien y a-t-il drsquoeacutelectrons dans 01 cm de fil 2 sachant que ces eacutelectrons se deacuteplacent agrave la vitesse v=01 cms combien y a-t-il drsquoeacutelectrons qui traversent une section

du fil en une seconde 3 E deacuteduire lrsquointensiteacute du courant eacutelectrique correspondant

Exercice 3 On dispose drsquoun ampegraveremegravetre posseacutedant 4 calibres 100 mA 1A 2A 5A dont le cadran comporte 100 graduations

1 Sur quelle graduation srsquoarrecircte lrsquoaiguille si lrsquointensiteacute agrave mesurer vaut 15A lrsquoampegraveremegravetre eacutetant sur le calibre 2A puis sur le calibre 5A

2 supposons que lrsquoaiguille srsquoarrecircte sur la graduation n = 45 sur le calibre 2A Sur quelle graduation srsquoarrecircterait-elle sur les autres calibres Conclure Exercice 4 Un ampegraveremegravetre de classe 2 utiliseacute sur un calibre 300 mA et comportant 150 division mesure lrsquointensiteacute drsquoun courant continue Lrsquoaiguille se fixe sur la graduation 120

1 Donner lrsquointensiteacute du courant 2 Donner lrsquoincertitude relative de la mesure Preacutesenter le reacutesultat de la mesure 3 lrsquointensiteacute varie lrsquoaiguille se fixe sur la graduation 21 Reacutepondre aux mecircmes questions Comparer la preacutecision des deux

mesures et conclure Exercice 5 On considegravere le circuit suivant On donne I = 4A I3 = I1 I4 = 3I5 I2 = 2I1

1 Indiquer le sens conventionnel du courant dans chaque branche Calculer les intensiteacutes I1 I2 I3 I4 et I5

2 On utilise un ampegraveremegravetre pour mesurer lrsquointensiteacute du courant deacutelivreacute par le geacuteneacuterateur

a Placer correctement lrsquoampegraveremegravetre en indiquant correctement les polariteacutes

b Le calibre utiliseacute est de 5A et lrsquoeacutechelle de lecture compte 100 divisions Devant quelle division lrsquoaiguille srsquoest immobiliseacutee c Lrsquoampegraveremegravetre est de classe 15 calculer lrsquoincertitude absolue ∆I et lrsquoincertitude relative ∆II

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3 Peut-on utiliser le calibre 2A Pourquoi Exercice 6 les parties A et B sont indeacutependantes Partie A On dispose drsquoun ampegraveremegravetre dont la graduation comporte 150 divisions et posseacutedant les calibres 10mA 30mA 100mA 300mA 1A et 3A Brancheacute en circuit sur le calibre 300mA on constate que lrsquoaiguille deacutevie jusqursquoagrave la graduation 25

1) Quelle est lrsquointensiteacute du courant 2) Sur quels autres calibres peut-on faire la mesure preacuteceacutedente 3) Sur quel calibre obtiendra-t-on la mesure la plus preacutecise

Partie B On considegravere le circuit ci-contre comportant un geacuteneacuterateur et huit dipocircles On donne I = 1A I1 = 09A I4 = 02A I8 = 03A et e = 1610-19C

1) Indiquer les sens des courants dans les diffeacuterentes branches 2) Deacuteterminer les intensiteacutes des courants qui circulent dans les

autres dipocircles Calculer la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q dans le dipocircle FC pendant

une dureacutee t = 2min En deacuteduire le nombre drsquoeacutelectrons

correspondants

Exercice 7

On donne le circuit ci-dessous

1-)Preacuteciser les nœuds du circuit

2- ) On donne I1=060A I2=0 20A I3=013A

Deacuteterminer la valeur de lrsquointensiteacute et le sens des courants dans les dipocircles

D4 D5 et D6

Exercice 8

On donne le circuit ci-dessous

1-)Nommer les diffeacuterents nœuds du circuit

2- ) On donne I1=820A I2=24A I3=3 60A I4=160A

Deacuteterminer les intensiteacutes et des courants qui circulent dans les

dipocircles D5 D6 et D7

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TENSION ELECTRIQUE

Exercice 1 Pour la portion de circuit ABC on donne les tensions UAC = 123V UCB = ndash 96V 1) Calculer la tension UAB 2) Un voltmegravetre possegravede les calibres suivants 1V 3V et 10V Son

cadran est gradueacute en 150 divisions Sur quel calibre doit-on lrsquoutiliser pour mesurer la tension UAB Faire un scheacutema en montrant comment ses bornes (+) et (-) doivent ecirctre brancheacutees

3) Sur quelle graduation lrsquoaiguille de lrsquoappareil srsquoimmobilise-t-elle dans les conditions drsquoutilisations optimales Exercice 2

Exercice 3 Le montage ci-contre estmiddot constitueacute de dipocircles reacutecepteurs ou geacuteneacuterateurs On donne les tensions UBC= 3V et UCD= -6V Caiculer les tensions UBA UAC UDA Le dipocircle D4 est une lampe peut-elle fonctionner

Exercice 4 On donne UBG = 10V UCD = 4V 1) Calculer les tensions UCF UFD UDE et UAH 2) Indiquer les nœuds du circuit le sens du courant dans chaque branche du

circuit sachant que AH est le seul dipocircle actif 3) Calculer les potentiels de tous les points du circuit

Exercice 5 Un voltmegravetre et un oscilloscope sont brancheacutes aux bornes drsquoun dipocircle parcouru par un courant Le spot deacutevie de 6 divisions vers le haut pour le branchement (B A) harr (y yrsquo) 1) Le voltmegravetre nrsquoest pas agrave zeacutero central Indiquer sur le scheacutema la borne positive

(+) ou borne drsquoentreacutee du voltmegravetre Quel est le sens du courant dans le dipocircle (AB)

2) Le voltmegravetre possegravede les calibres 3V 1V 03V et un cadran de 150 divisions utiliseacute sur le calibre 3V la deacuteviation de lrsquoaiguille est de 30

2-1 Deacuteterminer la valeur de UAB et UBA 2-2 Quel est le calibre le plus adapteacute Quelle serait la deacuteviation de lrsquoaiguille si

on utilisait ce calibre 3) Quelle serait la deacuteviation du spot si on avait UAB

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Exercice 6 1) Le balayage est positionneacute sur la valeur 05msdiv-1 et la sensibiliteacute

verticale sur 2Vdiv-1 Deacuteterminer la peacuteriode et la valeur maximale de la tension ci-dessous

2) Quelle est la freacutequence de cette tension 3) Quelle est la valeur efficace de cette tension

Exercice 7 1) Deacuteterminer la peacuteriode et la valeur maximale de la tension ci-contre 2) Quelle est la freacutequence de cette tension 3) Quelle est la valeur efficace de cette tension

Exercice 8 Donne la nature de chacune des tensions repreacutesenteacutees par les oscillogrammes A B C et D suivantes

Exercice 9 Soit la tension sinusoiumldale repreacutesenteacutee ci-contre LrsquoOscilloscope qui lrsquoa fourni est utiliseacute avec les reacuteglages suivants gain SV = 2 Vdiv-1 et balayage SH = 5 msdiv-1

1 Deacuteterminer la valeur maximale de la tension 2 Calculer la peacuteriode de cette tension En deacuteduire sa freacutequence

Exercice10

Dans chaque cas deacuteterminer la peacuteriode la freacutequence la valeur maximale et lintensiteacute efficace de la tension

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DIPOLES PASSIFS ndash DIPOLES ACTIFS

Exercice 1 On donne la portion de circuit ci-contre UAB = 6V R1 = 2Ω R2 = 18 Ω R3 = 2 Ω R4 = 4 Ω 1) Trouver la reacutesistance eacutequivalente entre A et B 2) Calculer les intensiteacutes du courant I I1 I2 I3 et I4

Exercice 2 On reacutealise le circuit suivant les bornes du dipocircle sont A et B On deacutetermine expeacuterimentalement lrsquointensiteacute i du courant qui traverse le dipocircle D et la tension entre ses bornes On obtient les reacutesultats suivants

iAB mA 10 25 40 62 80 100 120

uAB (V) 25 63 10 157 20 25 30

On inverse le dipocircle D on reprend des mesures analogues on obtient les reacutesultats suivants

1) Tracer la caracteacuteristique courant-tension du dipocircle D 2) Ce dipocircle est-il symeacutetrique Ce dipocircle est-il un reacutesistor Si oui

calculer sa reacutesistance 3) Ce dipocircle ne peut supporter sans risque de deacuteteacuterioration une intensiteacute supeacuterieure agrave 200mA quelle est la tension

maximale qursquoon peut appliquer entre ses bornes Exercice 3 Lrsquoeacutequation de la caracteacuteristique drsquoun reacutesistor de reacutesistance R est iAB = 25uAB iAB en ampegraveres et uAB en volt Le reacutesistor est constitueacute par un fil conducteur homogegravene cylindrique de longueur l = 157m de section s = 00314cm2 1) Trouver R 2) Trouver la reacutesistiviteacute de la substance qui constitue le reacutesistor

Exercice 4 On considegravere la portion de circuit ci-apregraves R1= frac12 R2 = 2 Ω R3= 075 Ω 1) Calculer la reacutesistance eacutequivalente au dipocircle AB 2) Trouver lrsquointensiteacute du courant qui traverse chaque dipocircle

Exercice 5 On donne le circuit suivant R1 = 200 Ω R2 = 270 Ω UAB = 6V (D) est une diode Sa caracteacuteristique est donneacutee ci-contre Trouver les intensiteacutes du courant dans les diffeacuterentes branches du circuit Exercice 6 On a deacutetermineacute expeacuterimentalement lrsquointensiteacute i du courant deacutebiteacute par un geacuteneacuterateur et la tension u aux bornes de ce mecircme geacuteneacuterateur Les reacutesultats sont consigneacutes ci-dessous

I(A) 23 19 15 1 05 0

U(V) 10 20 30 40 4 5 48

1) Repreacutesenter la caracteacuteristique i = f(u) correspondante 2) Sur quel domaine cette caracteacuteristique est-elle lineacuteaire 3) Donner lrsquoeacutequation de la caracteacuteristique de ce domaine 4) Comparer lrsquointensiteacute theacuteorique Ith et lrsquointensiteacute reacuteelle Ir du courant de court-circuit

Exxercice 7

iAB (mA) - 10 -40 -80 -120

uAB (V) -25 -10 -20 -30

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Exercice 8

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AMPLIFICATEUR OPERATIONNEL

Exercice 1 1) Rappeler les proprieacuteteacutes drsquoun amplificateur opeacuterationnel ideacuteal qui fonctionne en reacutegime lineacuteaire 2) Rappeler lrsquoexpression du facteur drsquoamplification drsquoun amplificateur inverseur agrave partir des tensions drsquoentreacutee Ue et

de sortie Us Exercice2 On considegravere le montage suivant avec deux amplificateurs opeacuterationnels ideacuteaux Exprimer Vs en fonction de R1 R2 R3 et I0 Exercice3 Lamplificateur est consideacutereacute comme parfait et fonctionne en reacutegime lineacuteaire Montrer que lintensiteacute du courant dans la branche AM est proportionnel agrave la diffeacuterence V2-V1 Exercice 3 On considegravere le circuit dans lequel G est une pile de feacutem 25V de reacutesistance interne r = 10Ω La valeur de la reacutesistance R est 500 Ω 1) Calculer la tension de sortie Us 2) Calculer lrsquointensiteacute du courant I qui traverse la reacutesistance et

preacuteciser son sens 3) Expliquer lrsquoexistence drsquoun courant de sortie sachant qursquoil nrsquoentre

aucun courant par les bornes E+ et E- Exercice 4 La tension de sortie Us drsquoun montage est repreacutesenteacutee en fonction de la tension drsquoentreacutee Ue appliqueacutee agrave lrsquoentreacutee 1) Ce montage est il inverseur Justifier 2) Ce montage est il amplificateur Si oui calculer le facteur

drsquoamplification 3) Quelle est la tension de saturation

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MELANGES ET CORPS PURS

Exercice 1 Reacutepondre par vrai ou faux

1) La distillation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 2) Lrsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau est un pheacutenomegravene chimique 3) La synthegravese de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 4) Lrsquoeau de Kiregravene est un corps pur 5) La cristallisation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 6) Lrsquoalcool agrave 90deg est un corps pur composeacute 7) Le dioxygegravene est un gaz qui provoque une leacutegegravere deacutetonation en preacutesence drsquoune flamme 8) Lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene chimique 9) Lrsquoair est un meacutelange heacuteteacuterogegravene de diazote de dioxygegravene et de gaz rares 10) Le deacutecantat et le filtrat sont des corps non purs 11) Lors de lrsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau le dioxygegravene est recueilli agrave la cathode 12) Lorsque la roseacutee apparaicirct sur un arbre nous pouvons dire qursquoon a une fusion

Exercice 2 1) Pourquoi dit-on que les valeurs 0degC 100degC 1gcm-3 sont des constantes physiques de lrsquoeau 2) Que repreacutesente chacune des valeurs numeacuteriques preacuteceacutedentes 3) Qursquoappelle-t-on constante physique dans le cas geacuteneacuteral 4) Que signifie laquo critegravere de pureteacute raquo

Exercice 3 1) On meacutelange de lrsquoeau et du sucre Qursquoobtient-on 2) On veut seacuteparer les constituants du meacutelange preacuteceacutedent Deacutecrire une meacutethode possible 3) Qursquoest ce qursquoun meacutelange homogegravene Donner trois exemples 4) Qursquoest ce qursquoun meacutelange heacuteteacuterogegravene Donner trois exemples

Exercice 4 A Les meacutelanges suivants sont-ils homogegravenes ou heacuteteacuterogegravenes

1) Eau + essence 2) Huile + eau 3) Fer en poudre + eau 4) Eau + alcool

B Indiquer une meacutethode de seacuteparation pour chacun des meacutelanges 1) Sel de cuisine + charbon 2) Eau + huile 3) Alcool + eau 4) Fer en poudre + soufre en poudre 5) Fer en poudre + sel en poudre +sable

Exercice 5 Modou explique agrave Fatou comment on preacutepare du cafeacute laquo La preacuteparation du cafeacute comporte trois eacutetapes

- Premiegravere eacutetape mettre de leau dans une cafetiegravere et la porter agrave eacutebullition puis ajouter la poudre de cafeacute attendre quelques minutes

- Deuxiegraveme eacutetape faire passer le meacutelange obtenu agrave travers un tissu pour recueillir la partie liquide

- Troisiegraveme eacutetape ajouter du sucre agrave volonteacute remuer agrave laide dune cuillegravere Le cafeacute est precirct raquo 1-quel type de meacutelange obtient-on agrave la fin de la premiegravere eacutetape 2-quelle est la meacutethode de seacuteparation utiliseacutee dans la deuxiegraveme eacutetape Comment appelle-t-on le liquide obtenu est-ce un corps pur 3- quel type de meacutelange obtient-on agrave la fin de la troisiegraveme eacutetape Justifier la reacuteponse Exercice 6 Dans un eudiomegravetre on introduit 500 cm3 de dihydrogegravene 600 cm3 dioxygegravene (volumes mesureacutes dans les mecircmes conditions)

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Apregraves passage de agrave lrsquoeacutetincelle eacutelectrique et retour aux conditions initiales on demande 1) La masse drsquoeau formeacutee 2) La nature et le volume du gaz reacutesiduel

NB Dans les conditions de lrsquoexpeacuterience 1 L de dihydrogegravene a une masse de 008 g Exercice 7 Au cours drsquoune expeacuterience drsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau on recueille 170 cm3 de gaz au niveau de lrsquoeacutelectrode relieacutee agrave la borne positive 1deg) Quelle est la nature de ce gaz 2deg) Donner la nature et le volume du gaz recueilli dans lrsquoautre eacutelectrode 3deg) Comment appelle- t- on cette eacutelectrode 4deg) Comment identifie-t-on expeacuterimentalement ces deux gaz recueillis 5deg) Calculer la masse drsquoeau apregraves deacutecomposition si lrsquoexpeacuterience est faite dans les conditions ougrave 073 g de dihydrogegravene occupe un volume de 112 L Exercice 8 1) On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant 10g drsquohydrogegravene et 100g drsquooxygegravene apregraves lrsquoeacutetincelle et refroidissement

a) Quelles sont la nature et la masse du gaz restant b) Quelle est la masse drsquoeau obtenue

2) a) Calculer le volume drsquohydrogegravene neacutecessaire pour faire disparaicirctre 200ml drsquooxygegravene b) quel est le volume de vapeur drsquoeau obtenu Exercice 9 On met ensemble dans un erlenmeyer de lrsquoeacutethane du meacutethoxymeacutethane du benzegravene et du meacutethanol Apregraves agitation le milieu ne preacutesente aucune surface de seacuteparation crsquoest-agrave-dire ils se meacutelangent parfaitement 1deg) Que peut-on dire de ces quatre liquides 2deg) Quelle est la nature du meacutelange ainsi constitueacute 3deg) Deacutefinir ce type de meacutelange et citer deux autres exemples de mecircme nature 4deg) On se propose de seacuteparer les quatre liquides par distillation adeg) Deacutecrire le processus de la seacuteparation bdeg) Quel est le liquide qui sera recueilli le premier comme distillat Justifier 5deg) On deacutesire proceacuteder maintenant agrave la seacuteparation de ces quatre liquides par congeacutelation Quel est le premier liquide agrave reacutecupeacuterer sous forme de cristaux Justifier Donneacutees Tempeacuterature drsquoeacutebullition des quatre liquides

Liquide Meacutethanol Ethane Benzegravene Meacutethoxymeacutethane

T eacutebullition (degC) ndash 98 65 80 ndash 24

Exercice 10 On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant dans lrsquoeudiomegravetre 100 cm3 drsquoair et 100 cm3 drsquohydrogegravene mesureacutes dans les conditions normales de tempeacuterature et de pression On suppose que dans ces conditions 1 volume drsquoair donne 15 de volume drsquooxygegravene et 45 de volume drsquoazote En admettant que apregraves passage de lrsquoeacutetincelle eacutelectrique et refroidissement la tempeacuterature et la pression redeviennent normales

1) quel est le volume de gaz restant dans lrsquoappareil 2) quelle est la masse drsquoeau liquide formeacutee sachant que dans les conditions de lrsquoexperience 2g drsquohydrogene occupent 224

litres et 32g drsquooxygegravene occupent 224 litres Exercice 11 Dans un eudiomegravetre contenant un volume V = x cm3 dun meacutelange gazeux de dihydrogegravene et de dioxygegravene on fait passer une eacutetincelle eacutelectrique

Apregraves explosion et retour aux conditions initiales on constate que les 120785

120786 du volume initial disparaissent et il reste un gaz

dans leudiomegravetre qui entretient la combustion 1- Donner la nature du gaz reacutesiduel et son volume en fonction de x 2- Deacuteterminer la composition du meacutelange gazeux initial en fonction de x

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ELEMENTS ATOMES CLASSIFICATION PERIODIQUE

Exercice 1 Soient les nucleacuteides caracteacuteriseacutes par les couples (Z A) M(816) B(1224) C(2654) D(818) E(1226) F(2454) 1) Identifier les nucleacuteides qui sont des isotopes 2) Repreacutesenter tous les nucleacuteides par leur symbole et donner leur nom 3) Donner leurs compositions

Exercice 2 Un atome de platine (Pt) comporte 78 eacutelectrons et 117 neutrons

1) 11 Deacuteterminer son numeacutero atomique Z et son nombre de masse A

12 Ecrire le symbole du noyau correspondant

2) En deacuteduire la masse de lrsquoatome de platine (Pt)

3) Soient les cinq noyaux 119927119955120787120791120783120786120783 119927119957120789120790

120783120791120786 119927119950120788120783120783120786120787 119927119958120791120786

120784120786120786 et 119927119957120789120790120783120791120790 Quels sont les noyaux isotopes du preacuteceacutedent

4) On considegravere lrsquoion eacutetain IV (Sn4+) correspondant au noyau 119930119951120787120782120783120783120791

41 Srsquoagit-il drsquoun anion ou drsquoun cation Justifier

42 Donner la composition du noyau de cet ion

43 Combien cet ion a-t-il drsquoeacutelectrons

Donneacutees Masse drsquoun nucleacuteon mnuc = 16710-27 kg Masse de lrsquoeacutelectron me = 9110-31 kg Exercice 3

On considegravere les ions 119935120784+ 119936120784minus et les atomes Z et W Les eacuteleacutements Z et W appartiennent agrave la deuxiegraveme peacuteriode du tableau de classification peacuteriodique

1) Z est un gaz rare Ecrire la formule eacutelectronique de Z puis celle de X et de Y (Z 119935120784+ 119936120784minus ont la mecircme formule eacutelectronique)

2) Preacuteciser la place de lrsquoeacuteleacutement X

3) W a pour scheacutema de Lewis 119934ሶ Deacuteduire le nombre de charge de W

4) Deacuteterminer le nombre drsquoeacutelectrons contenus dans lrsquoion 119936120784minus et dans lrsquoatome Y Exercice 4 1) La structure eacutelectronique drsquoun atome srsquoeacutecrit (K)2(L)8(M)7 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode du tableau de la

classification appartient lrsquoeacuteleacutement correspondant 2) Un eacuteleacutement se trouve dans le tableau de classification agrave lrsquointersection de la sixiegraveme colonne et de la quatriegraveme

peacuteriode

21 Peut-on deacuteterminer avec certitude son numeacutero atomique

22 Peut-on deacuteterminer le nombre de masse de lrsquoeacuteleacutement

3) Le krypton (gaz rare) appartient agrave la peacuteriode IV Quel est son numeacutero atomique

4) Un nucleacuteide inconnu est symboliseacute par 119935120783120786120784120790

41 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode appartient cet eacuteleacutement

42 Donner la structure eacutelectronique de lrsquoatome correspondant

Exercice 5

Lrsquoatome drsquoun eacuteleacutement X agrave identifier a pour repreacutesentation de Lewis dans lrsquoeacutetat fondamental 119935ሶ 1) Combien drsquoeacutelectrons a-t-il sur sa couche externe 2) Sachant que cette couche est la couche L deacuteterminer le numeacutero atomique de X et eacutetablir la formule eacutelectronique

complegravete de son atome Identifier X par son nom et son symbole Exercice 6

On donne le rayon du noyau de lrsquoatome drsquoaluminium r = 10010-13 m Le rayon de lrsquoatome drsquoaluminium 119912119949120783120785120784120789 est

R = 15010-10 m Masse du neutron mN = 10087u Masse du proton mP = 10073u Masse de lrsquoeacutelectron me- = 05510-

3u 1) Comparer la masse de lrsquoatome agrave celle du noyau 2) Comparer le volume de lrsquoatome agrave celui du noyau 3) On dit que lrsquoatome preacutesente une structure lacunaire Est-ce justifieacute

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Donneacutees Lrsquouniteacute de masse atomique 1u = 16610-27 kg Volume drsquoune sphegravere V = 120786

120785120645R3

Exercice 7 Partie A Lrsquoatome drsquoun eacuteleacutement a pour reacutepartition eacutelectronique (K)x (L)y (M)t avec x y et t des entiers naturels non nuls La masse totale des protons dans son noyau atomique est mTp = 217110-23 g

1) 21 Deacuteterminer son nombre de charge Z

12 En deacuteduire les valeurs de x y et t

13 De quel eacuteleacutement srsquoagit-il Donner sa structure de Lewis et sa valence

2) Donner la place et le nom de famille chimique de lrsquoeacuteleacutement dans le tableau de la classification peacuteriodique restreinte

3) 31 Enoncer la regravegle de lrsquooctet

32 Quel type drsquoion lrsquoatome de cet eacuteleacutement a tendance agrave donner

33 Deacuteterminer la charge globale du noyau de cet ion

4) Repreacutesenter le scheacutema de Lewis de lrsquoion et donner sa valence Donneacutees Extrait du tableau de la classification peacuteriodique 11Na 12Mg 13Al 14Si Masse drsquoun proton mp = 16710-27 kg Valeur de la charge eacuteleacutementaire e = 1610-19 C

Partie B Un anion possegravede globalement une charge eacuteleacutementaire et 18 neutrons lrsquoatome correspondant agrave cet ion appartient agrave la troisiegraveme peacuteriode du tableau de la classification peacuteriodique 1) Deacuteterminer la structure eacutelectronique de cet atome et celle de lrsquoion 2) En deacuteduire la colonne et le nom de famille de cet eacuteleacutement 3) Donner la composition du noyau de lrsquoatome et celle de lrsquoion 4) Repreacutesenter les scheacutemas de Lewis et donner les valences de lrsquoatome et de lrsquoion 5) Deacuteterminer la charge globale du noyau de lrsquoion

Exercice 8 Lrsquoeacuteleacutement magneacutesium possegravede trois isotopes On donne ci-apregraves les abondances relatives de chacun deux

119924119944120783120784120784120786 79 119924119944120783120784

120784120787 10 119924119944120783120784120784120788 11

1- Quel est lisotope le plus abondant 2- Donner la composition de latome isoleacute de chaque isotope 3- Les structures eacutelectroniques des trois isotopes sont-elles identiques Justifier la reacuteponse 4- Quel ion monoatomique forme leacuteleacutement magneacutesium 5- Indiquer trois compositions possibles pour lrsquoion magneacutesium

Exercice9 Un atome dun eacuteleacutement X a pour formule eacutelectronique (K)x(L)Y(M)t 1 Quels sont les valeurs de x et y Justifier

2 Sachant que 119962

120784 = 2t - x calculer t En deacuteduire le numeacutero atomique Z de leacuteleacutement X Identifier X par son symbole et

son nom 3 Dans quelle peacuteriode et dans quelle colonne du tableau de classification peacuteriodique se trouve leacuteleacutement X Justifier votre reacuteponse Donner son scheacutema de 1048757ewis 4 Quel ion a-t-il tendance agrave donner 5 Sachant que la masse dun atome de X est 450910-26kg (masse des eacutelectrons est neacutegligeable) et que mpasympmnasymp 16710-27kg Calculer son nombre de masse et repreacutesenter le noyau de cet eacuteleacutement 6 Le nuage eacutelectronique de lion provenant dun atome X a une charge Q= -1610middot18CDeacuteterminer le nombre deacutelectrons contenus dans le nuage eacutelectronique de lion 7 Ecrire sa structure eacutelectronique et donner son scheacutema de Lewis

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LIAISONS CHIMIQUES

Exercice 1 1) Donner les structures de Lewis des atomes suivants C (Z=6) O (Z=8) Cl (Z=17) H (Z= 1) S (Z = 16) 2) Ecrire les formules de Lewis deacuteveloppeacutees et semi-deacuteveloppeacutees des moleacutecules suivantes

C2H6O C2H4O2 C2H4Cl2O CH4O C2H4 N2O2 CH2Cl2 C2H2 HClO CO2 C3H4 SOCl2 C2H4O C3H6 CH5N C3H4 C3H6O EXERCICE 2 Dans la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene HnS lrsquoatome de soufre est lieacute agrave chaque atome drsquohydrogegravene par une liaison covalente 1- Deacuteterminer n sachant que le scheacutema de Lewis du soufre est identique agrave celui de lrsquooxygegravene et que tous les atomes engageacutes dans la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene ont leur couche externe satisfaisant agrave la regravegle de lrsquooctet et du duet 2- Donner la repreacutesentation de Lewis de la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene Exercice 3 Donner la formule statistique des composeacutes ioniques suivants a) Chlorure drsquoaluminium (Al3+ Cl -) b) nitrate de plomb (Pb2+ 119925119926120785

minus ) c) Aceacutetate de cobalt (Co3+ C2H3119926120784minus ) d) Carbonate

de calcium (Ca2+ C119926120785120784minus ) e) Hydroxyde de sodium (Ag+ PO4

3-) Exercice 4 Donner les noms et preacuteciser les ions constituants les composeacutes ioniques suivants Fe2O3 ZnSO4 Na2CO3 Ca(OH)2 CuNO3 Fe(OH)3 Cu2SO4 Al2O3 FeO Fe(NO3)2 Ag2O Al2(SO4)3 Mg(NO3)2 LiCO3 Na2SO4 Exercice 5

1) La moleacutecule drsquoacide propanoique est formeacutee de 3 atomes de carbone 6 atomes drsquohydrogegravene et 2 atomes drsquooxygegravene Ecrire sa formule brute Ecrire deux formules deacutevellopeacutees isomegraveres de lrsquoacide propanoique

2) Rappeler les structures de Lewis des atomes drsquohydrogegravene de carbone et drsquoazote Donner les structures de Lewis et les formules deacuteveloppeacutees des moleacutecules suivantes

a) CH3NO b) N2 c) HCN d) CH2O2 3) Pour chacun des composeacutes ioniques suivants identifier lrsquoanion et le cation puis donner du composeacute a) Fe2(SO4)3 b)

ZnO 4) Donner la formule statistique et la formule ionique de chacun des composeacutes ioniques suivants oxyde drsquoaluminium

chlorure de magnesium Exercice 6 Donner les formules ioniques et statiques du nitrate de plomb phosphate drsquooxonium sulfate drsquoaluminium nitrate drsquooxonium sulfate de plomb et phosphate drsquoaluminium Exercice7 A -Compleacuteter le tableau ci-dessous en ajoutant soit la formule statistique du solide ionique comportant ces ions soit la formule de lrsquoanion ou soit la formule du cation qui le compose

Cation Anion

Na+

Ca2+ Zn2+

Cl- AlCl3

Al2(SO4)3

NO3-

PO43-

B-Quelles sont les formules statistiques des solides ioniques suivants 1deg) Chlorure drsquoargent nitrate drsquoargent 2deg) Sulfate de potassium permanganate de potassium phosphate de baryum et dichromate de potassium Les ions agrave utiliser sont Cl-(ion chlorure) NO3

-(ion nitrate) SO42-(ion sulfate) K+ (ion potassium) Ag+ (ion argent) Ba2+

(ion baryum) PO43-(ion phosphate) MnO4

-(ion permanganate Cr2O72-(ion dichromate)

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Exercice 8 La maille du chlorure de potassium KCl est du mecircme type que celle du chlorure de sodium les ions K+ prenant la place des ions Na+ 1) En vous inspirant de la maille de chlorure de sodium faites un dessin de la maille

du chlorure de potassium Cette maille cubique a pour arecircte a = 628 pm les ions chlorure en occupent les sommets et les centres des faces

2) Montrer agrave lrsquoaide drsquoun dessin dans le plan qursquoil existe une relation entre lrsquoarecircte a de la maille et les rayons des ions preacutesents Les ions potassium et chlorure sont assimilables agrave des boules rigides de rayons respectifs r+ et r- celles-ci sont en contact le long drsquoune arecircte En deacuteduire la valeur du rayon r- de lrsquoion Cl- sachant que le rayon r+ de lrsquoion K+ vaut 133 pm

Donneacutees Nom et formule de quelques ions

Cations formules Anions Formules

Ion fer II Fe2+ Ion sulfure S2-

Ion fer III Fe3+ Ion sulfate SO42-

Ion aluminium Al3+ Ion nitrate NO3-

Ion cuivre II Cu2+ Carbonate CO32-

Ion zinc Zn2+ Hydrogeacutenocarbonate HCO3-

Ion sodium Na+ Ion chlorure Cl-

Ion calcium Ca+ Oxyde O2-

Ion potassium K+ Hydroxyde OH-

Ion hydronium H3O+ Ion dichromate Cr2O72-

Ion magneacutesium Mg2+ Ion permanganate MnO4-

Ion argent Ag+ Ion phosphate PO43-

Ion baryum Ba2+

Ion ammonium NH4+

FORMULES ET NOMS DE QULQUES COMPOSES IONIQUES

Habituellement on nomme un composeacute ionique en premier par son non ion neacutegatif par contre lrsquoeacutecriture de sa formule

se fait en premier par lrsquoion neacutegatif

Formule ionique Formule statistique Nom

(Na+ Cl-) NaCl Chlorure de sodium

(Ag+ Cl-) AgCl Chlorure drsquoargent

(Cu2+ 2Cl-) CuCl2 Chlorure de cuivre II (cuivrique)

(Cu+ Cl-) CuCl Chlorure de cuivre I (cuivreux)

(Fe2+ 2Cl-) FeCl2 Chlorure de fer II (ferreux)

(Fe3+ 3Cl-) FeCl3 Chlorure de fer III (ferrique)

(NH4+ Cl-) NH4Cl Chlorure drsquoammonium

(Ca2+ 2Cl-) CaCl2 Chlorure de calcium

NITRATES NO3-

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Formule ionique Formule statistique Nom

(Ag+ NO3-) AgNO3 Nitrate drsquoargent

(K+ NO3-) KNO3 Nitrate de potassium

(Pb2+ 2NO3-) (PbNO3)2 Nitrate de plomb II

SULFATTES SO42-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Ba2+ SO42-) BaSO4 Sulfate de baryum

(Zn2+ SO42-) ZnSO4 Sulfate de zinc

(Cu2+ SO42-) CuSO4 Sulfate de cuivre II

(2Al3+ 3SO42-) Al2(SO4)3 Sulfate drsquoaluminium

(2NH4+ SO4

2-) (NH4)2SO4 Sulfate drsquoammonium

SULFURES S2-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Zn2+ S2-) ZnS Sulfure de zinc

(Pb2+ S2-) PbS Sulfure de plomb II

(2Cu+ S2-) Cu2S Sulfate de cuivre I

CARBONATES CO32-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Ca2+ CO32-) CaCO3 Carbonate de calcium (calcaire)

OXYDES O2-

Formule ionique Formule statistique Nom

(2Na+ O2-) Na2O Oxyde de sodium

(Mg2+ O2-) MgO Oxyde de magneacutesium

(2Al3+ 3O2-) Al2O3 Oxyde drsquoaluminium (alumine)

(Fe2+ O2-) FeO Oxyde de fer II

(2Fe3+ 3O2-) Fe2O3 Oxyde de fer III (rouille)

(Fe2+ 2Fe+ 4O2-) Fe3O4 Oxyde magneacutetique de fer

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MOLE ET GRANDEURS MOLAIRES

Exercice 1 Calculer les masses molaires des composeacutes suivants Ca(H2PO4)2 H2SO4 C6H12O6 C4H8 NH3 (NH4)4Fe(SO4)26H2O Al2(SO4)3 Exercice 2 Lrsquoeacuteleacutement lithium agrave lrsquoeacutetat naturel est formeacute par un meacutelange de deux nucleacuteides dont les pourcentages atomiques sont

les suivants 74 de 119923119946120788 et 926 de 119923119946

120789 Sachant que les masses drsquoune mole drsquoatome de ces nucleacuteides sont respectivement 60137 g et 70144 g Calculer la masse molaire atomique de lrsquoeacuteleacutement lithium naturel Exercice 3 Une moleacutecule de formule CxHy a pour atomiciteacute 10 et sa masse molaire est M = 54 gmol-1 Deacuteterminer la formule brute du composeacute Exercice 4 La nitroglyceacuterine est un explosif de formule C3H5O9N3 1) Calculer la masse molaire de la nitroglyceacuterine 2) Deacuteterminer sa composition centeacutesimale massique de chacun des eacuteleacutements preacutesents dans cette moleacutecule

Exercice 5 Un corps a pour formule CxHyO les coefficients x et y sont entiers Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de cette substance montre que les pourcentages en masse des eacuteleacutements C et H qursquoelle renferme sont C = 525 H = 130 1) Deacuteterminer le pourcentage en masse de lrsquooxygegravene En deacuteduire la masse molaire moleacuteculaire M de ce corps (M est

un nombre entier) 2) Calculer les valeurs des coefficients x et y

Exercice 6 1) On donne pour le fer masse molaire M = 56 gmol-1 masse volumique 120646 = 7800 kgm-3 Deacuteterminer le volume drsquoun morceau de fer de masse 150 g Quelle est la quantiteacute de matiegravere contenue dans ce morceau de fer 2) On donne pour lrsquoaluminium et le cuivre la masse molaire M et la masse volumique 120646 agrave lrsquoeacutetat solide Al 27 gmol-1 120646119912119949

=2700 kg m-3 Cu 635 gmol-1 120646119914119958=8900 kg m-3 Deacuteterminer pour chaque meacutetal le volume molaire (volume dune mole) agrave lrsquoeacutetat solide 3) On considegravere trois flacons qui contiennent agrave la mecircme

tempeacuterature et sous une mecircme pression un mecircme volume de gaz On a deacutetermineacute la masse de chaque gaz Les reacutesultats sont groupeacutes dans le tableau ci-dessous

Calculer la masse molaire de chaque gaz Deacuteterminer la quantiteacute de matiegravere de chaque gaz 4) En deacuteduire le volume molaire de chaque gaz

Quelle est la loi veacuterifieacutee par cette expeacuterience Enoncer cette loi C = 12 O=16 H=1 gmol-1 Exercice 7 Un composeacute organique qui ne contient que les eacuteleacutements carbone et hydrogegravene a pour masse molaire M = 42 gmol -1 Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de ce composeacute montre qursquoil renferme en masse six (6) fois plus de carbone que drsquohydrogegravene En deacuteduire la formule brute du composeacute eacutetudieacute Exercice 8 Un composeacute A ne contient que les eacuteleacutements carbones hydrogegravene et oxygegravene Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de ce composeacute montre que mc = 15mo et mc = 4mH mc mo et mH eacutetant les masses respectives de carbone de lrsquooxygegravene et de lrsquohydrogegravene contenues dans lrsquoeacutechantillon Sachant que la moleacutecule de A ne renferme qursquoun seul atome drsquooxygegravene 1) Deacuteterminer la formule de A 2) Calculer la masse molaire de A 3) Calculer le nombre de moles puis le nombre de moleacutecules contenues dans 115 g de A

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Exercice 9 Un ballon en verre fermeacute contient 40g de gaz dioxygegravene La tempeacuterature du gaz est 20degC et sa pression est 1013105Pa 1 Quelle est la quantiteacute de matiegravere de dioxygegravene dans le ballon 2 Quelle est la tempeacuterature absolue du gaz 3 Quel est le volume du gaz 4 On chauffe le ballon et son contenu La tempeacuterature atteint 50degC La variation du volume du ballon eacutetant

neacutegligeable deacuteterminer la nouvelle pression du gaz Exercice 10

Un ballon agrave parois eacutelastiques ne peut deacutepasser un volume de 30L sans eacuteclater On introduit dans ce ballon 20L dheacutelium He agrave 20degC et agrave une pression de 1013105Pa 1 Quelles sont la quantiteacute de matiegravere et la masse dheacutelium introduites dans le ballon 2 Le ballon est placeacute sous une cloche agrave vide On admet que la pression est la mecircme agrave linteacuterieur et agrave lexteacuterieur du

ballon et que la tempeacuterature est constante au cours de la transformation Quelle est la pression de lair sous la cloche au moment ougrave le ballon eacuteclate

3 Le mecircme ballon est lacirccheacute et seacutelegraveve agrave une altitude ougrave la tempeacuterature est de 15degC et la pression atmospheacuterique de 82104Pa Le ballon va-t-il eacuteclater (on suppose leacutegaliteacute des pressions agrave linteacuterieur et agrave lexteacuterieur du ballon)

Donneacutee M(He)=40gmol-1 Exercice 11 1) Calculer la masse volumique du dioxygegravene dans les conditions normales Deacuteterminer la densiteacute du dioxygegravene par

rapport agrave lrsquoair 2) On meacutelange 10 L de butane et 10 L de dioxygegravene Le volume obtenu est 20 L

21 Trouver la masse du meacutelange

22 Calculer la densiteacute du meacutelange

Les volumes sont mesureacutes dans les conditions normales Exercice 12 On meacutelange 10 L de dioxygegravene et 40 L de diazote pris dans les CNTP Le volume du meacutelange est 10 L La tempeacuterature du meacutelange est de 10deg C 1) Calculer la masse du meacutelange 2) Trouver la pression du meacutelange

Donneacutees C = 12gmol H = 1gmol O = 16gmol N = 14gmol Cl = 355gmol Exercice 13 Un professeur de Sciences Physiques trouve dans le laboratoire de son lyceacutee un flacon sans eacutetiquette contenant une substance solide de masse m = 460 g Pour deacuteterminer la nature de cette substance il procegravede agrave deux types danalyses

Une analyse qualitative lui permettant de deacuteterminer la preacutesence de trois eacuteleacutements chimiques dans la substance le carbone (C) lhydrogegravene (H) et loxygegravene (O)

Une analyse quantitative lui permettant de deacuteterminer la composition centeacutesimale massique du carbone et de lhydrogegravene dans la masse m de la substance C=26l H=435 Afin de deacuteterminer le nombre datomes de carbone dhydrogegravene et doxygegravene de la substance il eacutecrit sa formule brute sous la forme CxHyOz ougrave x y et z sont des entiers naturels non nuls Il reacutealise ensuite la sublimation de la masse m = 460 g de la substance dans les conditions ougrave la pression est P=498107 Pa et la tempeacuterature est t = 27degC A la fin du changement deacutetat physique il recueille un volume V = 500 cm3 de gaz supposeacute parfait

1) Calculer le pourcentage massique de loxygegravene 2) Est-ce que cette sublimation a eacuteteacute faite dans les conditions normales de tempeacuteratures et de pression (CNTP) Justifier 3) Deacuteterminer la quantiteacute de matiegravere de cette substance puis deacuteduire sa masse molaire et sa densiteacute 4) Deacuteterminer sa formule brute et proposer une formule deacuteveloppeacutee possible 5) Calculer le nombre de moleacutecules contenu dans cette substance

On donne M (H) = 1 gmol-1 M (C) = 12 g mol-1 M (0) = 16 g mol-1 constante des gaz parfaits R = 831 SI nombre drsquoAvogadro NA = 602102s mol-1

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REACTION CHIMIQUE EQUATION ndash BILAN

Exercice 1 Equilibrer les eacutequations suivantes

Exercice 3 Lrsquoaluminium reacuteagit avec lrsquooxyde de manganegravese MnO2 pour donner du manganegravese et de lrsquooxyde drsquoaluminium Al2O3

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan traduisant cette reacuteaction 2) Quelle est la masse drsquoaluminium neacutecessaire pour preacuteparer une masse de 1 kg de manganegravese

Exercice 4 On brucircle m = 5 g de soufre dans un flacon renfermant V =2L de dioxygegravene volume mesureacute dans les CNTP

1) Restera-t-il du soufre agrave la fin de la reacuteaction Si oui calculer la masse correspondante 2) Calculer la masse et le volume du produit obtenu

Exercice 5 On fait brucircler 20g drsquoun eacutechantillon de charbon de bois dans du dioxygegravene on obtient 616g de dioxyde de carbone

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan 2) Deacuteterminer le pourcentage de carbone pur contenu dans le morceau de charbon

Exercice 6 Le dioxyde de soufre peut ecirctre preacutepareacute par action de sulfure de fer (pyrite) sur le dioxygegravene Il se forme en mecircme temps de lrsquooxyde de fer Fe2O3

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction 2) Quel volume de dioxyde de soufre peut-on espeacuterer obtenir agrave partir drsquoune tonne de pyrite Calculer alors la masse et le

volume de dioxygegravene neacutecessaire Les volumes gazeux sont mesureacutes dans les CNTP 3) Le rendement de la reacuteaction est en reacutealiteacute eacutegal agrave 80 Calculer le volume de dioxyde de soufre effectivement obtenu agrave

partir drsquoune tonne de pyrite Exercice 7

1) La combustion dans du dioxygegravene de 224cm3 drsquoun corps pur gazeux de formule CnH2n + 2 a donneacute 176g de dioxyde de carbone et de lrsquoeau

11 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction

12 Trouver la formule brute de lrsquohydrocarbure

13 Ecrire les formules de Lewis et deacuteveloppeacutee de ce composeacute

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2) La combustion complegravete dans du dioxygegravene de 1 litre drsquoun hydrocarbure gazeux de formule CxHy a neacutecessiteacute 5 litres de dioxygegravene et a donneacute 3 litres de dioxyde de carbone

21 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction

22 Trouver la formule brute de lrsquohydrocarbure Volumes gazeux mesureacutes dans les CNTP

Donneacutees en gmol-1 M(C) = 12 M(H) = 1 M(O) = 16 M(Fe) = 56 Exercice 8 On meacutelange 1g de poudre drsquoaluminium et 6g de diiode I2 La reacuteaction est amorceacutee par quelques gouttes drsquoeau (catalyseur)

a) On donne Al (Z=13) et I est un halogegravene Trouver la formule du produit formeacute en vous aidant des repreacutesentations de Lewis des atomes drsquoaluminium et drsquoiode

b) Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction c) La reacuteaction srsquoarrecircte par manque drsquoun des reacuteactifs Lequel calculer la masse du produit formeacute d) Quelle est la masse restante du reacuteactif en excegraves

Donneacutees M(Al)=27gmol M(I)=127gmol Exercice 9 Une essence drsquoautomobile a une masse volumique de 700kg m-3 On la suppose constitueacutee uniquement drsquooctane C8H18

a) Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la combustion de lrsquooctane dans le moteur de lrsquoautomobile en supposant qursquoil se forme du dioxyde de carbone et de lrsquoeau

b) Le reacuteservoir drsquoessence drsquoune automobile a une capaciteacute de 50L Lorsque toute lrsquoessence qursquoil contient est consommeacutee calculer

La masse de vapeur drsquoeau et de dioxyde de carbone rejeteacutee dans lrsquoatmosphegravere

La masse du dioxygegravene consommeacute

La masse drsquoair qui a circuleacute dans les tubulures du moteur sachant qursquoen nombre de moles la composition de lrsquoair est 80 de diazote N2 et 20 de dioxygegravene O2 On donne en gmol les masses molaires atomiques H 1 C 12 N 14 O 16 Exercice 10 Un meacutelange des deux alcanes propane (C3H8) et butane (C4H10) est soumis agrave une combustion eudiomeacutetrique en preacutesence de 112 cm3 de dioxygegravene Apregraves la combustion et le refroidissement des produits il se produit 68cm3 dioxyde de carbone(C02) et de lrsquoeau

1) Ecrire les eacutequations des reacuteactions qui ont lieu

2) Deacuteterminer la composition du meacutelange des alcanes sachant que tous les volumes sont mesureacutes dans les mecircmes conditions de tempeacuterature et de pression On donnera le volume de chacun des alcanes ainsi que le pourcentage (en quantiteacute de matiegravere) de chacun drsquoeux dans le meacutelange Exercice 11 On dispose drsquoun meacutelange drsquooxyde de fer II FeO et drsquooxyde de Fer III Fe2O3 de masse totale m=897g On fait reacuteagir ce meacutelange agrave haute tempeacuterature avec du dihydrogegravene Il se forme alors du Fer et de lrsquoeau

1) Ecrire les eacutequations bilan des deux reacuteactions 2) On obtient 292g drsquoeau et les deux oxydes ont disparu Deacuteterminer la composition initiale du meacutelange crsquoest-agrave-dire les

masses des deux oxydes

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GENERALITES SUR LES SOLUTIONS AQUEUSES

Donneacutees en gmol-1 M(C) = 12 M(H) = 1 M(O) = 16 M(Fe) = 56 M(Al) = 27 M(S) = 32 M(Na) = 23 M(N) = 14 M(Ca) = 40 M(Cl) = 355 Exercice 1 1) Donner les noms des ions suivants K+ Mg2+ Al3+ O2- SO4

2- H3O+ MnO4- Cr2O7

2- 2) Donner les formules des composeacutes ioniques dont les noms sont chlorure de potassium chlorure de magneacutesium

oxyde de magneacutesium carbonate drsquoaluminium nitrate drsquoargent Exercice 2 1) Quelle masse de sulfate drsquoaluminium Al2(SO4)3 faut-il dissoudre dans de lrsquoeau pour obtenir 500 cm3 drsquoune solution

de concentration 002 mol L-1 en ion Al3+ 2) Quelle est alors la valeur de la concentration en ion sulfate

Exercice 3 1) On dissout 5 g de cristaux de chlorure de sodium dans de lrsquoeau On complegravete par de lrsquoeau le volume agrave 500 mL

Trouver la concentration molaire C de la solution Calculer [Na+] et [Cl-] 2) On dispose de 200 mL drsquoune solution de sulfate de sodium de concentration molaire C = 210-2 molL-1

ndash Calculer la masse de sulfate de sodium Na2SO4 contenue dans la solution ndash Calculer [Na+] et [SO4

2-] Exercice 4 1) On dissout sans variation de volume 342 g de sulfate drsquoaluminium dans 500 mL drsquoeau

ndash Calculer la concentration massique puis la concentration molaire C de la solution ndash Calculer les concentrations molaires des ions aluminium et sulfate

2) On preacutepare 250 mL de solution de sulfate de potassium en dissolvant dans lrsquoeau 435 g de solide ionique K2SO4

ndash Calculer la concentration molaire de chacun des ions preacutesents en solution ndash Quel volume drsquoeau faut-il ajouter aux 250 mL de la solution preacuteceacutedente pour obtenir une solution telle que lrsquoon

ait [SO42-] = 002 molL Exercice 5 Une solution A de volume VA = 05 L contient 012 mol de nitrate de sodium Une solution B de volume VB = 15 L a eacuteteacute obtenue par dissolution dans lrsquoeau de 125g de nitrate de calcium solide ionique de formule Ca(NO3)2 1) On preacutelegraveve agrave la pipette 10 cm3 de la solution A Calculer le nombre de moles de chacun des ions preacutesents dans

cette prise drsquoessai 2) On meacutelange dans une fiole jaugeacutee 10 cm3 A 20 cm3 de la solution B et on complegravete avec de lrsquoeau jusqursquoagrave ce que

le volume total soit de 100 cm3 Calculer la concentration de chacun des ions dans cette derniegravere solution On donne masses molaires en gmol-1 nitrate de sodium 85 nitrate de calcium 164 Exercice 6

Compleacuteter le tableau

Formule C ( molL-1) [anion] (molL-1) [cation] (molL-1)

MgSO4 0035

CaCl2 0104

Na2CO3 027

Na3PO4 0063

FeCl3 057

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SOLUTIONS AQUEUSES ACIDES

Exercice 1 Questions des cours 1-1 Parmi des produits drsquousage courant utiliseacutes comme boissons condiments ou produits drsquoentretien meacutenager que vous reconnaissez distinguer ceux qui correspondent agrave des solutions acides 1-2 Rappeler leurs couleurs prises avec un indicateur coloreacute de votre choix 2-1 Que peut-on mettre en eacutevidence expeacuterimentalement lors de la dissolution du chlorure drsquohydrogegravene dans lrsquoeau 2-2 Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction qui accompagne cette mise en solution du chlorure drsquohydrogegravene dans lrsquoeau 3- Le chlorure drsquohydrogegravene est-il un composeacute ionique ou moleacuteculaire 4- Que se passe t-il quand on verse du nitrate drsquoargent dans une solution drsquoacide chlorhydrique 5-1 Peut-on identifier un acide au laboratoire en le goucirctant ou en le touchant 5-2 Que faut-il faire dans le cas eacutecheacuteant Exercice 2 Le gaz chlorure drsquohydrogegravene est un composeacute moleacuteculaire formeacute drsquoun atome drsquohydrogegravene et drsquoun atome de chlore il est obtenu en faisant reacuteagir agrave chaud de lrsquoacide sulfurique sur du chlorure de sodium On le recueille dans un flacon en plastique par deacuteplacement drsquoair 1- Ecrire la formule du gaz chlorure drsquohydrogegravene 2- Donner le scheacutema du montage 3- Comment pouvez-vous vous assurer que le flacon est entiegraverement rempli 4- Rappeler les proprieacuteteacutes du gaz chlorhydrique Exercice 3 Texte Scientifique solution acide et solution basique Preacuteparation des solutions drsquoinfusion drsquooseille du jus de citron du jus de tamarin de solution de lessive de cendre Mettons deux centimegravetres cubes de chaque substance dans un tube agrave essai Dans chaque tube versons quelques gouttes de BBT Nous disposons de deux tubes agrave essai lrsquoun contenant de lrsquoacide chlorhydrique et lrsquoautre de lrsquoeau distilleacutee avec chacun quelques gouttes de BBT Les tubes contenant lrsquoacide chlorhydrique la solution drsquoinfusion drsquooseille du jus de citron du jus de tamarin virent au jaune avec le BBT Le tube contenant la solution de lessive de cendre donne une coloration bleue avec le BBT tandis que lrsquoeau distilleacutee reste verte avec le BBT Questions 1- Que signifie BBT 2- Le titre du texte est-il conforme Si non ameacuteliorer ce titre 3- Comment preacutepare-t- on la solution drsquoinfusion drsquooseille le jus de citron 4- Comment preacutepare-t- on la solution drsquoacide chlorhydrique agrave partir drsquoune solution commerciale tregraves concentreacutee 5- Relever les solutions acides citeacutes dans ce texte

Exercice 4

1- Une solution de volume V = 250 mL est obtenue en dissolvant 12 mmol de saccharose dans de lrsquoeau Quelle est la

concentration molaire de saccharose 2- Quelle est la quantiteacute drsquoacide benzoiumlque contenue dans un volume V = 23 mL drsquoune solution drsquoacide benzoiumlque agrave la

concentration molaire C = 1510-2 molL-1 Exercice 5 1-1 Un adolescent doit absorber 75 mg de vitamine C de masse molaire M = 176 g mol par jour Quelle est la quantiteacute de vitamine C correspondante 1-2 Un jus de fruit contient de la vitamine C agrave la concentration molaire C = 23 mmolL-1Quel volume de jus de fruit un adolescent doit-il boire dans la journeacutee pour absorber sa quantiteacute quotidienne de vitamine C 2) Les boissons au cola contiennent de lrsquoacide phosphorique H3PO4 Leur concentration molaire en acide phosphorique est de lrsquoordre de 15 mmolL-1 Quelle est la concentration massique en acide phosphorique Exercice 6 1- Les boissons au cola contiennent de lrsquoacide phosphorique H3PO4 Leur concentration molaire en acide phosphorique

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est de lrsquoordre de 15 mmolL-1 Quelle est la concentration massique en acide phosphorique

2- Lrsquohextril est une solution de bain de bouche Le principe actif de ce meacutedicament est lrsquohexeacutetidine de formule brute

C21H45N3 Calculer sa concentration molaire sachant que sa concentration massique est 1 gL-1

Exercice 7

On a un meacutelange sous forme de poudre de cuivre de zinc et daluminium On ajoute de lacide chlorhydrique en excegraves agrave 105 g de ce meacutelange Apregraves reacuteaction il reste un reacutesidu solide de 24 g et le gaz qui sest deacutegageacute lors de lattaque par lacide occupe un volume de 566 L

1- Ecrire les eacutequations entre lacide chlorhydrique les meacutetaux attaquables

2- Quelle est la nature du gaz deacutegageacute Justifier votre reacuteponse

3- Calculer la composition du meacutelange en pourcentage massique

On donne M(Cu)=635 M(Al)=27 M(Zn)=654 g mol-1 volume molaire 224 Lmol-1 on rappelle que lrsquoacide nrsquoattaque pas le cuivre Exercice 8 1) Rappeler quelques consignes de seacutecuriteacute sur la consommation et lrsquoutilisation des produits acides 2) A quels ions sont dues les proprieacuteteacutes acides drsquoune solution 3) A 20degC 1 litre drsquoeau peut dissoudre 475L de chlorure drsquohydrogegravene si la dissolution srsquoeffectue sans variation de volume (Vm = 24 Lmol-1) 3-a) Calculer la concentration de la solution (H+ Cl-) 3-b) En deacuteduire la concentration des ions responsables agrave lrsquoaciditeacute de cette solution 3-c) Quelle la concentration des ions qui preacutecipite avec le nitrate drsquoargent

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SOLUTIONS AQUEUSES BASIQUES

Exercice1 1 Recopier et compleacuteter les phrases suivantes a) Dans une solution aqueuse dhydroxyde de sodium lion responsable de la basiciteacute est lion __________ lion __________ est lion Na+ b) Il faut toujours refermer un flacon de pastilles de soude et le conserver dans un endroit sec car ces pastilles absorbent lhumiditeacute de lair elles sont donc __________ Elles sont aussi deacuteliquescentes car les pastilles se __________ lentement dans cette humiditeacute c) Lhydroxyde de sodium est un produit corrosif car il peut exercer une action destructrice sur les __________ __________ Il faut donc porter des __________ pour le manipuler d) La solution dhydroxyde de sodium conduit le courant eacutelectrique Elle contient donc des __________ Lors de la dissolution leau a totalement __________ les moleacutecules dhydroxyde de sodium selon leacutequation bilan NaOH rarr ________ + ________ e) La solution de kheacutemeacute est une solution __________ car si on y ajoute quelques gouttes de __________ elle prend une coloration rose violaceacutee 2 Reacutepondre par vrai ou faux les phrases suivantes a) En preacutesence de BBT la solution de cendre prend la couleur bleue b) Les proprieacuteteacutes basiques de la soude sont dues aux ions Na+ c) Le cuivre et les ions hydroxyde forment un preacutecipiteacute bleu d) En meacutelangeant une solution de sulfate de zinc avec un tregraves gros excegraves de soude on obtient une solution e) En preacutesence de BBT le meacutelange formeacute de 1 mL dacide chlorhydrique deacutecimolaire et de 10 mL de soude molaire est bleu 3 Recopier les propositions justes et corriger celles qui sont fausses a) En meacutelangeant une solution de nitrate de cuivre et une solution de chlorure dhydrogegravene on obtient un preacutecipiteacute bleu dhydroxyde de cuivre b) Pour preacuteparer 1L de solution de soude agrave 01 molL-1 (deacutecimolaire) Abdoulaye pegravese 04g dhydroxyde de sodium exempt dhumiditeacute Il les introduit dans une fiole jaugeacutee de 1 L et complegravete jusquau trait de jauge avec de leau distilleacutee c) En meacutelangeant une solution de sulfate de fer (III) et une solution dammoniaque on obtient un preacutecipiteacute vert dhydroxyde de fer (III) d) En introduisant un excegraves de sulfate de zinc dans une solution dilueacutee de kheacutemeacute on obtient un abondant preacutecipiteacute blanc La solution de kheacutemeacute contient donc des ions OH- qui forment avec les ions Zn(II) un preacutecipiteacute de formule Zn(OH)2 e) En preacutesence de pheacutenolphtaleacuteine le liquide de batterie prend une coloration violette Si on ajoute 10 mL de solution de kheacutemeacute concentreacutee agrave 1 mL de liquide de batterie dilueacute en preacutesence de pheacutenolphtaleacuteine on obtient une solution incolore Exercice2

3- Votre professeur vous donne deux flacons A et B sans eacutetiquette contenant des solutions incolores et vous demande de les reconnaicirctre Pour cela il vous fait reacutealiser les tests suivants a) Donner le nom de la solution A en expliquant comment vous ecirctes arriveacute agrave cette conclusion

b) Donner le nom de la solution B en expliquant comment vous ecirctes arriveacute agrave cette conclusion 4- Sur les marcheacutes du Seacuteneacutegal on trouve un produit appeleacute kheacutemeacute Il se preacutesente sous la forme deacutecailles blanches et

est fortement corrosif Il est utiliseacute pour fabriquer du savon et comme produit de nettoyage a) Vous voulez preacuteparer 500 mL de solution aqueuse agrave 4 gL-1 de kheacutemeacute (solution A) Encadrer parmi la liste dappareils suivants ceux qui vous seront neacutecessaires balance ndash pipette de 5 mL ndash ballon rond de 500 mL ndash fiole jaugeacutee de 05L ndash entonnoir ndash pissette ndash fiole jaugeacutee de 100mL ndash gants de protection ndash spatule ndash eacuteprouvette gradueacutee de 1 L Deacutecrivez le mode opeacuteratoire de la dissolution b) Le marchand affirme que le kheacutemeacute est de la soude Proposez deux tests qui vont vous permettre de veacuterifier cette affirmation

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c) En supposant que laffirmation du marchand est vraie calculer la concentration molaire de la solution A d) Pour veacuterifier si le kheacutemeacute est de lhydroxyde de sodium pur Michel propose dintroduire assez de solution de sulfate de cuivre pour preacutecipiter tous les ions OH- contenus dans 100 mL de solution A puis de peser le preacutecipiteacute sec - Ecrire leacutequation bilan traduisant la reacuteaction de preacutecipitation - La masse de preacutecipiteacute obtenue apregraves filtration et seacutechage est m = 035 g Le kheacutemeacute est-il de lhydroxyde de sodium pur 3- Au cours dun repas Marcel affirme que le jus de bissap blanc quil est en train de boire est plus acide que le jus de tamarin que boit Demba Demba nest pas daccord Pour trancher ce diffeacuterend ils amegravenent les deux solutions au laboratoire et procegravedent au test suivant - Ils introduisent 50 mL de bissap blanc dans un beacutecher A et 50 mL de jus tamarin dans un beacutecher B Ils ajoutent 5 gouttes de BBT et 50 mL de solution de soude dilueacutee La solution contenue dans le beacutecher A se colore en vert alors que la solution contenue dans le beacutecher B se colore en bleu Ils en concluent que Marcel avait raison Justifier cette affirmation Donneacutees Masses molaires en gmol-1 H 1 - O 16 - Na 23 - Cu 635 Exercice3 On meacutelange -100mldrsquoune solution de soude 10-2molL-1 -et 200ml de solution drsquohydroxyde de calcium 10-3molL-1 Faites lrsquoinventaire des diffeacuterentes espegraveces en solution calculer les concentrations molaires respectives Exercice 4 On dispose de 5 mL drsquoune solution de potasse KOH Elle renferme en masse 25 de potasse pure Sa densiteacute par rapport agrave lrsquoeau est d = 13

1) Calculer la concentration molaire C de la solution On dilue la solution preacuteceacutedente agrave 15 litre Calculer la concentration molaire Crsquo de la nouvelle solution

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NOTION DE PH INDICATEURS COLORES

Exercice 1 Deacuteterminer les pH des solutions suivantes a) Acide chlorhydrique de concentration 210-2 molL-1 b) Acide nitrique de concentration 4510-3 molL-1 c) Soude de concentration 510-2 molL-1 d) Potasse de concentration 3110-4 molL-1 Les solutions sont prises agrave 25oC Exercice 2 La concentration des ions hydroxyde dans une solution aqueuse est eacutegale agrave 10-4molL-1 Calculer 1) La concentration des ions hydronium 2) Le pH de cette solution 3) Quelle est la couleur prise dans cette solution par - le BBT - la pheacutenolphtaleacuteine - lrsquoheacutelianthine Exercice 3 On dispose drsquoune solution de soude ( Na + + HO ndash ) de concentration de pH = 12 1 Calculer 11la concentration des ions oxonium 12 la concentration des ions hydroxyde 2 On veut diluer cette solution pour obtenir une solution agrave pH = 11 Pour cela on prend un volume v1 = 50 mL de la solution concentreacute et on ajoute de lrsquoeau Quel volume drsquoeau faut-il ajouter Exercice 4 Les questions sont indeacutependantes 1 A 60degC le pH de lrsquoeau pure est 65 Calculer les concentrations des ions hydronium et hydroxyde agrave cette tempeacuterature Calculer le produit ionique de lrsquoeau agrave cette tempeacuterature

2 A 50degC le produit ionique de lrsquoeau est 5610-14 Trouver agrave cette tempeacuterature le pH de lrsquoeau pure Exercice 5 Les questions sont indeacutependantes 1 A la tempeacuterature de 37 degC le pK e est eacutegal agrave 1372 a) Quel est le pH drsquoune solution neutre agrave cette tempeacuterature b) Un sang de pH eacutegal agrave 739 est-il neutre 2 A 10cm3 drsquoune solution de chlorure drsquohydrogegravene on ajoute 40cm3 drsquoeau et on obtient alors une solution de pH=27 Quelle est la concentration de la solution de chlorure drsquohydrogegravene initiale 3 on meacutelange 20cm3 drsquoune solution chlorhydrique de pH=31 avec 10cm3 de solution chlorhydrique de pH=23 Deacuteterminer le pH du meacutelange obtenu Exercice 6 Pour eacutevaluer le pH dune solution aqueuse (S) on effectue divers preacutelegravevements agrave lrsquoaide de beacutechers On ajoute ensuite dans chacun des beacutechers un indicateur coloreacute On obtient les reacutesultats suivants

Heacutelianthine Bleu de bromocreacutesol

Bleu de bromothymol

rouge de meacutethyle

couleur de la solution orange vert jaune orange

1) Evaluer le pH de la solution (S) en utilisant les reacutesultats ci-dessus et le tableau suivant

Indicateur Teinte Zone de virage Teinte

Heacutelianthine rouge 31 - 44 jaune

Bleu de bromocreacutesol jaune 38 - 54 bleu

Bleu de bromothymol jaune 60 ndash 76 bleu

rouge de meacutethyle rouge 42 ndash 62 jaune

2) Lrsquoutilisation de lrsquoun des indicateurs coloreacutes est superflue Quel est cet indicateur Expliquer 3) Apregraves deacutetermination du pH de la solution agrave lrsquoaide drsquoun pH-megravetre on calcule la valeur de la concentration en ions hydroxyde On trouve [OH-] = 210-10 molL-1 Quelle est la valeur mesureacutee du pH de la solution (S) Cette valeur est-elle en accord avec le reacutesultat obtenu agrave lrsquoaide des indicateurs coloreacutes

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hp 42

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IA RUFISQUE LYCEE DE KOUNOUNE

DEVOIR Ndeg1 DE

SCIENCES PHYSIQUES

Classe 2nde S 20152016

Dureacutee 2 heures

Prof MDiagne

Email diagnensisyahoofr

Exercice1 (6pts)

1) On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant 20g drsquohydrogegravene et 200g drsquooxygegravene apregraves

jaillissement de lrsquoeacutetincelle et refroidissement

c) Quelles sont la nature et la masse du gaz restant (2pts) d) Quelle est la masse drsquoeau obtenue (1pt)

2) a) Calculer le volume drsquohydrogegravene neacutecessaire pour faire disparaicirctre 200ml drsquooxygegravene (1pt)

b) Si le meacutelange srsquoeffectue dans les proportions ougrave VH=2VO exprimer le volume du meacutelange gazeux

en fonction du volume de dihydrogegravene (1pt)

c) calculer le volume de ce meacutelange gazeux (1pt)

Exercice2 (8pts)

Lrsquoenregistrement 1 ci-dessous repreacutesente dans le reacutefeacuterentiel terrestre les positions Ei drsquoun enfant en

rollers sur un tremplin Ces positions sont inscrites agrave intervalles de temps eacutegaux = 020 s agrave lrsquoeacutechelle 120783

120784

1- Sans effectuer de calculs quel est le qualificatif (rectiligne circulaire ou curviligne) que lrsquoon peut attribuer aux diffeacuterentes portions de trajectoire prise successivement par le mobile Justifier la reacuteponse (15pt)

2- Entre quels points le mouvement est-il rectiligne uniforme Calculer alors sa vitesse Repreacutesenter le

vecteur vitesse instantaneacute en 119959ሬሬԦ120783120782 en E10 (25pt= 05 +1+1) 3- Calculer sa vitesse moyenne entre E0 et E6 (1pt) 4- Deacuteterminer les valeurs de 119959120785 et 119959120783120790 vitesses instantaneacutees du point E aux instants t3 et t18 Repreacutesenter

les vecteurs vitesse 119959ሬሬԦ120785 et 119959ሬሬԦ120783120790 (3pts)

NB Repreacutesenter ces vecteurs vitesse en utilisant comme eacutechelle 1 cm 2 ms-1

Exercice3 (6pts)

Un disque horizontal tourne autour drsquoun axe vertical ∆ passant par son centre O Une petite lampe dont

le filament est quasi ponctuel est fixeacute sur le disque agrave la distance d=25cm du centre Elle eacutemet des

eacuteclairs tregraves brefs seacutepareacutes par des intervalles de temps eacutegaux τ =002s La figure suivante

(lrsquoenregistrement 2) reproduit la photographie des positions successives L1 L 2 helliphellip de la lampe au cours

de son mouvement agrave lrsquoeacutechelle120783

120783120782

1) Quelle est la nature du mouvement de la lampe (05pt) 2) Deacutefinir la peacuteriode et la freacutequence (1pt) 3) Calculer la peacuteriode la freacutequence et la vitesse angulaire de rotation du disque (15pt) 4) Quelle est la vitesse de la lampe (1pt)

5) Dessiner le vecteur vitesse de la lampe aux points L1 L5 et L8 en prenant pour eacutechelle 1cm rarr 1ms (15pt) Le vecteur vitesse est-il constant au cours du mouvement (05pt)

hp 43

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Document agrave rendre avec la copie

Classe 2nde S

Preacutenom(s) Nom

Lrsquoenregistrement 1

Lrsquoenregistrement 2

hp 44

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LYCEE TAMBA COMMUNE Anneacutee scolaire 2011-2012 Classes 2nde SA 2nde SB et 2nde SC Prof MDIAGNE-MCOULIBALY

DEVOIR DE SCIENCES PHYSIQUES NdegI IDU PREMIER SEMESTRE

Exercice1 1-1 Donner la structure eacutelectronique la formule eacutelectronique et le scheacutema de Lewis

des eacuteleacutements suivants F(Z=9) Na(Z=11) Mg(Z=12) Ca (Z=20) 1-2 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode du tableau de classification appartient chaque eacuteleacutement

1-3 Quels ions ont ndashils tendance agrave donner Exercice2

Soit 119927120783120787120785120785 un noyau de lrsquoatome de phosphore

2-1 Deacuteterminer le nombre de protons de neutrons et drsquoeacutelectrons de lrsquoatome

2-2 Calculer la masse du noyau et celle de lrsquoatome Faire la comparaison 2-3 Quelle est la charge de lrsquoatome 2-4 Quelle est la charge du noyau

2-5 Donner la formule eacutelectronique du phosphore son scheacutema de Lewis et sa place dans le tableau de classification peacuteriodique

Donneacutees mpasympmnasymp167 10-27kg=1u meacute=91 10-31kg e=charge eacuteleacutementaire=1610-

19C Exercice3

Une bille de poids P = 50N est maintenue en eacutequilibre le long drsquoun plan inclineacute drsquoun angle α = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontal agrave lrsquoaide drsquoun fil (voir figure)

3-1 Faire le bilan des forces qui srsquoexercent sur la bille

3-2 Repreacutesenter ces forces sans tenir compte de lrsquoordre de

Grandeur On preacutecisera si la force consideacutereacutee est une

force de contact ou agrave distance

3-3 En choisissant un repegravere orthonormeacute dont lrsquoaxe xrsquox est

parallegravele au plan inclineacute et orienteacute vers le haut et un axe yrsquoy orienteacute aussi vers le haut deacuteterminer les coordonneacutees

de chaque force dans ce repegravere

3-4 Sachant que la somme vectorielle de ces forces est nulle Calculer alors lrsquointensiteacute de

la tension du fil et de la reacuteaction du plan

hp 45

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3-5 Quelles sont les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par la bille sur le plan inclineacute

Repreacutesenter cette force sur un autre scheacutema Exercice4

Dans le repegravere (O119946Ԧ119947Ԧ) sont repreacutesenteacutees des forces 119917ሬሬԦ1 119917ሬሬԦ2et 119917ሬሬԦ 3 avec F1=10N F2=15N

et F3=20N 4-1 Deacuteterminer les coordonneacutees de chaque force

4-2 En deacuteduire les coordonneacutees de 119917ሬሬԦ reacutesultante des trois forces On donne 120630=30deg y

119917ሬሬԦ2 120630 119946Ԧ

xrsquo 119947Ԧ 119917ሬሬԦ1 x

119917ሬሬԦ 3

Complexe Islamique Daroul Imane 20162017 Dureacutee 3H

Prof MDiagne

2nde S

COMPOSITION DE SCIENCES PHYSIQUES DU 1ER SEMESTRE CHIMIE (8points)

Exercice1 (5pts) Donneeacute mpasymp 119950n= 16710-27kg meacute=9110-31kg

Soit deux espegraveces chimiques repreacutesenteacutees par 119935119937120783119912120783

1 et 119935119937120784119912120784

2

1- La charge eacutelectrique du noyau X1 est eacutegale agrave 19210-18C 11 Deacuteterminer la valeur du numeacutero atomique Z1 de lrsquoespegravece X1

12 La masse du noyau de X1 est eacutegale agrave 400810-26kg Deacuteterminer le nombre de masse de A1 de lrsquoespegravece X1 En deacuteduire le nombre de neutrons N1 qursquoil contient

2- Sachant que X2 est isotope de X1 et que le nombre de neutron N2 de lrsquoespegravece X2 est tel que N2=N1 +2 Exprimer le nombre de masse A2 en fonction de N1 et de Z1 puis calculer A2

3- Etablir la formule eacutelectronique de lrsquoeacuteleacutement X2 dans quelle peacuteriode et dans quelle colonne de la classification se trouve lrsquoeacuteleacutement correspondant identifier lrsquoeacuteleacutement par

son symbole et son nom Exercice2 (3pts)

1) Ecrire les formules de Lewis des atomes suivants hydrogegravene (Z=1) carbone(Z=6)

oxygegravene(Z=8) chlore(Z=17) et soufre(Z=16) 2) Ecrire les formules de Lewis puis les formules deacuteveloppeacutees des composeacutes suivants

H2O2 H2SO4 H2CO3 PCl3 C3H6 3) Compleacuteter le tableau suivant

Nom du composeacute Formule ionique Formule statistique

Carbonate de helliphelliphellip (2Li+ + 119914119926120785120784minus)

Sulfate drsquoammonium

Phosphate de helliphelliphellip Ca3(PO4)2

( Al3+ + 3Cl-)

Oxyde de magneacutesium

Physique (12points)

hp 46

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Exercice1 (4 pts) Un solide (S) de poids P=5N accrocheacute comprime un ressort de raideur k=100Nm

repose sans frottement sur une table inclineacute drsquoun angle 120514 =30deg par rapport agrave lrsquohorizontale La direction du ressort du ressort est parallegravele au plan inclineacute

1) Repreacutesenter les forces suivantes (15pt)

a) La reacuteaction 119825ሬሬԦ que la table exerce sur lrsquoobjet

b) La tension 119827ሬሬԦ que le ressort exerce sur lrsquoobjet

c) Le poids 119823ሬሬԦ que la terre exerce sur lrsquoobjet

2) Sachant que 119823ሬሬԦ + 119827ሬሬԦ + 119825ሬሬԦ =119822ሬሬԦ deacuteterminer les intensiteacutes de 119827ሬሬԦ et de 119825ሬሬԦ (2 pts) 3) En deacuteduire lrsquoallongement x du ressort (05 pt)

Exercice 2(4pts)

On eacutetalonne un ressort agrave lrsquoaide de diffeacuterentes masses marqueacutees On note l O la longueur agrave vide du ressort On dresse le tableau ci-dessous m(g) 150 300 550 700 900

l (cm) 12 20 32 42 52

1) Repreacutesenter la courbe P=f(l) en prenant g=10Nkg (1pt)

Echelle En abscisse 1cm pour l =4cm En ordonneacutee 1cm pour 05N 2) En deacuteduire une relation entre P et l (1pt)

3) Deacuteterminer la longueur agrave vide du ressort et sa constante de raideur k (1pt) 4) Quelle doit ecirctre la longueur du ressort pour une masse m=490g en deacuteduire

lrsquoallongement correspondant (1pt)

Exercice 3(4pts) Une table agrave coussin drsquoair permet drsquoeacutetudier le mouvement drsquoun solide

On a repreacutesenteacute ci-dessous les traceacutes donneacutes par deux solides A et B en mouvement sur la table La dureacutee seacuteparant deux points conseacutecutifs est de 10ms

Voici agrave lrsquoeacutechelle 120783

120783120782 la repreacutesentation des enregistrements

1) Indiquer pour chaque essai la nature du mouvement du solide Justifier (1pt) 2) Calculer la vitesse du solide A en ms arrondi agrave 001pregraves (1pt) 3) Le solide B se deacuteplace de B0 agrave B5

a) Calculer la vitesse moyenne entre B2 et B3 (1pt) b) Deacuteterminer les caracteacuteristiques du vecteur vitesse instantaneacutee du solide B au point B4

(1pt)

hp 47

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Fin de sujet

Complexe islamique Daroul Imane Anneacutee Scolaire 2016 - 2017

MDIAGNE 120784119951119941 119930

DEVOIR 1 DE SCIENCES PHYSIQUES ( SEMESTRE 2 02 HEURES)

EXERCICE 1 (5points)

On dispose drsquoune masse de 258g de fer que lrsquoon fait brucircler dans un flacon de dioxygegravene dont le volume

est 500cm3 Il se forme alors de lrsquooxyde magneacutetique de fer( Fe3O4 )

La masse volumique du dioxygegravene est eacutegale agrave 12gL-1 dans les conditions de lrsquoexpeacuterience

1- Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction

2- Dresser le tableau drsquoavancement permettant drsquoeacutetudier la transformation

3- Deacuteterminer lrsquoavancement maximale xmax Quel est reacuteactif utiliseacute en deacutefaut

4- Calculer la masse de lrsquooxyde magneacutetique de fer formeacutee

5- Quelle est la masse restante du reacuteactif en excegraves

6- En reacutealiteacute il se forme une masse m2=2g de lrsquooxyde magneacutetique de fer Calculer le rendement η de

cette reacuteaction M(Fe)=56gmol-1

Exercice2 (3points)

Equilibrer les eacutequations suivantes

a) NH3 + O2 rarr NO + H2O

b) CO + Fe3O4 rarr CO2 + Fe

c) Fe + H3O+ Fe2+ + H2 + H2O

hp 48

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d) CnH2n + O2 rarr CO2 + H2O

Exercice3 (6points)

Une tension parallegravele au plan inclineacute est appliqueacutee en

A sur la circonfeacuterence dun disque de masse M = 4 kg

et de rayon R = 10 cm Si le disque roule sans glisser

autour de I (point de contact entre le plan inclineacute et le

disque)

1- En appliquant le theacuteoregraveme des moments quelle

doit ecirctre la valeur de la tension dans la corde

on donne g=10Nkg

2- Donner les caracteacuteristiques de 119929ሬሬԦ au point I

Exercice4 (6points)

Une poutre OC de poids P=100 N et de longueur L

supporte une charge de Prsquo=300 N agrave son extreacutemiteacute droite

en C Un cacircble AB relieacute agrave un mur maintient la poutre en

eacutequilibre

(a) En appliquant le theacuteoregraveme des moments quelle doit

ecirctre la tension dans le cacircble (axe est en O)

(b) Quelles sont les composantes (horizontale et verticale) de la force exerceacutee par le mur sur la

poutre

PRENOM NOM COMPLEXE ISLAMIQUE DAROUL IMANE CLASSE 2S

Juillet 2017 Dureacutee 3 h 30 Prof MDiagne

C O M P O S I T I O N N deg 2 d e S P

TOUT DOCUMENT INTERDIT Lrsquousage de calculatrices scientifiques agrave meacutemoire est autoriseacute

Les reacutesultats numeacuteriques doivent ecirctre preacuteceacutedeacutes drsquoun calcul litteacuteral La preacutesentation et la reacutedaction font partie du sujet et interviennent dans la notation

CHIMIE

Exercice 1 sur 4 points On reacutealise un meacutelange drsquooxyde de fer Fe2O3 et de poudre drsquoaluminium puis on deacuteclenche la reacuteaction on obtient du fer Fe et de lrsquooxyde drsquoaluminium Al2O3

1 Ecrire et eacutequilibrer lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction (05 point) 2 Quelles masses drsquooxyde de fer et drsquoaluminium pris en proportions stœchiomeacutetriques faut-il meacutelanger pour obtenir 196 g de fer (1 point) 3 On fait reacuteagir 200 g drsquooxyde de fer et 85 g drsquoaluminium 31 Quel est le reacuteactif limitant Justifier (1 point) 32 Calculer les masses des produits formeacutes et du reacuteactif restant (15 point) Donneacutees Masses molaires atomiques en gmol Fe 56 O 16 Al 27 Exercice 2 sur 4 points

hp 49

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Une solution A de volume VA=05L contient 012 mol de nitrate de sodium (NaNO3)Une solution B de volume VB=15L a eacuteteacute obtenue par dissolution dans lrsquoeau de 492 g de nitrate de calcium solide ionique de formule Ca(NO3)2 1 Calculer la concentration molaire de la solution A (05 point) 2 Calculer la concentration molaire de la solution B (05 point) 3 Ecrire les diffeacuterentes eacutequations de dissolution (1 point) 4 On meacutelange dans une fiole jaugeacutee 10cm3 de la solution A et 20cm3 de la solution B et on complegravete avec de lrsquoeau jusqursquoagrave ce que le volume total soit de 100cm3

41 Calculer la concentration molaire de chacun des ions preacutesents dans le meacutelange (15 point) 42 Veacuterifier la neutraliteacute eacutelectrique du meacutelange (05 point) Donneacutees Masses molaires atomiques en gmol Na 23 O 16 S 32 Ca 40 N 14

PHYSIQUE Exercice 1 sur 35 points Une tige homogegravene OA de masse m=100g de longueur l peux tourner dans un plan vertical autour drsquoun axe

horizontal (∆) passant par O un fil accrocheacute en un point B tel que BA = 120783

120785 OA exerce sur la tige une tension T

horizontale lrsquoeacutequilibre la tige forme un angle α=45deg avec la verticale

1 Repreacutesenter toutes les forces qui srsquoexercent sur la tige (075 points) 2 Calculer la tension du fil (15 points) 3 Deacuteterminer les caracteacuteristiques de la reacuteaction de lrsquoaxe en O sur la tige (125 points)

Exercice 2 sur 3 points On considegravere le circuit eacutelectrique ci-dessous On donne I = 15 A I1= 05 A I3 = 04 A et I5 = 06 A

11 Deacuteterminer les intensiteacutes I2 I4 I6 I7 I8 (125 points) 12 Quel est le nombre drsquoeacutelectrons fourni par le geacuteneacuterateur en une seconde (025 point) 2 On place un ampegraveremegravetre dans le circuit pour mesurer lrsquointensiteacute du courant principal I Sachant que lrsquoampegraveremegravetre

de classe 15 comportent 150 divisions et possegravede les calibres suivants 05A 1A 2A et 5A 21 Quel est le calibre le mieux adapteacute pour la mesure de lrsquointensiteacute du courant principal Justifier(05 point) 22 Trouver la lecture correspondante (05 point) 23 Calculer lrsquoincertitude absolue ΔI et lrsquoincertitude relative (05 point)

Exercice 3 sur 55 points Partie A

hp 50

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Dans une partie de circuit repreacutesenteacute ci-dessous on a mesureacute les tensions suivantes UAB = 20 V UAC = 60 V UAE = 48 V et UAD = 80 V 1 Preacuteciser sur le scheacutema le branchement et les bornes du voltmegravetre pour mesure la tension UAC 2 Le multimegravetre utiliseacute possegravede plusieurs calibre 1 000 V 200 V 20 V 2 V et 200 mV Quel est le calibre le mieux adapteacute agrave la mesure de UAC 3 Repreacutesenter les flegraveches correspondant aux tensions UAC et UAE 4 Calculer la valeur des tensions UBC UBE UDE UCD et UEC Partie B

1- Un geacuteneacuterateur est relieacute agrave la voie A de lrsquooscilloscope On visualise quelques oscillogrammes (voir ci-dessous) Faire correspondre le nom du geacuteneacuterateur utiliseacute (pile geacuteneacuterateur de tension sinusoiumldale geacuteneacuterateur de tension alternative)

2- Pour chaque oscillogramme deacuteterminer la valeur de la tension maximale du geacuteneacuterateur 3- Pour chaque oscillogramme donner la peacuteriode T apregraves lrsquoavoir deacutefinie et calculer la freacutequence

hp 51

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Page 10: D’EVALUATIONS SECONDE S - e-monsite

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10

EQUILIBRE DrsquoUN SOLIDE SOUMIS A DES FORCES NON PARALLELES

Exercice 1 Une charge de 500 N est suspendue agrave un crochet qui est maintenu par deux cacircbles AB et AC (voir figure 01) Deacuteterminer la tension des cacircbles AB et AC Exercice 2 Une eacutetagegravere est constitueacutee par une planche

homogegravene de masse m = 2 kg de longueur OA = = 30 cm

Elle est fixeacutee au mur vertical par une articulation drsquoaxe horizontal (voir figure 02) La planche est retenue par un cacircble

60CAOAC On donne g = 98 Nkg Deacuteterminer agrave lrsquoeacutequilibre la tension du fil AC et la reacuteaction du mur en O Exercice 3 Une sphegravere homogegravene de rayon r = 12 cm et de masse m = 25 kg est maintenue le long drsquoun mur vertical parfaitement lisse par un fil AB de longueur L = 40 cm et de masse neacutegligeable 1deg Calculer lrsquoangle α que fait le fil avec le mur 2deg Repreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur la sphegravere et calculer leur intensiteacute Exercice 4

Une sphegravere homogegravene plein de rayon r = 008m et de masse volumique micro = 08gcm3 est maintenu en eacutequilibre le long drsquoun plan parfaitement lisse inclineacute de α = 40deg sur lrsquohorizontal par un fil AB de longueur l = 25cm de masse neacutegligeable

1) Calculer lrsquoangle β que fait le fil avec le plan inclineacute 2) Repreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur la sphegravere 3) Calculer en utilisant le repegravere inclineacute sur la figure la norme de chacune des

forces g =10Nkg

Exercice 5 Un corps (C) de poids P = 20 N repose sans frottement sur un plan inclineacute faisant un angle α = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontale Il est maintenu fixe agrave lrsquoaide drsquoun ressort de masse neacutegligeable de raideur k = 500 Nm-1 de longueur initiale l0 = 20 cm et faisant un angle β = 15deg par rapport au plan inclineacute(P)

1) Repreacutesenter les forces exerceacutees sur le corps (C) 2) Ecrire la condition drsquoeacutequilibre du corps (C)

3) Deacuteterminer la valeur de la tension du ressort 119931ሬሬԦ 4) Deacuteduire sa longueur L

5) En reacutealiteacute les frottements ne sont pas neacutegligeables et sont eacutequivalentes agrave une force 119943ሬԦ parallegravele au plan inclineacute et dirigeacutee vers le haut La valeur de la tension du ressort est dans ce cas 119931prime = 84 N

Ecrire la nouvelle condition drsquoeacutequilibre du corps (C) et deacuteduire la valeur de la force de frottement 119943ሬԦ Exercice 6 On considegravere le dispositif ci-dessous (voir fig2) Un ressort de constante de raideur K=50Nm-1 est fixeacute en A Un solide de masse m=1Kg est accrocheacute agrave lrsquoextreacutemiteacute B Lrsquoaxe du ressort est maintenu en eacutequilibre suivant la ligne de plus grande pente drsquoun plan inclineacute de α=45deg par rapport au plan horizontal 1-Repreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur le solide ( les frottements sont supposeacutes nuls ) 2-Deacuteterminer les intensiteacutes de ces forces Calculer la diminution de longueur x du ressort 3-On reprend le dispositif preacuteceacutedent en le modifiant comme le montre la figure 3 Le fil est inextensible de masse neacutegligeable et passe sur la gorge drsquoune poulie (C) Quelle doit ecirctre la valeur de mrsquo pour que le ressort ne soit ni allongeacute ni comprimeacute

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11

Exercice 7

Un solide S de masse m = 100 kg peut glisser sans frottement le long drsquoun plan inclineacute drsquoangle = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontale Il est relieacute par un cacircble de masse neacutegligeable parallegravele au plan inclineacute passant par une poulie sans frottement agrave un contrepoids C de masse mrsquo C peut glisser

sans frottement sur un plan inclineacute drsquoun angle = 20deg sur lrsquohorizontale Deacuteterminer la valeur de mrsquo reacutealisant lrsquoeacutequilibre de lrsquoensemble Donner la tension du cacircble Exercice 8 Une spheacutere homogegravene de rayon r = 8 cm et de masse m = 15 est maintenue le long drsquoun plan parfaitement lisse inclineacute drsquoun angle α = 40deg par un fil AB de longueur L =25 cm de masse neacutegligeable 1deg Calculer lrsquoangle β que fait le fil avec le plan inclineacute 2degRepreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur la sphegravere 3deg Calculer en utilisant le repegravere indiqueacute sur la figure la norme de chacune des forces Exercice 9 On veut mesurer le poids P dun solide S sans dynamomegravetre ni balance On reacutealise le montage de la figure ci-dessous ougrave un solide S est maintenu en eacutequilibre par deux fils C1 et C2 Le fil C1 dont lrsquoautre est maintient une masse m passe par la gorge drsquoune poulie Leacutequilibre seacutetablit dans la position indiqueacutee sur la figure Les fils C1 et C2 ont des masses neacutegligeables La masse utiliseacutee pour reacutealiser leacutequilibre est m = 500 g On prendra g = 10Nkg

1) Faire lrsquoinventaire des forces qui srsquoappliquent le solide S 2) Ecrire la condition drsquoeacutequilibre de S 3) Deacuteterminer les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par la masse m sur le solide S 4) Deacuteterminer les caracteacuteristiques du poids du solide et de la force exerceacutee par le fil C2 sur S

Exercice 10 Equilibre drsquoun iceberg Rappel Theacuteoregraveme drsquoArchimegravede laquo tout corps immergeacute dans un fluide subit de la part de celui-ci une pousseacutee verticale de bas vers le haut eacutegale au poids du fluide deacuteplaceacute raquo

On considegravere un iceberg de volume total V et de volume eacutemergeacute Vrsquo 1) Scheacutematiser lrsquoiceberg dans son eacutetat drsquoeacutequilibre (les 34 de sa hauteur sont immergeacutes) 2) Faire le bilan des forces appliqueacutees agrave lrsquoiceberg Repreacutesenter ces forces sans consideacuteration drsquoeacutechelle

3) Enoncer la condition drsquoeacutequilibre de lrsquoiceberg En deacuteduire lrsquoexpression de V en fonction de e (masse volumique de lrsquoeau)

i (masse volumique de lrsquoiceberg) et Vrsquo 4) Calculer alors dans lrsquoordre V et la masse M de lrsquoiceberg

Donneacutees i = 910 kgm3 e = 1024 kgm3 Vrsquo = 600 m3

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12

EQUILIBRE DrsquoUN SOLIDE MOBILE AUTOUR DrsquoUN AXE

Exercice 1

1F

2F

On exerce sur une barre horizontale de masse neacutegligeable trois forces

3F

La barre est en eacutequilibre AC = 2AB = 8m OA = 6m F1 = 30N F2 = 25N α

= 30deg β = 45deg θ = 30deg

1) 3F

3F

Deacuteterminer le moment de En deacuteduire lrsquointensiteacute eacute de

2) Calculer la somme des moments des forces appliqueacutees agrave la barre par rapport agrave un axe passant par B Conclure

Exercice 2 Une poutre homogegravene AB de masse m = 5kg repose sur le sol par lrsquoextreacutemiteacute A Lrsquoextreacutemiteacute B est en contact sans frottement avec un mur vertical On donne

105

4OA OB m

1) Faire lrsquoinventaire des forces qui srsquoexercent sur la poutre 2)

AR

La reacuteaction du sol sur la poutre fait un angle α avec la verticale

Deacuteterminer α

3) BRCalculer lrsquointensiteacute de la reacuteaction du mur sur la poutre

4) AR

Calculer lrsquointensiteacute de la reacuteaction

Exercice 3 Soit une barre homogegravene OA de longueur L = 80cm mobile autour drsquoun axe passant par O On y accroche en B une masse M1 par lrsquointermeacutediaire drsquoun fil inextensible et en A une autre masse M2 par intermeacutediaire drsquoun fil inextensible passant sur la gorge drsquoune poulie (voir figure) Sachant que M1 = M2 = 1kg α =

1

4AB L30deg et g = 10Nkg

Calculer le poids de la barre pour que lrsquoeacutequilibre se reacutealise

Exercice4

Une enseigne de magasin est composeacutee dune barre OA de masse m=2kg et de longueur L=120m mobile autour dun point O A lextreacutemiteacute A de la barre est suspendu un objet deacutecoratif de masse M=3kg En un point B tel que OB=30cm est fixeacutee une tige BC perpendiculaire agrave la barre OA Lorsque lenseigne est placeacutee sur son support la barre OA fait un angle α =42deg avec la verticale

1 Faire le bilan des forces exteacuterieures exerceacutees sur la barre OA

2 Deacuteterminer la force exerceacutee par la tige BC sur la barre OA lorsque lenseigne est fixeacutee sur son support

Exercice 5 Une poutre homogegravene OA de masse m et de longueur L peut tourner autour drsquoun axe passant par O La barre est maintenue en eacutequilibre agrave lrsquoaide drsquoun cacircble CB faisant un angle β avec

3

4OB Llrsquohorizontal

1) Repreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur la poutre 2) Etablir la relation qui lie la norme T de la tension du cacircble CB agrave m g et α Calculer T

3) Deacuteterminer les caracteacuteristiques des reacuteactions de lrsquoaxe en O sur la poutre Exercice 6

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13

Une barre homogegravene OB de masse m = 5kg accrocheacutee au plafond horizontal drsquoun bacirctiment est articuleacutee autour drsquoun axe horizontal passant par son extreacutemiteacute O Elle est maintenue en eacutequilibre agrave lrsquoaide drsquoun ressort comme lrsquoindique la figure La suspension est telle que la direction du ressort de constante de raideur k soit perpendiculaire agrave

3

4OC OBOB comme lrsquoindique la figure et passe par le point C tel que

Donneacutee OB = l = 12m OAC = α = 37deg k = 500Nm g = 10Nkg

1) Faire lrsquoinventaire des forces qui srsquoexerce sur la barre Les repreacutesenter

2) T

Calculer lrsquointensiteacute de la tension du ressort En deacuteduire lrsquoallongement subi par le ressort

3) R

Deacuteterminer les caracteacuteristiques de la reacuteaction qui srsquoapplique sur la barre Exercices 7 Dans un systegraveme agrave contre poids on utilise une poulie a 2 gorges de rayons respectifs r1 = 25cm et r2 = 75cm Cette poulie est mobile sans frottement autour drsquoun axe horizontal passant par O Sur la plus petite gorge est enrouleacute un cacircble de masse neacutegligeable portant un fardeau S de masse M = 900Kg pouvant glisser sans frottement le long drsquoun plan

inclineacute de = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontale Un cacircble accrocheacute agrave la gorge de plus grand rayon supporte un contre poids S1 Calculer la masse M1 de S1 reacutealisant lrsquoeacutequilibre Exercice 8 Une barre homogegravene AB articuleacutee en A et de masse M est utiliseacutee comme support A lrsquoextreacutemiteacute B sont suspendus une masse m1 = 100g et un fil passant par une poulie dont extreacutemiteacute est suspendue agrave une masse m2 = 2m1 (voir figure) On donne AB = AC = L α = 60deg g = 10Nkg

1) Calculer la masse M de la barre

2) R

Deacuteterminer lrsquointensiteacute et la direction de la reacuteaction de lrsquoaxe par

rapport agrave lrsquohorizontale

Exercice 9 Une poulie agrave deux gorge pouvant tourner sans frottement autour drsquoun axe fixe horizontal deux fils inextensibles fixeacutes et enrouleacutes chacun agrave une gorge de la poulie et supportant les masses M1 et M2 On donne M = 120g r2 = 15cm r1 = 10cm g = 981Nkg 1) Calculer M2 pour que le dispositif soit en eacutequilibre 2) Om pose M1 sur un plan inclineacute drsquoun angle α sur lrsquohorizontale et on remplace M2 par une masse Mrsquo2 = 60g (voir

figure2) Calculer α pour que lrsquoeacutequilibre se reacutealise 3) On remplace la masse Mrsquo2 par un ressort R vertical de raideur k = 20Nm dont lrsquoextreacutemiteacute infeacuterieure est fixeacutee puis

on supprime le plan inclineacute Calculer lrsquoallongement Δl du ressort agrave lrsquoeacutequilibre Exercice10

r1 r2

M1 M2

Figure 1

Mrsquo2

M1

α

Figure 2

M1 R

Figure 3

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14

Un disque plein de rayon r=10cm peut tourner sans frottement autour drsquoun axe horizontal passant par son centre O Un fil de masse neacutegligeable est enrouleacute sur le pourtour du disque et supporte une charge de masse M Une tige homogegravene de longueur L et de masse m est soudeacutee en A sur la peacuteripheacuterie du disque de maniegravere agrave prolonger le rayon OA

1 Deacuteterminer la relation entre r M L m et lrsquoangle θ que fait ta tige avec la la verticale lorsque le systegraveme est en eacutequilibre

2 Sachant que sin θ le 1 montrer que dans le cas ougrave M=300g et m=100g la tige doit avoir une longueur supeacuterieure agrave une valeur que lrsquoon preacutecisera pour que lrsquoeacutequilibre soit possible

3 L=50cm M=300g et m=100g calculer lrsquoangle θ Exercice 11 Ce systegraveme se compose drsquoune barre horizontale solidaire drsquoun fil drsquoacier tendu verticalement Ce fil est capable de subir des torsions le moment du couple reacutesistant reacutesultant de ces torsions a pour expression Mtorsion= - Cθ ougrave C est la constante de torsion (elle deacutepend du fil choisi) q est lrsquoangle dont a tourneacute la barre avant de srsquoimmobiliser

Expeacuterience

La barre initialement

au repos est soumise agrave un couple de forces (119917ሬሬԦ120783119917ሬሬԦ120784) qui peut prendre diffeacuterentes valeurs Pour chacune des valeurs prises par le couple la barre srsquoimmobilise apregraves avoir tourneacute drsquoun angle θ = 20deg et alors les

forces (119917ሬሬԦ120783119917ሬሬԦ120784) sont perpendiculaires agrave la barre (cf scheacutema vue de dessus) Les diffeacuterents couples ou plutocirct cas sont deacutefinis dans le tableau suivant

Exploitation

1 Exprimer la condition drsquoeacutequilibre de la barre 11 Compleacuteter toutes les cases du tableau 12 Calculer la constante de torsion C du fil drsquoacier

1 On change de fil drsquoacier La nouvelle constante de torsion est Crsquo= 0230 Nmrad-1 La barre initialement au repos

est soumise agrave un des couples de forces (119917ሬሬԦ120783119917ሬሬԦ120784) deacutefini preacuteceacutedemment De quel angle θrsquo tourne-t-elle avant de srsquoimmobiliser agrave nouveau

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15

PHENOMENES DrsquoELECTRISATION ndash GENERALITES SUR LE COURANT

ELECTRIQUE

Exercice 1 Cinq corps eacutelectriquement chargeacutes A repousse B C attire D E attire D et D repousse B Sachant que E est neacutegatif en deacuteduire le signe des charges des autres corps Exercice 2 Un pendule eacutelectrostatique est constitueacute drsquoune petite sphegravere leacutegegravere meacutetalliseacutee suspendue agrave un fil On touche cette sphegravere avec un bacircton drsquoeacutebonite frotteacute avec une peau de chat Que va-t-on observer Pourquoi Ces observations seront-elles diffeacuterentes si on touche la sphegravere avec un bacircton de verre frotteacute avec un chiffon de laine Exercice 3 Deux boules de pendules eacutelectrostatiques identiques A et B se touchent au repos On eacutecarte leacutegegraverement les deux boules lrsquoune de lrsquoautre A avec une charge +2q et B avec une charge ndash q On lacircche les deux boules Que va-t-il se passer Faire une description agrave lrsquoaide de scheacutemas Quelle sera la charge prise par chacune des deux boules Exercice 4

1) Un corps porte une charge de +108 C Possegravede-t-il un deacutefaut ou un excegraves drsquoeacutelectrons Calculer le nombre drsquoeacutelectrons correspondants

2) Une boule de sureau porte une charge de ndash 10-9 C Possegravede-t-il un deacutefaut ou un excegraves drsquoeacutelectrons Calculer le nombre drsquoeacutelectrons correspondant

3) Un corps possegravede une charge de +210-8 C Quel est le nombre drsquoeacutelectrons qursquoil faut lui apporter pour neutraliser sa charge Exercice 5 On charge par frottement seacutepareacutement

Une baguette de verre qui porte alors la charge q1 = 210-13 C

Une regravegle en plastique qui porte alors la charge q2 = ndash 910-13 C

On reacutealise le contact entre les zones eacutelectriseacutees de la baguette et de la regravegle Calculer la charge eacutelectrique de lrsquoensemble regravegle baguette et preacuteciser le sens dans lequel srsquoest fait le transfert Exercice 6 Trois sphegraveres conductrices identiques A B et C portent les charges eacutelectriques respectives qA = q qB = ndash2q et qC = 210-6C

1) On rapproche A et B elles srsquoattirent lorsqursquoelles sont suffisamment proches entrent en contact puis se repoussent Calculer en fonction de q les charges qrsquoA et qrsquoB porteacutees par les deux sphegraveres apregraves contact et reacutepulsion

2) On observe que la sphegravere B (portant la charge qrsquoB) attire alors la sphegravere C puis entre en contact entre elle On nrsquoobserve alors ni attraction ni reacutepulsion entre B et C apregraves le contact En deacuteduire la valeur et le signe de chacune des charges qrsquoA qrsquoB qA et qB Exercice 7 On considegravere un circuit eacutelectrique parcouru par un courant continu

1) Calculer lrsquointensiteacute du courant eacutelectrique continu correspondant au transfert de la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q = 45C agrave travers une section de ce circuit pendant la dureacutee t = 15

2) Calculer la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q transporteacutee agrave travers une section de ce circuit par un courant continu drsquointensiteacute I = 10A pendant une dureacutee t = 2min En deacuteduire le nombre drsquoeacutelectrons correspondants Exercice 8 Le filament drsquoun tube agrave faisceau drsquoeacutelectrons eacutemet agrave une certaine condition 751016 eacutelectrons par seconde

1) Quel est le sens du courant dans le tube

2) Calculer la charge q1 eacutemise par le filament en une seconde Lrsquoexprimer en en Coulomb puis en milli coulomb

3) Calculer la charge q2 eacutemise par le filament en 5 min Lrsquoexprimer en Coulomb et en micro coulomb et en pico coulomb

Exercice 9 Faire le scheacutema du circuit eacutelectrique permettant de reacutealiser lrsquoeacutelectrolyse drsquoune solution aqueuse de soude Indiquer sur ce scheacutema

le sens du courant le sens du deacuteplacement des porteurs de charge dans les

fils de jonction

le sens du deacuteplacement des porteurs de charge dans lrsquoeacutelectrolyte NB la solution de soude contient les ions Na+ et OH- Exercice 10

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16

Lrsquoeacutelectrolyseur de la figure contient une solution aqueuse de chlorure de sodium Les ions chlorure se dirigent vers lrsquoeacutelectrode B En deacuteduire le sens du deacuteplacement des ions Na+ dans la solution celui du deacuteplacement des eacutelectrons dans la lampe et les fils de jonction le signe des pocircles du geacuteneacuterateur G

INTENSITE DU COURANT ELECTRIQUE

Exercice 1 Compleacutetez Le courant eacutelectrique est un des porteurs de charge Dans un meacutetal les porteurs de charges sont Dans un eacutelectrolyte les porteurs de charges sont Lintensiteacute du courant eacutelectrique sexprime en et se mesure agrave laide dun Lintensiteacute du courant eacutelectrique est en tout point dun circuit seacuterie Dans un circuit avec deacuterivation la des intensiteacutes des courants arrivant agrave un noeud est eacutegale agrave la des intensiteacutes des courants en repartant Exercice 2 Un conducteur cylindrique a une section s = 1 mmsup2 il comporte n=1022 eacutelectrons de conduction par cm3

1 Combien y a-t-il drsquoeacutelectrons dans 01 cm de fil 2 sachant que ces eacutelectrons se deacuteplacent agrave la vitesse v=01 cms combien y a-t-il drsquoeacutelectrons qui traversent une section

du fil en une seconde 3 E deacuteduire lrsquointensiteacute du courant eacutelectrique correspondant

Exercice 3 On dispose drsquoun ampegraveremegravetre posseacutedant 4 calibres 100 mA 1A 2A 5A dont le cadran comporte 100 graduations

1 Sur quelle graduation srsquoarrecircte lrsquoaiguille si lrsquointensiteacute agrave mesurer vaut 15A lrsquoampegraveremegravetre eacutetant sur le calibre 2A puis sur le calibre 5A

2 supposons que lrsquoaiguille srsquoarrecircte sur la graduation n = 45 sur le calibre 2A Sur quelle graduation srsquoarrecircterait-elle sur les autres calibres Conclure Exercice 4 Un ampegraveremegravetre de classe 2 utiliseacute sur un calibre 300 mA et comportant 150 division mesure lrsquointensiteacute drsquoun courant continue Lrsquoaiguille se fixe sur la graduation 120

1 Donner lrsquointensiteacute du courant 2 Donner lrsquoincertitude relative de la mesure Preacutesenter le reacutesultat de la mesure 3 lrsquointensiteacute varie lrsquoaiguille se fixe sur la graduation 21 Reacutepondre aux mecircmes questions Comparer la preacutecision des deux

mesures et conclure Exercice 5 On considegravere le circuit suivant On donne I = 4A I3 = I1 I4 = 3I5 I2 = 2I1

1 Indiquer le sens conventionnel du courant dans chaque branche Calculer les intensiteacutes I1 I2 I3 I4 et I5

2 On utilise un ampegraveremegravetre pour mesurer lrsquointensiteacute du courant deacutelivreacute par le geacuteneacuterateur

a Placer correctement lrsquoampegraveremegravetre en indiquant correctement les polariteacutes

b Le calibre utiliseacute est de 5A et lrsquoeacutechelle de lecture compte 100 divisions Devant quelle division lrsquoaiguille srsquoest immobiliseacutee c Lrsquoampegraveremegravetre est de classe 15 calculer lrsquoincertitude absolue ∆I et lrsquoincertitude relative ∆II

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17

3 Peut-on utiliser le calibre 2A Pourquoi Exercice 6 les parties A et B sont indeacutependantes Partie A On dispose drsquoun ampegraveremegravetre dont la graduation comporte 150 divisions et posseacutedant les calibres 10mA 30mA 100mA 300mA 1A et 3A Brancheacute en circuit sur le calibre 300mA on constate que lrsquoaiguille deacutevie jusqursquoagrave la graduation 25

1) Quelle est lrsquointensiteacute du courant 2) Sur quels autres calibres peut-on faire la mesure preacuteceacutedente 3) Sur quel calibre obtiendra-t-on la mesure la plus preacutecise

Partie B On considegravere le circuit ci-contre comportant un geacuteneacuterateur et huit dipocircles On donne I = 1A I1 = 09A I4 = 02A I8 = 03A et e = 1610-19C

1) Indiquer les sens des courants dans les diffeacuterentes branches 2) Deacuteterminer les intensiteacutes des courants qui circulent dans les

autres dipocircles Calculer la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q dans le dipocircle FC pendant

une dureacutee t = 2min En deacuteduire le nombre drsquoeacutelectrons

correspondants

Exercice 7

On donne le circuit ci-dessous

1-)Preacuteciser les nœuds du circuit

2- ) On donne I1=060A I2=0 20A I3=013A

Deacuteterminer la valeur de lrsquointensiteacute et le sens des courants dans les dipocircles

D4 D5 et D6

Exercice 8

On donne le circuit ci-dessous

1-)Nommer les diffeacuterents nœuds du circuit

2- ) On donne I1=820A I2=24A I3=3 60A I4=160A

Deacuteterminer les intensiteacutes et des courants qui circulent dans les

dipocircles D5 D6 et D7

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TENSION ELECTRIQUE

Exercice 1 Pour la portion de circuit ABC on donne les tensions UAC = 123V UCB = ndash 96V 1) Calculer la tension UAB 2) Un voltmegravetre possegravede les calibres suivants 1V 3V et 10V Son

cadran est gradueacute en 150 divisions Sur quel calibre doit-on lrsquoutiliser pour mesurer la tension UAB Faire un scheacutema en montrant comment ses bornes (+) et (-) doivent ecirctre brancheacutees

3) Sur quelle graduation lrsquoaiguille de lrsquoappareil srsquoimmobilise-t-elle dans les conditions drsquoutilisations optimales Exercice 2

Exercice 3 Le montage ci-contre estmiddot constitueacute de dipocircles reacutecepteurs ou geacuteneacuterateurs On donne les tensions UBC= 3V et UCD= -6V Caiculer les tensions UBA UAC UDA Le dipocircle D4 est une lampe peut-elle fonctionner

Exercice 4 On donne UBG = 10V UCD = 4V 1) Calculer les tensions UCF UFD UDE et UAH 2) Indiquer les nœuds du circuit le sens du courant dans chaque branche du

circuit sachant que AH est le seul dipocircle actif 3) Calculer les potentiels de tous les points du circuit

Exercice 5 Un voltmegravetre et un oscilloscope sont brancheacutes aux bornes drsquoun dipocircle parcouru par un courant Le spot deacutevie de 6 divisions vers le haut pour le branchement (B A) harr (y yrsquo) 1) Le voltmegravetre nrsquoest pas agrave zeacutero central Indiquer sur le scheacutema la borne positive

(+) ou borne drsquoentreacutee du voltmegravetre Quel est le sens du courant dans le dipocircle (AB)

2) Le voltmegravetre possegravede les calibres 3V 1V 03V et un cadran de 150 divisions utiliseacute sur le calibre 3V la deacuteviation de lrsquoaiguille est de 30

2-1 Deacuteterminer la valeur de UAB et UBA 2-2 Quel est le calibre le plus adapteacute Quelle serait la deacuteviation de lrsquoaiguille si

on utilisait ce calibre 3) Quelle serait la deacuteviation du spot si on avait UAB

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Exercice 6 1) Le balayage est positionneacute sur la valeur 05msdiv-1 et la sensibiliteacute

verticale sur 2Vdiv-1 Deacuteterminer la peacuteriode et la valeur maximale de la tension ci-dessous

2) Quelle est la freacutequence de cette tension 3) Quelle est la valeur efficace de cette tension

Exercice 7 1) Deacuteterminer la peacuteriode et la valeur maximale de la tension ci-contre 2) Quelle est la freacutequence de cette tension 3) Quelle est la valeur efficace de cette tension

Exercice 8 Donne la nature de chacune des tensions repreacutesenteacutees par les oscillogrammes A B C et D suivantes

Exercice 9 Soit la tension sinusoiumldale repreacutesenteacutee ci-contre LrsquoOscilloscope qui lrsquoa fourni est utiliseacute avec les reacuteglages suivants gain SV = 2 Vdiv-1 et balayage SH = 5 msdiv-1

1 Deacuteterminer la valeur maximale de la tension 2 Calculer la peacuteriode de cette tension En deacuteduire sa freacutequence

Exercice10

Dans chaque cas deacuteterminer la peacuteriode la freacutequence la valeur maximale et lintensiteacute efficace de la tension

20

DIPOLES PASSIFS ndash DIPOLES ACTIFS

Exercice 1 On donne la portion de circuit ci-contre UAB = 6V R1 = 2Ω R2 = 18 Ω R3 = 2 Ω R4 = 4 Ω 1) Trouver la reacutesistance eacutequivalente entre A et B 2) Calculer les intensiteacutes du courant I I1 I2 I3 et I4

Exercice 2 On reacutealise le circuit suivant les bornes du dipocircle sont A et B On deacutetermine expeacuterimentalement lrsquointensiteacute i du courant qui traverse le dipocircle D et la tension entre ses bornes On obtient les reacutesultats suivants

iAB mA 10 25 40 62 80 100 120

uAB (V) 25 63 10 157 20 25 30

On inverse le dipocircle D on reprend des mesures analogues on obtient les reacutesultats suivants

1) Tracer la caracteacuteristique courant-tension du dipocircle D 2) Ce dipocircle est-il symeacutetrique Ce dipocircle est-il un reacutesistor Si oui

calculer sa reacutesistance 3) Ce dipocircle ne peut supporter sans risque de deacuteteacuterioration une intensiteacute supeacuterieure agrave 200mA quelle est la tension

maximale qursquoon peut appliquer entre ses bornes Exercice 3 Lrsquoeacutequation de la caracteacuteristique drsquoun reacutesistor de reacutesistance R est iAB = 25uAB iAB en ampegraveres et uAB en volt Le reacutesistor est constitueacute par un fil conducteur homogegravene cylindrique de longueur l = 157m de section s = 00314cm2 1) Trouver R 2) Trouver la reacutesistiviteacute de la substance qui constitue le reacutesistor

Exercice 4 On considegravere la portion de circuit ci-apregraves R1= frac12 R2 = 2 Ω R3= 075 Ω 1) Calculer la reacutesistance eacutequivalente au dipocircle AB 2) Trouver lrsquointensiteacute du courant qui traverse chaque dipocircle

Exercice 5 On donne le circuit suivant R1 = 200 Ω R2 = 270 Ω UAB = 6V (D) est une diode Sa caracteacuteristique est donneacutee ci-contre Trouver les intensiteacutes du courant dans les diffeacuterentes branches du circuit Exercice 6 On a deacutetermineacute expeacuterimentalement lrsquointensiteacute i du courant deacutebiteacute par un geacuteneacuterateur et la tension u aux bornes de ce mecircme geacuteneacuterateur Les reacutesultats sont consigneacutes ci-dessous

I(A) 23 19 15 1 05 0

U(V) 10 20 30 40 4 5 48

1) Repreacutesenter la caracteacuteristique i = f(u) correspondante 2) Sur quel domaine cette caracteacuteristique est-elle lineacuteaire 3) Donner lrsquoeacutequation de la caracteacuteristique de ce domaine 4) Comparer lrsquointensiteacute theacuteorique Ith et lrsquointensiteacute reacuteelle Ir du courant de court-circuit

Exxercice 7

iAB (mA) - 10 -40 -80 -120

uAB (V) -25 -10 -20 -30

21

Exercice 8

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AMPLIFICATEUR OPERATIONNEL

Exercice 1 1) Rappeler les proprieacuteteacutes drsquoun amplificateur opeacuterationnel ideacuteal qui fonctionne en reacutegime lineacuteaire 2) Rappeler lrsquoexpression du facteur drsquoamplification drsquoun amplificateur inverseur agrave partir des tensions drsquoentreacutee Ue et

de sortie Us Exercice2 On considegravere le montage suivant avec deux amplificateurs opeacuterationnels ideacuteaux Exprimer Vs en fonction de R1 R2 R3 et I0 Exercice3 Lamplificateur est consideacutereacute comme parfait et fonctionne en reacutegime lineacuteaire Montrer que lintensiteacute du courant dans la branche AM est proportionnel agrave la diffeacuterence V2-V1 Exercice 3 On considegravere le circuit dans lequel G est une pile de feacutem 25V de reacutesistance interne r = 10Ω La valeur de la reacutesistance R est 500 Ω 1) Calculer la tension de sortie Us 2) Calculer lrsquointensiteacute du courant I qui traverse la reacutesistance et

preacuteciser son sens 3) Expliquer lrsquoexistence drsquoun courant de sortie sachant qursquoil nrsquoentre

aucun courant par les bornes E+ et E- Exercice 4 La tension de sortie Us drsquoun montage est repreacutesenteacutee en fonction de la tension drsquoentreacutee Ue appliqueacutee agrave lrsquoentreacutee 1) Ce montage est il inverseur Justifier 2) Ce montage est il amplificateur Si oui calculer le facteur

drsquoamplification 3) Quelle est la tension de saturation

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MELANGES ET CORPS PURS

Exercice 1 Reacutepondre par vrai ou faux

1) La distillation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 2) Lrsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau est un pheacutenomegravene chimique 3) La synthegravese de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 4) Lrsquoeau de Kiregravene est un corps pur 5) La cristallisation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 6) Lrsquoalcool agrave 90deg est un corps pur composeacute 7) Le dioxygegravene est un gaz qui provoque une leacutegegravere deacutetonation en preacutesence drsquoune flamme 8) Lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene chimique 9) Lrsquoair est un meacutelange heacuteteacuterogegravene de diazote de dioxygegravene et de gaz rares 10) Le deacutecantat et le filtrat sont des corps non purs 11) Lors de lrsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau le dioxygegravene est recueilli agrave la cathode 12) Lorsque la roseacutee apparaicirct sur un arbre nous pouvons dire qursquoon a une fusion

Exercice 2 1) Pourquoi dit-on que les valeurs 0degC 100degC 1gcm-3 sont des constantes physiques de lrsquoeau 2) Que repreacutesente chacune des valeurs numeacuteriques preacuteceacutedentes 3) Qursquoappelle-t-on constante physique dans le cas geacuteneacuteral 4) Que signifie laquo critegravere de pureteacute raquo

Exercice 3 1) On meacutelange de lrsquoeau et du sucre Qursquoobtient-on 2) On veut seacuteparer les constituants du meacutelange preacuteceacutedent Deacutecrire une meacutethode possible 3) Qursquoest ce qursquoun meacutelange homogegravene Donner trois exemples 4) Qursquoest ce qursquoun meacutelange heacuteteacuterogegravene Donner trois exemples

Exercice 4 A Les meacutelanges suivants sont-ils homogegravenes ou heacuteteacuterogegravenes

1) Eau + essence 2) Huile + eau 3) Fer en poudre + eau 4) Eau + alcool

B Indiquer une meacutethode de seacuteparation pour chacun des meacutelanges 1) Sel de cuisine + charbon 2) Eau + huile 3) Alcool + eau 4) Fer en poudre + soufre en poudre 5) Fer en poudre + sel en poudre +sable

Exercice 5 Modou explique agrave Fatou comment on preacutepare du cafeacute laquo La preacuteparation du cafeacute comporte trois eacutetapes

- Premiegravere eacutetape mettre de leau dans une cafetiegravere et la porter agrave eacutebullition puis ajouter la poudre de cafeacute attendre quelques minutes

- Deuxiegraveme eacutetape faire passer le meacutelange obtenu agrave travers un tissu pour recueillir la partie liquide

- Troisiegraveme eacutetape ajouter du sucre agrave volonteacute remuer agrave laide dune cuillegravere Le cafeacute est precirct raquo 1-quel type de meacutelange obtient-on agrave la fin de la premiegravere eacutetape 2-quelle est la meacutethode de seacuteparation utiliseacutee dans la deuxiegraveme eacutetape Comment appelle-t-on le liquide obtenu est-ce un corps pur 3- quel type de meacutelange obtient-on agrave la fin de la troisiegraveme eacutetape Justifier la reacuteponse Exercice 6 Dans un eudiomegravetre on introduit 500 cm3 de dihydrogegravene 600 cm3 dioxygegravene (volumes mesureacutes dans les mecircmes conditions)

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Apregraves passage de agrave lrsquoeacutetincelle eacutelectrique et retour aux conditions initiales on demande 1) La masse drsquoeau formeacutee 2) La nature et le volume du gaz reacutesiduel

NB Dans les conditions de lrsquoexpeacuterience 1 L de dihydrogegravene a une masse de 008 g Exercice 7 Au cours drsquoune expeacuterience drsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau on recueille 170 cm3 de gaz au niveau de lrsquoeacutelectrode relieacutee agrave la borne positive 1deg) Quelle est la nature de ce gaz 2deg) Donner la nature et le volume du gaz recueilli dans lrsquoautre eacutelectrode 3deg) Comment appelle- t- on cette eacutelectrode 4deg) Comment identifie-t-on expeacuterimentalement ces deux gaz recueillis 5deg) Calculer la masse drsquoeau apregraves deacutecomposition si lrsquoexpeacuterience est faite dans les conditions ougrave 073 g de dihydrogegravene occupe un volume de 112 L Exercice 8 1) On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant 10g drsquohydrogegravene et 100g drsquooxygegravene apregraves lrsquoeacutetincelle et refroidissement

a) Quelles sont la nature et la masse du gaz restant b) Quelle est la masse drsquoeau obtenue

2) a) Calculer le volume drsquohydrogegravene neacutecessaire pour faire disparaicirctre 200ml drsquooxygegravene b) quel est le volume de vapeur drsquoeau obtenu Exercice 9 On met ensemble dans un erlenmeyer de lrsquoeacutethane du meacutethoxymeacutethane du benzegravene et du meacutethanol Apregraves agitation le milieu ne preacutesente aucune surface de seacuteparation crsquoest-agrave-dire ils se meacutelangent parfaitement 1deg) Que peut-on dire de ces quatre liquides 2deg) Quelle est la nature du meacutelange ainsi constitueacute 3deg) Deacutefinir ce type de meacutelange et citer deux autres exemples de mecircme nature 4deg) On se propose de seacuteparer les quatre liquides par distillation adeg) Deacutecrire le processus de la seacuteparation bdeg) Quel est le liquide qui sera recueilli le premier comme distillat Justifier 5deg) On deacutesire proceacuteder maintenant agrave la seacuteparation de ces quatre liquides par congeacutelation Quel est le premier liquide agrave reacutecupeacuterer sous forme de cristaux Justifier Donneacutees Tempeacuterature drsquoeacutebullition des quatre liquides

Liquide Meacutethanol Ethane Benzegravene Meacutethoxymeacutethane

T eacutebullition (degC) ndash 98 65 80 ndash 24

Exercice 10 On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant dans lrsquoeudiomegravetre 100 cm3 drsquoair et 100 cm3 drsquohydrogegravene mesureacutes dans les conditions normales de tempeacuterature et de pression On suppose que dans ces conditions 1 volume drsquoair donne 15 de volume drsquooxygegravene et 45 de volume drsquoazote En admettant que apregraves passage de lrsquoeacutetincelle eacutelectrique et refroidissement la tempeacuterature et la pression redeviennent normales

1) quel est le volume de gaz restant dans lrsquoappareil 2) quelle est la masse drsquoeau liquide formeacutee sachant que dans les conditions de lrsquoexperience 2g drsquohydrogene occupent 224

litres et 32g drsquooxygegravene occupent 224 litres Exercice 11 Dans un eudiomegravetre contenant un volume V = x cm3 dun meacutelange gazeux de dihydrogegravene et de dioxygegravene on fait passer une eacutetincelle eacutelectrique

Apregraves explosion et retour aux conditions initiales on constate que les 120785

120786 du volume initial disparaissent et il reste un gaz

dans leudiomegravetre qui entretient la combustion 1- Donner la nature du gaz reacutesiduel et son volume en fonction de x 2- Deacuteterminer la composition du meacutelange gazeux initial en fonction de x

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ELEMENTS ATOMES CLASSIFICATION PERIODIQUE

Exercice 1 Soient les nucleacuteides caracteacuteriseacutes par les couples (Z A) M(816) B(1224) C(2654) D(818) E(1226) F(2454) 1) Identifier les nucleacuteides qui sont des isotopes 2) Repreacutesenter tous les nucleacuteides par leur symbole et donner leur nom 3) Donner leurs compositions

Exercice 2 Un atome de platine (Pt) comporte 78 eacutelectrons et 117 neutrons

1) 11 Deacuteterminer son numeacutero atomique Z et son nombre de masse A

12 Ecrire le symbole du noyau correspondant

2) En deacuteduire la masse de lrsquoatome de platine (Pt)

3) Soient les cinq noyaux 119927119955120787120791120783120786120783 119927119957120789120790

120783120791120786 119927119950120788120783120783120786120787 119927119958120791120786

120784120786120786 et 119927119957120789120790120783120791120790 Quels sont les noyaux isotopes du preacuteceacutedent

4) On considegravere lrsquoion eacutetain IV (Sn4+) correspondant au noyau 119930119951120787120782120783120783120791

41 Srsquoagit-il drsquoun anion ou drsquoun cation Justifier

42 Donner la composition du noyau de cet ion

43 Combien cet ion a-t-il drsquoeacutelectrons

Donneacutees Masse drsquoun nucleacuteon mnuc = 16710-27 kg Masse de lrsquoeacutelectron me = 9110-31 kg Exercice 3

On considegravere les ions 119935120784+ 119936120784minus et les atomes Z et W Les eacuteleacutements Z et W appartiennent agrave la deuxiegraveme peacuteriode du tableau de classification peacuteriodique

1) Z est un gaz rare Ecrire la formule eacutelectronique de Z puis celle de X et de Y (Z 119935120784+ 119936120784minus ont la mecircme formule eacutelectronique)

2) Preacuteciser la place de lrsquoeacuteleacutement X

3) W a pour scheacutema de Lewis 119934ሶ Deacuteduire le nombre de charge de W

4) Deacuteterminer le nombre drsquoeacutelectrons contenus dans lrsquoion 119936120784minus et dans lrsquoatome Y Exercice 4 1) La structure eacutelectronique drsquoun atome srsquoeacutecrit (K)2(L)8(M)7 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode du tableau de la

classification appartient lrsquoeacuteleacutement correspondant 2) Un eacuteleacutement se trouve dans le tableau de classification agrave lrsquointersection de la sixiegraveme colonne et de la quatriegraveme

peacuteriode

21 Peut-on deacuteterminer avec certitude son numeacutero atomique

22 Peut-on deacuteterminer le nombre de masse de lrsquoeacuteleacutement

3) Le krypton (gaz rare) appartient agrave la peacuteriode IV Quel est son numeacutero atomique

4) Un nucleacuteide inconnu est symboliseacute par 119935120783120786120784120790

41 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode appartient cet eacuteleacutement

42 Donner la structure eacutelectronique de lrsquoatome correspondant

Exercice 5

Lrsquoatome drsquoun eacuteleacutement X agrave identifier a pour repreacutesentation de Lewis dans lrsquoeacutetat fondamental 119935ሶ 1) Combien drsquoeacutelectrons a-t-il sur sa couche externe 2) Sachant que cette couche est la couche L deacuteterminer le numeacutero atomique de X et eacutetablir la formule eacutelectronique

complegravete de son atome Identifier X par son nom et son symbole Exercice 6

On donne le rayon du noyau de lrsquoatome drsquoaluminium r = 10010-13 m Le rayon de lrsquoatome drsquoaluminium 119912119949120783120785120784120789 est

R = 15010-10 m Masse du neutron mN = 10087u Masse du proton mP = 10073u Masse de lrsquoeacutelectron me- = 05510-

3u 1) Comparer la masse de lrsquoatome agrave celle du noyau 2) Comparer le volume de lrsquoatome agrave celui du noyau 3) On dit que lrsquoatome preacutesente une structure lacunaire Est-ce justifieacute

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Donneacutees Lrsquouniteacute de masse atomique 1u = 16610-27 kg Volume drsquoune sphegravere V = 120786

120785120645R3

Exercice 7 Partie A Lrsquoatome drsquoun eacuteleacutement a pour reacutepartition eacutelectronique (K)x (L)y (M)t avec x y et t des entiers naturels non nuls La masse totale des protons dans son noyau atomique est mTp = 217110-23 g

1) 21 Deacuteterminer son nombre de charge Z

12 En deacuteduire les valeurs de x y et t

13 De quel eacuteleacutement srsquoagit-il Donner sa structure de Lewis et sa valence

2) Donner la place et le nom de famille chimique de lrsquoeacuteleacutement dans le tableau de la classification peacuteriodique restreinte

3) 31 Enoncer la regravegle de lrsquooctet

32 Quel type drsquoion lrsquoatome de cet eacuteleacutement a tendance agrave donner

33 Deacuteterminer la charge globale du noyau de cet ion

4) Repreacutesenter le scheacutema de Lewis de lrsquoion et donner sa valence Donneacutees Extrait du tableau de la classification peacuteriodique 11Na 12Mg 13Al 14Si Masse drsquoun proton mp = 16710-27 kg Valeur de la charge eacuteleacutementaire e = 1610-19 C

Partie B Un anion possegravede globalement une charge eacuteleacutementaire et 18 neutrons lrsquoatome correspondant agrave cet ion appartient agrave la troisiegraveme peacuteriode du tableau de la classification peacuteriodique 1) Deacuteterminer la structure eacutelectronique de cet atome et celle de lrsquoion 2) En deacuteduire la colonne et le nom de famille de cet eacuteleacutement 3) Donner la composition du noyau de lrsquoatome et celle de lrsquoion 4) Repreacutesenter les scheacutemas de Lewis et donner les valences de lrsquoatome et de lrsquoion 5) Deacuteterminer la charge globale du noyau de lrsquoion

Exercice 8 Lrsquoeacuteleacutement magneacutesium possegravede trois isotopes On donne ci-apregraves les abondances relatives de chacun deux

119924119944120783120784120784120786 79 119924119944120783120784

120784120787 10 119924119944120783120784120784120788 11

1- Quel est lisotope le plus abondant 2- Donner la composition de latome isoleacute de chaque isotope 3- Les structures eacutelectroniques des trois isotopes sont-elles identiques Justifier la reacuteponse 4- Quel ion monoatomique forme leacuteleacutement magneacutesium 5- Indiquer trois compositions possibles pour lrsquoion magneacutesium

Exercice9 Un atome dun eacuteleacutement X a pour formule eacutelectronique (K)x(L)Y(M)t 1 Quels sont les valeurs de x et y Justifier

2 Sachant que 119962

120784 = 2t - x calculer t En deacuteduire le numeacutero atomique Z de leacuteleacutement X Identifier X par son symbole et

son nom 3 Dans quelle peacuteriode et dans quelle colonne du tableau de classification peacuteriodique se trouve leacuteleacutement X Justifier votre reacuteponse Donner son scheacutema de 1048757ewis 4 Quel ion a-t-il tendance agrave donner 5 Sachant que la masse dun atome de X est 450910-26kg (masse des eacutelectrons est neacutegligeable) et que mpasympmnasymp 16710-27kg Calculer son nombre de masse et repreacutesenter le noyau de cet eacuteleacutement 6 Le nuage eacutelectronique de lion provenant dun atome X a une charge Q= -1610middot18CDeacuteterminer le nombre deacutelectrons contenus dans le nuage eacutelectronique de lion 7 Ecrire sa structure eacutelectronique et donner son scheacutema de Lewis

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LIAISONS CHIMIQUES

Exercice 1 1) Donner les structures de Lewis des atomes suivants C (Z=6) O (Z=8) Cl (Z=17) H (Z= 1) S (Z = 16) 2) Ecrire les formules de Lewis deacuteveloppeacutees et semi-deacuteveloppeacutees des moleacutecules suivantes

C2H6O C2H4O2 C2H4Cl2O CH4O C2H4 N2O2 CH2Cl2 C2H2 HClO CO2 C3H4 SOCl2 C2H4O C3H6 CH5N C3H4 C3H6O EXERCICE 2 Dans la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene HnS lrsquoatome de soufre est lieacute agrave chaque atome drsquohydrogegravene par une liaison covalente 1- Deacuteterminer n sachant que le scheacutema de Lewis du soufre est identique agrave celui de lrsquooxygegravene et que tous les atomes engageacutes dans la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene ont leur couche externe satisfaisant agrave la regravegle de lrsquooctet et du duet 2- Donner la repreacutesentation de Lewis de la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene Exercice 3 Donner la formule statistique des composeacutes ioniques suivants a) Chlorure drsquoaluminium (Al3+ Cl -) b) nitrate de plomb (Pb2+ 119925119926120785

minus ) c) Aceacutetate de cobalt (Co3+ C2H3119926120784minus ) d) Carbonate

de calcium (Ca2+ C119926120785120784minus ) e) Hydroxyde de sodium (Ag+ PO4

3-) Exercice 4 Donner les noms et preacuteciser les ions constituants les composeacutes ioniques suivants Fe2O3 ZnSO4 Na2CO3 Ca(OH)2 CuNO3 Fe(OH)3 Cu2SO4 Al2O3 FeO Fe(NO3)2 Ag2O Al2(SO4)3 Mg(NO3)2 LiCO3 Na2SO4 Exercice 5

1) La moleacutecule drsquoacide propanoique est formeacutee de 3 atomes de carbone 6 atomes drsquohydrogegravene et 2 atomes drsquooxygegravene Ecrire sa formule brute Ecrire deux formules deacutevellopeacutees isomegraveres de lrsquoacide propanoique

2) Rappeler les structures de Lewis des atomes drsquohydrogegravene de carbone et drsquoazote Donner les structures de Lewis et les formules deacuteveloppeacutees des moleacutecules suivantes

a) CH3NO b) N2 c) HCN d) CH2O2 3) Pour chacun des composeacutes ioniques suivants identifier lrsquoanion et le cation puis donner du composeacute a) Fe2(SO4)3 b)

ZnO 4) Donner la formule statistique et la formule ionique de chacun des composeacutes ioniques suivants oxyde drsquoaluminium

chlorure de magnesium Exercice 6 Donner les formules ioniques et statiques du nitrate de plomb phosphate drsquooxonium sulfate drsquoaluminium nitrate drsquooxonium sulfate de plomb et phosphate drsquoaluminium Exercice7 A -Compleacuteter le tableau ci-dessous en ajoutant soit la formule statistique du solide ionique comportant ces ions soit la formule de lrsquoanion ou soit la formule du cation qui le compose

Cation Anion

Na+

Ca2+ Zn2+

Cl- AlCl3

Al2(SO4)3

NO3-

PO43-

B-Quelles sont les formules statistiques des solides ioniques suivants 1deg) Chlorure drsquoargent nitrate drsquoargent 2deg) Sulfate de potassium permanganate de potassium phosphate de baryum et dichromate de potassium Les ions agrave utiliser sont Cl-(ion chlorure) NO3

-(ion nitrate) SO42-(ion sulfate) K+ (ion potassium) Ag+ (ion argent) Ba2+

(ion baryum) PO43-(ion phosphate) MnO4

-(ion permanganate Cr2O72-(ion dichromate)

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Exercice 8 La maille du chlorure de potassium KCl est du mecircme type que celle du chlorure de sodium les ions K+ prenant la place des ions Na+ 1) En vous inspirant de la maille de chlorure de sodium faites un dessin de la maille

du chlorure de potassium Cette maille cubique a pour arecircte a = 628 pm les ions chlorure en occupent les sommets et les centres des faces

2) Montrer agrave lrsquoaide drsquoun dessin dans le plan qursquoil existe une relation entre lrsquoarecircte a de la maille et les rayons des ions preacutesents Les ions potassium et chlorure sont assimilables agrave des boules rigides de rayons respectifs r+ et r- celles-ci sont en contact le long drsquoune arecircte En deacuteduire la valeur du rayon r- de lrsquoion Cl- sachant que le rayon r+ de lrsquoion K+ vaut 133 pm

Donneacutees Nom et formule de quelques ions

Cations formules Anions Formules

Ion fer II Fe2+ Ion sulfure S2-

Ion fer III Fe3+ Ion sulfate SO42-

Ion aluminium Al3+ Ion nitrate NO3-

Ion cuivre II Cu2+ Carbonate CO32-

Ion zinc Zn2+ Hydrogeacutenocarbonate HCO3-

Ion sodium Na+ Ion chlorure Cl-

Ion calcium Ca+ Oxyde O2-

Ion potassium K+ Hydroxyde OH-

Ion hydronium H3O+ Ion dichromate Cr2O72-

Ion magneacutesium Mg2+ Ion permanganate MnO4-

Ion argent Ag+ Ion phosphate PO43-

Ion baryum Ba2+

Ion ammonium NH4+

FORMULES ET NOMS DE QULQUES COMPOSES IONIQUES

Habituellement on nomme un composeacute ionique en premier par son non ion neacutegatif par contre lrsquoeacutecriture de sa formule

se fait en premier par lrsquoion neacutegatif

Formule ionique Formule statistique Nom

(Na+ Cl-) NaCl Chlorure de sodium

(Ag+ Cl-) AgCl Chlorure drsquoargent

(Cu2+ 2Cl-) CuCl2 Chlorure de cuivre II (cuivrique)

(Cu+ Cl-) CuCl Chlorure de cuivre I (cuivreux)

(Fe2+ 2Cl-) FeCl2 Chlorure de fer II (ferreux)

(Fe3+ 3Cl-) FeCl3 Chlorure de fer III (ferrique)

(NH4+ Cl-) NH4Cl Chlorure drsquoammonium

(Ca2+ 2Cl-) CaCl2 Chlorure de calcium

NITRATES NO3-

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Formule ionique Formule statistique Nom

(Ag+ NO3-) AgNO3 Nitrate drsquoargent

(K+ NO3-) KNO3 Nitrate de potassium

(Pb2+ 2NO3-) (PbNO3)2 Nitrate de plomb II

SULFATTES SO42-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Ba2+ SO42-) BaSO4 Sulfate de baryum

(Zn2+ SO42-) ZnSO4 Sulfate de zinc

(Cu2+ SO42-) CuSO4 Sulfate de cuivre II

(2Al3+ 3SO42-) Al2(SO4)3 Sulfate drsquoaluminium

(2NH4+ SO4

2-) (NH4)2SO4 Sulfate drsquoammonium

SULFURES S2-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Zn2+ S2-) ZnS Sulfure de zinc

(Pb2+ S2-) PbS Sulfure de plomb II

(2Cu+ S2-) Cu2S Sulfate de cuivre I

CARBONATES CO32-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Ca2+ CO32-) CaCO3 Carbonate de calcium (calcaire)

OXYDES O2-

Formule ionique Formule statistique Nom

(2Na+ O2-) Na2O Oxyde de sodium

(Mg2+ O2-) MgO Oxyde de magneacutesium

(2Al3+ 3O2-) Al2O3 Oxyde drsquoaluminium (alumine)

(Fe2+ O2-) FeO Oxyde de fer II

(2Fe3+ 3O2-) Fe2O3 Oxyde de fer III (rouille)

(Fe2+ 2Fe+ 4O2-) Fe3O4 Oxyde magneacutetique de fer

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MOLE ET GRANDEURS MOLAIRES

Exercice 1 Calculer les masses molaires des composeacutes suivants Ca(H2PO4)2 H2SO4 C6H12O6 C4H8 NH3 (NH4)4Fe(SO4)26H2O Al2(SO4)3 Exercice 2 Lrsquoeacuteleacutement lithium agrave lrsquoeacutetat naturel est formeacute par un meacutelange de deux nucleacuteides dont les pourcentages atomiques sont

les suivants 74 de 119923119946120788 et 926 de 119923119946

120789 Sachant que les masses drsquoune mole drsquoatome de ces nucleacuteides sont respectivement 60137 g et 70144 g Calculer la masse molaire atomique de lrsquoeacuteleacutement lithium naturel Exercice 3 Une moleacutecule de formule CxHy a pour atomiciteacute 10 et sa masse molaire est M = 54 gmol-1 Deacuteterminer la formule brute du composeacute Exercice 4 La nitroglyceacuterine est un explosif de formule C3H5O9N3 1) Calculer la masse molaire de la nitroglyceacuterine 2) Deacuteterminer sa composition centeacutesimale massique de chacun des eacuteleacutements preacutesents dans cette moleacutecule

Exercice 5 Un corps a pour formule CxHyO les coefficients x et y sont entiers Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de cette substance montre que les pourcentages en masse des eacuteleacutements C et H qursquoelle renferme sont C = 525 H = 130 1) Deacuteterminer le pourcentage en masse de lrsquooxygegravene En deacuteduire la masse molaire moleacuteculaire M de ce corps (M est

un nombre entier) 2) Calculer les valeurs des coefficients x et y

Exercice 6 1) On donne pour le fer masse molaire M = 56 gmol-1 masse volumique 120646 = 7800 kgm-3 Deacuteterminer le volume drsquoun morceau de fer de masse 150 g Quelle est la quantiteacute de matiegravere contenue dans ce morceau de fer 2) On donne pour lrsquoaluminium et le cuivre la masse molaire M et la masse volumique 120646 agrave lrsquoeacutetat solide Al 27 gmol-1 120646119912119949

=2700 kg m-3 Cu 635 gmol-1 120646119914119958=8900 kg m-3 Deacuteterminer pour chaque meacutetal le volume molaire (volume dune mole) agrave lrsquoeacutetat solide 3) On considegravere trois flacons qui contiennent agrave la mecircme

tempeacuterature et sous une mecircme pression un mecircme volume de gaz On a deacutetermineacute la masse de chaque gaz Les reacutesultats sont groupeacutes dans le tableau ci-dessous

Calculer la masse molaire de chaque gaz Deacuteterminer la quantiteacute de matiegravere de chaque gaz 4) En deacuteduire le volume molaire de chaque gaz

Quelle est la loi veacuterifieacutee par cette expeacuterience Enoncer cette loi C = 12 O=16 H=1 gmol-1 Exercice 7 Un composeacute organique qui ne contient que les eacuteleacutements carbone et hydrogegravene a pour masse molaire M = 42 gmol -1 Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de ce composeacute montre qursquoil renferme en masse six (6) fois plus de carbone que drsquohydrogegravene En deacuteduire la formule brute du composeacute eacutetudieacute Exercice 8 Un composeacute A ne contient que les eacuteleacutements carbones hydrogegravene et oxygegravene Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de ce composeacute montre que mc = 15mo et mc = 4mH mc mo et mH eacutetant les masses respectives de carbone de lrsquooxygegravene et de lrsquohydrogegravene contenues dans lrsquoeacutechantillon Sachant que la moleacutecule de A ne renferme qursquoun seul atome drsquooxygegravene 1) Deacuteterminer la formule de A 2) Calculer la masse molaire de A 3) Calculer le nombre de moles puis le nombre de moleacutecules contenues dans 115 g de A

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Exercice 9 Un ballon en verre fermeacute contient 40g de gaz dioxygegravene La tempeacuterature du gaz est 20degC et sa pression est 1013105Pa 1 Quelle est la quantiteacute de matiegravere de dioxygegravene dans le ballon 2 Quelle est la tempeacuterature absolue du gaz 3 Quel est le volume du gaz 4 On chauffe le ballon et son contenu La tempeacuterature atteint 50degC La variation du volume du ballon eacutetant

neacutegligeable deacuteterminer la nouvelle pression du gaz Exercice 10

Un ballon agrave parois eacutelastiques ne peut deacutepasser un volume de 30L sans eacuteclater On introduit dans ce ballon 20L dheacutelium He agrave 20degC et agrave une pression de 1013105Pa 1 Quelles sont la quantiteacute de matiegravere et la masse dheacutelium introduites dans le ballon 2 Le ballon est placeacute sous une cloche agrave vide On admet que la pression est la mecircme agrave linteacuterieur et agrave lexteacuterieur du

ballon et que la tempeacuterature est constante au cours de la transformation Quelle est la pression de lair sous la cloche au moment ougrave le ballon eacuteclate

3 Le mecircme ballon est lacirccheacute et seacutelegraveve agrave une altitude ougrave la tempeacuterature est de 15degC et la pression atmospheacuterique de 82104Pa Le ballon va-t-il eacuteclater (on suppose leacutegaliteacute des pressions agrave linteacuterieur et agrave lexteacuterieur du ballon)

Donneacutee M(He)=40gmol-1 Exercice 11 1) Calculer la masse volumique du dioxygegravene dans les conditions normales Deacuteterminer la densiteacute du dioxygegravene par

rapport agrave lrsquoair 2) On meacutelange 10 L de butane et 10 L de dioxygegravene Le volume obtenu est 20 L

21 Trouver la masse du meacutelange

22 Calculer la densiteacute du meacutelange

Les volumes sont mesureacutes dans les conditions normales Exercice 12 On meacutelange 10 L de dioxygegravene et 40 L de diazote pris dans les CNTP Le volume du meacutelange est 10 L La tempeacuterature du meacutelange est de 10deg C 1) Calculer la masse du meacutelange 2) Trouver la pression du meacutelange

Donneacutees C = 12gmol H = 1gmol O = 16gmol N = 14gmol Cl = 355gmol Exercice 13 Un professeur de Sciences Physiques trouve dans le laboratoire de son lyceacutee un flacon sans eacutetiquette contenant une substance solide de masse m = 460 g Pour deacuteterminer la nature de cette substance il procegravede agrave deux types danalyses

Une analyse qualitative lui permettant de deacuteterminer la preacutesence de trois eacuteleacutements chimiques dans la substance le carbone (C) lhydrogegravene (H) et loxygegravene (O)

Une analyse quantitative lui permettant de deacuteterminer la composition centeacutesimale massique du carbone et de lhydrogegravene dans la masse m de la substance C=26l H=435 Afin de deacuteterminer le nombre datomes de carbone dhydrogegravene et doxygegravene de la substance il eacutecrit sa formule brute sous la forme CxHyOz ougrave x y et z sont des entiers naturels non nuls Il reacutealise ensuite la sublimation de la masse m = 460 g de la substance dans les conditions ougrave la pression est P=498107 Pa et la tempeacuterature est t = 27degC A la fin du changement deacutetat physique il recueille un volume V = 500 cm3 de gaz supposeacute parfait

1) Calculer le pourcentage massique de loxygegravene 2) Est-ce que cette sublimation a eacuteteacute faite dans les conditions normales de tempeacuteratures et de pression (CNTP) Justifier 3) Deacuteterminer la quantiteacute de matiegravere de cette substance puis deacuteduire sa masse molaire et sa densiteacute 4) Deacuteterminer sa formule brute et proposer une formule deacuteveloppeacutee possible 5) Calculer le nombre de moleacutecules contenu dans cette substance

On donne M (H) = 1 gmol-1 M (C) = 12 g mol-1 M (0) = 16 g mol-1 constante des gaz parfaits R = 831 SI nombre drsquoAvogadro NA = 602102s mol-1

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REACTION CHIMIQUE EQUATION ndash BILAN

Exercice 1 Equilibrer les eacutequations suivantes

Exercice 3 Lrsquoaluminium reacuteagit avec lrsquooxyde de manganegravese MnO2 pour donner du manganegravese et de lrsquooxyde drsquoaluminium Al2O3

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan traduisant cette reacuteaction 2) Quelle est la masse drsquoaluminium neacutecessaire pour preacuteparer une masse de 1 kg de manganegravese

Exercice 4 On brucircle m = 5 g de soufre dans un flacon renfermant V =2L de dioxygegravene volume mesureacute dans les CNTP

1) Restera-t-il du soufre agrave la fin de la reacuteaction Si oui calculer la masse correspondante 2) Calculer la masse et le volume du produit obtenu

Exercice 5 On fait brucircler 20g drsquoun eacutechantillon de charbon de bois dans du dioxygegravene on obtient 616g de dioxyde de carbone

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan 2) Deacuteterminer le pourcentage de carbone pur contenu dans le morceau de charbon

Exercice 6 Le dioxyde de soufre peut ecirctre preacutepareacute par action de sulfure de fer (pyrite) sur le dioxygegravene Il se forme en mecircme temps de lrsquooxyde de fer Fe2O3

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction 2) Quel volume de dioxyde de soufre peut-on espeacuterer obtenir agrave partir drsquoune tonne de pyrite Calculer alors la masse et le

volume de dioxygegravene neacutecessaire Les volumes gazeux sont mesureacutes dans les CNTP 3) Le rendement de la reacuteaction est en reacutealiteacute eacutegal agrave 80 Calculer le volume de dioxyde de soufre effectivement obtenu agrave

partir drsquoune tonne de pyrite Exercice 7

1) La combustion dans du dioxygegravene de 224cm3 drsquoun corps pur gazeux de formule CnH2n + 2 a donneacute 176g de dioxyde de carbone et de lrsquoeau

11 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction

12 Trouver la formule brute de lrsquohydrocarbure

13 Ecrire les formules de Lewis et deacuteveloppeacutee de ce composeacute

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2) La combustion complegravete dans du dioxygegravene de 1 litre drsquoun hydrocarbure gazeux de formule CxHy a neacutecessiteacute 5 litres de dioxygegravene et a donneacute 3 litres de dioxyde de carbone

21 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction

22 Trouver la formule brute de lrsquohydrocarbure Volumes gazeux mesureacutes dans les CNTP

Donneacutees en gmol-1 M(C) = 12 M(H) = 1 M(O) = 16 M(Fe) = 56 Exercice 8 On meacutelange 1g de poudre drsquoaluminium et 6g de diiode I2 La reacuteaction est amorceacutee par quelques gouttes drsquoeau (catalyseur)

a) On donne Al (Z=13) et I est un halogegravene Trouver la formule du produit formeacute en vous aidant des repreacutesentations de Lewis des atomes drsquoaluminium et drsquoiode

b) Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction c) La reacuteaction srsquoarrecircte par manque drsquoun des reacuteactifs Lequel calculer la masse du produit formeacute d) Quelle est la masse restante du reacuteactif en excegraves

Donneacutees M(Al)=27gmol M(I)=127gmol Exercice 9 Une essence drsquoautomobile a une masse volumique de 700kg m-3 On la suppose constitueacutee uniquement drsquooctane C8H18

a) Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la combustion de lrsquooctane dans le moteur de lrsquoautomobile en supposant qursquoil se forme du dioxyde de carbone et de lrsquoeau

b) Le reacuteservoir drsquoessence drsquoune automobile a une capaciteacute de 50L Lorsque toute lrsquoessence qursquoil contient est consommeacutee calculer

La masse de vapeur drsquoeau et de dioxyde de carbone rejeteacutee dans lrsquoatmosphegravere

La masse du dioxygegravene consommeacute

La masse drsquoair qui a circuleacute dans les tubulures du moteur sachant qursquoen nombre de moles la composition de lrsquoair est 80 de diazote N2 et 20 de dioxygegravene O2 On donne en gmol les masses molaires atomiques H 1 C 12 N 14 O 16 Exercice 10 Un meacutelange des deux alcanes propane (C3H8) et butane (C4H10) est soumis agrave une combustion eudiomeacutetrique en preacutesence de 112 cm3 de dioxygegravene Apregraves la combustion et le refroidissement des produits il se produit 68cm3 dioxyde de carbone(C02) et de lrsquoeau

1) Ecrire les eacutequations des reacuteactions qui ont lieu

2) Deacuteterminer la composition du meacutelange des alcanes sachant que tous les volumes sont mesureacutes dans les mecircmes conditions de tempeacuterature et de pression On donnera le volume de chacun des alcanes ainsi que le pourcentage (en quantiteacute de matiegravere) de chacun drsquoeux dans le meacutelange Exercice 11 On dispose drsquoun meacutelange drsquooxyde de fer II FeO et drsquooxyde de Fer III Fe2O3 de masse totale m=897g On fait reacuteagir ce meacutelange agrave haute tempeacuterature avec du dihydrogegravene Il se forme alors du Fer et de lrsquoeau

1) Ecrire les eacutequations bilan des deux reacuteactions 2) On obtient 292g drsquoeau et les deux oxydes ont disparu Deacuteterminer la composition initiale du meacutelange crsquoest-agrave-dire les

masses des deux oxydes

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GENERALITES SUR LES SOLUTIONS AQUEUSES

Donneacutees en gmol-1 M(C) = 12 M(H) = 1 M(O) = 16 M(Fe) = 56 M(Al) = 27 M(S) = 32 M(Na) = 23 M(N) = 14 M(Ca) = 40 M(Cl) = 355 Exercice 1 1) Donner les noms des ions suivants K+ Mg2+ Al3+ O2- SO4

2- H3O+ MnO4- Cr2O7

2- 2) Donner les formules des composeacutes ioniques dont les noms sont chlorure de potassium chlorure de magneacutesium

oxyde de magneacutesium carbonate drsquoaluminium nitrate drsquoargent Exercice 2 1) Quelle masse de sulfate drsquoaluminium Al2(SO4)3 faut-il dissoudre dans de lrsquoeau pour obtenir 500 cm3 drsquoune solution

de concentration 002 mol L-1 en ion Al3+ 2) Quelle est alors la valeur de la concentration en ion sulfate

Exercice 3 1) On dissout 5 g de cristaux de chlorure de sodium dans de lrsquoeau On complegravete par de lrsquoeau le volume agrave 500 mL

Trouver la concentration molaire C de la solution Calculer [Na+] et [Cl-] 2) On dispose de 200 mL drsquoune solution de sulfate de sodium de concentration molaire C = 210-2 molL-1

ndash Calculer la masse de sulfate de sodium Na2SO4 contenue dans la solution ndash Calculer [Na+] et [SO4

2-] Exercice 4 1) On dissout sans variation de volume 342 g de sulfate drsquoaluminium dans 500 mL drsquoeau

ndash Calculer la concentration massique puis la concentration molaire C de la solution ndash Calculer les concentrations molaires des ions aluminium et sulfate

2) On preacutepare 250 mL de solution de sulfate de potassium en dissolvant dans lrsquoeau 435 g de solide ionique K2SO4

ndash Calculer la concentration molaire de chacun des ions preacutesents en solution ndash Quel volume drsquoeau faut-il ajouter aux 250 mL de la solution preacuteceacutedente pour obtenir une solution telle que lrsquoon

ait [SO42-] = 002 molL Exercice 5 Une solution A de volume VA = 05 L contient 012 mol de nitrate de sodium Une solution B de volume VB = 15 L a eacuteteacute obtenue par dissolution dans lrsquoeau de 125g de nitrate de calcium solide ionique de formule Ca(NO3)2 1) On preacutelegraveve agrave la pipette 10 cm3 de la solution A Calculer le nombre de moles de chacun des ions preacutesents dans

cette prise drsquoessai 2) On meacutelange dans une fiole jaugeacutee 10 cm3 A 20 cm3 de la solution B et on complegravete avec de lrsquoeau jusqursquoagrave ce que

le volume total soit de 100 cm3 Calculer la concentration de chacun des ions dans cette derniegravere solution On donne masses molaires en gmol-1 nitrate de sodium 85 nitrate de calcium 164 Exercice 6

Compleacuteter le tableau

Formule C ( molL-1) [anion] (molL-1) [cation] (molL-1)

MgSO4 0035

CaCl2 0104

Na2CO3 027

Na3PO4 0063

FeCl3 057

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SOLUTIONS AQUEUSES ACIDES

Exercice 1 Questions des cours 1-1 Parmi des produits drsquousage courant utiliseacutes comme boissons condiments ou produits drsquoentretien meacutenager que vous reconnaissez distinguer ceux qui correspondent agrave des solutions acides 1-2 Rappeler leurs couleurs prises avec un indicateur coloreacute de votre choix 2-1 Que peut-on mettre en eacutevidence expeacuterimentalement lors de la dissolution du chlorure drsquohydrogegravene dans lrsquoeau 2-2 Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction qui accompagne cette mise en solution du chlorure drsquohydrogegravene dans lrsquoeau 3- Le chlorure drsquohydrogegravene est-il un composeacute ionique ou moleacuteculaire 4- Que se passe t-il quand on verse du nitrate drsquoargent dans une solution drsquoacide chlorhydrique 5-1 Peut-on identifier un acide au laboratoire en le goucirctant ou en le touchant 5-2 Que faut-il faire dans le cas eacutecheacuteant Exercice 2 Le gaz chlorure drsquohydrogegravene est un composeacute moleacuteculaire formeacute drsquoun atome drsquohydrogegravene et drsquoun atome de chlore il est obtenu en faisant reacuteagir agrave chaud de lrsquoacide sulfurique sur du chlorure de sodium On le recueille dans un flacon en plastique par deacuteplacement drsquoair 1- Ecrire la formule du gaz chlorure drsquohydrogegravene 2- Donner le scheacutema du montage 3- Comment pouvez-vous vous assurer que le flacon est entiegraverement rempli 4- Rappeler les proprieacuteteacutes du gaz chlorhydrique Exercice 3 Texte Scientifique solution acide et solution basique Preacuteparation des solutions drsquoinfusion drsquooseille du jus de citron du jus de tamarin de solution de lessive de cendre Mettons deux centimegravetres cubes de chaque substance dans un tube agrave essai Dans chaque tube versons quelques gouttes de BBT Nous disposons de deux tubes agrave essai lrsquoun contenant de lrsquoacide chlorhydrique et lrsquoautre de lrsquoeau distilleacutee avec chacun quelques gouttes de BBT Les tubes contenant lrsquoacide chlorhydrique la solution drsquoinfusion drsquooseille du jus de citron du jus de tamarin virent au jaune avec le BBT Le tube contenant la solution de lessive de cendre donne une coloration bleue avec le BBT tandis que lrsquoeau distilleacutee reste verte avec le BBT Questions 1- Que signifie BBT 2- Le titre du texte est-il conforme Si non ameacuteliorer ce titre 3- Comment preacutepare-t- on la solution drsquoinfusion drsquooseille le jus de citron 4- Comment preacutepare-t- on la solution drsquoacide chlorhydrique agrave partir drsquoune solution commerciale tregraves concentreacutee 5- Relever les solutions acides citeacutes dans ce texte

Exercice 4

1- Une solution de volume V = 250 mL est obtenue en dissolvant 12 mmol de saccharose dans de lrsquoeau Quelle est la

concentration molaire de saccharose 2- Quelle est la quantiteacute drsquoacide benzoiumlque contenue dans un volume V = 23 mL drsquoune solution drsquoacide benzoiumlque agrave la

concentration molaire C = 1510-2 molL-1 Exercice 5 1-1 Un adolescent doit absorber 75 mg de vitamine C de masse molaire M = 176 g mol par jour Quelle est la quantiteacute de vitamine C correspondante 1-2 Un jus de fruit contient de la vitamine C agrave la concentration molaire C = 23 mmolL-1Quel volume de jus de fruit un adolescent doit-il boire dans la journeacutee pour absorber sa quantiteacute quotidienne de vitamine C 2) Les boissons au cola contiennent de lrsquoacide phosphorique H3PO4 Leur concentration molaire en acide phosphorique est de lrsquoordre de 15 mmolL-1 Quelle est la concentration massique en acide phosphorique Exercice 6 1- Les boissons au cola contiennent de lrsquoacide phosphorique H3PO4 Leur concentration molaire en acide phosphorique

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est de lrsquoordre de 15 mmolL-1 Quelle est la concentration massique en acide phosphorique

2- Lrsquohextril est une solution de bain de bouche Le principe actif de ce meacutedicament est lrsquohexeacutetidine de formule brute

C21H45N3 Calculer sa concentration molaire sachant que sa concentration massique est 1 gL-1

Exercice 7

On a un meacutelange sous forme de poudre de cuivre de zinc et daluminium On ajoute de lacide chlorhydrique en excegraves agrave 105 g de ce meacutelange Apregraves reacuteaction il reste un reacutesidu solide de 24 g et le gaz qui sest deacutegageacute lors de lattaque par lacide occupe un volume de 566 L

1- Ecrire les eacutequations entre lacide chlorhydrique les meacutetaux attaquables

2- Quelle est la nature du gaz deacutegageacute Justifier votre reacuteponse

3- Calculer la composition du meacutelange en pourcentage massique

On donne M(Cu)=635 M(Al)=27 M(Zn)=654 g mol-1 volume molaire 224 Lmol-1 on rappelle que lrsquoacide nrsquoattaque pas le cuivre Exercice 8 1) Rappeler quelques consignes de seacutecuriteacute sur la consommation et lrsquoutilisation des produits acides 2) A quels ions sont dues les proprieacuteteacutes acides drsquoune solution 3) A 20degC 1 litre drsquoeau peut dissoudre 475L de chlorure drsquohydrogegravene si la dissolution srsquoeffectue sans variation de volume (Vm = 24 Lmol-1) 3-a) Calculer la concentration de la solution (H+ Cl-) 3-b) En deacuteduire la concentration des ions responsables agrave lrsquoaciditeacute de cette solution 3-c) Quelle la concentration des ions qui preacutecipite avec le nitrate drsquoargent

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SOLUTIONS AQUEUSES BASIQUES

Exercice1 1 Recopier et compleacuteter les phrases suivantes a) Dans une solution aqueuse dhydroxyde de sodium lion responsable de la basiciteacute est lion __________ lion __________ est lion Na+ b) Il faut toujours refermer un flacon de pastilles de soude et le conserver dans un endroit sec car ces pastilles absorbent lhumiditeacute de lair elles sont donc __________ Elles sont aussi deacuteliquescentes car les pastilles se __________ lentement dans cette humiditeacute c) Lhydroxyde de sodium est un produit corrosif car il peut exercer une action destructrice sur les __________ __________ Il faut donc porter des __________ pour le manipuler d) La solution dhydroxyde de sodium conduit le courant eacutelectrique Elle contient donc des __________ Lors de la dissolution leau a totalement __________ les moleacutecules dhydroxyde de sodium selon leacutequation bilan NaOH rarr ________ + ________ e) La solution de kheacutemeacute est une solution __________ car si on y ajoute quelques gouttes de __________ elle prend une coloration rose violaceacutee 2 Reacutepondre par vrai ou faux les phrases suivantes a) En preacutesence de BBT la solution de cendre prend la couleur bleue b) Les proprieacuteteacutes basiques de la soude sont dues aux ions Na+ c) Le cuivre et les ions hydroxyde forment un preacutecipiteacute bleu d) En meacutelangeant une solution de sulfate de zinc avec un tregraves gros excegraves de soude on obtient une solution e) En preacutesence de BBT le meacutelange formeacute de 1 mL dacide chlorhydrique deacutecimolaire et de 10 mL de soude molaire est bleu 3 Recopier les propositions justes et corriger celles qui sont fausses a) En meacutelangeant une solution de nitrate de cuivre et une solution de chlorure dhydrogegravene on obtient un preacutecipiteacute bleu dhydroxyde de cuivre b) Pour preacuteparer 1L de solution de soude agrave 01 molL-1 (deacutecimolaire) Abdoulaye pegravese 04g dhydroxyde de sodium exempt dhumiditeacute Il les introduit dans une fiole jaugeacutee de 1 L et complegravete jusquau trait de jauge avec de leau distilleacutee c) En meacutelangeant une solution de sulfate de fer (III) et une solution dammoniaque on obtient un preacutecipiteacute vert dhydroxyde de fer (III) d) En introduisant un excegraves de sulfate de zinc dans une solution dilueacutee de kheacutemeacute on obtient un abondant preacutecipiteacute blanc La solution de kheacutemeacute contient donc des ions OH- qui forment avec les ions Zn(II) un preacutecipiteacute de formule Zn(OH)2 e) En preacutesence de pheacutenolphtaleacuteine le liquide de batterie prend une coloration violette Si on ajoute 10 mL de solution de kheacutemeacute concentreacutee agrave 1 mL de liquide de batterie dilueacute en preacutesence de pheacutenolphtaleacuteine on obtient une solution incolore Exercice2

3- Votre professeur vous donne deux flacons A et B sans eacutetiquette contenant des solutions incolores et vous demande de les reconnaicirctre Pour cela il vous fait reacutealiser les tests suivants a) Donner le nom de la solution A en expliquant comment vous ecirctes arriveacute agrave cette conclusion

b) Donner le nom de la solution B en expliquant comment vous ecirctes arriveacute agrave cette conclusion 4- Sur les marcheacutes du Seacuteneacutegal on trouve un produit appeleacute kheacutemeacute Il se preacutesente sous la forme deacutecailles blanches et

est fortement corrosif Il est utiliseacute pour fabriquer du savon et comme produit de nettoyage a) Vous voulez preacuteparer 500 mL de solution aqueuse agrave 4 gL-1 de kheacutemeacute (solution A) Encadrer parmi la liste dappareils suivants ceux qui vous seront neacutecessaires balance ndash pipette de 5 mL ndash ballon rond de 500 mL ndash fiole jaugeacutee de 05L ndash entonnoir ndash pissette ndash fiole jaugeacutee de 100mL ndash gants de protection ndash spatule ndash eacuteprouvette gradueacutee de 1 L Deacutecrivez le mode opeacuteratoire de la dissolution b) Le marchand affirme que le kheacutemeacute est de la soude Proposez deux tests qui vont vous permettre de veacuterifier cette affirmation

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c) En supposant que laffirmation du marchand est vraie calculer la concentration molaire de la solution A d) Pour veacuterifier si le kheacutemeacute est de lhydroxyde de sodium pur Michel propose dintroduire assez de solution de sulfate de cuivre pour preacutecipiter tous les ions OH- contenus dans 100 mL de solution A puis de peser le preacutecipiteacute sec - Ecrire leacutequation bilan traduisant la reacuteaction de preacutecipitation - La masse de preacutecipiteacute obtenue apregraves filtration et seacutechage est m = 035 g Le kheacutemeacute est-il de lhydroxyde de sodium pur 3- Au cours dun repas Marcel affirme que le jus de bissap blanc quil est en train de boire est plus acide que le jus de tamarin que boit Demba Demba nest pas daccord Pour trancher ce diffeacuterend ils amegravenent les deux solutions au laboratoire et procegravedent au test suivant - Ils introduisent 50 mL de bissap blanc dans un beacutecher A et 50 mL de jus tamarin dans un beacutecher B Ils ajoutent 5 gouttes de BBT et 50 mL de solution de soude dilueacutee La solution contenue dans le beacutecher A se colore en vert alors que la solution contenue dans le beacutecher B se colore en bleu Ils en concluent que Marcel avait raison Justifier cette affirmation Donneacutees Masses molaires en gmol-1 H 1 - O 16 - Na 23 - Cu 635 Exercice3 On meacutelange -100mldrsquoune solution de soude 10-2molL-1 -et 200ml de solution drsquohydroxyde de calcium 10-3molL-1 Faites lrsquoinventaire des diffeacuterentes espegraveces en solution calculer les concentrations molaires respectives Exercice 4 On dispose de 5 mL drsquoune solution de potasse KOH Elle renferme en masse 25 de potasse pure Sa densiteacute par rapport agrave lrsquoeau est d = 13

1) Calculer la concentration molaire C de la solution On dilue la solution preacuteceacutedente agrave 15 litre Calculer la concentration molaire Crsquo de la nouvelle solution

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NOTION DE PH INDICATEURS COLORES

Exercice 1 Deacuteterminer les pH des solutions suivantes a) Acide chlorhydrique de concentration 210-2 molL-1 b) Acide nitrique de concentration 4510-3 molL-1 c) Soude de concentration 510-2 molL-1 d) Potasse de concentration 3110-4 molL-1 Les solutions sont prises agrave 25oC Exercice 2 La concentration des ions hydroxyde dans une solution aqueuse est eacutegale agrave 10-4molL-1 Calculer 1) La concentration des ions hydronium 2) Le pH de cette solution 3) Quelle est la couleur prise dans cette solution par - le BBT - la pheacutenolphtaleacuteine - lrsquoheacutelianthine Exercice 3 On dispose drsquoune solution de soude ( Na + + HO ndash ) de concentration de pH = 12 1 Calculer 11la concentration des ions oxonium 12 la concentration des ions hydroxyde 2 On veut diluer cette solution pour obtenir une solution agrave pH = 11 Pour cela on prend un volume v1 = 50 mL de la solution concentreacute et on ajoute de lrsquoeau Quel volume drsquoeau faut-il ajouter Exercice 4 Les questions sont indeacutependantes 1 A 60degC le pH de lrsquoeau pure est 65 Calculer les concentrations des ions hydronium et hydroxyde agrave cette tempeacuterature Calculer le produit ionique de lrsquoeau agrave cette tempeacuterature

2 A 50degC le produit ionique de lrsquoeau est 5610-14 Trouver agrave cette tempeacuterature le pH de lrsquoeau pure Exercice 5 Les questions sont indeacutependantes 1 A la tempeacuterature de 37 degC le pK e est eacutegal agrave 1372 a) Quel est le pH drsquoune solution neutre agrave cette tempeacuterature b) Un sang de pH eacutegal agrave 739 est-il neutre 2 A 10cm3 drsquoune solution de chlorure drsquohydrogegravene on ajoute 40cm3 drsquoeau et on obtient alors une solution de pH=27 Quelle est la concentration de la solution de chlorure drsquohydrogegravene initiale 3 on meacutelange 20cm3 drsquoune solution chlorhydrique de pH=31 avec 10cm3 de solution chlorhydrique de pH=23 Deacuteterminer le pH du meacutelange obtenu Exercice 6 Pour eacutevaluer le pH dune solution aqueuse (S) on effectue divers preacutelegravevements agrave lrsquoaide de beacutechers On ajoute ensuite dans chacun des beacutechers un indicateur coloreacute On obtient les reacutesultats suivants

Heacutelianthine Bleu de bromocreacutesol

Bleu de bromothymol

rouge de meacutethyle

couleur de la solution orange vert jaune orange

1) Evaluer le pH de la solution (S) en utilisant les reacutesultats ci-dessus et le tableau suivant

Indicateur Teinte Zone de virage Teinte

Heacutelianthine rouge 31 - 44 jaune

Bleu de bromocreacutesol jaune 38 - 54 bleu

Bleu de bromothymol jaune 60 ndash 76 bleu

rouge de meacutethyle rouge 42 ndash 62 jaune

2) Lrsquoutilisation de lrsquoun des indicateurs coloreacutes est superflue Quel est cet indicateur Expliquer 3) Apregraves deacutetermination du pH de la solution agrave lrsquoaide drsquoun pH-megravetre on calcule la valeur de la concentration en ions hydroxyde On trouve [OH-] = 210-10 molL-1 Quelle est la valeur mesureacutee du pH de la solution (S) Cette valeur est-elle en accord avec le reacutesultat obtenu agrave lrsquoaide des indicateurs coloreacutes

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hp 42

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IA RUFISQUE LYCEE DE KOUNOUNE

DEVOIR Ndeg1 DE

SCIENCES PHYSIQUES

Classe 2nde S 20152016

Dureacutee 2 heures

Prof MDiagne

Email diagnensisyahoofr

Exercice1 (6pts)

1) On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant 20g drsquohydrogegravene et 200g drsquooxygegravene apregraves

jaillissement de lrsquoeacutetincelle et refroidissement

c) Quelles sont la nature et la masse du gaz restant (2pts) d) Quelle est la masse drsquoeau obtenue (1pt)

2) a) Calculer le volume drsquohydrogegravene neacutecessaire pour faire disparaicirctre 200ml drsquooxygegravene (1pt)

b) Si le meacutelange srsquoeffectue dans les proportions ougrave VH=2VO exprimer le volume du meacutelange gazeux

en fonction du volume de dihydrogegravene (1pt)

c) calculer le volume de ce meacutelange gazeux (1pt)

Exercice2 (8pts)

Lrsquoenregistrement 1 ci-dessous repreacutesente dans le reacutefeacuterentiel terrestre les positions Ei drsquoun enfant en

rollers sur un tremplin Ces positions sont inscrites agrave intervalles de temps eacutegaux = 020 s agrave lrsquoeacutechelle 120783

120784

1- Sans effectuer de calculs quel est le qualificatif (rectiligne circulaire ou curviligne) que lrsquoon peut attribuer aux diffeacuterentes portions de trajectoire prise successivement par le mobile Justifier la reacuteponse (15pt)

2- Entre quels points le mouvement est-il rectiligne uniforme Calculer alors sa vitesse Repreacutesenter le

vecteur vitesse instantaneacute en 119959ሬሬԦ120783120782 en E10 (25pt= 05 +1+1) 3- Calculer sa vitesse moyenne entre E0 et E6 (1pt) 4- Deacuteterminer les valeurs de 119959120785 et 119959120783120790 vitesses instantaneacutees du point E aux instants t3 et t18 Repreacutesenter

les vecteurs vitesse 119959ሬሬԦ120785 et 119959ሬሬԦ120783120790 (3pts)

NB Repreacutesenter ces vecteurs vitesse en utilisant comme eacutechelle 1 cm 2 ms-1

Exercice3 (6pts)

Un disque horizontal tourne autour drsquoun axe vertical ∆ passant par son centre O Une petite lampe dont

le filament est quasi ponctuel est fixeacute sur le disque agrave la distance d=25cm du centre Elle eacutemet des

eacuteclairs tregraves brefs seacutepareacutes par des intervalles de temps eacutegaux τ =002s La figure suivante

(lrsquoenregistrement 2) reproduit la photographie des positions successives L1 L 2 helliphellip de la lampe au cours

de son mouvement agrave lrsquoeacutechelle120783

120783120782

1) Quelle est la nature du mouvement de la lampe (05pt) 2) Deacutefinir la peacuteriode et la freacutequence (1pt) 3) Calculer la peacuteriode la freacutequence et la vitesse angulaire de rotation du disque (15pt) 4) Quelle est la vitesse de la lampe (1pt)

5) Dessiner le vecteur vitesse de la lampe aux points L1 L5 et L8 en prenant pour eacutechelle 1cm rarr 1ms (15pt) Le vecteur vitesse est-il constant au cours du mouvement (05pt)

hp 43

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Document agrave rendre avec la copie

Classe 2nde S

Preacutenom(s) Nom

Lrsquoenregistrement 1

Lrsquoenregistrement 2

hp 44

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LYCEE TAMBA COMMUNE Anneacutee scolaire 2011-2012 Classes 2nde SA 2nde SB et 2nde SC Prof MDIAGNE-MCOULIBALY

DEVOIR DE SCIENCES PHYSIQUES NdegI IDU PREMIER SEMESTRE

Exercice1 1-1 Donner la structure eacutelectronique la formule eacutelectronique et le scheacutema de Lewis

des eacuteleacutements suivants F(Z=9) Na(Z=11) Mg(Z=12) Ca (Z=20) 1-2 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode du tableau de classification appartient chaque eacuteleacutement

1-3 Quels ions ont ndashils tendance agrave donner Exercice2

Soit 119927120783120787120785120785 un noyau de lrsquoatome de phosphore

2-1 Deacuteterminer le nombre de protons de neutrons et drsquoeacutelectrons de lrsquoatome

2-2 Calculer la masse du noyau et celle de lrsquoatome Faire la comparaison 2-3 Quelle est la charge de lrsquoatome 2-4 Quelle est la charge du noyau

2-5 Donner la formule eacutelectronique du phosphore son scheacutema de Lewis et sa place dans le tableau de classification peacuteriodique

Donneacutees mpasympmnasymp167 10-27kg=1u meacute=91 10-31kg e=charge eacuteleacutementaire=1610-

19C Exercice3

Une bille de poids P = 50N est maintenue en eacutequilibre le long drsquoun plan inclineacute drsquoun angle α = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontal agrave lrsquoaide drsquoun fil (voir figure)

3-1 Faire le bilan des forces qui srsquoexercent sur la bille

3-2 Repreacutesenter ces forces sans tenir compte de lrsquoordre de

Grandeur On preacutecisera si la force consideacutereacutee est une

force de contact ou agrave distance

3-3 En choisissant un repegravere orthonormeacute dont lrsquoaxe xrsquox est

parallegravele au plan inclineacute et orienteacute vers le haut et un axe yrsquoy orienteacute aussi vers le haut deacuteterminer les coordonneacutees

de chaque force dans ce repegravere

3-4 Sachant que la somme vectorielle de ces forces est nulle Calculer alors lrsquointensiteacute de

la tension du fil et de la reacuteaction du plan

hp 45

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3-5 Quelles sont les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par la bille sur le plan inclineacute

Repreacutesenter cette force sur un autre scheacutema Exercice4

Dans le repegravere (O119946Ԧ119947Ԧ) sont repreacutesenteacutees des forces 119917ሬሬԦ1 119917ሬሬԦ2et 119917ሬሬԦ 3 avec F1=10N F2=15N

et F3=20N 4-1 Deacuteterminer les coordonneacutees de chaque force

4-2 En deacuteduire les coordonneacutees de 119917ሬሬԦ reacutesultante des trois forces On donne 120630=30deg y

119917ሬሬԦ2 120630 119946Ԧ

xrsquo 119947Ԧ 119917ሬሬԦ1 x

119917ሬሬԦ 3

Complexe Islamique Daroul Imane 20162017 Dureacutee 3H

Prof MDiagne

2nde S

COMPOSITION DE SCIENCES PHYSIQUES DU 1ER SEMESTRE CHIMIE (8points)

Exercice1 (5pts) Donneeacute mpasymp 119950n= 16710-27kg meacute=9110-31kg

Soit deux espegraveces chimiques repreacutesenteacutees par 119935119937120783119912120783

1 et 119935119937120784119912120784

2

1- La charge eacutelectrique du noyau X1 est eacutegale agrave 19210-18C 11 Deacuteterminer la valeur du numeacutero atomique Z1 de lrsquoespegravece X1

12 La masse du noyau de X1 est eacutegale agrave 400810-26kg Deacuteterminer le nombre de masse de A1 de lrsquoespegravece X1 En deacuteduire le nombre de neutrons N1 qursquoil contient

2- Sachant que X2 est isotope de X1 et que le nombre de neutron N2 de lrsquoespegravece X2 est tel que N2=N1 +2 Exprimer le nombre de masse A2 en fonction de N1 et de Z1 puis calculer A2

3- Etablir la formule eacutelectronique de lrsquoeacuteleacutement X2 dans quelle peacuteriode et dans quelle colonne de la classification se trouve lrsquoeacuteleacutement correspondant identifier lrsquoeacuteleacutement par

son symbole et son nom Exercice2 (3pts)

1) Ecrire les formules de Lewis des atomes suivants hydrogegravene (Z=1) carbone(Z=6)

oxygegravene(Z=8) chlore(Z=17) et soufre(Z=16) 2) Ecrire les formules de Lewis puis les formules deacuteveloppeacutees des composeacutes suivants

H2O2 H2SO4 H2CO3 PCl3 C3H6 3) Compleacuteter le tableau suivant

Nom du composeacute Formule ionique Formule statistique

Carbonate de helliphelliphellip (2Li+ + 119914119926120785120784minus)

Sulfate drsquoammonium

Phosphate de helliphelliphellip Ca3(PO4)2

( Al3+ + 3Cl-)

Oxyde de magneacutesium

Physique (12points)

hp 46

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Exercice1 (4 pts) Un solide (S) de poids P=5N accrocheacute comprime un ressort de raideur k=100Nm

repose sans frottement sur une table inclineacute drsquoun angle 120514 =30deg par rapport agrave lrsquohorizontale La direction du ressort du ressort est parallegravele au plan inclineacute

1) Repreacutesenter les forces suivantes (15pt)

a) La reacuteaction 119825ሬሬԦ que la table exerce sur lrsquoobjet

b) La tension 119827ሬሬԦ que le ressort exerce sur lrsquoobjet

c) Le poids 119823ሬሬԦ que la terre exerce sur lrsquoobjet

2) Sachant que 119823ሬሬԦ + 119827ሬሬԦ + 119825ሬሬԦ =119822ሬሬԦ deacuteterminer les intensiteacutes de 119827ሬሬԦ et de 119825ሬሬԦ (2 pts) 3) En deacuteduire lrsquoallongement x du ressort (05 pt)

Exercice 2(4pts)

On eacutetalonne un ressort agrave lrsquoaide de diffeacuterentes masses marqueacutees On note l O la longueur agrave vide du ressort On dresse le tableau ci-dessous m(g) 150 300 550 700 900

l (cm) 12 20 32 42 52

1) Repreacutesenter la courbe P=f(l) en prenant g=10Nkg (1pt)

Echelle En abscisse 1cm pour l =4cm En ordonneacutee 1cm pour 05N 2) En deacuteduire une relation entre P et l (1pt)

3) Deacuteterminer la longueur agrave vide du ressort et sa constante de raideur k (1pt) 4) Quelle doit ecirctre la longueur du ressort pour une masse m=490g en deacuteduire

lrsquoallongement correspondant (1pt)

Exercice 3(4pts) Une table agrave coussin drsquoair permet drsquoeacutetudier le mouvement drsquoun solide

On a repreacutesenteacute ci-dessous les traceacutes donneacutes par deux solides A et B en mouvement sur la table La dureacutee seacuteparant deux points conseacutecutifs est de 10ms

Voici agrave lrsquoeacutechelle 120783

120783120782 la repreacutesentation des enregistrements

1) Indiquer pour chaque essai la nature du mouvement du solide Justifier (1pt) 2) Calculer la vitesse du solide A en ms arrondi agrave 001pregraves (1pt) 3) Le solide B se deacuteplace de B0 agrave B5

a) Calculer la vitesse moyenne entre B2 et B3 (1pt) b) Deacuteterminer les caracteacuteristiques du vecteur vitesse instantaneacutee du solide B au point B4

(1pt)

hp 47

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Fin de sujet

Complexe islamique Daroul Imane Anneacutee Scolaire 2016 - 2017

MDIAGNE 120784119951119941 119930

DEVOIR 1 DE SCIENCES PHYSIQUES ( SEMESTRE 2 02 HEURES)

EXERCICE 1 (5points)

On dispose drsquoune masse de 258g de fer que lrsquoon fait brucircler dans un flacon de dioxygegravene dont le volume

est 500cm3 Il se forme alors de lrsquooxyde magneacutetique de fer( Fe3O4 )

La masse volumique du dioxygegravene est eacutegale agrave 12gL-1 dans les conditions de lrsquoexpeacuterience

1- Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction

2- Dresser le tableau drsquoavancement permettant drsquoeacutetudier la transformation

3- Deacuteterminer lrsquoavancement maximale xmax Quel est reacuteactif utiliseacute en deacutefaut

4- Calculer la masse de lrsquooxyde magneacutetique de fer formeacutee

5- Quelle est la masse restante du reacuteactif en excegraves

6- En reacutealiteacute il se forme une masse m2=2g de lrsquooxyde magneacutetique de fer Calculer le rendement η de

cette reacuteaction M(Fe)=56gmol-1

Exercice2 (3points)

Equilibrer les eacutequations suivantes

a) NH3 + O2 rarr NO + H2O

b) CO + Fe3O4 rarr CO2 + Fe

c) Fe + H3O+ Fe2+ + H2 + H2O

hp 48

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d) CnH2n + O2 rarr CO2 + H2O

Exercice3 (6points)

Une tension parallegravele au plan inclineacute est appliqueacutee en

A sur la circonfeacuterence dun disque de masse M = 4 kg

et de rayon R = 10 cm Si le disque roule sans glisser

autour de I (point de contact entre le plan inclineacute et le

disque)

1- En appliquant le theacuteoregraveme des moments quelle

doit ecirctre la valeur de la tension dans la corde

on donne g=10Nkg

2- Donner les caracteacuteristiques de 119929ሬሬԦ au point I

Exercice4 (6points)

Une poutre OC de poids P=100 N et de longueur L

supporte une charge de Prsquo=300 N agrave son extreacutemiteacute droite

en C Un cacircble AB relieacute agrave un mur maintient la poutre en

eacutequilibre

(a) En appliquant le theacuteoregraveme des moments quelle doit

ecirctre la tension dans le cacircble (axe est en O)

(b) Quelles sont les composantes (horizontale et verticale) de la force exerceacutee par le mur sur la

poutre

PRENOM NOM COMPLEXE ISLAMIQUE DAROUL IMANE CLASSE 2S

Juillet 2017 Dureacutee 3 h 30 Prof MDiagne

C O M P O S I T I O N N deg 2 d e S P

TOUT DOCUMENT INTERDIT Lrsquousage de calculatrices scientifiques agrave meacutemoire est autoriseacute

Les reacutesultats numeacuteriques doivent ecirctre preacuteceacutedeacutes drsquoun calcul litteacuteral La preacutesentation et la reacutedaction font partie du sujet et interviennent dans la notation

CHIMIE

Exercice 1 sur 4 points On reacutealise un meacutelange drsquooxyde de fer Fe2O3 et de poudre drsquoaluminium puis on deacuteclenche la reacuteaction on obtient du fer Fe et de lrsquooxyde drsquoaluminium Al2O3

1 Ecrire et eacutequilibrer lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction (05 point) 2 Quelles masses drsquooxyde de fer et drsquoaluminium pris en proportions stœchiomeacutetriques faut-il meacutelanger pour obtenir 196 g de fer (1 point) 3 On fait reacuteagir 200 g drsquooxyde de fer et 85 g drsquoaluminium 31 Quel est le reacuteactif limitant Justifier (1 point) 32 Calculer les masses des produits formeacutes et du reacuteactif restant (15 point) Donneacutees Masses molaires atomiques en gmol Fe 56 O 16 Al 27 Exercice 2 sur 4 points

hp 49

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Une solution A de volume VA=05L contient 012 mol de nitrate de sodium (NaNO3)Une solution B de volume VB=15L a eacuteteacute obtenue par dissolution dans lrsquoeau de 492 g de nitrate de calcium solide ionique de formule Ca(NO3)2 1 Calculer la concentration molaire de la solution A (05 point) 2 Calculer la concentration molaire de la solution B (05 point) 3 Ecrire les diffeacuterentes eacutequations de dissolution (1 point) 4 On meacutelange dans une fiole jaugeacutee 10cm3 de la solution A et 20cm3 de la solution B et on complegravete avec de lrsquoeau jusqursquoagrave ce que le volume total soit de 100cm3

41 Calculer la concentration molaire de chacun des ions preacutesents dans le meacutelange (15 point) 42 Veacuterifier la neutraliteacute eacutelectrique du meacutelange (05 point) Donneacutees Masses molaires atomiques en gmol Na 23 O 16 S 32 Ca 40 N 14

PHYSIQUE Exercice 1 sur 35 points Une tige homogegravene OA de masse m=100g de longueur l peux tourner dans un plan vertical autour drsquoun axe

horizontal (∆) passant par O un fil accrocheacute en un point B tel que BA = 120783

120785 OA exerce sur la tige une tension T

horizontale lrsquoeacutequilibre la tige forme un angle α=45deg avec la verticale

1 Repreacutesenter toutes les forces qui srsquoexercent sur la tige (075 points) 2 Calculer la tension du fil (15 points) 3 Deacuteterminer les caracteacuteristiques de la reacuteaction de lrsquoaxe en O sur la tige (125 points)

Exercice 2 sur 3 points On considegravere le circuit eacutelectrique ci-dessous On donne I = 15 A I1= 05 A I3 = 04 A et I5 = 06 A

11 Deacuteterminer les intensiteacutes I2 I4 I6 I7 I8 (125 points) 12 Quel est le nombre drsquoeacutelectrons fourni par le geacuteneacuterateur en une seconde (025 point) 2 On place un ampegraveremegravetre dans le circuit pour mesurer lrsquointensiteacute du courant principal I Sachant que lrsquoampegraveremegravetre

de classe 15 comportent 150 divisions et possegravede les calibres suivants 05A 1A 2A et 5A 21 Quel est le calibre le mieux adapteacute pour la mesure de lrsquointensiteacute du courant principal Justifier(05 point) 22 Trouver la lecture correspondante (05 point) 23 Calculer lrsquoincertitude absolue ΔI et lrsquoincertitude relative (05 point)

Exercice 3 sur 55 points Partie A

hp 50

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Dans une partie de circuit repreacutesenteacute ci-dessous on a mesureacute les tensions suivantes UAB = 20 V UAC = 60 V UAE = 48 V et UAD = 80 V 1 Preacuteciser sur le scheacutema le branchement et les bornes du voltmegravetre pour mesure la tension UAC 2 Le multimegravetre utiliseacute possegravede plusieurs calibre 1 000 V 200 V 20 V 2 V et 200 mV Quel est le calibre le mieux adapteacute agrave la mesure de UAC 3 Repreacutesenter les flegraveches correspondant aux tensions UAC et UAE 4 Calculer la valeur des tensions UBC UBE UDE UCD et UEC Partie B

1- Un geacuteneacuterateur est relieacute agrave la voie A de lrsquooscilloscope On visualise quelques oscillogrammes (voir ci-dessous) Faire correspondre le nom du geacuteneacuterateur utiliseacute (pile geacuteneacuterateur de tension sinusoiumldale geacuteneacuterateur de tension alternative)

2- Pour chaque oscillogramme deacuteterminer la valeur de la tension maximale du geacuteneacuterateur 3- Pour chaque oscillogramme donner la peacuteriode T apregraves lrsquoavoir deacutefinie et calculer la freacutequence

hp 51

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Page 11: D’EVALUATIONS SECONDE S - e-monsite

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11

Exercice 7

Un solide S de masse m = 100 kg peut glisser sans frottement le long drsquoun plan inclineacute drsquoangle = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontale Il est relieacute par un cacircble de masse neacutegligeable parallegravele au plan inclineacute passant par une poulie sans frottement agrave un contrepoids C de masse mrsquo C peut glisser

sans frottement sur un plan inclineacute drsquoun angle = 20deg sur lrsquohorizontale Deacuteterminer la valeur de mrsquo reacutealisant lrsquoeacutequilibre de lrsquoensemble Donner la tension du cacircble Exercice 8 Une spheacutere homogegravene de rayon r = 8 cm et de masse m = 15 est maintenue le long drsquoun plan parfaitement lisse inclineacute drsquoun angle α = 40deg par un fil AB de longueur L =25 cm de masse neacutegligeable 1deg Calculer lrsquoangle β que fait le fil avec le plan inclineacute 2degRepreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur la sphegravere 3deg Calculer en utilisant le repegravere indiqueacute sur la figure la norme de chacune des forces Exercice 9 On veut mesurer le poids P dun solide S sans dynamomegravetre ni balance On reacutealise le montage de la figure ci-dessous ougrave un solide S est maintenu en eacutequilibre par deux fils C1 et C2 Le fil C1 dont lrsquoautre est maintient une masse m passe par la gorge drsquoune poulie Leacutequilibre seacutetablit dans la position indiqueacutee sur la figure Les fils C1 et C2 ont des masses neacutegligeables La masse utiliseacutee pour reacutealiser leacutequilibre est m = 500 g On prendra g = 10Nkg

1) Faire lrsquoinventaire des forces qui srsquoappliquent le solide S 2) Ecrire la condition drsquoeacutequilibre de S 3) Deacuteterminer les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par la masse m sur le solide S 4) Deacuteterminer les caracteacuteristiques du poids du solide et de la force exerceacutee par le fil C2 sur S

Exercice 10 Equilibre drsquoun iceberg Rappel Theacuteoregraveme drsquoArchimegravede laquo tout corps immergeacute dans un fluide subit de la part de celui-ci une pousseacutee verticale de bas vers le haut eacutegale au poids du fluide deacuteplaceacute raquo

On considegravere un iceberg de volume total V et de volume eacutemergeacute Vrsquo 1) Scheacutematiser lrsquoiceberg dans son eacutetat drsquoeacutequilibre (les 34 de sa hauteur sont immergeacutes) 2) Faire le bilan des forces appliqueacutees agrave lrsquoiceberg Repreacutesenter ces forces sans consideacuteration drsquoeacutechelle

3) Enoncer la condition drsquoeacutequilibre de lrsquoiceberg En deacuteduire lrsquoexpression de V en fonction de e (masse volumique de lrsquoeau)

i (masse volumique de lrsquoiceberg) et Vrsquo 4) Calculer alors dans lrsquoordre V et la masse M de lrsquoiceberg

Donneacutees i = 910 kgm3 e = 1024 kgm3 Vrsquo = 600 m3

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12

EQUILIBRE DrsquoUN SOLIDE MOBILE AUTOUR DrsquoUN AXE

Exercice 1

1F

2F

On exerce sur une barre horizontale de masse neacutegligeable trois forces

3F

La barre est en eacutequilibre AC = 2AB = 8m OA = 6m F1 = 30N F2 = 25N α

= 30deg β = 45deg θ = 30deg

1) 3F

3F

Deacuteterminer le moment de En deacuteduire lrsquointensiteacute eacute de

2) Calculer la somme des moments des forces appliqueacutees agrave la barre par rapport agrave un axe passant par B Conclure

Exercice 2 Une poutre homogegravene AB de masse m = 5kg repose sur le sol par lrsquoextreacutemiteacute A Lrsquoextreacutemiteacute B est en contact sans frottement avec un mur vertical On donne

105

4OA OB m

1) Faire lrsquoinventaire des forces qui srsquoexercent sur la poutre 2)

AR

La reacuteaction du sol sur la poutre fait un angle α avec la verticale

Deacuteterminer α

3) BRCalculer lrsquointensiteacute de la reacuteaction du mur sur la poutre

4) AR

Calculer lrsquointensiteacute de la reacuteaction

Exercice 3 Soit une barre homogegravene OA de longueur L = 80cm mobile autour drsquoun axe passant par O On y accroche en B une masse M1 par lrsquointermeacutediaire drsquoun fil inextensible et en A une autre masse M2 par intermeacutediaire drsquoun fil inextensible passant sur la gorge drsquoune poulie (voir figure) Sachant que M1 = M2 = 1kg α =

1

4AB L30deg et g = 10Nkg

Calculer le poids de la barre pour que lrsquoeacutequilibre se reacutealise

Exercice4

Une enseigne de magasin est composeacutee dune barre OA de masse m=2kg et de longueur L=120m mobile autour dun point O A lextreacutemiteacute A de la barre est suspendu un objet deacutecoratif de masse M=3kg En un point B tel que OB=30cm est fixeacutee une tige BC perpendiculaire agrave la barre OA Lorsque lenseigne est placeacutee sur son support la barre OA fait un angle α =42deg avec la verticale

1 Faire le bilan des forces exteacuterieures exerceacutees sur la barre OA

2 Deacuteterminer la force exerceacutee par la tige BC sur la barre OA lorsque lenseigne est fixeacutee sur son support

Exercice 5 Une poutre homogegravene OA de masse m et de longueur L peut tourner autour drsquoun axe passant par O La barre est maintenue en eacutequilibre agrave lrsquoaide drsquoun cacircble CB faisant un angle β avec

3

4OB Llrsquohorizontal

1) Repreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur la poutre 2) Etablir la relation qui lie la norme T de la tension du cacircble CB agrave m g et α Calculer T

3) Deacuteterminer les caracteacuteristiques des reacuteactions de lrsquoaxe en O sur la poutre Exercice 6

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13

Une barre homogegravene OB de masse m = 5kg accrocheacutee au plafond horizontal drsquoun bacirctiment est articuleacutee autour drsquoun axe horizontal passant par son extreacutemiteacute O Elle est maintenue en eacutequilibre agrave lrsquoaide drsquoun ressort comme lrsquoindique la figure La suspension est telle que la direction du ressort de constante de raideur k soit perpendiculaire agrave

3

4OC OBOB comme lrsquoindique la figure et passe par le point C tel que

Donneacutee OB = l = 12m OAC = α = 37deg k = 500Nm g = 10Nkg

1) Faire lrsquoinventaire des forces qui srsquoexerce sur la barre Les repreacutesenter

2) T

Calculer lrsquointensiteacute de la tension du ressort En deacuteduire lrsquoallongement subi par le ressort

3) R

Deacuteterminer les caracteacuteristiques de la reacuteaction qui srsquoapplique sur la barre Exercices 7 Dans un systegraveme agrave contre poids on utilise une poulie a 2 gorges de rayons respectifs r1 = 25cm et r2 = 75cm Cette poulie est mobile sans frottement autour drsquoun axe horizontal passant par O Sur la plus petite gorge est enrouleacute un cacircble de masse neacutegligeable portant un fardeau S de masse M = 900Kg pouvant glisser sans frottement le long drsquoun plan

inclineacute de = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontale Un cacircble accrocheacute agrave la gorge de plus grand rayon supporte un contre poids S1 Calculer la masse M1 de S1 reacutealisant lrsquoeacutequilibre Exercice 8 Une barre homogegravene AB articuleacutee en A et de masse M est utiliseacutee comme support A lrsquoextreacutemiteacute B sont suspendus une masse m1 = 100g et un fil passant par une poulie dont extreacutemiteacute est suspendue agrave une masse m2 = 2m1 (voir figure) On donne AB = AC = L α = 60deg g = 10Nkg

1) Calculer la masse M de la barre

2) R

Deacuteterminer lrsquointensiteacute et la direction de la reacuteaction de lrsquoaxe par

rapport agrave lrsquohorizontale

Exercice 9 Une poulie agrave deux gorge pouvant tourner sans frottement autour drsquoun axe fixe horizontal deux fils inextensibles fixeacutes et enrouleacutes chacun agrave une gorge de la poulie et supportant les masses M1 et M2 On donne M = 120g r2 = 15cm r1 = 10cm g = 981Nkg 1) Calculer M2 pour que le dispositif soit en eacutequilibre 2) Om pose M1 sur un plan inclineacute drsquoun angle α sur lrsquohorizontale et on remplace M2 par une masse Mrsquo2 = 60g (voir

figure2) Calculer α pour que lrsquoeacutequilibre se reacutealise 3) On remplace la masse Mrsquo2 par un ressort R vertical de raideur k = 20Nm dont lrsquoextreacutemiteacute infeacuterieure est fixeacutee puis

on supprime le plan inclineacute Calculer lrsquoallongement Δl du ressort agrave lrsquoeacutequilibre Exercice10

r1 r2

M1 M2

Figure 1

Mrsquo2

M1

α

Figure 2

M1 R

Figure 3

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14

Un disque plein de rayon r=10cm peut tourner sans frottement autour drsquoun axe horizontal passant par son centre O Un fil de masse neacutegligeable est enrouleacute sur le pourtour du disque et supporte une charge de masse M Une tige homogegravene de longueur L et de masse m est soudeacutee en A sur la peacuteripheacuterie du disque de maniegravere agrave prolonger le rayon OA

1 Deacuteterminer la relation entre r M L m et lrsquoangle θ que fait ta tige avec la la verticale lorsque le systegraveme est en eacutequilibre

2 Sachant que sin θ le 1 montrer que dans le cas ougrave M=300g et m=100g la tige doit avoir une longueur supeacuterieure agrave une valeur que lrsquoon preacutecisera pour que lrsquoeacutequilibre soit possible

3 L=50cm M=300g et m=100g calculer lrsquoangle θ Exercice 11 Ce systegraveme se compose drsquoune barre horizontale solidaire drsquoun fil drsquoacier tendu verticalement Ce fil est capable de subir des torsions le moment du couple reacutesistant reacutesultant de ces torsions a pour expression Mtorsion= - Cθ ougrave C est la constante de torsion (elle deacutepend du fil choisi) q est lrsquoangle dont a tourneacute la barre avant de srsquoimmobiliser

Expeacuterience

La barre initialement

au repos est soumise agrave un couple de forces (119917ሬሬԦ120783119917ሬሬԦ120784) qui peut prendre diffeacuterentes valeurs Pour chacune des valeurs prises par le couple la barre srsquoimmobilise apregraves avoir tourneacute drsquoun angle θ = 20deg et alors les

forces (119917ሬሬԦ120783119917ሬሬԦ120784) sont perpendiculaires agrave la barre (cf scheacutema vue de dessus) Les diffeacuterents couples ou plutocirct cas sont deacutefinis dans le tableau suivant

Exploitation

1 Exprimer la condition drsquoeacutequilibre de la barre 11 Compleacuteter toutes les cases du tableau 12 Calculer la constante de torsion C du fil drsquoacier

1 On change de fil drsquoacier La nouvelle constante de torsion est Crsquo= 0230 Nmrad-1 La barre initialement au repos

est soumise agrave un des couples de forces (119917ሬሬԦ120783119917ሬሬԦ120784) deacutefini preacuteceacutedemment De quel angle θrsquo tourne-t-elle avant de srsquoimmobiliser agrave nouveau

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15

PHENOMENES DrsquoELECTRISATION ndash GENERALITES SUR LE COURANT

ELECTRIQUE

Exercice 1 Cinq corps eacutelectriquement chargeacutes A repousse B C attire D E attire D et D repousse B Sachant que E est neacutegatif en deacuteduire le signe des charges des autres corps Exercice 2 Un pendule eacutelectrostatique est constitueacute drsquoune petite sphegravere leacutegegravere meacutetalliseacutee suspendue agrave un fil On touche cette sphegravere avec un bacircton drsquoeacutebonite frotteacute avec une peau de chat Que va-t-on observer Pourquoi Ces observations seront-elles diffeacuterentes si on touche la sphegravere avec un bacircton de verre frotteacute avec un chiffon de laine Exercice 3 Deux boules de pendules eacutelectrostatiques identiques A et B se touchent au repos On eacutecarte leacutegegraverement les deux boules lrsquoune de lrsquoautre A avec une charge +2q et B avec une charge ndash q On lacircche les deux boules Que va-t-il se passer Faire une description agrave lrsquoaide de scheacutemas Quelle sera la charge prise par chacune des deux boules Exercice 4

1) Un corps porte une charge de +108 C Possegravede-t-il un deacutefaut ou un excegraves drsquoeacutelectrons Calculer le nombre drsquoeacutelectrons correspondants

2) Une boule de sureau porte une charge de ndash 10-9 C Possegravede-t-il un deacutefaut ou un excegraves drsquoeacutelectrons Calculer le nombre drsquoeacutelectrons correspondant

3) Un corps possegravede une charge de +210-8 C Quel est le nombre drsquoeacutelectrons qursquoil faut lui apporter pour neutraliser sa charge Exercice 5 On charge par frottement seacutepareacutement

Une baguette de verre qui porte alors la charge q1 = 210-13 C

Une regravegle en plastique qui porte alors la charge q2 = ndash 910-13 C

On reacutealise le contact entre les zones eacutelectriseacutees de la baguette et de la regravegle Calculer la charge eacutelectrique de lrsquoensemble regravegle baguette et preacuteciser le sens dans lequel srsquoest fait le transfert Exercice 6 Trois sphegraveres conductrices identiques A B et C portent les charges eacutelectriques respectives qA = q qB = ndash2q et qC = 210-6C

1) On rapproche A et B elles srsquoattirent lorsqursquoelles sont suffisamment proches entrent en contact puis se repoussent Calculer en fonction de q les charges qrsquoA et qrsquoB porteacutees par les deux sphegraveres apregraves contact et reacutepulsion

2) On observe que la sphegravere B (portant la charge qrsquoB) attire alors la sphegravere C puis entre en contact entre elle On nrsquoobserve alors ni attraction ni reacutepulsion entre B et C apregraves le contact En deacuteduire la valeur et le signe de chacune des charges qrsquoA qrsquoB qA et qB Exercice 7 On considegravere un circuit eacutelectrique parcouru par un courant continu

1) Calculer lrsquointensiteacute du courant eacutelectrique continu correspondant au transfert de la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q = 45C agrave travers une section de ce circuit pendant la dureacutee t = 15

2) Calculer la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q transporteacutee agrave travers une section de ce circuit par un courant continu drsquointensiteacute I = 10A pendant une dureacutee t = 2min En deacuteduire le nombre drsquoeacutelectrons correspondants Exercice 8 Le filament drsquoun tube agrave faisceau drsquoeacutelectrons eacutemet agrave une certaine condition 751016 eacutelectrons par seconde

1) Quel est le sens du courant dans le tube

2) Calculer la charge q1 eacutemise par le filament en une seconde Lrsquoexprimer en en Coulomb puis en milli coulomb

3) Calculer la charge q2 eacutemise par le filament en 5 min Lrsquoexprimer en Coulomb et en micro coulomb et en pico coulomb

Exercice 9 Faire le scheacutema du circuit eacutelectrique permettant de reacutealiser lrsquoeacutelectrolyse drsquoune solution aqueuse de soude Indiquer sur ce scheacutema

le sens du courant le sens du deacuteplacement des porteurs de charge dans les

fils de jonction

le sens du deacuteplacement des porteurs de charge dans lrsquoeacutelectrolyte NB la solution de soude contient les ions Na+ et OH- Exercice 10

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16

Lrsquoeacutelectrolyseur de la figure contient une solution aqueuse de chlorure de sodium Les ions chlorure se dirigent vers lrsquoeacutelectrode B En deacuteduire le sens du deacuteplacement des ions Na+ dans la solution celui du deacuteplacement des eacutelectrons dans la lampe et les fils de jonction le signe des pocircles du geacuteneacuterateur G

INTENSITE DU COURANT ELECTRIQUE

Exercice 1 Compleacutetez Le courant eacutelectrique est un des porteurs de charge Dans un meacutetal les porteurs de charges sont Dans un eacutelectrolyte les porteurs de charges sont Lintensiteacute du courant eacutelectrique sexprime en et se mesure agrave laide dun Lintensiteacute du courant eacutelectrique est en tout point dun circuit seacuterie Dans un circuit avec deacuterivation la des intensiteacutes des courants arrivant agrave un noeud est eacutegale agrave la des intensiteacutes des courants en repartant Exercice 2 Un conducteur cylindrique a une section s = 1 mmsup2 il comporte n=1022 eacutelectrons de conduction par cm3

1 Combien y a-t-il drsquoeacutelectrons dans 01 cm de fil 2 sachant que ces eacutelectrons se deacuteplacent agrave la vitesse v=01 cms combien y a-t-il drsquoeacutelectrons qui traversent une section

du fil en une seconde 3 E deacuteduire lrsquointensiteacute du courant eacutelectrique correspondant

Exercice 3 On dispose drsquoun ampegraveremegravetre posseacutedant 4 calibres 100 mA 1A 2A 5A dont le cadran comporte 100 graduations

1 Sur quelle graduation srsquoarrecircte lrsquoaiguille si lrsquointensiteacute agrave mesurer vaut 15A lrsquoampegraveremegravetre eacutetant sur le calibre 2A puis sur le calibre 5A

2 supposons que lrsquoaiguille srsquoarrecircte sur la graduation n = 45 sur le calibre 2A Sur quelle graduation srsquoarrecircterait-elle sur les autres calibres Conclure Exercice 4 Un ampegraveremegravetre de classe 2 utiliseacute sur un calibre 300 mA et comportant 150 division mesure lrsquointensiteacute drsquoun courant continue Lrsquoaiguille se fixe sur la graduation 120

1 Donner lrsquointensiteacute du courant 2 Donner lrsquoincertitude relative de la mesure Preacutesenter le reacutesultat de la mesure 3 lrsquointensiteacute varie lrsquoaiguille se fixe sur la graduation 21 Reacutepondre aux mecircmes questions Comparer la preacutecision des deux

mesures et conclure Exercice 5 On considegravere le circuit suivant On donne I = 4A I3 = I1 I4 = 3I5 I2 = 2I1

1 Indiquer le sens conventionnel du courant dans chaque branche Calculer les intensiteacutes I1 I2 I3 I4 et I5

2 On utilise un ampegraveremegravetre pour mesurer lrsquointensiteacute du courant deacutelivreacute par le geacuteneacuterateur

a Placer correctement lrsquoampegraveremegravetre en indiquant correctement les polariteacutes

b Le calibre utiliseacute est de 5A et lrsquoeacutechelle de lecture compte 100 divisions Devant quelle division lrsquoaiguille srsquoest immobiliseacutee c Lrsquoampegraveremegravetre est de classe 15 calculer lrsquoincertitude absolue ∆I et lrsquoincertitude relative ∆II

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17

3 Peut-on utiliser le calibre 2A Pourquoi Exercice 6 les parties A et B sont indeacutependantes Partie A On dispose drsquoun ampegraveremegravetre dont la graduation comporte 150 divisions et posseacutedant les calibres 10mA 30mA 100mA 300mA 1A et 3A Brancheacute en circuit sur le calibre 300mA on constate que lrsquoaiguille deacutevie jusqursquoagrave la graduation 25

1) Quelle est lrsquointensiteacute du courant 2) Sur quels autres calibres peut-on faire la mesure preacuteceacutedente 3) Sur quel calibre obtiendra-t-on la mesure la plus preacutecise

Partie B On considegravere le circuit ci-contre comportant un geacuteneacuterateur et huit dipocircles On donne I = 1A I1 = 09A I4 = 02A I8 = 03A et e = 1610-19C

1) Indiquer les sens des courants dans les diffeacuterentes branches 2) Deacuteterminer les intensiteacutes des courants qui circulent dans les

autres dipocircles Calculer la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q dans le dipocircle FC pendant

une dureacutee t = 2min En deacuteduire le nombre drsquoeacutelectrons

correspondants

Exercice 7

On donne le circuit ci-dessous

1-)Preacuteciser les nœuds du circuit

2- ) On donne I1=060A I2=0 20A I3=013A

Deacuteterminer la valeur de lrsquointensiteacute et le sens des courants dans les dipocircles

D4 D5 et D6

Exercice 8

On donne le circuit ci-dessous

1-)Nommer les diffeacuterents nœuds du circuit

2- ) On donne I1=820A I2=24A I3=3 60A I4=160A

Deacuteterminer les intensiteacutes et des courants qui circulent dans les

dipocircles D5 D6 et D7

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TENSION ELECTRIQUE

Exercice 1 Pour la portion de circuit ABC on donne les tensions UAC = 123V UCB = ndash 96V 1) Calculer la tension UAB 2) Un voltmegravetre possegravede les calibres suivants 1V 3V et 10V Son

cadran est gradueacute en 150 divisions Sur quel calibre doit-on lrsquoutiliser pour mesurer la tension UAB Faire un scheacutema en montrant comment ses bornes (+) et (-) doivent ecirctre brancheacutees

3) Sur quelle graduation lrsquoaiguille de lrsquoappareil srsquoimmobilise-t-elle dans les conditions drsquoutilisations optimales Exercice 2

Exercice 3 Le montage ci-contre estmiddot constitueacute de dipocircles reacutecepteurs ou geacuteneacuterateurs On donne les tensions UBC= 3V et UCD= -6V Caiculer les tensions UBA UAC UDA Le dipocircle D4 est une lampe peut-elle fonctionner

Exercice 4 On donne UBG = 10V UCD = 4V 1) Calculer les tensions UCF UFD UDE et UAH 2) Indiquer les nœuds du circuit le sens du courant dans chaque branche du

circuit sachant que AH est le seul dipocircle actif 3) Calculer les potentiels de tous les points du circuit

Exercice 5 Un voltmegravetre et un oscilloscope sont brancheacutes aux bornes drsquoun dipocircle parcouru par un courant Le spot deacutevie de 6 divisions vers le haut pour le branchement (B A) harr (y yrsquo) 1) Le voltmegravetre nrsquoest pas agrave zeacutero central Indiquer sur le scheacutema la borne positive

(+) ou borne drsquoentreacutee du voltmegravetre Quel est le sens du courant dans le dipocircle (AB)

2) Le voltmegravetre possegravede les calibres 3V 1V 03V et un cadran de 150 divisions utiliseacute sur le calibre 3V la deacuteviation de lrsquoaiguille est de 30

2-1 Deacuteterminer la valeur de UAB et UBA 2-2 Quel est le calibre le plus adapteacute Quelle serait la deacuteviation de lrsquoaiguille si

on utilisait ce calibre 3) Quelle serait la deacuteviation du spot si on avait UAB

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Exercice 6 1) Le balayage est positionneacute sur la valeur 05msdiv-1 et la sensibiliteacute

verticale sur 2Vdiv-1 Deacuteterminer la peacuteriode et la valeur maximale de la tension ci-dessous

2) Quelle est la freacutequence de cette tension 3) Quelle est la valeur efficace de cette tension

Exercice 7 1) Deacuteterminer la peacuteriode et la valeur maximale de la tension ci-contre 2) Quelle est la freacutequence de cette tension 3) Quelle est la valeur efficace de cette tension

Exercice 8 Donne la nature de chacune des tensions repreacutesenteacutees par les oscillogrammes A B C et D suivantes

Exercice 9 Soit la tension sinusoiumldale repreacutesenteacutee ci-contre LrsquoOscilloscope qui lrsquoa fourni est utiliseacute avec les reacuteglages suivants gain SV = 2 Vdiv-1 et balayage SH = 5 msdiv-1

1 Deacuteterminer la valeur maximale de la tension 2 Calculer la peacuteriode de cette tension En deacuteduire sa freacutequence

Exercice10

Dans chaque cas deacuteterminer la peacuteriode la freacutequence la valeur maximale et lintensiteacute efficace de la tension

20

DIPOLES PASSIFS ndash DIPOLES ACTIFS

Exercice 1 On donne la portion de circuit ci-contre UAB = 6V R1 = 2Ω R2 = 18 Ω R3 = 2 Ω R4 = 4 Ω 1) Trouver la reacutesistance eacutequivalente entre A et B 2) Calculer les intensiteacutes du courant I I1 I2 I3 et I4

Exercice 2 On reacutealise le circuit suivant les bornes du dipocircle sont A et B On deacutetermine expeacuterimentalement lrsquointensiteacute i du courant qui traverse le dipocircle D et la tension entre ses bornes On obtient les reacutesultats suivants

iAB mA 10 25 40 62 80 100 120

uAB (V) 25 63 10 157 20 25 30

On inverse le dipocircle D on reprend des mesures analogues on obtient les reacutesultats suivants

1) Tracer la caracteacuteristique courant-tension du dipocircle D 2) Ce dipocircle est-il symeacutetrique Ce dipocircle est-il un reacutesistor Si oui

calculer sa reacutesistance 3) Ce dipocircle ne peut supporter sans risque de deacuteteacuterioration une intensiteacute supeacuterieure agrave 200mA quelle est la tension

maximale qursquoon peut appliquer entre ses bornes Exercice 3 Lrsquoeacutequation de la caracteacuteristique drsquoun reacutesistor de reacutesistance R est iAB = 25uAB iAB en ampegraveres et uAB en volt Le reacutesistor est constitueacute par un fil conducteur homogegravene cylindrique de longueur l = 157m de section s = 00314cm2 1) Trouver R 2) Trouver la reacutesistiviteacute de la substance qui constitue le reacutesistor

Exercice 4 On considegravere la portion de circuit ci-apregraves R1= frac12 R2 = 2 Ω R3= 075 Ω 1) Calculer la reacutesistance eacutequivalente au dipocircle AB 2) Trouver lrsquointensiteacute du courant qui traverse chaque dipocircle

Exercice 5 On donne le circuit suivant R1 = 200 Ω R2 = 270 Ω UAB = 6V (D) est une diode Sa caracteacuteristique est donneacutee ci-contre Trouver les intensiteacutes du courant dans les diffeacuterentes branches du circuit Exercice 6 On a deacutetermineacute expeacuterimentalement lrsquointensiteacute i du courant deacutebiteacute par un geacuteneacuterateur et la tension u aux bornes de ce mecircme geacuteneacuterateur Les reacutesultats sont consigneacutes ci-dessous

I(A) 23 19 15 1 05 0

U(V) 10 20 30 40 4 5 48

1) Repreacutesenter la caracteacuteristique i = f(u) correspondante 2) Sur quel domaine cette caracteacuteristique est-elle lineacuteaire 3) Donner lrsquoeacutequation de la caracteacuteristique de ce domaine 4) Comparer lrsquointensiteacute theacuteorique Ith et lrsquointensiteacute reacuteelle Ir du courant de court-circuit

Exxercice 7

iAB (mA) - 10 -40 -80 -120

uAB (V) -25 -10 -20 -30

21

Exercice 8

22

AMPLIFICATEUR OPERATIONNEL

Exercice 1 1) Rappeler les proprieacuteteacutes drsquoun amplificateur opeacuterationnel ideacuteal qui fonctionne en reacutegime lineacuteaire 2) Rappeler lrsquoexpression du facteur drsquoamplification drsquoun amplificateur inverseur agrave partir des tensions drsquoentreacutee Ue et

de sortie Us Exercice2 On considegravere le montage suivant avec deux amplificateurs opeacuterationnels ideacuteaux Exprimer Vs en fonction de R1 R2 R3 et I0 Exercice3 Lamplificateur est consideacutereacute comme parfait et fonctionne en reacutegime lineacuteaire Montrer que lintensiteacute du courant dans la branche AM est proportionnel agrave la diffeacuterence V2-V1 Exercice 3 On considegravere le circuit dans lequel G est une pile de feacutem 25V de reacutesistance interne r = 10Ω La valeur de la reacutesistance R est 500 Ω 1) Calculer la tension de sortie Us 2) Calculer lrsquointensiteacute du courant I qui traverse la reacutesistance et

preacuteciser son sens 3) Expliquer lrsquoexistence drsquoun courant de sortie sachant qursquoil nrsquoentre

aucun courant par les bornes E+ et E- Exercice 4 La tension de sortie Us drsquoun montage est repreacutesenteacutee en fonction de la tension drsquoentreacutee Ue appliqueacutee agrave lrsquoentreacutee 1) Ce montage est il inverseur Justifier 2) Ce montage est il amplificateur Si oui calculer le facteur

drsquoamplification 3) Quelle est la tension de saturation

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MELANGES ET CORPS PURS

Exercice 1 Reacutepondre par vrai ou faux

1) La distillation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 2) Lrsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau est un pheacutenomegravene chimique 3) La synthegravese de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 4) Lrsquoeau de Kiregravene est un corps pur 5) La cristallisation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 6) Lrsquoalcool agrave 90deg est un corps pur composeacute 7) Le dioxygegravene est un gaz qui provoque une leacutegegravere deacutetonation en preacutesence drsquoune flamme 8) Lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene chimique 9) Lrsquoair est un meacutelange heacuteteacuterogegravene de diazote de dioxygegravene et de gaz rares 10) Le deacutecantat et le filtrat sont des corps non purs 11) Lors de lrsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau le dioxygegravene est recueilli agrave la cathode 12) Lorsque la roseacutee apparaicirct sur un arbre nous pouvons dire qursquoon a une fusion

Exercice 2 1) Pourquoi dit-on que les valeurs 0degC 100degC 1gcm-3 sont des constantes physiques de lrsquoeau 2) Que repreacutesente chacune des valeurs numeacuteriques preacuteceacutedentes 3) Qursquoappelle-t-on constante physique dans le cas geacuteneacuteral 4) Que signifie laquo critegravere de pureteacute raquo

Exercice 3 1) On meacutelange de lrsquoeau et du sucre Qursquoobtient-on 2) On veut seacuteparer les constituants du meacutelange preacuteceacutedent Deacutecrire une meacutethode possible 3) Qursquoest ce qursquoun meacutelange homogegravene Donner trois exemples 4) Qursquoest ce qursquoun meacutelange heacuteteacuterogegravene Donner trois exemples

Exercice 4 A Les meacutelanges suivants sont-ils homogegravenes ou heacuteteacuterogegravenes

1) Eau + essence 2) Huile + eau 3) Fer en poudre + eau 4) Eau + alcool

B Indiquer une meacutethode de seacuteparation pour chacun des meacutelanges 1) Sel de cuisine + charbon 2) Eau + huile 3) Alcool + eau 4) Fer en poudre + soufre en poudre 5) Fer en poudre + sel en poudre +sable

Exercice 5 Modou explique agrave Fatou comment on preacutepare du cafeacute laquo La preacuteparation du cafeacute comporte trois eacutetapes

- Premiegravere eacutetape mettre de leau dans une cafetiegravere et la porter agrave eacutebullition puis ajouter la poudre de cafeacute attendre quelques minutes

- Deuxiegraveme eacutetape faire passer le meacutelange obtenu agrave travers un tissu pour recueillir la partie liquide

- Troisiegraveme eacutetape ajouter du sucre agrave volonteacute remuer agrave laide dune cuillegravere Le cafeacute est precirct raquo 1-quel type de meacutelange obtient-on agrave la fin de la premiegravere eacutetape 2-quelle est la meacutethode de seacuteparation utiliseacutee dans la deuxiegraveme eacutetape Comment appelle-t-on le liquide obtenu est-ce un corps pur 3- quel type de meacutelange obtient-on agrave la fin de la troisiegraveme eacutetape Justifier la reacuteponse Exercice 6 Dans un eudiomegravetre on introduit 500 cm3 de dihydrogegravene 600 cm3 dioxygegravene (volumes mesureacutes dans les mecircmes conditions)

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Apregraves passage de agrave lrsquoeacutetincelle eacutelectrique et retour aux conditions initiales on demande 1) La masse drsquoeau formeacutee 2) La nature et le volume du gaz reacutesiduel

NB Dans les conditions de lrsquoexpeacuterience 1 L de dihydrogegravene a une masse de 008 g Exercice 7 Au cours drsquoune expeacuterience drsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau on recueille 170 cm3 de gaz au niveau de lrsquoeacutelectrode relieacutee agrave la borne positive 1deg) Quelle est la nature de ce gaz 2deg) Donner la nature et le volume du gaz recueilli dans lrsquoautre eacutelectrode 3deg) Comment appelle- t- on cette eacutelectrode 4deg) Comment identifie-t-on expeacuterimentalement ces deux gaz recueillis 5deg) Calculer la masse drsquoeau apregraves deacutecomposition si lrsquoexpeacuterience est faite dans les conditions ougrave 073 g de dihydrogegravene occupe un volume de 112 L Exercice 8 1) On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant 10g drsquohydrogegravene et 100g drsquooxygegravene apregraves lrsquoeacutetincelle et refroidissement

a) Quelles sont la nature et la masse du gaz restant b) Quelle est la masse drsquoeau obtenue

2) a) Calculer le volume drsquohydrogegravene neacutecessaire pour faire disparaicirctre 200ml drsquooxygegravene b) quel est le volume de vapeur drsquoeau obtenu Exercice 9 On met ensemble dans un erlenmeyer de lrsquoeacutethane du meacutethoxymeacutethane du benzegravene et du meacutethanol Apregraves agitation le milieu ne preacutesente aucune surface de seacuteparation crsquoest-agrave-dire ils se meacutelangent parfaitement 1deg) Que peut-on dire de ces quatre liquides 2deg) Quelle est la nature du meacutelange ainsi constitueacute 3deg) Deacutefinir ce type de meacutelange et citer deux autres exemples de mecircme nature 4deg) On se propose de seacuteparer les quatre liquides par distillation adeg) Deacutecrire le processus de la seacuteparation bdeg) Quel est le liquide qui sera recueilli le premier comme distillat Justifier 5deg) On deacutesire proceacuteder maintenant agrave la seacuteparation de ces quatre liquides par congeacutelation Quel est le premier liquide agrave reacutecupeacuterer sous forme de cristaux Justifier Donneacutees Tempeacuterature drsquoeacutebullition des quatre liquides

Liquide Meacutethanol Ethane Benzegravene Meacutethoxymeacutethane

T eacutebullition (degC) ndash 98 65 80 ndash 24

Exercice 10 On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant dans lrsquoeudiomegravetre 100 cm3 drsquoair et 100 cm3 drsquohydrogegravene mesureacutes dans les conditions normales de tempeacuterature et de pression On suppose que dans ces conditions 1 volume drsquoair donne 15 de volume drsquooxygegravene et 45 de volume drsquoazote En admettant que apregraves passage de lrsquoeacutetincelle eacutelectrique et refroidissement la tempeacuterature et la pression redeviennent normales

1) quel est le volume de gaz restant dans lrsquoappareil 2) quelle est la masse drsquoeau liquide formeacutee sachant que dans les conditions de lrsquoexperience 2g drsquohydrogene occupent 224

litres et 32g drsquooxygegravene occupent 224 litres Exercice 11 Dans un eudiomegravetre contenant un volume V = x cm3 dun meacutelange gazeux de dihydrogegravene et de dioxygegravene on fait passer une eacutetincelle eacutelectrique

Apregraves explosion et retour aux conditions initiales on constate que les 120785

120786 du volume initial disparaissent et il reste un gaz

dans leudiomegravetre qui entretient la combustion 1- Donner la nature du gaz reacutesiduel et son volume en fonction de x 2- Deacuteterminer la composition du meacutelange gazeux initial en fonction de x

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ELEMENTS ATOMES CLASSIFICATION PERIODIQUE

Exercice 1 Soient les nucleacuteides caracteacuteriseacutes par les couples (Z A) M(816) B(1224) C(2654) D(818) E(1226) F(2454) 1) Identifier les nucleacuteides qui sont des isotopes 2) Repreacutesenter tous les nucleacuteides par leur symbole et donner leur nom 3) Donner leurs compositions

Exercice 2 Un atome de platine (Pt) comporte 78 eacutelectrons et 117 neutrons

1) 11 Deacuteterminer son numeacutero atomique Z et son nombre de masse A

12 Ecrire le symbole du noyau correspondant

2) En deacuteduire la masse de lrsquoatome de platine (Pt)

3) Soient les cinq noyaux 119927119955120787120791120783120786120783 119927119957120789120790

120783120791120786 119927119950120788120783120783120786120787 119927119958120791120786

120784120786120786 et 119927119957120789120790120783120791120790 Quels sont les noyaux isotopes du preacuteceacutedent

4) On considegravere lrsquoion eacutetain IV (Sn4+) correspondant au noyau 119930119951120787120782120783120783120791

41 Srsquoagit-il drsquoun anion ou drsquoun cation Justifier

42 Donner la composition du noyau de cet ion

43 Combien cet ion a-t-il drsquoeacutelectrons

Donneacutees Masse drsquoun nucleacuteon mnuc = 16710-27 kg Masse de lrsquoeacutelectron me = 9110-31 kg Exercice 3

On considegravere les ions 119935120784+ 119936120784minus et les atomes Z et W Les eacuteleacutements Z et W appartiennent agrave la deuxiegraveme peacuteriode du tableau de classification peacuteriodique

1) Z est un gaz rare Ecrire la formule eacutelectronique de Z puis celle de X et de Y (Z 119935120784+ 119936120784minus ont la mecircme formule eacutelectronique)

2) Preacuteciser la place de lrsquoeacuteleacutement X

3) W a pour scheacutema de Lewis 119934ሶ Deacuteduire le nombre de charge de W

4) Deacuteterminer le nombre drsquoeacutelectrons contenus dans lrsquoion 119936120784minus et dans lrsquoatome Y Exercice 4 1) La structure eacutelectronique drsquoun atome srsquoeacutecrit (K)2(L)8(M)7 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode du tableau de la

classification appartient lrsquoeacuteleacutement correspondant 2) Un eacuteleacutement se trouve dans le tableau de classification agrave lrsquointersection de la sixiegraveme colonne et de la quatriegraveme

peacuteriode

21 Peut-on deacuteterminer avec certitude son numeacutero atomique

22 Peut-on deacuteterminer le nombre de masse de lrsquoeacuteleacutement

3) Le krypton (gaz rare) appartient agrave la peacuteriode IV Quel est son numeacutero atomique

4) Un nucleacuteide inconnu est symboliseacute par 119935120783120786120784120790

41 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode appartient cet eacuteleacutement

42 Donner la structure eacutelectronique de lrsquoatome correspondant

Exercice 5

Lrsquoatome drsquoun eacuteleacutement X agrave identifier a pour repreacutesentation de Lewis dans lrsquoeacutetat fondamental 119935ሶ 1) Combien drsquoeacutelectrons a-t-il sur sa couche externe 2) Sachant que cette couche est la couche L deacuteterminer le numeacutero atomique de X et eacutetablir la formule eacutelectronique

complegravete de son atome Identifier X par son nom et son symbole Exercice 6

On donne le rayon du noyau de lrsquoatome drsquoaluminium r = 10010-13 m Le rayon de lrsquoatome drsquoaluminium 119912119949120783120785120784120789 est

R = 15010-10 m Masse du neutron mN = 10087u Masse du proton mP = 10073u Masse de lrsquoeacutelectron me- = 05510-

3u 1) Comparer la masse de lrsquoatome agrave celle du noyau 2) Comparer le volume de lrsquoatome agrave celui du noyau 3) On dit que lrsquoatome preacutesente une structure lacunaire Est-ce justifieacute

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Donneacutees Lrsquouniteacute de masse atomique 1u = 16610-27 kg Volume drsquoune sphegravere V = 120786

120785120645R3

Exercice 7 Partie A Lrsquoatome drsquoun eacuteleacutement a pour reacutepartition eacutelectronique (K)x (L)y (M)t avec x y et t des entiers naturels non nuls La masse totale des protons dans son noyau atomique est mTp = 217110-23 g

1) 21 Deacuteterminer son nombre de charge Z

12 En deacuteduire les valeurs de x y et t

13 De quel eacuteleacutement srsquoagit-il Donner sa structure de Lewis et sa valence

2) Donner la place et le nom de famille chimique de lrsquoeacuteleacutement dans le tableau de la classification peacuteriodique restreinte

3) 31 Enoncer la regravegle de lrsquooctet

32 Quel type drsquoion lrsquoatome de cet eacuteleacutement a tendance agrave donner

33 Deacuteterminer la charge globale du noyau de cet ion

4) Repreacutesenter le scheacutema de Lewis de lrsquoion et donner sa valence Donneacutees Extrait du tableau de la classification peacuteriodique 11Na 12Mg 13Al 14Si Masse drsquoun proton mp = 16710-27 kg Valeur de la charge eacuteleacutementaire e = 1610-19 C

Partie B Un anion possegravede globalement une charge eacuteleacutementaire et 18 neutrons lrsquoatome correspondant agrave cet ion appartient agrave la troisiegraveme peacuteriode du tableau de la classification peacuteriodique 1) Deacuteterminer la structure eacutelectronique de cet atome et celle de lrsquoion 2) En deacuteduire la colonne et le nom de famille de cet eacuteleacutement 3) Donner la composition du noyau de lrsquoatome et celle de lrsquoion 4) Repreacutesenter les scheacutemas de Lewis et donner les valences de lrsquoatome et de lrsquoion 5) Deacuteterminer la charge globale du noyau de lrsquoion

Exercice 8 Lrsquoeacuteleacutement magneacutesium possegravede trois isotopes On donne ci-apregraves les abondances relatives de chacun deux

119924119944120783120784120784120786 79 119924119944120783120784

120784120787 10 119924119944120783120784120784120788 11

1- Quel est lisotope le plus abondant 2- Donner la composition de latome isoleacute de chaque isotope 3- Les structures eacutelectroniques des trois isotopes sont-elles identiques Justifier la reacuteponse 4- Quel ion monoatomique forme leacuteleacutement magneacutesium 5- Indiquer trois compositions possibles pour lrsquoion magneacutesium

Exercice9 Un atome dun eacuteleacutement X a pour formule eacutelectronique (K)x(L)Y(M)t 1 Quels sont les valeurs de x et y Justifier

2 Sachant que 119962

120784 = 2t - x calculer t En deacuteduire le numeacutero atomique Z de leacuteleacutement X Identifier X par son symbole et

son nom 3 Dans quelle peacuteriode et dans quelle colonne du tableau de classification peacuteriodique se trouve leacuteleacutement X Justifier votre reacuteponse Donner son scheacutema de 1048757ewis 4 Quel ion a-t-il tendance agrave donner 5 Sachant que la masse dun atome de X est 450910-26kg (masse des eacutelectrons est neacutegligeable) et que mpasympmnasymp 16710-27kg Calculer son nombre de masse et repreacutesenter le noyau de cet eacuteleacutement 6 Le nuage eacutelectronique de lion provenant dun atome X a une charge Q= -1610middot18CDeacuteterminer le nombre deacutelectrons contenus dans le nuage eacutelectronique de lion 7 Ecrire sa structure eacutelectronique et donner son scheacutema de Lewis

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LIAISONS CHIMIQUES

Exercice 1 1) Donner les structures de Lewis des atomes suivants C (Z=6) O (Z=8) Cl (Z=17) H (Z= 1) S (Z = 16) 2) Ecrire les formules de Lewis deacuteveloppeacutees et semi-deacuteveloppeacutees des moleacutecules suivantes

C2H6O C2H4O2 C2H4Cl2O CH4O C2H4 N2O2 CH2Cl2 C2H2 HClO CO2 C3H4 SOCl2 C2H4O C3H6 CH5N C3H4 C3H6O EXERCICE 2 Dans la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene HnS lrsquoatome de soufre est lieacute agrave chaque atome drsquohydrogegravene par une liaison covalente 1- Deacuteterminer n sachant que le scheacutema de Lewis du soufre est identique agrave celui de lrsquooxygegravene et que tous les atomes engageacutes dans la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene ont leur couche externe satisfaisant agrave la regravegle de lrsquooctet et du duet 2- Donner la repreacutesentation de Lewis de la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene Exercice 3 Donner la formule statistique des composeacutes ioniques suivants a) Chlorure drsquoaluminium (Al3+ Cl -) b) nitrate de plomb (Pb2+ 119925119926120785

minus ) c) Aceacutetate de cobalt (Co3+ C2H3119926120784minus ) d) Carbonate

de calcium (Ca2+ C119926120785120784minus ) e) Hydroxyde de sodium (Ag+ PO4

3-) Exercice 4 Donner les noms et preacuteciser les ions constituants les composeacutes ioniques suivants Fe2O3 ZnSO4 Na2CO3 Ca(OH)2 CuNO3 Fe(OH)3 Cu2SO4 Al2O3 FeO Fe(NO3)2 Ag2O Al2(SO4)3 Mg(NO3)2 LiCO3 Na2SO4 Exercice 5

1) La moleacutecule drsquoacide propanoique est formeacutee de 3 atomes de carbone 6 atomes drsquohydrogegravene et 2 atomes drsquooxygegravene Ecrire sa formule brute Ecrire deux formules deacutevellopeacutees isomegraveres de lrsquoacide propanoique

2) Rappeler les structures de Lewis des atomes drsquohydrogegravene de carbone et drsquoazote Donner les structures de Lewis et les formules deacuteveloppeacutees des moleacutecules suivantes

a) CH3NO b) N2 c) HCN d) CH2O2 3) Pour chacun des composeacutes ioniques suivants identifier lrsquoanion et le cation puis donner du composeacute a) Fe2(SO4)3 b)

ZnO 4) Donner la formule statistique et la formule ionique de chacun des composeacutes ioniques suivants oxyde drsquoaluminium

chlorure de magnesium Exercice 6 Donner les formules ioniques et statiques du nitrate de plomb phosphate drsquooxonium sulfate drsquoaluminium nitrate drsquooxonium sulfate de plomb et phosphate drsquoaluminium Exercice7 A -Compleacuteter le tableau ci-dessous en ajoutant soit la formule statistique du solide ionique comportant ces ions soit la formule de lrsquoanion ou soit la formule du cation qui le compose

Cation Anion

Na+

Ca2+ Zn2+

Cl- AlCl3

Al2(SO4)3

NO3-

PO43-

B-Quelles sont les formules statistiques des solides ioniques suivants 1deg) Chlorure drsquoargent nitrate drsquoargent 2deg) Sulfate de potassium permanganate de potassium phosphate de baryum et dichromate de potassium Les ions agrave utiliser sont Cl-(ion chlorure) NO3

-(ion nitrate) SO42-(ion sulfate) K+ (ion potassium) Ag+ (ion argent) Ba2+

(ion baryum) PO43-(ion phosphate) MnO4

-(ion permanganate Cr2O72-(ion dichromate)

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Exercice 8 La maille du chlorure de potassium KCl est du mecircme type que celle du chlorure de sodium les ions K+ prenant la place des ions Na+ 1) En vous inspirant de la maille de chlorure de sodium faites un dessin de la maille

du chlorure de potassium Cette maille cubique a pour arecircte a = 628 pm les ions chlorure en occupent les sommets et les centres des faces

2) Montrer agrave lrsquoaide drsquoun dessin dans le plan qursquoil existe une relation entre lrsquoarecircte a de la maille et les rayons des ions preacutesents Les ions potassium et chlorure sont assimilables agrave des boules rigides de rayons respectifs r+ et r- celles-ci sont en contact le long drsquoune arecircte En deacuteduire la valeur du rayon r- de lrsquoion Cl- sachant que le rayon r+ de lrsquoion K+ vaut 133 pm

Donneacutees Nom et formule de quelques ions

Cations formules Anions Formules

Ion fer II Fe2+ Ion sulfure S2-

Ion fer III Fe3+ Ion sulfate SO42-

Ion aluminium Al3+ Ion nitrate NO3-

Ion cuivre II Cu2+ Carbonate CO32-

Ion zinc Zn2+ Hydrogeacutenocarbonate HCO3-

Ion sodium Na+ Ion chlorure Cl-

Ion calcium Ca+ Oxyde O2-

Ion potassium K+ Hydroxyde OH-

Ion hydronium H3O+ Ion dichromate Cr2O72-

Ion magneacutesium Mg2+ Ion permanganate MnO4-

Ion argent Ag+ Ion phosphate PO43-

Ion baryum Ba2+

Ion ammonium NH4+

FORMULES ET NOMS DE QULQUES COMPOSES IONIQUES

Habituellement on nomme un composeacute ionique en premier par son non ion neacutegatif par contre lrsquoeacutecriture de sa formule

se fait en premier par lrsquoion neacutegatif

Formule ionique Formule statistique Nom

(Na+ Cl-) NaCl Chlorure de sodium

(Ag+ Cl-) AgCl Chlorure drsquoargent

(Cu2+ 2Cl-) CuCl2 Chlorure de cuivre II (cuivrique)

(Cu+ Cl-) CuCl Chlorure de cuivre I (cuivreux)

(Fe2+ 2Cl-) FeCl2 Chlorure de fer II (ferreux)

(Fe3+ 3Cl-) FeCl3 Chlorure de fer III (ferrique)

(NH4+ Cl-) NH4Cl Chlorure drsquoammonium

(Ca2+ 2Cl-) CaCl2 Chlorure de calcium

NITRATES NO3-

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Formule ionique Formule statistique Nom

(Ag+ NO3-) AgNO3 Nitrate drsquoargent

(K+ NO3-) KNO3 Nitrate de potassium

(Pb2+ 2NO3-) (PbNO3)2 Nitrate de plomb II

SULFATTES SO42-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Ba2+ SO42-) BaSO4 Sulfate de baryum

(Zn2+ SO42-) ZnSO4 Sulfate de zinc

(Cu2+ SO42-) CuSO4 Sulfate de cuivre II

(2Al3+ 3SO42-) Al2(SO4)3 Sulfate drsquoaluminium

(2NH4+ SO4

2-) (NH4)2SO4 Sulfate drsquoammonium

SULFURES S2-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Zn2+ S2-) ZnS Sulfure de zinc

(Pb2+ S2-) PbS Sulfure de plomb II

(2Cu+ S2-) Cu2S Sulfate de cuivre I

CARBONATES CO32-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Ca2+ CO32-) CaCO3 Carbonate de calcium (calcaire)

OXYDES O2-

Formule ionique Formule statistique Nom

(2Na+ O2-) Na2O Oxyde de sodium

(Mg2+ O2-) MgO Oxyde de magneacutesium

(2Al3+ 3O2-) Al2O3 Oxyde drsquoaluminium (alumine)

(Fe2+ O2-) FeO Oxyde de fer II

(2Fe3+ 3O2-) Fe2O3 Oxyde de fer III (rouille)

(Fe2+ 2Fe+ 4O2-) Fe3O4 Oxyde magneacutetique de fer

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MOLE ET GRANDEURS MOLAIRES

Exercice 1 Calculer les masses molaires des composeacutes suivants Ca(H2PO4)2 H2SO4 C6H12O6 C4H8 NH3 (NH4)4Fe(SO4)26H2O Al2(SO4)3 Exercice 2 Lrsquoeacuteleacutement lithium agrave lrsquoeacutetat naturel est formeacute par un meacutelange de deux nucleacuteides dont les pourcentages atomiques sont

les suivants 74 de 119923119946120788 et 926 de 119923119946

120789 Sachant que les masses drsquoune mole drsquoatome de ces nucleacuteides sont respectivement 60137 g et 70144 g Calculer la masse molaire atomique de lrsquoeacuteleacutement lithium naturel Exercice 3 Une moleacutecule de formule CxHy a pour atomiciteacute 10 et sa masse molaire est M = 54 gmol-1 Deacuteterminer la formule brute du composeacute Exercice 4 La nitroglyceacuterine est un explosif de formule C3H5O9N3 1) Calculer la masse molaire de la nitroglyceacuterine 2) Deacuteterminer sa composition centeacutesimale massique de chacun des eacuteleacutements preacutesents dans cette moleacutecule

Exercice 5 Un corps a pour formule CxHyO les coefficients x et y sont entiers Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de cette substance montre que les pourcentages en masse des eacuteleacutements C et H qursquoelle renferme sont C = 525 H = 130 1) Deacuteterminer le pourcentage en masse de lrsquooxygegravene En deacuteduire la masse molaire moleacuteculaire M de ce corps (M est

un nombre entier) 2) Calculer les valeurs des coefficients x et y

Exercice 6 1) On donne pour le fer masse molaire M = 56 gmol-1 masse volumique 120646 = 7800 kgm-3 Deacuteterminer le volume drsquoun morceau de fer de masse 150 g Quelle est la quantiteacute de matiegravere contenue dans ce morceau de fer 2) On donne pour lrsquoaluminium et le cuivre la masse molaire M et la masse volumique 120646 agrave lrsquoeacutetat solide Al 27 gmol-1 120646119912119949

=2700 kg m-3 Cu 635 gmol-1 120646119914119958=8900 kg m-3 Deacuteterminer pour chaque meacutetal le volume molaire (volume dune mole) agrave lrsquoeacutetat solide 3) On considegravere trois flacons qui contiennent agrave la mecircme

tempeacuterature et sous une mecircme pression un mecircme volume de gaz On a deacutetermineacute la masse de chaque gaz Les reacutesultats sont groupeacutes dans le tableau ci-dessous

Calculer la masse molaire de chaque gaz Deacuteterminer la quantiteacute de matiegravere de chaque gaz 4) En deacuteduire le volume molaire de chaque gaz

Quelle est la loi veacuterifieacutee par cette expeacuterience Enoncer cette loi C = 12 O=16 H=1 gmol-1 Exercice 7 Un composeacute organique qui ne contient que les eacuteleacutements carbone et hydrogegravene a pour masse molaire M = 42 gmol -1 Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de ce composeacute montre qursquoil renferme en masse six (6) fois plus de carbone que drsquohydrogegravene En deacuteduire la formule brute du composeacute eacutetudieacute Exercice 8 Un composeacute A ne contient que les eacuteleacutements carbones hydrogegravene et oxygegravene Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de ce composeacute montre que mc = 15mo et mc = 4mH mc mo et mH eacutetant les masses respectives de carbone de lrsquooxygegravene et de lrsquohydrogegravene contenues dans lrsquoeacutechantillon Sachant que la moleacutecule de A ne renferme qursquoun seul atome drsquooxygegravene 1) Deacuteterminer la formule de A 2) Calculer la masse molaire de A 3) Calculer le nombre de moles puis le nombre de moleacutecules contenues dans 115 g de A

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Exercice 9 Un ballon en verre fermeacute contient 40g de gaz dioxygegravene La tempeacuterature du gaz est 20degC et sa pression est 1013105Pa 1 Quelle est la quantiteacute de matiegravere de dioxygegravene dans le ballon 2 Quelle est la tempeacuterature absolue du gaz 3 Quel est le volume du gaz 4 On chauffe le ballon et son contenu La tempeacuterature atteint 50degC La variation du volume du ballon eacutetant

neacutegligeable deacuteterminer la nouvelle pression du gaz Exercice 10

Un ballon agrave parois eacutelastiques ne peut deacutepasser un volume de 30L sans eacuteclater On introduit dans ce ballon 20L dheacutelium He agrave 20degC et agrave une pression de 1013105Pa 1 Quelles sont la quantiteacute de matiegravere et la masse dheacutelium introduites dans le ballon 2 Le ballon est placeacute sous une cloche agrave vide On admet que la pression est la mecircme agrave linteacuterieur et agrave lexteacuterieur du

ballon et que la tempeacuterature est constante au cours de la transformation Quelle est la pression de lair sous la cloche au moment ougrave le ballon eacuteclate

3 Le mecircme ballon est lacirccheacute et seacutelegraveve agrave une altitude ougrave la tempeacuterature est de 15degC et la pression atmospheacuterique de 82104Pa Le ballon va-t-il eacuteclater (on suppose leacutegaliteacute des pressions agrave linteacuterieur et agrave lexteacuterieur du ballon)

Donneacutee M(He)=40gmol-1 Exercice 11 1) Calculer la masse volumique du dioxygegravene dans les conditions normales Deacuteterminer la densiteacute du dioxygegravene par

rapport agrave lrsquoair 2) On meacutelange 10 L de butane et 10 L de dioxygegravene Le volume obtenu est 20 L

21 Trouver la masse du meacutelange

22 Calculer la densiteacute du meacutelange

Les volumes sont mesureacutes dans les conditions normales Exercice 12 On meacutelange 10 L de dioxygegravene et 40 L de diazote pris dans les CNTP Le volume du meacutelange est 10 L La tempeacuterature du meacutelange est de 10deg C 1) Calculer la masse du meacutelange 2) Trouver la pression du meacutelange

Donneacutees C = 12gmol H = 1gmol O = 16gmol N = 14gmol Cl = 355gmol Exercice 13 Un professeur de Sciences Physiques trouve dans le laboratoire de son lyceacutee un flacon sans eacutetiquette contenant une substance solide de masse m = 460 g Pour deacuteterminer la nature de cette substance il procegravede agrave deux types danalyses

Une analyse qualitative lui permettant de deacuteterminer la preacutesence de trois eacuteleacutements chimiques dans la substance le carbone (C) lhydrogegravene (H) et loxygegravene (O)

Une analyse quantitative lui permettant de deacuteterminer la composition centeacutesimale massique du carbone et de lhydrogegravene dans la masse m de la substance C=26l H=435 Afin de deacuteterminer le nombre datomes de carbone dhydrogegravene et doxygegravene de la substance il eacutecrit sa formule brute sous la forme CxHyOz ougrave x y et z sont des entiers naturels non nuls Il reacutealise ensuite la sublimation de la masse m = 460 g de la substance dans les conditions ougrave la pression est P=498107 Pa et la tempeacuterature est t = 27degC A la fin du changement deacutetat physique il recueille un volume V = 500 cm3 de gaz supposeacute parfait

1) Calculer le pourcentage massique de loxygegravene 2) Est-ce que cette sublimation a eacuteteacute faite dans les conditions normales de tempeacuteratures et de pression (CNTP) Justifier 3) Deacuteterminer la quantiteacute de matiegravere de cette substance puis deacuteduire sa masse molaire et sa densiteacute 4) Deacuteterminer sa formule brute et proposer une formule deacuteveloppeacutee possible 5) Calculer le nombre de moleacutecules contenu dans cette substance

On donne M (H) = 1 gmol-1 M (C) = 12 g mol-1 M (0) = 16 g mol-1 constante des gaz parfaits R = 831 SI nombre drsquoAvogadro NA = 602102s mol-1

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REACTION CHIMIQUE EQUATION ndash BILAN

Exercice 1 Equilibrer les eacutequations suivantes

Exercice 3 Lrsquoaluminium reacuteagit avec lrsquooxyde de manganegravese MnO2 pour donner du manganegravese et de lrsquooxyde drsquoaluminium Al2O3

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan traduisant cette reacuteaction 2) Quelle est la masse drsquoaluminium neacutecessaire pour preacuteparer une masse de 1 kg de manganegravese

Exercice 4 On brucircle m = 5 g de soufre dans un flacon renfermant V =2L de dioxygegravene volume mesureacute dans les CNTP

1) Restera-t-il du soufre agrave la fin de la reacuteaction Si oui calculer la masse correspondante 2) Calculer la masse et le volume du produit obtenu

Exercice 5 On fait brucircler 20g drsquoun eacutechantillon de charbon de bois dans du dioxygegravene on obtient 616g de dioxyde de carbone

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan 2) Deacuteterminer le pourcentage de carbone pur contenu dans le morceau de charbon

Exercice 6 Le dioxyde de soufre peut ecirctre preacutepareacute par action de sulfure de fer (pyrite) sur le dioxygegravene Il se forme en mecircme temps de lrsquooxyde de fer Fe2O3

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction 2) Quel volume de dioxyde de soufre peut-on espeacuterer obtenir agrave partir drsquoune tonne de pyrite Calculer alors la masse et le

volume de dioxygegravene neacutecessaire Les volumes gazeux sont mesureacutes dans les CNTP 3) Le rendement de la reacuteaction est en reacutealiteacute eacutegal agrave 80 Calculer le volume de dioxyde de soufre effectivement obtenu agrave

partir drsquoune tonne de pyrite Exercice 7

1) La combustion dans du dioxygegravene de 224cm3 drsquoun corps pur gazeux de formule CnH2n + 2 a donneacute 176g de dioxyde de carbone et de lrsquoeau

11 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction

12 Trouver la formule brute de lrsquohydrocarbure

13 Ecrire les formules de Lewis et deacuteveloppeacutee de ce composeacute

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2) La combustion complegravete dans du dioxygegravene de 1 litre drsquoun hydrocarbure gazeux de formule CxHy a neacutecessiteacute 5 litres de dioxygegravene et a donneacute 3 litres de dioxyde de carbone

21 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction

22 Trouver la formule brute de lrsquohydrocarbure Volumes gazeux mesureacutes dans les CNTP

Donneacutees en gmol-1 M(C) = 12 M(H) = 1 M(O) = 16 M(Fe) = 56 Exercice 8 On meacutelange 1g de poudre drsquoaluminium et 6g de diiode I2 La reacuteaction est amorceacutee par quelques gouttes drsquoeau (catalyseur)

a) On donne Al (Z=13) et I est un halogegravene Trouver la formule du produit formeacute en vous aidant des repreacutesentations de Lewis des atomes drsquoaluminium et drsquoiode

b) Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction c) La reacuteaction srsquoarrecircte par manque drsquoun des reacuteactifs Lequel calculer la masse du produit formeacute d) Quelle est la masse restante du reacuteactif en excegraves

Donneacutees M(Al)=27gmol M(I)=127gmol Exercice 9 Une essence drsquoautomobile a une masse volumique de 700kg m-3 On la suppose constitueacutee uniquement drsquooctane C8H18

a) Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la combustion de lrsquooctane dans le moteur de lrsquoautomobile en supposant qursquoil se forme du dioxyde de carbone et de lrsquoeau

b) Le reacuteservoir drsquoessence drsquoune automobile a une capaciteacute de 50L Lorsque toute lrsquoessence qursquoil contient est consommeacutee calculer

La masse de vapeur drsquoeau et de dioxyde de carbone rejeteacutee dans lrsquoatmosphegravere

La masse du dioxygegravene consommeacute

La masse drsquoair qui a circuleacute dans les tubulures du moteur sachant qursquoen nombre de moles la composition de lrsquoair est 80 de diazote N2 et 20 de dioxygegravene O2 On donne en gmol les masses molaires atomiques H 1 C 12 N 14 O 16 Exercice 10 Un meacutelange des deux alcanes propane (C3H8) et butane (C4H10) est soumis agrave une combustion eudiomeacutetrique en preacutesence de 112 cm3 de dioxygegravene Apregraves la combustion et le refroidissement des produits il se produit 68cm3 dioxyde de carbone(C02) et de lrsquoeau

1) Ecrire les eacutequations des reacuteactions qui ont lieu

2) Deacuteterminer la composition du meacutelange des alcanes sachant que tous les volumes sont mesureacutes dans les mecircmes conditions de tempeacuterature et de pression On donnera le volume de chacun des alcanes ainsi que le pourcentage (en quantiteacute de matiegravere) de chacun drsquoeux dans le meacutelange Exercice 11 On dispose drsquoun meacutelange drsquooxyde de fer II FeO et drsquooxyde de Fer III Fe2O3 de masse totale m=897g On fait reacuteagir ce meacutelange agrave haute tempeacuterature avec du dihydrogegravene Il se forme alors du Fer et de lrsquoeau

1) Ecrire les eacutequations bilan des deux reacuteactions 2) On obtient 292g drsquoeau et les deux oxydes ont disparu Deacuteterminer la composition initiale du meacutelange crsquoest-agrave-dire les

masses des deux oxydes

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GENERALITES SUR LES SOLUTIONS AQUEUSES

Donneacutees en gmol-1 M(C) = 12 M(H) = 1 M(O) = 16 M(Fe) = 56 M(Al) = 27 M(S) = 32 M(Na) = 23 M(N) = 14 M(Ca) = 40 M(Cl) = 355 Exercice 1 1) Donner les noms des ions suivants K+ Mg2+ Al3+ O2- SO4

2- H3O+ MnO4- Cr2O7

2- 2) Donner les formules des composeacutes ioniques dont les noms sont chlorure de potassium chlorure de magneacutesium

oxyde de magneacutesium carbonate drsquoaluminium nitrate drsquoargent Exercice 2 1) Quelle masse de sulfate drsquoaluminium Al2(SO4)3 faut-il dissoudre dans de lrsquoeau pour obtenir 500 cm3 drsquoune solution

de concentration 002 mol L-1 en ion Al3+ 2) Quelle est alors la valeur de la concentration en ion sulfate

Exercice 3 1) On dissout 5 g de cristaux de chlorure de sodium dans de lrsquoeau On complegravete par de lrsquoeau le volume agrave 500 mL

Trouver la concentration molaire C de la solution Calculer [Na+] et [Cl-] 2) On dispose de 200 mL drsquoune solution de sulfate de sodium de concentration molaire C = 210-2 molL-1

ndash Calculer la masse de sulfate de sodium Na2SO4 contenue dans la solution ndash Calculer [Na+] et [SO4

2-] Exercice 4 1) On dissout sans variation de volume 342 g de sulfate drsquoaluminium dans 500 mL drsquoeau

ndash Calculer la concentration massique puis la concentration molaire C de la solution ndash Calculer les concentrations molaires des ions aluminium et sulfate

2) On preacutepare 250 mL de solution de sulfate de potassium en dissolvant dans lrsquoeau 435 g de solide ionique K2SO4

ndash Calculer la concentration molaire de chacun des ions preacutesents en solution ndash Quel volume drsquoeau faut-il ajouter aux 250 mL de la solution preacuteceacutedente pour obtenir une solution telle que lrsquoon

ait [SO42-] = 002 molL Exercice 5 Une solution A de volume VA = 05 L contient 012 mol de nitrate de sodium Une solution B de volume VB = 15 L a eacuteteacute obtenue par dissolution dans lrsquoeau de 125g de nitrate de calcium solide ionique de formule Ca(NO3)2 1) On preacutelegraveve agrave la pipette 10 cm3 de la solution A Calculer le nombre de moles de chacun des ions preacutesents dans

cette prise drsquoessai 2) On meacutelange dans une fiole jaugeacutee 10 cm3 A 20 cm3 de la solution B et on complegravete avec de lrsquoeau jusqursquoagrave ce que

le volume total soit de 100 cm3 Calculer la concentration de chacun des ions dans cette derniegravere solution On donne masses molaires en gmol-1 nitrate de sodium 85 nitrate de calcium 164 Exercice 6

Compleacuteter le tableau

Formule C ( molL-1) [anion] (molL-1) [cation] (molL-1)

MgSO4 0035

CaCl2 0104

Na2CO3 027

Na3PO4 0063

FeCl3 057

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SOLUTIONS AQUEUSES ACIDES

Exercice 1 Questions des cours 1-1 Parmi des produits drsquousage courant utiliseacutes comme boissons condiments ou produits drsquoentretien meacutenager que vous reconnaissez distinguer ceux qui correspondent agrave des solutions acides 1-2 Rappeler leurs couleurs prises avec un indicateur coloreacute de votre choix 2-1 Que peut-on mettre en eacutevidence expeacuterimentalement lors de la dissolution du chlorure drsquohydrogegravene dans lrsquoeau 2-2 Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction qui accompagne cette mise en solution du chlorure drsquohydrogegravene dans lrsquoeau 3- Le chlorure drsquohydrogegravene est-il un composeacute ionique ou moleacuteculaire 4- Que se passe t-il quand on verse du nitrate drsquoargent dans une solution drsquoacide chlorhydrique 5-1 Peut-on identifier un acide au laboratoire en le goucirctant ou en le touchant 5-2 Que faut-il faire dans le cas eacutecheacuteant Exercice 2 Le gaz chlorure drsquohydrogegravene est un composeacute moleacuteculaire formeacute drsquoun atome drsquohydrogegravene et drsquoun atome de chlore il est obtenu en faisant reacuteagir agrave chaud de lrsquoacide sulfurique sur du chlorure de sodium On le recueille dans un flacon en plastique par deacuteplacement drsquoair 1- Ecrire la formule du gaz chlorure drsquohydrogegravene 2- Donner le scheacutema du montage 3- Comment pouvez-vous vous assurer que le flacon est entiegraverement rempli 4- Rappeler les proprieacuteteacutes du gaz chlorhydrique Exercice 3 Texte Scientifique solution acide et solution basique Preacuteparation des solutions drsquoinfusion drsquooseille du jus de citron du jus de tamarin de solution de lessive de cendre Mettons deux centimegravetres cubes de chaque substance dans un tube agrave essai Dans chaque tube versons quelques gouttes de BBT Nous disposons de deux tubes agrave essai lrsquoun contenant de lrsquoacide chlorhydrique et lrsquoautre de lrsquoeau distilleacutee avec chacun quelques gouttes de BBT Les tubes contenant lrsquoacide chlorhydrique la solution drsquoinfusion drsquooseille du jus de citron du jus de tamarin virent au jaune avec le BBT Le tube contenant la solution de lessive de cendre donne une coloration bleue avec le BBT tandis que lrsquoeau distilleacutee reste verte avec le BBT Questions 1- Que signifie BBT 2- Le titre du texte est-il conforme Si non ameacuteliorer ce titre 3- Comment preacutepare-t- on la solution drsquoinfusion drsquooseille le jus de citron 4- Comment preacutepare-t- on la solution drsquoacide chlorhydrique agrave partir drsquoune solution commerciale tregraves concentreacutee 5- Relever les solutions acides citeacutes dans ce texte

Exercice 4

1- Une solution de volume V = 250 mL est obtenue en dissolvant 12 mmol de saccharose dans de lrsquoeau Quelle est la

concentration molaire de saccharose 2- Quelle est la quantiteacute drsquoacide benzoiumlque contenue dans un volume V = 23 mL drsquoune solution drsquoacide benzoiumlque agrave la

concentration molaire C = 1510-2 molL-1 Exercice 5 1-1 Un adolescent doit absorber 75 mg de vitamine C de masse molaire M = 176 g mol par jour Quelle est la quantiteacute de vitamine C correspondante 1-2 Un jus de fruit contient de la vitamine C agrave la concentration molaire C = 23 mmolL-1Quel volume de jus de fruit un adolescent doit-il boire dans la journeacutee pour absorber sa quantiteacute quotidienne de vitamine C 2) Les boissons au cola contiennent de lrsquoacide phosphorique H3PO4 Leur concentration molaire en acide phosphorique est de lrsquoordre de 15 mmolL-1 Quelle est la concentration massique en acide phosphorique Exercice 6 1- Les boissons au cola contiennent de lrsquoacide phosphorique H3PO4 Leur concentration molaire en acide phosphorique

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est de lrsquoordre de 15 mmolL-1 Quelle est la concentration massique en acide phosphorique

2- Lrsquohextril est une solution de bain de bouche Le principe actif de ce meacutedicament est lrsquohexeacutetidine de formule brute

C21H45N3 Calculer sa concentration molaire sachant que sa concentration massique est 1 gL-1

Exercice 7

On a un meacutelange sous forme de poudre de cuivre de zinc et daluminium On ajoute de lacide chlorhydrique en excegraves agrave 105 g de ce meacutelange Apregraves reacuteaction il reste un reacutesidu solide de 24 g et le gaz qui sest deacutegageacute lors de lattaque par lacide occupe un volume de 566 L

1- Ecrire les eacutequations entre lacide chlorhydrique les meacutetaux attaquables

2- Quelle est la nature du gaz deacutegageacute Justifier votre reacuteponse

3- Calculer la composition du meacutelange en pourcentage massique

On donne M(Cu)=635 M(Al)=27 M(Zn)=654 g mol-1 volume molaire 224 Lmol-1 on rappelle que lrsquoacide nrsquoattaque pas le cuivre Exercice 8 1) Rappeler quelques consignes de seacutecuriteacute sur la consommation et lrsquoutilisation des produits acides 2) A quels ions sont dues les proprieacuteteacutes acides drsquoune solution 3) A 20degC 1 litre drsquoeau peut dissoudre 475L de chlorure drsquohydrogegravene si la dissolution srsquoeffectue sans variation de volume (Vm = 24 Lmol-1) 3-a) Calculer la concentration de la solution (H+ Cl-) 3-b) En deacuteduire la concentration des ions responsables agrave lrsquoaciditeacute de cette solution 3-c) Quelle la concentration des ions qui preacutecipite avec le nitrate drsquoargent

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SOLUTIONS AQUEUSES BASIQUES

Exercice1 1 Recopier et compleacuteter les phrases suivantes a) Dans une solution aqueuse dhydroxyde de sodium lion responsable de la basiciteacute est lion __________ lion __________ est lion Na+ b) Il faut toujours refermer un flacon de pastilles de soude et le conserver dans un endroit sec car ces pastilles absorbent lhumiditeacute de lair elles sont donc __________ Elles sont aussi deacuteliquescentes car les pastilles se __________ lentement dans cette humiditeacute c) Lhydroxyde de sodium est un produit corrosif car il peut exercer une action destructrice sur les __________ __________ Il faut donc porter des __________ pour le manipuler d) La solution dhydroxyde de sodium conduit le courant eacutelectrique Elle contient donc des __________ Lors de la dissolution leau a totalement __________ les moleacutecules dhydroxyde de sodium selon leacutequation bilan NaOH rarr ________ + ________ e) La solution de kheacutemeacute est une solution __________ car si on y ajoute quelques gouttes de __________ elle prend une coloration rose violaceacutee 2 Reacutepondre par vrai ou faux les phrases suivantes a) En preacutesence de BBT la solution de cendre prend la couleur bleue b) Les proprieacuteteacutes basiques de la soude sont dues aux ions Na+ c) Le cuivre et les ions hydroxyde forment un preacutecipiteacute bleu d) En meacutelangeant une solution de sulfate de zinc avec un tregraves gros excegraves de soude on obtient une solution e) En preacutesence de BBT le meacutelange formeacute de 1 mL dacide chlorhydrique deacutecimolaire et de 10 mL de soude molaire est bleu 3 Recopier les propositions justes et corriger celles qui sont fausses a) En meacutelangeant une solution de nitrate de cuivre et une solution de chlorure dhydrogegravene on obtient un preacutecipiteacute bleu dhydroxyde de cuivre b) Pour preacuteparer 1L de solution de soude agrave 01 molL-1 (deacutecimolaire) Abdoulaye pegravese 04g dhydroxyde de sodium exempt dhumiditeacute Il les introduit dans une fiole jaugeacutee de 1 L et complegravete jusquau trait de jauge avec de leau distilleacutee c) En meacutelangeant une solution de sulfate de fer (III) et une solution dammoniaque on obtient un preacutecipiteacute vert dhydroxyde de fer (III) d) En introduisant un excegraves de sulfate de zinc dans une solution dilueacutee de kheacutemeacute on obtient un abondant preacutecipiteacute blanc La solution de kheacutemeacute contient donc des ions OH- qui forment avec les ions Zn(II) un preacutecipiteacute de formule Zn(OH)2 e) En preacutesence de pheacutenolphtaleacuteine le liquide de batterie prend une coloration violette Si on ajoute 10 mL de solution de kheacutemeacute concentreacutee agrave 1 mL de liquide de batterie dilueacute en preacutesence de pheacutenolphtaleacuteine on obtient une solution incolore Exercice2

3- Votre professeur vous donne deux flacons A et B sans eacutetiquette contenant des solutions incolores et vous demande de les reconnaicirctre Pour cela il vous fait reacutealiser les tests suivants a) Donner le nom de la solution A en expliquant comment vous ecirctes arriveacute agrave cette conclusion

b) Donner le nom de la solution B en expliquant comment vous ecirctes arriveacute agrave cette conclusion 4- Sur les marcheacutes du Seacuteneacutegal on trouve un produit appeleacute kheacutemeacute Il se preacutesente sous la forme deacutecailles blanches et

est fortement corrosif Il est utiliseacute pour fabriquer du savon et comme produit de nettoyage a) Vous voulez preacuteparer 500 mL de solution aqueuse agrave 4 gL-1 de kheacutemeacute (solution A) Encadrer parmi la liste dappareils suivants ceux qui vous seront neacutecessaires balance ndash pipette de 5 mL ndash ballon rond de 500 mL ndash fiole jaugeacutee de 05L ndash entonnoir ndash pissette ndash fiole jaugeacutee de 100mL ndash gants de protection ndash spatule ndash eacuteprouvette gradueacutee de 1 L Deacutecrivez le mode opeacuteratoire de la dissolution b) Le marchand affirme que le kheacutemeacute est de la soude Proposez deux tests qui vont vous permettre de veacuterifier cette affirmation

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c) En supposant que laffirmation du marchand est vraie calculer la concentration molaire de la solution A d) Pour veacuterifier si le kheacutemeacute est de lhydroxyde de sodium pur Michel propose dintroduire assez de solution de sulfate de cuivre pour preacutecipiter tous les ions OH- contenus dans 100 mL de solution A puis de peser le preacutecipiteacute sec - Ecrire leacutequation bilan traduisant la reacuteaction de preacutecipitation - La masse de preacutecipiteacute obtenue apregraves filtration et seacutechage est m = 035 g Le kheacutemeacute est-il de lhydroxyde de sodium pur 3- Au cours dun repas Marcel affirme que le jus de bissap blanc quil est en train de boire est plus acide que le jus de tamarin que boit Demba Demba nest pas daccord Pour trancher ce diffeacuterend ils amegravenent les deux solutions au laboratoire et procegravedent au test suivant - Ils introduisent 50 mL de bissap blanc dans un beacutecher A et 50 mL de jus tamarin dans un beacutecher B Ils ajoutent 5 gouttes de BBT et 50 mL de solution de soude dilueacutee La solution contenue dans le beacutecher A se colore en vert alors que la solution contenue dans le beacutecher B se colore en bleu Ils en concluent que Marcel avait raison Justifier cette affirmation Donneacutees Masses molaires en gmol-1 H 1 - O 16 - Na 23 - Cu 635 Exercice3 On meacutelange -100mldrsquoune solution de soude 10-2molL-1 -et 200ml de solution drsquohydroxyde de calcium 10-3molL-1 Faites lrsquoinventaire des diffeacuterentes espegraveces en solution calculer les concentrations molaires respectives Exercice 4 On dispose de 5 mL drsquoune solution de potasse KOH Elle renferme en masse 25 de potasse pure Sa densiteacute par rapport agrave lrsquoeau est d = 13

1) Calculer la concentration molaire C de la solution On dilue la solution preacuteceacutedente agrave 15 litre Calculer la concentration molaire Crsquo de la nouvelle solution

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NOTION DE PH INDICATEURS COLORES

Exercice 1 Deacuteterminer les pH des solutions suivantes a) Acide chlorhydrique de concentration 210-2 molL-1 b) Acide nitrique de concentration 4510-3 molL-1 c) Soude de concentration 510-2 molL-1 d) Potasse de concentration 3110-4 molL-1 Les solutions sont prises agrave 25oC Exercice 2 La concentration des ions hydroxyde dans une solution aqueuse est eacutegale agrave 10-4molL-1 Calculer 1) La concentration des ions hydronium 2) Le pH de cette solution 3) Quelle est la couleur prise dans cette solution par - le BBT - la pheacutenolphtaleacuteine - lrsquoheacutelianthine Exercice 3 On dispose drsquoune solution de soude ( Na + + HO ndash ) de concentration de pH = 12 1 Calculer 11la concentration des ions oxonium 12 la concentration des ions hydroxyde 2 On veut diluer cette solution pour obtenir une solution agrave pH = 11 Pour cela on prend un volume v1 = 50 mL de la solution concentreacute et on ajoute de lrsquoeau Quel volume drsquoeau faut-il ajouter Exercice 4 Les questions sont indeacutependantes 1 A 60degC le pH de lrsquoeau pure est 65 Calculer les concentrations des ions hydronium et hydroxyde agrave cette tempeacuterature Calculer le produit ionique de lrsquoeau agrave cette tempeacuterature

2 A 50degC le produit ionique de lrsquoeau est 5610-14 Trouver agrave cette tempeacuterature le pH de lrsquoeau pure Exercice 5 Les questions sont indeacutependantes 1 A la tempeacuterature de 37 degC le pK e est eacutegal agrave 1372 a) Quel est le pH drsquoune solution neutre agrave cette tempeacuterature b) Un sang de pH eacutegal agrave 739 est-il neutre 2 A 10cm3 drsquoune solution de chlorure drsquohydrogegravene on ajoute 40cm3 drsquoeau et on obtient alors une solution de pH=27 Quelle est la concentration de la solution de chlorure drsquohydrogegravene initiale 3 on meacutelange 20cm3 drsquoune solution chlorhydrique de pH=31 avec 10cm3 de solution chlorhydrique de pH=23 Deacuteterminer le pH du meacutelange obtenu Exercice 6 Pour eacutevaluer le pH dune solution aqueuse (S) on effectue divers preacutelegravevements agrave lrsquoaide de beacutechers On ajoute ensuite dans chacun des beacutechers un indicateur coloreacute On obtient les reacutesultats suivants

Heacutelianthine Bleu de bromocreacutesol

Bleu de bromothymol

rouge de meacutethyle

couleur de la solution orange vert jaune orange

1) Evaluer le pH de la solution (S) en utilisant les reacutesultats ci-dessus et le tableau suivant

Indicateur Teinte Zone de virage Teinte

Heacutelianthine rouge 31 - 44 jaune

Bleu de bromocreacutesol jaune 38 - 54 bleu

Bleu de bromothymol jaune 60 ndash 76 bleu

rouge de meacutethyle rouge 42 ndash 62 jaune

2) Lrsquoutilisation de lrsquoun des indicateurs coloreacutes est superflue Quel est cet indicateur Expliquer 3) Apregraves deacutetermination du pH de la solution agrave lrsquoaide drsquoun pH-megravetre on calcule la valeur de la concentration en ions hydroxyde On trouve [OH-] = 210-10 molL-1 Quelle est la valeur mesureacutee du pH de la solution (S) Cette valeur est-elle en accord avec le reacutesultat obtenu agrave lrsquoaide des indicateurs coloreacutes

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41

hp 42

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IA RUFISQUE LYCEE DE KOUNOUNE

DEVOIR Ndeg1 DE

SCIENCES PHYSIQUES

Classe 2nde S 20152016

Dureacutee 2 heures

Prof MDiagne

Email diagnensisyahoofr

Exercice1 (6pts)

1) On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant 20g drsquohydrogegravene et 200g drsquooxygegravene apregraves

jaillissement de lrsquoeacutetincelle et refroidissement

c) Quelles sont la nature et la masse du gaz restant (2pts) d) Quelle est la masse drsquoeau obtenue (1pt)

2) a) Calculer le volume drsquohydrogegravene neacutecessaire pour faire disparaicirctre 200ml drsquooxygegravene (1pt)

b) Si le meacutelange srsquoeffectue dans les proportions ougrave VH=2VO exprimer le volume du meacutelange gazeux

en fonction du volume de dihydrogegravene (1pt)

c) calculer le volume de ce meacutelange gazeux (1pt)

Exercice2 (8pts)

Lrsquoenregistrement 1 ci-dessous repreacutesente dans le reacutefeacuterentiel terrestre les positions Ei drsquoun enfant en

rollers sur un tremplin Ces positions sont inscrites agrave intervalles de temps eacutegaux = 020 s agrave lrsquoeacutechelle 120783

120784

1- Sans effectuer de calculs quel est le qualificatif (rectiligne circulaire ou curviligne) que lrsquoon peut attribuer aux diffeacuterentes portions de trajectoire prise successivement par le mobile Justifier la reacuteponse (15pt)

2- Entre quels points le mouvement est-il rectiligne uniforme Calculer alors sa vitesse Repreacutesenter le

vecteur vitesse instantaneacute en 119959ሬሬԦ120783120782 en E10 (25pt= 05 +1+1) 3- Calculer sa vitesse moyenne entre E0 et E6 (1pt) 4- Deacuteterminer les valeurs de 119959120785 et 119959120783120790 vitesses instantaneacutees du point E aux instants t3 et t18 Repreacutesenter

les vecteurs vitesse 119959ሬሬԦ120785 et 119959ሬሬԦ120783120790 (3pts)

NB Repreacutesenter ces vecteurs vitesse en utilisant comme eacutechelle 1 cm 2 ms-1

Exercice3 (6pts)

Un disque horizontal tourne autour drsquoun axe vertical ∆ passant par son centre O Une petite lampe dont

le filament est quasi ponctuel est fixeacute sur le disque agrave la distance d=25cm du centre Elle eacutemet des

eacuteclairs tregraves brefs seacutepareacutes par des intervalles de temps eacutegaux τ =002s La figure suivante

(lrsquoenregistrement 2) reproduit la photographie des positions successives L1 L 2 helliphellip de la lampe au cours

de son mouvement agrave lrsquoeacutechelle120783

120783120782

1) Quelle est la nature du mouvement de la lampe (05pt) 2) Deacutefinir la peacuteriode et la freacutequence (1pt) 3) Calculer la peacuteriode la freacutequence et la vitesse angulaire de rotation du disque (15pt) 4) Quelle est la vitesse de la lampe (1pt)

5) Dessiner le vecteur vitesse de la lampe aux points L1 L5 et L8 en prenant pour eacutechelle 1cm rarr 1ms (15pt) Le vecteur vitesse est-il constant au cours du mouvement (05pt)

hp 43

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Document agrave rendre avec la copie

Classe 2nde S

Preacutenom(s) Nom

Lrsquoenregistrement 1

Lrsquoenregistrement 2

hp 44

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LYCEE TAMBA COMMUNE Anneacutee scolaire 2011-2012 Classes 2nde SA 2nde SB et 2nde SC Prof MDIAGNE-MCOULIBALY

DEVOIR DE SCIENCES PHYSIQUES NdegI IDU PREMIER SEMESTRE

Exercice1 1-1 Donner la structure eacutelectronique la formule eacutelectronique et le scheacutema de Lewis

des eacuteleacutements suivants F(Z=9) Na(Z=11) Mg(Z=12) Ca (Z=20) 1-2 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode du tableau de classification appartient chaque eacuteleacutement

1-3 Quels ions ont ndashils tendance agrave donner Exercice2

Soit 119927120783120787120785120785 un noyau de lrsquoatome de phosphore

2-1 Deacuteterminer le nombre de protons de neutrons et drsquoeacutelectrons de lrsquoatome

2-2 Calculer la masse du noyau et celle de lrsquoatome Faire la comparaison 2-3 Quelle est la charge de lrsquoatome 2-4 Quelle est la charge du noyau

2-5 Donner la formule eacutelectronique du phosphore son scheacutema de Lewis et sa place dans le tableau de classification peacuteriodique

Donneacutees mpasympmnasymp167 10-27kg=1u meacute=91 10-31kg e=charge eacuteleacutementaire=1610-

19C Exercice3

Une bille de poids P = 50N est maintenue en eacutequilibre le long drsquoun plan inclineacute drsquoun angle α = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontal agrave lrsquoaide drsquoun fil (voir figure)

3-1 Faire le bilan des forces qui srsquoexercent sur la bille

3-2 Repreacutesenter ces forces sans tenir compte de lrsquoordre de

Grandeur On preacutecisera si la force consideacutereacutee est une

force de contact ou agrave distance

3-3 En choisissant un repegravere orthonormeacute dont lrsquoaxe xrsquox est

parallegravele au plan inclineacute et orienteacute vers le haut et un axe yrsquoy orienteacute aussi vers le haut deacuteterminer les coordonneacutees

de chaque force dans ce repegravere

3-4 Sachant que la somme vectorielle de ces forces est nulle Calculer alors lrsquointensiteacute de

la tension du fil et de la reacuteaction du plan

hp 45

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3-5 Quelles sont les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par la bille sur le plan inclineacute

Repreacutesenter cette force sur un autre scheacutema Exercice4

Dans le repegravere (O119946Ԧ119947Ԧ) sont repreacutesenteacutees des forces 119917ሬሬԦ1 119917ሬሬԦ2et 119917ሬሬԦ 3 avec F1=10N F2=15N

et F3=20N 4-1 Deacuteterminer les coordonneacutees de chaque force

4-2 En deacuteduire les coordonneacutees de 119917ሬሬԦ reacutesultante des trois forces On donne 120630=30deg y

119917ሬሬԦ2 120630 119946Ԧ

xrsquo 119947Ԧ 119917ሬሬԦ1 x

119917ሬሬԦ 3

Complexe Islamique Daroul Imane 20162017 Dureacutee 3H

Prof MDiagne

2nde S

COMPOSITION DE SCIENCES PHYSIQUES DU 1ER SEMESTRE CHIMIE (8points)

Exercice1 (5pts) Donneeacute mpasymp 119950n= 16710-27kg meacute=9110-31kg

Soit deux espegraveces chimiques repreacutesenteacutees par 119935119937120783119912120783

1 et 119935119937120784119912120784

2

1- La charge eacutelectrique du noyau X1 est eacutegale agrave 19210-18C 11 Deacuteterminer la valeur du numeacutero atomique Z1 de lrsquoespegravece X1

12 La masse du noyau de X1 est eacutegale agrave 400810-26kg Deacuteterminer le nombre de masse de A1 de lrsquoespegravece X1 En deacuteduire le nombre de neutrons N1 qursquoil contient

2- Sachant que X2 est isotope de X1 et que le nombre de neutron N2 de lrsquoespegravece X2 est tel que N2=N1 +2 Exprimer le nombre de masse A2 en fonction de N1 et de Z1 puis calculer A2

3- Etablir la formule eacutelectronique de lrsquoeacuteleacutement X2 dans quelle peacuteriode et dans quelle colonne de la classification se trouve lrsquoeacuteleacutement correspondant identifier lrsquoeacuteleacutement par

son symbole et son nom Exercice2 (3pts)

1) Ecrire les formules de Lewis des atomes suivants hydrogegravene (Z=1) carbone(Z=6)

oxygegravene(Z=8) chlore(Z=17) et soufre(Z=16) 2) Ecrire les formules de Lewis puis les formules deacuteveloppeacutees des composeacutes suivants

H2O2 H2SO4 H2CO3 PCl3 C3H6 3) Compleacuteter le tableau suivant

Nom du composeacute Formule ionique Formule statistique

Carbonate de helliphelliphellip (2Li+ + 119914119926120785120784minus)

Sulfate drsquoammonium

Phosphate de helliphelliphellip Ca3(PO4)2

( Al3+ + 3Cl-)

Oxyde de magneacutesium

Physique (12points)

hp 46

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Exercice1 (4 pts) Un solide (S) de poids P=5N accrocheacute comprime un ressort de raideur k=100Nm

repose sans frottement sur une table inclineacute drsquoun angle 120514 =30deg par rapport agrave lrsquohorizontale La direction du ressort du ressort est parallegravele au plan inclineacute

1) Repreacutesenter les forces suivantes (15pt)

a) La reacuteaction 119825ሬሬԦ que la table exerce sur lrsquoobjet

b) La tension 119827ሬሬԦ que le ressort exerce sur lrsquoobjet

c) Le poids 119823ሬሬԦ que la terre exerce sur lrsquoobjet

2) Sachant que 119823ሬሬԦ + 119827ሬሬԦ + 119825ሬሬԦ =119822ሬሬԦ deacuteterminer les intensiteacutes de 119827ሬሬԦ et de 119825ሬሬԦ (2 pts) 3) En deacuteduire lrsquoallongement x du ressort (05 pt)

Exercice 2(4pts)

On eacutetalonne un ressort agrave lrsquoaide de diffeacuterentes masses marqueacutees On note l O la longueur agrave vide du ressort On dresse le tableau ci-dessous m(g) 150 300 550 700 900

l (cm) 12 20 32 42 52

1) Repreacutesenter la courbe P=f(l) en prenant g=10Nkg (1pt)

Echelle En abscisse 1cm pour l =4cm En ordonneacutee 1cm pour 05N 2) En deacuteduire une relation entre P et l (1pt)

3) Deacuteterminer la longueur agrave vide du ressort et sa constante de raideur k (1pt) 4) Quelle doit ecirctre la longueur du ressort pour une masse m=490g en deacuteduire

lrsquoallongement correspondant (1pt)

Exercice 3(4pts) Une table agrave coussin drsquoair permet drsquoeacutetudier le mouvement drsquoun solide

On a repreacutesenteacute ci-dessous les traceacutes donneacutes par deux solides A et B en mouvement sur la table La dureacutee seacuteparant deux points conseacutecutifs est de 10ms

Voici agrave lrsquoeacutechelle 120783

120783120782 la repreacutesentation des enregistrements

1) Indiquer pour chaque essai la nature du mouvement du solide Justifier (1pt) 2) Calculer la vitesse du solide A en ms arrondi agrave 001pregraves (1pt) 3) Le solide B se deacuteplace de B0 agrave B5

a) Calculer la vitesse moyenne entre B2 et B3 (1pt) b) Deacuteterminer les caracteacuteristiques du vecteur vitesse instantaneacutee du solide B au point B4

(1pt)

hp 47

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Fin de sujet

Complexe islamique Daroul Imane Anneacutee Scolaire 2016 - 2017

MDIAGNE 120784119951119941 119930

DEVOIR 1 DE SCIENCES PHYSIQUES ( SEMESTRE 2 02 HEURES)

EXERCICE 1 (5points)

On dispose drsquoune masse de 258g de fer que lrsquoon fait brucircler dans un flacon de dioxygegravene dont le volume

est 500cm3 Il se forme alors de lrsquooxyde magneacutetique de fer( Fe3O4 )

La masse volumique du dioxygegravene est eacutegale agrave 12gL-1 dans les conditions de lrsquoexpeacuterience

1- Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction

2- Dresser le tableau drsquoavancement permettant drsquoeacutetudier la transformation

3- Deacuteterminer lrsquoavancement maximale xmax Quel est reacuteactif utiliseacute en deacutefaut

4- Calculer la masse de lrsquooxyde magneacutetique de fer formeacutee

5- Quelle est la masse restante du reacuteactif en excegraves

6- En reacutealiteacute il se forme une masse m2=2g de lrsquooxyde magneacutetique de fer Calculer le rendement η de

cette reacuteaction M(Fe)=56gmol-1

Exercice2 (3points)

Equilibrer les eacutequations suivantes

a) NH3 + O2 rarr NO + H2O

b) CO + Fe3O4 rarr CO2 + Fe

c) Fe + H3O+ Fe2+ + H2 + H2O

hp 48

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d) CnH2n + O2 rarr CO2 + H2O

Exercice3 (6points)

Une tension parallegravele au plan inclineacute est appliqueacutee en

A sur la circonfeacuterence dun disque de masse M = 4 kg

et de rayon R = 10 cm Si le disque roule sans glisser

autour de I (point de contact entre le plan inclineacute et le

disque)

1- En appliquant le theacuteoregraveme des moments quelle

doit ecirctre la valeur de la tension dans la corde

on donne g=10Nkg

2- Donner les caracteacuteristiques de 119929ሬሬԦ au point I

Exercice4 (6points)

Une poutre OC de poids P=100 N et de longueur L

supporte une charge de Prsquo=300 N agrave son extreacutemiteacute droite

en C Un cacircble AB relieacute agrave un mur maintient la poutre en

eacutequilibre

(a) En appliquant le theacuteoregraveme des moments quelle doit

ecirctre la tension dans le cacircble (axe est en O)

(b) Quelles sont les composantes (horizontale et verticale) de la force exerceacutee par le mur sur la

poutre

PRENOM NOM COMPLEXE ISLAMIQUE DAROUL IMANE CLASSE 2S

Juillet 2017 Dureacutee 3 h 30 Prof MDiagne

C O M P O S I T I O N N deg 2 d e S P

TOUT DOCUMENT INTERDIT Lrsquousage de calculatrices scientifiques agrave meacutemoire est autoriseacute

Les reacutesultats numeacuteriques doivent ecirctre preacuteceacutedeacutes drsquoun calcul litteacuteral La preacutesentation et la reacutedaction font partie du sujet et interviennent dans la notation

CHIMIE

Exercice 1 sur 4 points On reacutealise un meacutelange drsquooxyde de fer Fe2O3 et de poudre drsquoaluminium puis on deacuteclenche la reacuteaction on obtient du fer Fe et de lrsquooxyde drsquoaluminium Al2O3

1 Ecrire et eacutequilibrer lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction (05 point) 2 Quelles masses drsquooxyde de fer et drsquoaluminium pris en proportions stœchiomeacutetriques faut-il meacutelanger pour obtenir 196 g de fer (1 point) 3 On fait reacuteagir 200 g drsquooxyde de fer et 85 g drsquoaluminium 31 Quel est le reacuteactif limitant Justifier (1 point) 32 Calculer les masses des produits formeacutes et du reacuteactif restant (15 point) Donneacutees Masses molaires atomiques en gmol Fe 56 O 16 Al 27 Exercice 2 sur 4 points

hp 49

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Une solution A de volume VA=05L contient 012 mol de nitrate de sodium (NaNO3)Une solution B de volume VB=15L a eacuteteacute obtenue par dissolution dans lrsquoeau de 492 g de nitrate de calcium solide ionique de formule Ca(NO3)2 1 Calculer la concentration molaire de la solution A (05 point) 2 Calculer la concentration molaire de la solution B (05 point) 3 Ecrire les diffeacuterentes eacutequations de dissolution (1 point) 4 On meacutelange dans une fiole jaugeacutee 10cm3 de la solution A et 20cm3 de la solution B et on complegravete avec de lrsquoeau jusqursquoagrave ce que le volume total soit de 100cm3

41 Calculer la concentration molaire de chacun des ions preacutesents dans le meacutelange (15 point) 42 Veacuterifier la neutraliteacute eacutelectrique du meacutelange (05 point) Donneacutees Masses molaires atomiques en gmol Na 23 O 16 S 32 Ca 40 N 14

PHYSIQUE Exercice 1 sur 35 points Une tige homogegravene OA de masse m=100g de longueur l peux tourner dans un plan vertical autour drsquoun axe

horizontal (∆) passant par O un fil accrocheacute en un point B tel que BA = 120783

120785 OA exerce sur la tige une tension T

horizontale lrsquoeacutequilibre la tige forme un angle α=45deg avec la verticale

1 Repreacutesenter toutes les forces qui srsquoexercent sur la tige (075 points) 2 Calculer la tension du fil (15 points) 3 Deacuteterminer les caracteacuteristiques de la reacuteaction de lrsquoaxe en O sur la tige (125 points)

Exercice 2 sur 3 points On considegravere le circuit eacutelectrique ci-dessous On donne I = 15 A I1= 05 A I3 = 04 A et I5 = 06 A

11 Deacuteterminer les intensiteacutes I2 I4 I6 I7 I8 (125 points) 12 Quel est le nombre drsquoeacutelectrons fourni par le geacuteneacuterateur en une seconde (025 point) 2 On place un ampegraveremegravetre dans le circuit pour mesurer lrsquointensiteacute du courant principal I Sachant que lrsquoampegraveremegravetre

de classe 15 comportent 150 divisions et possegravede les calibres suivants 05A 1A 2A et 5A 21 Quel est le calibre le mieux adapteacute pour la mesure de lrsquointensiteacute du courant principal Justifier(05 point) 22 Trouver la lecture correspondante (05 point) 23 Calculer lrsquoincertitude absolue ΔI et lrsquoincertitude relative (05 point)

Exercice 3 sur 55 points Partie A

hp 50

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Dans une partie de circuit repreacutesenteacute ci-dessous on a mesureacute les tensions suivantes UAB = 20 V UAC = 60 V UAE = 48 V et UAD = 80 V 1 Preacuteciser sur le scheacutema le branchement et les bornes du voltmegravetre pour mesure la tension UAC 2 Le multimegravetre utiliseacute possegravede plusieurs calibre 1 000 V 200 V 20 V 2 V et 200 mV Quel est le calibre le mieux adapteacute agrave la mesure de UAC 3 Repreacutesenter les flegraveches correspondant aux tensions UAC et UAE 4 Calculer la valeur des tensions UBC UBE UDE UCD et UEC Partie B

1- Un geacuteneacuterateur est relieacute agrave la voie A de lrsquooscilloscope On visualise quelques oscillogrammes (voir ci-dessous) Faire correspondre le nom du geacuteneacuterateur utiliseacute (pile geacuteneacuterateur de tension sinusoiumldale geacuteneacuterateur de tension alternative)

2- Pour chaque oscillogramme deacuteterminer la valeur de la tension maximale du geacuteneacuterateur 3- Pour chaque oscillogramme donner la peacuteriode T apregraves lrsquoavoir deacutefinie et calculer la freacutequence

hp 51

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Page 12: D’EVALUATIONS SECONDE S - e-monsite

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12

EQUILIBRE DrsquoUN SOLIDE MOBILE AUTOUR DrsquoUN AXE

Exercice 1

1F

2F

On exerce sur une barre horizontale de masse neacutegligeable trois forces

3F

La barre est en eacutequilibre AC = 2AB = 8m OA = 6m F1 = 30N F2 = 25N α

= 30deg β = 45deg θ = 30deg

1) 3F

3F

Deacuteterminer le moment de En deacuteduire lrsquointensiteacute eacute de

2) Calculer la somme des moments des forces appliqueacutees agrave la barre par rapport agrave un axe passant par B Conclure

Exercice 2 Une poutre homogegravene AB de masse m = 5kg repose sur le sol par lrsquoextreacutemiteacute A Lrsquoextreacutemiteacute B est en contact sans frottement avec un mur vertical On donne

105

4OA OB m

1) Faire lrsquoinventaire des forces qui srsquoexercent sur la poutre 2)

AR

La reacuteaction du sol sur la poutre fait un angle α avec la verticale

Deacuteterminer α

3) BRCalculer lrsquointensiteacute de la reacuteaction du mur sur la poutre

4) AR

Calculer lrsquointensiteacute de la reacuteaction

Exercice 3 Soit une barre homogegravene OA de longueur L = 80cm mobile autour drsquoun axe passant par O On y accroche en B une masse M1 par lrsquointermeacutediaire drsquoun fil inextensible et en A une autre masse M2 par intermeacutediaire drsquoun fil inextensible passant sur la gorge drsquoune poulie (voir figure) Sachant que M1 = M2 = 1kg α =

1

4AB L30deg et g = 10Nkg

Calculer le poids de la barre pour que lrsquoeacutequilibre se reacutealise

Exercice4

Une enseigne de magasin est composeacutee dune barre OA de masse m=2kg et de longueur L=120m mobile autour dun point O A lextreacutemiteacute A de la barre est suspendu un objet deacutecoratif de masse M=3kg En un point B tel que OB=30cm est fixeacutee une tige BC perpendiculaire agrave la barre OA Lorsque lenseigne est placeacutee sur son support la barre OA fait un angle α =42deg avec la verticale

1 Faire le bilan des forces exteacuterieures exerceacutees sur la barre OA

2 Deacuteterminer la force exerceacutee par la tige BC sur la barre OA lorsque lenseigne est fixeacutee sur son support

Exercice 5 Une poutre homogegravene OA de masse m et de longueur L peut tourner autour drsquoun axe passant par O La barre est maintenue en eacutequilibre agrave lrsquoaide drsquoun cacircble CB faisant un angle β avec

3

4OB Llrsquohorizontal

1) Repreacutesenter les forces qui srsquoexercent sur la poutre 2) Etablir la relation qui lie la norme T de la tension du cacircble CB agrave m g et α Calculer T

3) Deacuteterminer les caracteacuteristiques des reacuteactions de lrsquoaxe en O sur la poutre Exercice 6

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13

Une barre homogegravene OB de masse m = 5kg accrocheacutee au plafond horizontal drsquoun bacirctiment est articuleacutee autour drsquoun axe horizontal passant par son extreacutemiteacute O Elle est maintenue en eacutequilibre agrave lrsquoaide drsquoun ressort comme lrsquoindique la figure La suspension est telle que la direction du ressort de constante de raideur k soit perpendiculaire agrave

3

4OC OBOB comme lrsquoindique la figure et passe par le point C tel que

Donneacutee OB = l = 12m OAC = α = 37deg k = 500Nm g = 10Nkg

1) Faire lrsquoinventaire des forces qui srsquoexerce sur la barre Les repreacutesenter

2) T

Calculer lrsquointensiteacute de la tension du ressort En deacuteduire lrsquoallongement subi par le ressort

3) R

Deacuteterminer les caracteacuteristiques de la reacuteaction qui srsquoapplique sur la barre Exercices 7 Dans un systegraveme agrave contre poids on utilise une poulie a 2 gorges de rayons respectifs r1 = 25cm et r2 = 75cm Cette poulie est mobile sans frottement autour drsquoun axe horizontal passant par O Sur la plus petite gorge est enrouleacute un cacircble de masse neacutegligeable portant un fardeau S de masse M = 900Kg pouvant glisser sans frottement le long drsquoun plan

inclineacute de = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontale Un cacircble accrocheacute agrave la gorge de plus grand rayon supporte un contre poids S1 Calculer la masse M1 de S1 reacutealisant lrsquoeacutequilibre Exercice 8 Une barre homogegravene AB articuleacutee en A et de masse M est utiliseacutee comme support A lrsquoextreacutemiteacute B sont suspendus une masse m1 = 100g et un fil passant par une poulie dont extreacutemiteacute est suspendue agrave une masse m2 = 2m1 (voir figure) On donne AB = AC = L α = 60deg g = 10Nkg

1) Calculer la masse M de la barre

2) R

Deacuteterminer lrsquointensiteacute et la direction de la reacuteaction de lrsquoaxe par

rapport agrave lrsquohorizontale

Exercice 9 Une poulie agrave deux gorge pouvant tourner sans frottement autour drsquoun axe fixe horizontal deux fils inextensibles fixeacutes et enrouleacutes chacun agrave une gorge de la poulie et supportant les masses M1 et M2 On donne M = 120g r2 = 15cm r1 = 10cm g = 981Nkg 1) Calculer M2 pour que le dispositif soit en eacutequilibre 2) Om pose M1 sur un plan inclineacute drsquoun angle α sur lrsquohorizontale et on remplace M2 par une masse Mrsquo2 = 60g (voir

figure2) Calculer α pour que lrsquoeacutequilibre se reacutealise 3) On remplace la masse Mrsquo2 par un ressort R vertical de raideur k = 20Nm dont lrsquoextreacutemiteacute infeacuterieure est fixeacutee puis

on supprime le plan inclineacute Calculer lrsquoallongement Δl du ressort agrave lrsquoeacutequilibre Exercice10

r1 r2

M1 M2

Figure 1

Mrsquo2

M1

α

Figure 2

M1 R

Figure 3

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14

Un disque plein de rayon r=10cm peut tourner sans frottement autour drsquoun axe horizontal passant par son centre O Un fil de masse neacutegligeable est enrouleacute sur le pourtour du disque et supporte une charge de masse M Une tige homogegravene de longueur L et de masse m est soudeacutee en A sur la peacuteripheacuterie du disque de maniegravere agrave prolonger le rayon OA

1 Deacuteterminer la relation entre r M L m et lrsquoangle θ que fait ta tige avec la la verticale lorsque le systegraveme est en eacutequilibre

2 Sachant que sin θ le 1 montrer que dans le cas ougrave M=300g et m=100g la tige doit avoir une longueur supeacuterieure agrave une valeur que lrsquoon preacutecisera pour que lrsquoeacutequilibre soit possible

3 L=50cm M=300g et m=100g calculer lrsquoangle θ Exercice 11 Ce systegraveme se compose drsquoune barre horizontale solidaire drsquoun fil drsquoacier tendu verticalement Ce fil est capable de subir des torsions le moment du couple reacutesistant reacutesultant de ces torsions a pour expression Mtorsion= - Cθ ougrave C est la constante de torsion (elle deacutepend du fil choisi) q est lrsquoangle dont a tourneacute la barre avant de srsquoimmobiliser

Expeacuterience

La barre initialement

au repos est soumise agrave un couple de forces (119917ሬሬԦ120783119917ሬሬԦ120784) qui peut prendre diffeacuterentes valeurs Pour chacune des valeurs prises par le couple la barre srsquoimmobilise apregraves avoir tourneacute drsquoun angle θ = 20deg et alors les

forces (119917ሬሬԦ120783119917ሬሬԦ120784) sont perpendiculaires agrave la barre (cf scheacutema vue de dessus) Les diffeacuterents couples ou plutocirct cas sont deacutefinis dans le tableau suivant

Exploitation

1 Exprimer la condition drsquoeacutequilibre de la barre 11 Compleacuteter toutes les cases du tableau 12 Calculer la constante de torsion C du fil drsquoacier

1 On change de fil drsquoacier La nouvelle constante de torsion est Crsquo= 0230 Nmrad-1 La barre initialement au repos

est soumise agrave un des couples de forces (119917ሬሬԦ120783119917ሬሬԦ120784) deacutefini preacuteceacutedemment De quel angle θrsquo tourne-t-elle avant de srsquoimmobiliser agrave nouveau

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PHENOMENES DrsquoELECTRISATION ndash GENERALITES SUR LE COURANT

ELECTRIQUE

Exercice 1 Cinq corps eacutelectriquement chargeacutes A repousse B C attire D E attire D et D repousse B Sachant que E est neacutegatif en deacuteduire le signe des charges des autres corps Exercice 2 Un pendule eacutelectrostatique est constitueacute drsquoune petite sphegravere leacutegegravere meacutetalliseacutee suspendue agrave un fil On touche cette sphegravere avec un bacircton drsquoeacutebonite frotteacute avec une peau de chat Que va-t-on observer Pourquoi Ces observations seront-elles diffeacuterentes si on touche la sphegravere avec un bacircton de verre frotteacute avec un chiffon de laine Exercice 3 Deux boules de pendules eacutelectrostatiques identiques A et B se touchent au repos On eacutecarte leacutegegraverement les deux boules lrsquoune de lrsquoautre A avec une charge +2q et B avec une charge ndash q On lacircche les deux boules Que va-t-il se passer Faire une description agrave lrsquoaide de scheacutemas Quelle sera la charge prise par chacune des deux boules Exercice 4

1) Un corps porte une charge de +108 C Possegravede-t-il un deacutefaut ou un excegraves drsquoeacutelectrons Calculer le nombre drsquoeacutelectrons correspondants

2) Une boule de sureau porte une charge de ndash 10-9 C Possegravede-t-il un deacutefaut ou un excegraves drsquoeacutelectrons Calculer le nombre drsquoeacutelectrons correspondant

3) Un corps possegravede une charge de +210-8 C Quel est le nombre drsquoeacutelectrons qursquoil faut lui apporter pour neutraliser sa charge Exercice 5 On charge par frottement seacutepareacutement

Une baguette de verre qui porte alors la charge q1 = 210-13 C

Une regravegle en plastique qui porte alors la charge q2 = ndash 910-13 C

On reacutealise le contact entre les zones eacutelectriseacutees de la baguette et de la regravegle Calculer la charge eacutelectrique de lrsquoensemble regravegle baguette et preacuteciser le sens dans lequel srsquoest fait le transfert Exercice 6 Trois sphegraveres conductrices identiques A B et C portent les charges eacutelectriques respectives qA = q qB = ndash2q et qC = 210-6C

1) On rapproche A et B elles srsquoattirent lorsqursquoelles sont suffisamment proches entrent en contact puis se repoussent Calculer en fonction de q les charges qrsquoA et qrsquoB porteacutees par les deux sphegraveres apregraves contact et reacutepulsion

2) On observe que la sphegravere B (portant la charge qrsquoB) attire alors la sphegravere C puis entre en contact entre elle On nrsquoobserve alors ni attraction ni reacutepulsion entre B et C apregraves le contact En deacuteduire la valeur et le signe de chacune des charges qrsquoA qrsquoB qA et qB Exercice 7 On considegravere un circuit eacutelectrique parcouru par un courant continu

1) Calculer lrsquointensiteacute du courant eacutelectrique continu correspondant au transfert de la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q = 45C agrave travers une section de ce circuit pendant la dureacutee t = 15

2) Calculer la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q transporteacutee agrave travers une section de ce circuit par un courant continu drsquointensiteacute I = 10A pendant une dureacutee t = 2min En deacuteduire le nombre drsquoeacutelectrons correspondants Exercice 8 Le filament drsquoun tube agrave faisceau drsquoeacutelectrons eacutemet agrave une certaine condition 751016 eacutelectrons par seconde

1) Quel est le sens du courant dans le tube

2) Calculer la charge q1 eacutemise par le filament en une seconde Lrsquoexprimer en en Coulomb puis en milli coulomb

3) Calculer la charge q2 eacutemise par le filament en 5 min Lrsquoexprimer en Coulomb et en micro coulomb et en pico coulomb

Exercice 9 Faire le scheacutema du circuit eacutelectrique permettant de reacutealiser lrsquoeacutelectrolyse drsquoune solution aqueuse de soude Indiquer sur ce scheacutema

le sens du courant le sens du deacuteplacement des porteurs de charge dans les

fils de jonction

le sens du deacuteplacement des porteurs de charge dans lrsquoeacutelectrolyte NB la solution de soude contient les ions Na+ et OH- Exercice 10

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Lrsquoeacutelectrolyseur de la figure contient une solution aqueuse de chlorure de sodium Les ions chlorure se dirigent vers lrsquoeacutelectrode B En deacuteduire le sens du deacuteplacement des ions Na+ dans la solution celui du deacuteplacement des eacutelectrons dans la lampe et les fils de jonction le signe des pocircles du geacuteneacuterateur G

INTENSITE DU COURANT ELECTRIQUE

Exercice 1 Compleacutetez Le courant eacutelectrique est un des porteurs de charge Dans un meacutetal les porteurs de charges sont Dans un eacutelectrolyte les porteurs de charges sont Lintensiteacute du courant eacutelectrique sexprime en et se mesure agrave laide dun Lintensiteacute du courant eacutelectrique est en tout point dun circuit seacuterie Dans un circuit avec deacuterivation la des intensiteacutes des courants arrivant agrave un noeud est eacutegale agrave la des intensiteacutes des courants en repartant Exercice 2 Un conducteur cylindrique a une section s = 1 mmsup2 il comporte n=1022 eacutelectrons de conduction par cm3

1 Combien y a-t-il drsquoeacutelectrons dans 01 cm de fil 2 sachant que ces eacutelectrons se deacuteplacent agrave la vitesse v=01 cms combien y a-t-il drsquoeacutelectrons qui traversent une section

du fil en une seconde 3 E deacuteduire lrsquointensiteacute du courant eacutelectrique correspondant

Exercice 3 On dispose drsquoun ampegraveremegravetre posseacutedant 4 calibres 100 mA 1A 2A 5A dont le cadran comporte 100 graduations

1 Sur quelle graduation srsquoarrecircte lrsquoaiguille si lrsquointensiteacute agrave mesurer vaut 15A lrsquoampegraveremegravetre eacutetant sur le calibre 2A puis sur le calibre 5A

2 supposons que lrsquoaiguille srsquoarrecircte sur la graduation n = 45 sur le calibre 2A Sur quelle graduation srsquoarrecircterait-elle sur les autres calibres Conclure Exercice 4 Un ampegraveremegravetre de classe 2 utiliseacute sur un calibre 300 mA et comportant 150 division mesure lrsquointensiteacute drsquoun courant continue Lrsquoaiguille se fixe sur la graduation 120

1 Donner lrsquointensiteacute du courant 2 Donner lrsquoincertitude relative de la mesure Preacutesenter le reacutesultat de la mesure 3 lrsquointensiteacute varie lrsquoaiguille se fixe sur la graduation 21 Reacutepondre aux mecircmes questions Comparer la preacutecision des deux

mesures et conclure Exercice 5 On considegravere le circuit suivant On donne I = 4A I3 = I1 I4 = 3I5 I2 = 2I1

1 Indiquer le sens conventionnel du courant dans chaque branche Calculer les intensiteacutes I1 I2 I3 I4 et I5

2 On utilise un ampegraveremegravetre pour mesurer lrsquointensiteacute du courant deacutelivreacute par le geacuteneacuterateur

a Placer correctement lrsquoampegraveremegravetre en indiquant correctement les polariteacutes

b Le calibre utiliseacute est de 5A et lrsquoeacutechelle de lecture compte 100 divisions Devant quelle division lrsquoaiguille srsquoest immobiliseacutee c Lrsquoampegraveremegravetre est de classe 15 calculer lrsquoincertitude absolue ∆I et lrsquoincertitude relative ∆II

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3 Peut-on utiliser le calibre 2A Pourquoi Exercice 6 les parties A et B sont indeacutependantes Partie A On dispose drsquoun ampegraveremegravetre dont la graduation comporte 150 divisions et posseacutedant les calibres 10mA 30mA 100mA 300mA 1A et 3A Brancheacute en circuit sur le calibre 300mA on constate que lrsquoaiguille deacutevie jusqursquoagrave la graduation 25

1) Quelle est lrsquointensiteacute du courant 2) Sur quels autres calibres peut-on faire la mesure preacuteceacutedente 3) Sur quel calibre obtiendra-t-on la mesure la plus preacutecise

Partie B On considegravere le circuit ci-contre comportant un geacuteneacuterateur et huit dipocircles On donne I = 1A I1 = 09A I4 = 02A I8 = 03A et e = 1610-19C

1) Indiquer les sens des courants dans les diffeacuterentes branches 2) Deacuteterminer les intensiteacutes des courants qui circulent dans les

autres dipocircles Calculer la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q dans le dipocircle FC pendant

une dureacutee t = 2min En deacuteduire le nombre drsquoeacutelectrons

correspondants

Exercice 7

On donne le circuit ci-dessous

1-)Preacuteciser les nœuds du circuit

2- ) On donne I1=060A I2=0 20A I3=013A

Deacuteterminer la valeur de lrsquointensiteacute et le sens des courants dans les dipocircles

D4 D5 et D6

Exercice 8

On donne le circuit ci-dessous

1-)Nommer les diffeacuterents nœuds du circuit

2- ) On donne I1=820A I2=24A I3=3 60A I4=160A

Deacuteterminer les intensiteacutes et des courants qui circulent dans les

dipocircles D5 D6 et D7

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TENSION ELECTRIQUE

Exercice 1 Pour la portion de circuit ABC on donne les tensions UAC = 123V UCB = ndash 96V 1) Calculer la tension UAB 2) Un voltmegravetre possegravede les calibres suivants 1V 3V et 10V Son

cadran est gradueacute en 150 divisions Sur quel calibre doit-on lrsquoutiliser pour mesurer la tension UAB Faire un scheacutema en montrant comment ses bornes (+) et (-) doivent ecirctre brancheacutees

3) Sur quelle graduation lrsquoaiguille de lrsquoappareil srsquoimmobilise-t-elle dans les conditions drsquoutilisations optimales Exercice 2

Exercice 3 Le montage ci-contre estmiddot constitueacute de dipocircles reacutecepteurs ou geacuteneacuterateurs On donne les tensions UBC= 3V et UCD= -6V Caiculer les tensions UBA UAC UDA Le dipocircle D4 est une lampe peut-elle fonctionner

Exercice 4 On donne UBG = 10V UCD = 4V 1) Calculer les tensions UCF UFD UDE et UAH 2) Indiquer les nœuds du circuit le sens du courant dans chaque branche du

circuit sachant que AH est le seul dipocircle actif 3) Calculer les potentiels de tous les points du circuit

Exercice 5 Un voltmegravetre et un oscilloscope sont brancheacutes aux bornes drsquoun dipocircle parcouru par un courant Le spot deacutevie de 6 divisions vers le haut pour le branchement (B A) harr (y yrsquo) 1) Le voltmegravetre nrsquoest pas agrave zeacutero central Indiquer sur le scheacutema la borne positive

(+) ou borne drsquoentreacutee du voltmegravetre Quel est le sens du courant dans le dipocircle (AB)

2) Le voltmegravetre possegravede les calibres 3V 1V 03V et un cadran de 150 divisions utiliseacute sur le calibre 3V la deacuteviation de lrsquoaiguille est de 30

2-1 Deacuteterminer la valeur de UAB et UBA 2-2 Quel est le calibre le plus adapteacute Quelle serait la deacuteviation de lrsquoaiguille si

on utilisait ce calibre 3) Quelle serait la deacuteviation du spot si on avait UAB

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Exercice 6 1) Le balayage est positionneacute sur la valeur 05msdiv-1 et la sensibiliteacute

verticale sur 2Vdiv-1 Deacuteterminer la peacuteriode et la valeur maximale de la tension ci-dessous

2) Quelle est la freacutequence de cette tension 3) Quelle est la valeur efficace de cette tension

Exercice 7 1) Deacuteterminer la peacuteriode et la valeur maximale de la tension ci-contre 2) Quelle est la freacutequence de cette tension 3) Quelle est la valeur efficace de cette tension

Exercice 8 Donne la nature de chacune des tensions repreacutesenteacutees par les oscillogrammes A B C et D suivantes

Exercice 9 Soit la tension sinusoiumldale repreacutesenteacutee ci-contre LrsquoOscilloscope qui lrsquoa fourni est utiliseacute avec les reacuteglages suivants gain SV = 2 Vdiv-1 et balayage SH = 5 msdiv-1

1 Deacuteterminer la valeur maximale de la tension 2 Calculer la peacuteriode de cette tension En deacuteduire sa freacutequence

Exercice10

Dans chaque cas deacuteterminer la peacuteriode la freacutequence la valeur maximale et lintensiteacute efficace de la tension

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DIPOLES PASSIFS ndash DIPOLES ACTIFS

Exercice 1 On donne la portion de circuit ci-contre UAB = 6V R1 = 2Ω R2 = 18 Ω R3 = 2 Ω R4 = 4 Ω 1) Trouver la reacutesistance eacutequivalente entre A et B 2) Calculer les intensiteacutes du courant I I1 I2 I3 et I4

Exercice 2 On reacutealise le circuit suivant les bornes du dipocircle sont A et B On deacutetermine expeacuterimentalement lrsquointensiteacute i du courant qui traverse le dipocircle D et la tension entre ses bornes On obtient les reacutesultats suivants

iAB mA 10 25 40 62 80 100 120

uAB (V) 25 63 10 157 20 25 30

On inverse le dipocircle D on reprend des mesures analogues on obtient les reacutesultats suivants

1) Tracer la caracteacuteristique courant-tension du dipocircle D 2) Ce dipocircle est-il symeacutetrique Ce dipocircle est-il un reacutesistor Si oui

calculer sa reacutesistance 3) Ce dipocircle ne peut supporter sans risque de deacuteteacuterioration une intensiteacute supeacuterieure agrave 200mA quelle est la tension

maximale qursquoon peut appliquer entre ses bornes Exercice 3 Lrsquoeacutequation de la caracteacuteristique drsquoun reacutesistor de reacutesistance R est iAB = 25uAB iAB en ampegraveres et uAB en volt Le reacutesistor est constitueacute par un fil conducteur homogegravene cylindrique de longueur l = 157m de section s = 00314cm2 1) Trouver R 2) Trouver la reacutesistiviteacute de la substance qui constitue le reacutesistor

Exercice 4 On considegravere la portion de circuit ci-apregraves R1= frac12 R2 = 2 Ω R3= 075 Ω 1) Calculer la reacutesistance eacutequivalente au dipocircle AB 2) Trouver lrsquointensiteacute du courant qui traverse chaque dipocircle

Exercice 5 On donne le circuit suivant R1 = 200 Ω R2 = 270 Ω UAB = 6V (D) est une diode Sa caracteacuteristique est donneacutee ci-contre Trouver les intensiteacutes du courant dans les diffeacuterentes branches du circuit Exercice 6 On a deacutetermineacute expeacuterimentalement lrsquointensiteacute i du courant deacutebiteacute par un geacuteneacuterateur et la tension u aux bornes de ce mecircme geacuteneacuterateur Les reacutesultats sont consigneacutes ci-dessous

I(A) 23 19 15 1 05 0

U(V) 10 20 30 40 4 5 48

1) Repreacutesenter la caracteacuteristique i = f(u) correspondante 2) Sur quel domaine cette caracteacuteristique est-elle lineacuteaire 3) Donner lrsquoeacutequation de la caracteacuteristique de ce domaine 4) Comparer lrsquointensiteacute theacuteorique Ith et lrsquointensiteacute reacuteelle Ir du courant de court-circuit

Exxercice 7

iAB (mA) - 10 -40 -80 -120

uAB (V) -25 -10 -20 -30

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Exercice 8

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AMPLIFICATEUR OPERATIONNEL

Exercice 1 1) Rappeler les proprieacuteteacutes drsquoun amplificateur opeacuterationnel ideacuteal qui fonctionne en reacutegime lineacuteaire 2) Rappeler lrsquoexpression du facteur drsquoamplification drsquoun amplificateur inverseur agrave partir des tensions drsquoentreacutee Ue et

de sortie Us Exercice2 On considegravere le montage suivant avec deux amplificateurs opeacuterationnels ideacuteaux Exprimer Vs en fonction de R1 R2 R3 et I0 Exercice3 Lamplificateur est consideacutereacute comme parfait et fonctionne en reacutegime lineacuteaire Montrer que lintensiteacute du courant dans la branche AM est proportionnel agrave la diffeacuterence V2-V1 Exercice 3 On considegravere le circuit dans lequel G est une pile de feacutem 25V de reacutesistance interne r = 10Ω La valeur de la reacutesistance R est 500 Ω 1) Calculer la tension de sortie Us 2) Calculer lrsquointensiteacute du courant I qui traverse la reacutesistance et

preacuteciser son sens 3) Expliquer lrsquoexistence drsquoun courant de sortie sachant qursquoil nrsquoentre

aucun courant par les bornes E+ et E- Exercice 4 La tension de sortie Us drsquoun montage est repreacutesenteacutee en fonction de la tension drsquoentreacutee Ue appliqueacutee agrave lrsquoentreacutee 1) Ce montage est il inverseur Justifier 2) Ce montage est il amplificateur Si oui calculer le facteur

drsquoamplification 3) Quelle est la tension de saturation

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MELANGES ET CORPS PURS

Exercice 1 Reacutepondre par vrai ou faux

1) La distillation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 2) Lrsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau est un pheacutenomegravene chimique 3) La synthegravese de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 4) Lrsquoeau de Kiregravene est un corps pur 5) La cristallisation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 6) Lrsquoalcool agrave 90deg est un corps pur composeacute 7) Le dioxygegravene est un gaz qui provoque une leacutegegravere deacutetonation en preacutesence drsquoune flamme 8) Lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene chimique 9) Lrsquoair est un meacutelange heacuteteacuterogegravene de diazote de dioxygegravene et de gaz rares 10) Le deacutecantat et le filtrat sont des corps non purs 11) Lors de lrsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau le dioxygegravene est recueilli agrave la cathode 12) Lorsque la roseacutee apparaicirct sur un arbre nous pouvons dire qursquoon a une fusion

Exercice 2 1) Pourquoi dit-on que les valeurs 0degC 100degC 1gcm-3 sont des constantes physiques de lrsquoeau 2) Que repreacutesente chacune des valeurs numeacuteriques preacuteceacutedentes 3) Qursquoappelle-t-on constante physique dans le cas geacuteneacuteral 4) Que signifie laquo critegravere de pureteacute raquo

Exercice 3 1) On meacutelange de lrsquoeau et du sucre Qursquoobtient-on 2) On veut seacuteparer les constituants du meacutelange preacuteceacutedent Deacutecrire une meacutethode possible 3) Qursquoest ce qursquoun meacutelange homogegravene Donner trois exemples 4) Qursquoest ce qursquoun meacutelange heacuteteacuterogegravene Donner trois exemples

Exercice 4 A Les meacutelanges suivants sont-ils homogegravenes ou heacuteteacuterogegravenes

1) Eau + essence 2) Huile + eau 3) Fer en poudre + eau 4) Eau + alcool

B Indiquer une meacutethode de seacuteparation pour chacun des meacutelanges 1) Sel de cuisine + charbon 2) Eau + huile 3) Alcool + eau 4) Fer en poudre + soufre en poudre 5) Fer en poudre + sel en poudre +sable

Exercice 5 Modou explique agrave Fatou comment on preacutepare du cafeacute laquo La preacuteparation du cafeacute comporte trois eacutetapes

- Premiegravere eacutetape mettre de leau dans une cafetiegravere et la porter agrave eacutebullition puis ajouter la poudre de cafeacute attendre quelques minutes

- Deuxiegraveme eacutetape faire passer le meacutelange obtenu agrave travers un tissu pour recueillir la partie liquide

- Troisiegraveme eacutetape ajouter du sucre agrave volonteacute remuer agrave laide dune cuillegravere Le cafeacute est precirct raquo 1-quel type de meacutelange obtient-on agrave la fin de la premiegravere eacutetape 2-quelle est la meacutethode de seacuteparation utiliseacutee dans la deuxiegraveme eacutetape Comment appelle-t-on le liquide obtenu est-ce un corps pur 3- quel type de meacutelange obtient-on agrave la fin de la troisiegraveme eacutetape Justifier la reacuteponse Exercice 6 Dans un eudiomegravetre on introduit 500 cm3 de dihydrogegravene 600 cm3 dioxygegravene (volumes mesureacutes dans les mecircmes conditions)

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Apregraves passage de agrave lrsquoeacutetincelle eacutelectrique et retour aux conditions initiales on demande 1) La masse drsquoeau formeacutee 2) La nature et le volume du gaz reacutesiduel

NB Dans les conditions de lrsquoexpeacuterience 1 L de dihydrogegravene a une masse de 008 g Exercice 7 Au cours drsquoune expeacuterience drsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau on recueille 170 cm3 de gaz au niveau de lrsquoeacutelectrode relieacutee agrave la borne positive 1deg) Quelle est la nature de ce gaz 2deg) Donner la nature et le volume du gaz recueilli dans lrsquoautre eacutelectrode 3deg) Comment appelle- t- on cette eacutelectrode 4deg) Comment identifie-t-on expeacuterimentalement ces deux gaz recueillis 5deg) Calculer la masse drsquoeau apregraves deacutecomposition si lrsquoexpeacuterience est faite dans les conditions ougrave 073 g de dihydrogegravene occupe un volume de 112 L Exercice 8 1) On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant 10g drsquohydrogegravene et 100g drsquooxygegravene apregraves lrsquoeacutetincelle et refroidissement

a) Quelles sont la nature et la masse du gaz restant b) Quelle est la masse drsquoeau obtenue

2) a) Calculer le volume drsquohydrogegravene neacutecessaire pour faire disparaicirctre 200ml drsquooxygegravene b) quel est le volume de vapeur drsquoeau obtenu Exercice 9 On met ensemble dans un erlenmeyer de lrsquoeacutethane du meacutethoxymeacutethane du benzegravene et du meacutethanol Apregraves agitation le milieu ne preacutesente aucune surface de seacuteparation crsquoest-agrave-dire ils se meacutelangent parfaitement 1deg) Que peut-on dire de ces quatre liquides 2deg) Quelle est la nature du meacutelange ainsi constitueacute 3deg) Deacutefinir ce type de meacutelange et citer deux autres exemples de mecircme nature 4deg) On se propose de seacuteparer les quatre liquides par distillation adeg) Deacutecrire le processus de la seacuteparation bdeg) Quel est le liquide qui sera recueilli le premier comme distillat Justifier 5deg) On deacutesire proceacuteder maintenant agrave la seacuteparation de ces quatre liquides par congeacutelation Quel est le premier liquide agrave reacutecupeacuterer sous forme de cristaux Justifier Donneacutees Tempeacuterature drsquoeacutebullition des quatre liquides

Liquide Meacutethanol Ethane Benzegravene Meacutethoxymeacutethane

T eacutebullition (degC) ndash 98 65 80 ndash 24

Exercice 10 On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant dans lrsquoeudiomegravetre 100 cm3 drsquoair et 100 cm3 drsquohydrogegravene mesureacutes dans les conditions normales de tempeacuterature et de pression On suppose que dans ces conditions 1 volume drsquoair donne 15 de volume drsquooxygegravene et 45 de volume drsquoazote En admettant que apregraves passage de lrsquoeacutetincelle eacutelectrique et refroidissement la tempeacuterature et la pression redeviennent normales

1) quel est le volume de gaz restant dans lrsquoappareil 2) quelle est la masse drsquoeau liquide formeacutee sachant que dans les conditions de lrsquoexperience 2g drsquohydrogene occupent 224

litres et 32g drsquooxygegravene occupent 224 litres Exercice 11 Dans un eudiomegravetre contenant un volume V = x cm3 dun meacutelange gazeux de dihydrogegravene et de dioxygegravene on fait passer une eacutetincelle eacutelectrique

Apregraves explosion et retour aux conditions initiales on constate que les 120785

120786 du volume initial disparaissent et il reste un gaz

dans leudiomegravetre qui entretient la combustion 1- Donner la nature du gaz reacutesiduel et son volume en fonction de x 2- Deacuteterminer la composition du meacutelange gazeux initial en fonction de x

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ELEMENTS ATOMES CLASSIFICATION PERIODIQUE

Exercice 1 Soient les nucleacuteides caracteacuteriseacutes par les couples (Z A) M(816) B(1224) C(2654) D(818) E(1226) F(2454) 1) Identifier les nucleacuteides qui sont des isotopes 2) Repreacutesenter tous les nucleacuteides par leur symbole et donner leur nom 3) Donner leurs compositions

Exercice 2 Un atome de platine (Pt) comporte 78 eacutelectrons et 117 neutrons

1) 11 Deacuteterminer son numeacutero atomique Z et son nombre de masse A

12 Ecrire le symbole du noyau correspondant

2) En deacuteduire la masse de lrsquoatome de platine (Pt)

3) Soient les cinq noyaux 119927119955120787120791120783120786120783 119927119957120789120790

120783120791120786 119927119950120788120783120783120786120787 119927119958120791120786

120784120786120786 et 119927119957120789120790120783120791120790 Quels sont les noyaux isotopes du preacuteceacutedent

4) On considegravere lrsquoion eacutetain IV (Sn4+) correspondant au noyau 119930119951120787120782120783120783120791

41 Srsquoagit-il drsquoun anion ou drsquoun cation Justifier

42 Donner la composition du noyau de cet ion

43 Combien cet ion a-t-il drsquoeacutelectrons

Donneacutees Masse drsquoun nucleacuteon mnuc = 16710-27 kg Masse de lrsquoeacutelectron me = 9110-31 kg Exercice 3

On considegravere les ions 119935120784+ 119936120784minus et les atomes Z et W Les eacuteleacutements Z et W appartiennent agrave la deuxiegraveme peacuteriode du tableau de classification peacuteriodique

1) Z est un gaz rare Ecrire la formule eacutelectronique de Z puis celle de X et de Y (Z 119935120784+ 119936120784minus ont la mecircme formule eacutelectronique)

2) Preacuteciser la place de lrsquoeacuteleacutement X

3) W a pour scheacutema de Lewis 119934ሶ Deacuteduire le nombre de charge de W

4) Deacuteterminer le nombre drsquoeacutelectrons contenus dans lrsquoion 119936120784minus et dans lrsquoatome Y Exercice 4 1) La structure eacutelectronique drsquoun atome srsquoeacutecrit (K)2(L)8(M)7 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode du tableau de la

classification appartient lrsquoeacuteleacutement correspondant 2) Un eacuteleacutement se trouve dans le tableau de classification agrave lrsquointersection de la sixiegraveme colonne et de la quatriegraveme

peacuteriode

21 Peut-on deacuteterminer avec certitude son numeacutero atomique

22 Peut-on deacuteterminer le nombre de masse de lrsquoeacuteleacutement

3) Le krypton (gaz rare) appartient agrave la peacuteriode IV Quel est son numeacutero atomique

4) Un nucleacuteide inconnu est symboliseacute par 119935120783120786120784120790

41 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode appartient cet eacuteleacutement

42 Donner la structure eacutelectronique de lrsquoatome correspondant

Exercice 5

Lrsquoatome drsquoun eacuteleacutement X agrave identifier a pour repreacutesentation de Lewis dans lrsquoeacutetat fondamental 119935ሶ 1) Combien drsquoeacutelectrons a-t-il sur sa couche externe 2) Sachant que cette couche est la couche L deacuteterminer le numeacutero atomique de X et eacutetablir la formule eacutelectronique

complegravete de son atome Identifier X par son nom et son symbole Exercice 6

On donne le rayon du noyau de lrsquoatome drsquoaluminium r = 10010-13 m Le rayon de lrsquoatome drsquoaluminium 119912119949120783120785120784120789 est

R = 15010-10 m Masse du neutron mN = 10087u Masse du proton mP = 10073u Masse de lrsquoeacutelectron me- = 05510-

3u 1) Comparer la masse de lrsquoatome agrave celle du noyau 2) Comparer le volume de lrsquoatome agrave celui du noyau 3) On dit que lrsquoatome preacutesente une structure lacunaire Est-ce justifieacute

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27

Donneacutees Lrsquouniteacute de masse atomique 1u = 16610-27 kg Volume drsquoune sphegravere V = 120786

120785120645R3

Exercice 7 Partie A Lrsquoatome drsquoun eacuteleacutement a pour reacutepartition eacutelectronique (K)x (L)y (M)t avec x y et t des entiers naturels non nuls La masse totale des protons dans son noyau atomique est mTp = 217110-23 g

1) 21 Deacuteterminer son nombre de charge Z

12 En deacuteduire les valeurs de x y et t

13 De quel eacuteleacutement srsquoagit-il Donner sa structure de Lewis et sa valence

2) Donner la place et le nom de famille chimique de lrsquoeacuteleacutement dans le tableau de la classification peacuteriodique restreinte

3) 31 Enoncer la regravegle de lrsquooctet

32 Quel type drsquoion lrsquoatome de cet eacuteleacutement a tendance agrave donner

33 Deacuteterminer la charge globale du noyau de cet ion

4) Repreacutesenter le scheacutema de Lewis de lrsquoion et donner sa valence Donneacutees Extrait du tableau de la classification peacuteriodique 11Na 12Mg 13Al 14Si Masse drsquoun proton mp = 16710-27 kg Valeur de la charge eacuteleacutementaire e = 1610-19 C

Partie B Un anion possegravede globalement une charge eacuteleacutementaire et 18 neutrons lrsquoatome correspondant agrave cet ion appartient agrave la troisiegraveme peacuteriode du tableau de la classification peacuteriodique 1) Deacuteterminer la structure eacutelectronique de cet atome et celle de lrsquoion 2) En deacuteduire la colonne et le nom de famille de cet eacuteleacutement 3) Donner la composition du noyau de lrsquoatome et celle de lrsquoion 4) Repreacutesenter les scheacutemas de Lewis et donner les valences de lrsquoatome et de lrsquoion 5) Deacuteterminer la charge globale du noyau de lrsquoion

Exercice 8 Lrsquoeacuteleacutement magneacutesium possegravede trois isotopes On donne ci-apregraves les abondances relatives de chacun deux

119924119944120783120784120784120786 79 119924119944120783120784

120784120787 10 119924119944120783120784120784120788 11

1- Quel est lisotope le plus abondant 2- Donner la composition de latome isoleacute de chaque isotope 3- Les structures eacutelectroniques des trois isotopes sont-elles identiques Justifier la reacuteponse 4- Quel ion monoatomique forme leacuteleacutement magneacutesium 5- Indiquer trois compositions possibles pour lrsquoion magneacutesium

Exercice9 Un atome dun eacuteleacutement X a pour formule eacutelectronique (K)x(L)Y(M)t 1 Quels sont les valeurs de x et y Justifier

2 Sachant que 119962

120784 = 2t - x calculer t En deacuteduire le numeacutero atomique Z de leacuteleacutement X Identifier X par son symbole et

son nom 3 Dans quelle peacuteriode et dans quelle colonne du tableau de classification peacuteriodique se trouve leacuteleacutement X Justifier votre reacuteponse Donner son scheacutema de 1048757ewis 4 Quel ion a-t-il tendance agrave donner 5 Sachant que la masse dun atome de X est 450910-26kg (masse des eacutelectrons est neacutegligeable) et que mpasympmnasymp 16710-27kg Calculer son nombre de masse et repreacutesenter le noyau de cet eacuteleacutement 6 Le nuage eacutelectronique de lion provenant dun atome X a une charge Q= -1610middot18CDeacuteterminer le nombre deacutelectrons contenus dans le nuage eacutelectronique de lion 7 Ecrire sa structure eacutelectronique et donner son scheacutema de Lewis

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LIAISONS CHIMIQUES

Exercice 1 1) Donner les structures de Lewis des atomes suivants C (Z=6) O (Z=8) Cl (Z=17) H (Z= 1) S (Z = 16) 2) Ecrire les formules de Lewis deacuteveloppeacutees et semi-deacuteveloppeacutees des moleacutecules suivantes

C2H6O C2H4O2 C2H4Cl2O CH4O C2H4 N2O2 CH2Cl2 C2H2 HClO CO2 C3H4 SOCl2 C2H4O C3H6 CH5N C3H4 C3H6O EXERCICE 2 Dans la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene HnS lrsquoatome de soufre est lieacute agrave chaque atome drsquohydrogegravene par une liaison covalente 1- Deacuteterminer n sachant que le scheacutema de Lewis du soufre est identique agrave celui de lrsquooxygegravene et que tous les atomes engageacutes dans la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene ont leur couche externe satisfaisant agrave la regravegle de lrsquooctet et du duet 2- Donner la repreacutesentation de Lewis de la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene Exercice 3 Donner la formule statistique des composeacutes ioniques suivants a) Chlorure drsquoaluminium (Al3+ Cl -) b) nitrate de plomb (Pb2+ 119925119926120785

minus ) c) Aceacutetate de cobalt (Co3+ C2H3119926120784minus ) d) Carbonate

de calcium (Ca2+ C119926120785120784minus ) e) Hydroxyde de sodium (Ag+ PO4

3-) Exercice 4 Donner les noms et preacuteciser les ions constituants les composeacutes ioniques suivants Fe2O3 ZnSO4 Na2CO3 Ca(OH)2 CuNO3 Fe(OH)3 Cu2SO4 Al2O3 FeO Fe(NO3)2 Ag2O Al2(SO4)3 Mg(NO3)2 LiCO3 Na2SO4 Exercice 5

1) La moleacutecule drsquoacide propanoique est formeacutee de 3 atomes de carbone 6 atomes drsquohydrogegravene et 2 atomes drsquooxygegravene Ecrire sa formule brute Ecrire deux formules deacutevellopeacutees isomegraveres de lrsquoacide propanoique

2) Rappeler les structures de Lewis des atomes drsquohydrogegravene de carbone et drsquoazote Donner les structures de Lewis et les formules deacuteveloppeacutees des moleacutecules suivantes

a) CH3NO b) N2 c) HCN d) CH2O2 3) Pour chacun des composeacutes ioniques suivants identifier lrsquoanion et le cation puis donner du composeacute a) Fe2(SO4)3 b)

ZnO 4) Donner la formule statistique et la formule ionique de chacun des composeacutes ioniques suivants oxyde drsquoaluminium

chlorure de magnesium Exercice 6 Donner les formules ioniques et statiques du nitrate de plomb phosphate drsquooxonium sulfate drsquoaluminium nitrate drsquooxonium sulfate de plomb et phosphate drsquoaluminium Exercice7 A -Compleacuteter le tableau ci-dessous en ajoutant soit la formule statistique du solide ionique comportant ces ions soit la formule de lrsquoanion ou soit la formule du cation qui le compose

Cation Anion

Na+

Ca2+ Zn2+

Cl- AlCl3

Al2(SO4)3

NO3-

PO43-

B-Quelles sont les formules statistiques des solides ioniques suivants 1deg) Chlorure drsquoargent nitrate drsquoargent 2deg) Sulfate de potassium permanganate de potassium phosphate de baryum et dichromate de potassium Les ions agrave utiliser sont Cl-(ion chlorure) NO3

-(ion nitrate) SO42-(ion sulfate) K+ (ion potassium) Ag+ (ion argent) Ba2+

(ion baryum) PO43-(ion phosphate) MnO4

-(ion permanganate Cr2O72-(ion dichromate)

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Exercice 8 La maille du chlorure de potassium KCl est du mecircme type que celle du chlorure de sodium les ions K+ prenant la place des ions Na+ 1) En vous inspirant de la maille de chlorure de sodium faites un dessin de la maille

du chlorure de potassium Cette maille cubique a pour arecircte a = 628 pm les ions chlorure en occupent les sommets et les centres des faces

2) Montrer agrave lrsquoaide drsquoun dessin dans le plan qursquoil existe une relation entre lrsquoarecircte a de la maille et les rayons des ions preacutesents Les ions potassium et chlorure sont assimilables agrave des boules rigides de rayons respectifs r+ et r- celles-ci sont en contact le long drsquoune arecircte En deacuteduire la valeur du rayon r- de lrsquoion Cl- sachant que le rayon r+ de lrsquoion K+ vaut 133 pm

Donneacutees Nom et formule de quelques ions

Cations formules Anions Formules

Ion fer II Fe2+ Ion sulfure S2-

Ion fer III Fe3+ Ion sulfate SO42-

Ion aluminium Al3+ Ion nitrate NO3-

Ion cuivre II Cu2+ Carbonate CO32-

Ion zinc Zn2+ Hydrogeacutenocarbonate HCO3-

Ion sodium Na+ Ion chlorure Cl-

Ion calcium Ca+ Oxyde O2-

Ion potassium K+ Hydroxyde OH-

Ion hydronium H3O+ Ion dichromate Cr2O72-

Ion magneacutesium Mg2+ Ion permanganate MnO4-

Ion argent Ag+ Ion phosphate PO43-

Ion baryum Ba2+

Ion ammonium NH4+

FORMULES ET NOMS DE QULQUES COMPOSES IONIQUES

Habituellement on nomme un composeacute ionique en premier par son non ion neacutegatif par contre lrsquoeacutecriture de sa formule

se fait en premier par lrsquoion neacutegatif

Formule ionique Formule statistique Nom

(Na+ Cl-) NaCl Chlorure de sodium

(Ag+ Cl-) AgCl Chlorure drsquoargent

(Cu2+ 2Cl-) CuCl2 Chlorure de cuivre II (cuivrique)

(Cu+ Cl-) CuCl Chlorure de cuivre I (cuivreux)

(Fe2+ 2Cl-) FeCl2 Chlorure de fer II (ferreux)

(Fe3+ 3Cl-) FeCl3 Chlorure de fer III (ferrique)

(NH4+ Cl-) NH4Cl Chlorure drsquoammonium

(Ca2+ 2Cl-) CaCl2 Chlorure de calcium

NITRATES NO3-

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Formule ionique Formule statistique Nom

(Ag+ NO3-) AgNO3 Nitrate drsquoargent

(K+ NO3-) KNO3 Nitrate de potassium

(Pb2+ 2NO3-) (PbNO3)2 Nitrate de plomb II

SULFATTES SO42-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Ba2+ SO42-) BaSO4 Sulfate de baryum

(Zn2+ SO42-) ZnSO4 Sulfate de zinc

(Cu2+ SO42-) CuSO4 Sulfate de cuivre II

(2Al3+ 3SO42-) Al2(SO4)3 Sulfate drsquoaluminium

(2NH4+ SO4

2-) (NH4)2SO4 Sulfate drsquoammonium

SULFURES S2-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Zn2+ S2-) ZnS Sulfure de zinc

(Pb2+ S2-) PbS Sulfure de plomb II

(2Cu+ S2-) Cu2S Sulfate de cuivre I

CARBONATES CO32-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Ca2+ CO32-) CaCO3 Carbonate de calcium (calcaire)

OXYDES O2-

Formule ionique Formule statistique Nom

(2Na+ O2-) Na2O Oxyde de sodium

(Mg2+ O2-) MgO Oxyde de magneacutesium

(2Al3+ 3O2-) Al2O3 Oxyde drsquoaluminium (alumine)

(Fe2+ O2-) FeO Oxyde de fer II

(2Fe3+ 3O2-) Fe2O3 Oxyde de fer III (rouille)

(Fe2+ 2Fe+ 4O2-) Fe3O4 Oxyde magneacutetique de fer

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MOLE ET GRANDEURS MOLAIRES

Exercice 1 Calculer les masses molaires des composeacutes suivants Ca(H2PO4)2 H2SO4 C6H12O6 C4H8 NH3 (NH4)4Fe(SO4)26H2O Al2(SO4)3 Exercice 2 Lrsquoeacuteleacutement lithium agrave lrsquoeacutetat naturel est formeacute par un meacutelange de deux nucleacuteides dont les pourcentages atomiques sont

les suivants 74 de 119923119946120788 et 926 de 119923119946

120789 Sachant que les masses drsquoune mole drsquoatome de ces nucleacuteides sont respectivement 60137 g et 70144 g Calculer la masse molaire atomique de lrsquoeacuteleacutement lithium naturel Exercice 3 Une moleacutecule de formule CxHy a pour atomiciteacute 10 et sa masse molaire est M = 54 gmol-1 Deacuteterminer la formule brute du composeacute Exercice 4 La nitroglyceacuterine est un explosif de formule C3H5O9N3 1) Calculer la masse molaire de la nitroglyceacuterine 2) Deacuteterminer sa composition centeacutesimale massique de chacun des eacuteleacutements preacutesents dans cette moleacutecule

Exercice 5 Un corps a pour formule CxHyO les coefficients x et y sont entiers Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de cette substance montre que les pourcentages en masse des eacuteleacutements C et H qursquoelle renferme sont C = 525 H = 130 1) Deacuteterminer le pourcentage en masse de lrsquooxygegravene En deacuteduire la masse molaire moleacuteculaire M de ce corps (M est

un nombre entier) 2) Calculer les valeurs des coefficients x et y

Exercice 6 1) On donne pour le fer masse molaire M = 56 gmol-1 masse volumique 120646 = 7800 kgm-3 Deacuteterminer le volume drsquoun morceau de fer de masse 150 g Quelle est la quantiteacute de matiegravere contenue dans ce morceau de fer 2) On donne pour lrsquoaluminium et le cuivre la masse molaire M et la masse volumique 120646 agrave lrsquoeacutetat solide Al 27 gmol-1 120646119912119949

=2700 kg m-3 Cu 635 gmol-1 120646119914119958=8900 kg m-3 Deacuteterminer pour chaque meacutetal le volume molaire (volume dune mole) agrave lrsquoeacutetat solide 3) On considegravere trois flacons qui contiennent agrave la mecircme

tempeacuterature et sous une mecircme pression un mecircme volume de gaz On a deacutetermineacute la masse de chaque gaz Les reacutesultats sont groupeacutes dans le tableau ci-dessous

Calculer la masse molaire de chaque gaz Deacuteterminer la quantiteacute de matiegravere de chaque gaz 4) En deacuteduire le volume molaire de chaque gaz

Quelle est la loi veacuterifieacutee par cette expeacuterience Enoncer cette loi C = 12 O=16 H=1 gmol-1 Exercice 7 Un composeacute organique qui ne contient que les eacuteleacutements carbone et hydrogegravene a pour masse molaire M = 42 gmol -1 Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de ce composeacute montre qursquoil renferme en masse six (6) fois plus de carbone que drsquohydrogegravene En deacuteduire la formule brute du composeacute eacutetudieacute Exercice 8 Un composeacute A ne contient que les eacuteleacutements carbones hydrogegravene et oxygegravene Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de ce composeacute montre que mc = 15mo et mc = 4mH mc mo et mH eacutetant les masses respectives de carbone de lrsquooxygegravene et de lrsquohydrogegravene contenues dans lrsquoeacutechantillon Sachant que la moleacutecule de A ne renferme qursquoun seul atome drsquooxygegravene 1) Deacuteterminer la formule de A 2) Calculer la masse molaire de A 3) Calculer le nombre de moles puis le nombre de moleacutecules contenues dans 115 g de A

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Exercice 9 Un ballon en verre fermeacute contient 40g de gaz dioxygegravene La tempeacuterature du gaz est 20degC et sa pression est 1013105Pa 1 Quelle est la quantiteacute de matiegravere de dioxygegravene dans le ballon 2 Quelle est la tempeacuterature absolue du gaz 3 Quel est le volume du gaz 4 On chauffe le ballon et son contenu La tempeacuterature atteint 50degC La variation du volume du ballon eacutetant

neacutegligeable deacuteterminer la nouvelle pression du gaz Exercice 10

Un ballon agrave parois eacutelastiques ne peut deacutepasser un volume de 30L sans eacuteclater On introduit dans ce ballon 20L dheacutelium He agrave 20degC et agrave une pression de 1013105Pa 1 Quelles sont la quantiteacute de matiegravere et la masse dheacutelium introduites dans le ballon 2 Le ballon est placeacute sous une cloche agrave vide On admet que la pression est la mecircme agrave linteacuterieur et agrave lexteacuterieur du

ballon et que la tempeacuterature est constante au cours de la transformation Quelle est la pression de lair sous la cloche au moment ougrave le ballon eacuteclate

3 Le mecircme ballon est lacirccheacute et seacutelegraveve agrave une altitude ougrave la tempeacuterature est de 15degC et la pression atmospheacuterique de 82104Pa Le ballon va-t-il eacuteclater (on suppose leacutegaliteacute des pressions agrave linteacuterieur et agrave lexteacuterieur du ballon)

Donneacutee M(He)=40gmol-1 Exercice 11 1) Calculer la masse volumique du dioxygegravene dans les conditions normales Deacuteterminer la densiteacute du dioxygegravene par

rapport agrave lrsquoair 2) On meacutelange 10 L de butane et 10 L de dioxygegravene Le volume obtenu est 20 L

21 Trouver la masse du meacutelange

22 Calculer la densiteacute du meacutelange

Les volumes sont mesureacutes dans les conditions normales Exercice 12 On meacutelange 10 L de dioxygegravene et 40 L de diazote pris dans les CNTP Le volume du meacutelange est 10 L La tempeacuterature du meacutelange est de 10deg C 1) Calculer la masse du meacutelange 2) Trouver la pression du meacutelange

Donneacutees C = 12gmol H = 1gmol O = 16gmol N = 14gmol Cl = 355gmol Exercice 13 Un professeur de Sciences Physiques trouve dans le laboratoire de son lyceacutee un flacon sans eacutetiquette contenant une substance solide de masse m = 460 g Pour deacuteterminer la nature de cette substance il procegravede agrave deux types danalyses

Une analyse qualitative lui permettant de deacuteterminer la preacutesence de trois eacuteleacutements chimiques dans la substance le carbone (C) lhydrogegravene (H) et loxygegravene (O)

Une analyse quantitative lui permettant de deacuteterminer la composition centeacutesimale massique du carbone et de lhydrogegravene dans la masse m de la substance C=26l H=435 Afin de deacuteterminer le nombre datomes de carbone dhydrogegravene et doxygegravene de la substance il eacutecrit sa formule brute sous la forme CxHyOz ougrave x y et z sont des entiers naturels non nuls Il reacutealise ensuite la sublimation de la masse m = 460 g de la substance dans les conditions ougrave la pression est P=498107 Pa et la tempeacuterature est t = 27degC A la fin du changement deacutetat physique il recueille un volume V = 500 cm3 de gaz supposeacute parfait

1) Calculer le pourcentage massique de loxygegravene 2) Est-ce que cette sublimation a eacuteteacute faite dans les conditions normales de tempeacuteratures et de pression (CNTP) Justifier 3) Deacuteterminer la quantiteacute de matiegravere de cette substance puis deacuteduire sa masse molaire et sa densiteacute 4) Deacuteterminer sa formule brute et proposer une formule deacuteveloppeacutee possible 5) Calculer le nombre de moleacutecules contenu dans cette substance

On donne M (H) = 1 gmol-1 M (C) = 12 g mol-1 M (0) = 16 g mol-1 constante des gaz parfaits R = 831 SI nombre drsquoAvogadro NA = 602102s mol-1

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REACTION CHIMIQUE EQUATION ndash BILAN

Exercice 1 Equilibrer les eacutequations suivantes

Exercice 3 Lrsquoaluminium reacuteagit avec lrsquooxyde de manganegravese MnO2 pour donner du manganegravese et de lrsquooxyde drsquoaluminium Al2O3

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan traduisant cette reacuteaction 2) Quelle est la masse drsquoaluminium neacutecessaire pour preacuteparer une masse de 1 kg de manganegravese

Exercice 4 On brucircle m = 5 g de soufre dans un flacon renfermant V =2L de dioxygegravene volume mesureacute dans les CNTP

1) Restera-t-il du soufre agrave la fin de la reacuteaction Si oui calculer la masse correspondante 2) Calculer la masse et le volume du produit obtenu

Exercice 5 On fait brucircler 20g drsquoun eacutechantillon de charbon de bois dans du dioxygegravene on obtient 616g de dioxyde de carbone

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan 2) Deacuteterminer le pourcentage de carbone pur contenu dans le morceau de charbon

Exercice 6 Le dioxyde de soufre peut ecirctre preacutepareacute par action de sulfure de fer (pyrite) sur le dioxygegravene Il se forme en mecircme temps de lrsquooxyde de fer Fe2O3

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction 2) Quel volume de dioxyde de soufre peut-on espeacuterer obtenir agrave partir drsquoune tonne de pyrite Calculer alors la masse et le

volume de dioxygegravene neacutecessaire Les volumes gazeux sont mesureacutes dans les CNTP 3) Le rendement de la reacuteaction est en reacutealiteacute eacutegal agrave 80 Calculer le volume de dioxyde de soufre effectivement obtenu agrave

partir drsquoune tonne de pyrite Exercice 7

1) La combustion dans du dioxygegravene de 224cm3 drsquoun corps pur gazeux de formule CnH2n + 2 a donneacute 176g de dioxyde de carbone et de lrsquoeau

11 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction

12 Trouver la formule brute de lrsquohydrocarbure

13 Ecrire les formules de Lewis et deacuteveloppeacutee de ce composeacute

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2) La combustion complegravete dans du dioxygegravene de 1 litre drsquoun hydrocarbure gazeux de formule CxHy a neacutecessiteacute 5 litres de dioxygegravene et a donneacute 3 litres de dioxyde de carbone

21 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction

22 Trouver la formule brute de lrsquohydrocarbure Volumes gazeux mesureacutes dans les CNTP

Donneacutees en gmol-1 M(C) = 12 M(H) = 1 M(O) = 16 M(Fe) = 56 Exercice 8 On meacutelange 1g de poudre drsquoaluminium et 6g de diiode I2 La reacuteaction est amorceacutee par quelques gouttes drsquoeau (catalyseur)

a) On donne Al (Z=13) et I est un halogegravene Trouver la formule du produit formeacute en vous aidant des repreacutesentations de Lewis des atomes drsquoaluminium et drsquoiode

b) Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction c) La reacuteaction srsquoarrecircte par manque drsquoun des reacuteactifs Lequel calculer la masse du produit formeacute d) Quelle est la masse restante du reacuteactif en excegraves

Donneacutees M(Al)=27gmol M(I)=127gmol Exercice 9 Une essence drsquoautomobile a une masse volumique de 700kg m-3 On la suppose constitueacutee uniquement drsquooctane C8H18

a) Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la combustion de lrsquooctane dans le moteur de lrsquoautomobile en supposant qursquoil se forme du dioxyde de carbone et de lrsquoeau

b) Le reacuteservoir drsquoessence drsquoune automobile a une capaciteacute de 50L Lorsque toute lrsquoessence qursquoil contient est consommeacutee calculer

La masse de vapeur drsquoeau et de dioxyde de carbone rejeteacutee dans lrsquoatmosphegravere

La masse du dioxygegravene consommeacute

La masse drsquoair qui a circuleacute dans les tubulures du moteur sachant qursquoen nombre de moles la composition de lrsquoair est 80 de diazote N2 et 20 de dioxygegravene O2 On donne en gmol les masses molaires atomiques H 1 C 12 N 14 O 16 Exercice 10 Un meacutelange des deux alcanes propane (C3H8) et butane (C4H10) est soumis agrave une combustion eudiomeacutetrique en preacutesence de 112 cm3 de dioxygegravene Apregraves la combustion et le refroidissement des produits il se produit 68cm3 dioxyde de carbone(C02) et de lrsquoeau

1) Ecrire les eacutequations des reacuteactions qui ont lieu

2) Deacuteterminer la composition du meacutelange des alcanes sachant que tous les volumes sont mesureacutes dans les mecircmes conditions de tempeacuterature et de pression On donnera le volume de chacun des alcanes ainsi que le pourcentage (en quantiteacute de matiegravere) de chacun drsquoeux dans le meacutelange Exercice 11 On dispose drsquoun meacutelange drsquooxyde de fer II FeO et drsquooxyde de Fer III Fe2O3 de masse totale m=897g On fait reacuteagir ce meacutelange agrave haute tempeacuterature avec du dihydrogegravene Il se forme alors du Fer et de lrsquoeau

1) Ecrire les eacutequations bilan des deux reacuteactions 2) On obtient 292g drsquoeau et les deux oxydes ont disparu Deacuteterminer la composition initiale du meacutelange crsquoest-agrave-dire les

masses des deux oxydes

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GENERALITES SUR LES SOLUTIONS AQUEUSES

Donneacutees en gmol-1 M(C) = 12 M(H) = 1 M(O) = 16 M(Fe) = 56 M(Al) = 27 M(S) = 32 M(Na) = 23 M(N) = 14 M(Ca) = 40 M(Cl) = 355 Exercice 1 1) Donner les noms des ions suivants K+ Mg2+ Al3+ O2- SO4

2- H3O+ MnO4- Cr2O7

2- 2) Donner les formules des composeacutes ioniques dont les noms sont chlorure de potassium chlorure de magneacutesium

oxyde de magneacutesium carbonate drsquoaluminium nitrate drsquoargent Exercice 2 1) Quelle masse de sulfate drsquoaluminium Al2(SO4)3 faut-il dissoudre dans de lrsquoeau pour obtenir 500 cm3 drsquoune solution

de concentration 002 mol L-1 en ion Al3+ 2) Quelle est alors la valeur de la concentration en ion sulfate

Exercice 3 1) On dissout 5 g de cristaux de chlorure de sodium dans de lrsquoeau On complegravete par de lrsquoeau le volume agrave 500 mL

Trouver la concentration molaire C de la solution Calculer [Na+] et [Cl-] 2) On dispose de 200 mL drsquoune solution de sulfate de sodium de concentration molaire C = 210-2 molL-1

ndash Calculer la masse de sulfate de sodium Na2SO4 contenue dans la solution ndash Calculer [Na+] et [SO4

2-] Exercice 4 1) On dissout sans variation de volume 342 g de sulfate drsquoaluminium dans 500 mL drsquoeau

ndash Calculer la concentration massique puis la concentration molaire C de la solution ndash Calculer les concentrations molaires des ions aluminium et sulfate

2) On preacutepare 250 mL de solution de sulfate de potassium en dissolvant dans lrsquoeau 435 g de solide ionique K2SO4

ndash Calculer la concentration molaire de chacun des ions preacutesents en solution ndash Quel volume drsquoeau faut-il ajouter aux 250 mL de la solution preacuteceacutedente pour obtenir une solution telle que lrsquoon

ait [SO42-] = 002 molL Exercice 5 Une solution A de volume VA = 05 L contient 012 mol de nitrate de sodium Une solution B de volume VB = 15 L a eacuteteacute obtenue par dissolution dans lrsquoeau de 125g de nitrate de calcium solide ionique de formule Ca(NO3)2 1) On preacutelegraveve agrave la pipette 10 cm3 de la solution A Calculer le nombre de moles de chacun des ions preacutesents dans

cette prise drsquoessai 2) On meacutelange dans une fiole jaugeacutee 10 cm3 A 20 cm3 de la solution B et on complegravete avec de lrsquoeau jusqursquoagrave ce que

le volume total soit de 100 cm3 Calculer la concentration de chacun des ions dans cette derniegravere solution On donne masses molaires en gmol-1 nitrate de sodium 85 nitrate de calcium 164 Exercice 6

Compleacuteter le tableau

Formule C ( molL-1) [anion] (molL-1) [cation] (molL-1)

MgSO4 0035

CaCl2 0104

Na2CO3 027

Na3PO4 0063

FeCl3 057

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SOLUTIONS AQUEUSES ACIDES

Exercice 1 Questions des cours 1-1 Parmi des produits drsquousage courant utiliseacutes comme boissons condiments ou produits drsquoentretien meacutenager que vous reconnaissez distinguer ceux qui correspondent agrave des solutions acides 1-2 Rappeler leurs couleurs prises avec un indicateur coloreacute de votre choix 2-1 Que peut-on mettre en eacutevidence expeacuterimentalement lors de la dissolution du chlorure drsquohydrogegravene dans lrsquoeau 2-2 Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction qui accompagne cette mise en solution du chlorure drsquohydrogegravene dans lrsquoeau 3- Le chlorure drsquohydrogegravene est-il un composeacute ionique ou moleacuteculaire 4- Que se passe t-il quand on verse du nitrate drsquoargent dans une solution drsquoacide chlorhydrique 5-1 Peut-on identifier un acide au laboratoire en le goucirctant ou en le touchant 5-2 Que faut-il faire dans le cas eacutecheacuteant Exercice 2 Le gaz chlorure drsquohydrogegravene est un composeacute moleacuteculaire formeacute drsquoun atome drsquohydrogegravene et drsquoun atome de chlore il est obtenu en faisant reacuteagir agrave chaud de lrsquoacide sulfurique sur du chlorure de sodium On le recueille dans un flacon en plastique par deacuteplacement drsquoair 1- Ecrire la formule du gaz chlorure drsquohydrogegravene 2- Donner le scheacutema du montage 3- Comment pouvez-vous vous assurer que le flacon est entiegraverement rempli 4- Rappeler les proprieacuteteacutes du gaz chlorhydrique Exercice 3 Texte Scientifique solution acide et solution basique Preacuteparation des solutions drsquoinfusion drsquooseille du jus de citron du jus de tamarin de solution de lessive de cendre Mettons deux centimegravetres cubes de chaque substance dans un tube agrave essai Dans chaque tube versons quelques gouttes de BBT Nous disposons de deux tubes agrave essai lrsquoun contenant de lrsquoacide chlorhydrique et lrsquoautre de lrsquoeau distilleacutee avec chacun quelques gouttes de BBT Les tubes contenant lrsquoacide chlorhydrique la solution drsquoinfusion drsquooseille du jus de citron du jus de tamarin virent au jaune avec le BBT Le tube contenant la solution de lessive de cendre donne une coloration bleue avec le BBT tandis que lrsquoeau distilleacutee reste verte avec le BBT Questions 1- Que signifie BBT 2- Le titre du texte est-il conforme Si non ameacuteliorer ce titre 3- Comment preacutepare-t- on la solution drsquoinfusion drsquooseille le jus de citron 4- Comment preacutepare-t- on la solution drsquoacide chlorhydrique agrave partir drsquoune solution commerciale tregraves concentreacutee 5- Relever les solutions acides citeacutes dans ce texte

Exercice 4

1- Une solution de volume V = 250 mL est obtenue en dissolvant 12 mmol de saccharose dans de lrsquoeau Quelle est la

concentration molaire de saccharose 2- Quelle est la quantiteacute drsquoacide benzoiumlque contenue dans un volume V = 23 mL drsquoune solution drsquoacide benzoiumlque agrave la

concentration molaire C = 1510-2 molL-1 Exercice 5 1-1 Un adolescent doit absorber 75 mg de vitamine C de masse molaire M = 176 g mol par jour Quelle est la quantiteacute de vitamine C correspondante 1-2 Un jus de fruit contient de la vitamine C agrave la concentration molaire C = 23 mmolL-1Quel volume de jus de fruit un adolescent doit-il boire dans la journeacutee pour absorber sa quantiteacute quotidienne de vitamine C 2) Les boissons au cola contiennent de lrsquoacide phosphorique H3PO4 Leur concentration molaire en acide phosphorique est de lrsquoordre de 15 mmolL-1 Quelle est la concentration massique en acide phosphorique Exercice 6 1- Les boissons au cola contiennent de lrsquoacide phosphorique H3PO4 Leur concentration molaire en acide phosphorique

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est de lrsquoordre de 15 mmolL-1 Quelle est la concentration massique en acide phosphorique

2- Lrsquohextril est une solution de bain de bouche Le principe actif de ce meacutedicament est lrsquohexeacutetidine de formule brute

C21H45N3 Calculer sa concentration molaire sachant que sa concentration massique est 1 gL-1

Exercice 7

On a un meacutelange sous forme de poudre de cuivre de zinc et daluminium On ajoute de lacide chlorhydrique en excegraves agrave 105 g de ce meacutelange Apregraves reacuteaction il reste un reacutesidu solide de 24 g et le gaz qui sest deacutegageacute lors de lattaque par lacide occupe un volume de 566 L

1- Ecrire les eacutequations entre lacide chlorhydrique les meacutetaux attaquables

2- Quelle est la nature du gaz deacutegageacute Justifier votre reacuteponse

3- Calculer la composition du meacutelange en pourcentage massique

On donne M(Cu)=635 M(Al)=27 M(Zn)=654 g mol-1 volume molaire 224 Lmol-1 on rappelle que lrsquoacide nrsquoattaque pas le cuivre Exercice 8 1) Rappeler quelques consignes de seacutecuriteacute sur la consommation et lrsquoutilisation des produits acides 2) A quels ions sont dues les proprieacuteteacutes acides drsquoune solution 3) A 20degC 1 litre drsquoeau peut dissoudre 475L de chlorure drsquohydrogegravene si la dissolution srsquoeffectue sans variation de volume (Vm = 24 Lmol-1) 3-a) Calculer la concentration de la solution (H+ Cl-) 3-b) En deacuteduire la concentration des ions responsables agrave lrsquoaciditeacute de cette solution 3-c) Quelle la concentration des ions qui preacutecipite avec le nitrate drsquoargent

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SOLUTIONS AQUEUSES BASIQUES

Exercice1 1 Recopier et compleacuteter les phrases suivantes a) Dans une solution aqueuse dhydroxyde de sodium lion responsable de la basiciteacute est lion __________ lion __________ est lion Na+ b) Il faut toujours refermer un flacon de pastilles de soude et le conserver dans un endroit sec car ces pastilles absorbent lhumiditeacute de lair elles sont donc __________ Elles sont aussi deacuteliquescentes car les pastilles se __________ lentement dans cette humiditeacute c) Lhydroxyde de sodium est un produit corrosif car il peut exercer une action destructrice sur les __________ __________ Il faut donc porter des __________ pour le manipuler d) La solution dhydroxyde de sodium conduit le courant eacutelectrique Elle contient donc des __________ Lors de la dissolution leau a totalement __________ les moleacutecules dhydroxyde de sodium selon leacutequation bilan NaOH rarr ________ + ________ e) La solution de kheacutemeacute est une solution __________ car si on y ajoute quelques gouttes de __________ elle prend une coloration rose violaceacutee 2 Reacutepondre par vrai ou faux les phrases suivantes a) En preacutesence de BBT la solution de cendre prend la couleur bleue b) Les proprieacuteteacutes basiques de la soude sont dues aux ions Na+ c) Le cuivre et les ions hydroxyde forment un preacutecipiteacute bleu d) En meacutelangeant une solution de sulfate de zinc avec un tregraves gros excegraves de soude on obtient une solution e) En preacutesence de BBT le meacutelange formeacute de 1 mL dacide chlorhydrique deacutecimolaire et de 10 mL de soude molaire est bleu 3 Recopier les propositions justes et corriger celles qui sont fausses a) En meacutelangeant une solution de nitrate de cuivre et une solution de chlorure dhydrogegravene on obtient un preacutecipiteacute bleu dhydroxyde de cuivre b) Pour preacuteparer 1L de solution de soude agrave 01 molL-1 (deacutecimolaire) Abdoulaye pegravese 04g dhydroxyde de sodium exempt dhumiditeacute Il les introduit dans une fiole jaugeacutee de 1 L et complegravete jusquau trait de jauge avec de leau distilleacutee c) En meacutelangeant une solution de sulfate de fer (III) et une solution dammoniaque on obtient un preacutecipiteacute vert dhydroxyde de fer (III) d) En introduisant un excegraves de sulfate de zinc dans une solution dilueacutee de kheacutemeacute on obtient un abondant preacutecipiteacute blanc La solution de kheacutemeacute contient donc des ions OH- qui forment avec les ions Zn(II) un preacutecipiteacute de formule Zn(OH)2 e) En preacutesence de pheacutenolphtaleacuteine le liquide de batterie prend une coloration violette Si on ajoute 10 mL de solution de kheacutemeacute concentreacutee agrave 1 mL de liquide de batterie dilueacute en preacutesence de pheacutenolphtaleacuteine on obtient une solution incolore Exercice2

3- Votre professeur vous donne deux flacons A et B sans eacutetiquette contenant des solutions incolores et vous demande de les reconnaicirctre Pour cela il vous fait reacutealiser les tests suivants a) Donner le nom de la solution A en expliquant comment vous ecirctes arriveacute agrave cette conclusion

b) Donner le nom de la solution B en expliquant comment vous ecirctes arriveacute agrave cette conclusion 4- Sur les marcheacutes du Seacuteneacutegal on trouve un produit appeleacute kheacutemeacute Il se preacutesente sous la forme deacutecailles blanches et

est fortement corrosif Il est utiliseacute pour fabriquer du savon et comme produit de nettoyage a) Vous voulez preacuteparer 500 mL de solution aqueuse agrave 4 gL-1 de kheacutemeacute (solution A) Encadrer parmi la liste dappareils suivants ceux qui vous seront neacutecessaires balance ndash pipette de 5 mL ndash ballon rond de 500 mL ndash fiole jaugeacutee de 05L ndash entonnoir ndash pissette ndash fiole jaugeacutee de 100mL ndash gants de protection ndash spatule ndash eacuteprouvette gradueacutee de 1 L Deacutecrivez le mode opeacuteratoire de la dissolution b) Le marchand affirme que le kheacutemeacute est de la soude Proposez deux tests qui vont vous permettre de veacuterifier cette affirmation

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c) En supposant que laffirmation du marchand est vraie calculer la concentration molaire de la solution A d) Pour veacuterifier si le kheacutemeacute est de lhydroxyde de sodium pur Michel propose dintroduire assez de solution de sulfate de cuivre pour preacutecipiter tous les ions OH- contenus dans 100 mL de solution A puis de peser le preacutecipiteacute sec - Ecrire leacutequation bilan traduisant la reacuteaction de preacutecipitation - La masse de preacutecipiteacute obtenue apregraves filtration et seacutechage est m = 035 g Le kheacutemeacute est-il de lhydroxyde de sodium pur 3- Au cours dun repas Marcel affirme que le jus de bissap blanc quil est en train de boire est plus acide que le jus de tamarin que boit Demba Demba nest pas daccord Pour trancher ce diffeacuterend ils amegravenent les deux solutions au laboratoire et procegravedent au test suivant - Ils introduisent 50 mL de bissap blanc dans un beacutecher A et 50 mL de jus tamarin dans un beacutecher B Ils ajoutent 5 gouttes de BBT et 50 mL de solution de soude dilueacutee La solution contenue dans le beacutecher A se colore en vert alors que la solution contenue dans le beacutecher B se colore en bleu Ils en concluent que Marcel avait raison Justifier cette affirmation Donneacutees Masses molaires en gmol-1 H 1 - O 16 - Na 23 - Cu 635 Exercice3 On meacutelange -100mldrsquoune solution de soude 10-2molL-1 -et 200ml de solution drsquohydroxyde de calcium 10-3molL-1 Faites lrsquoinventaire des diffeacuterentes espegraveces en solution calculer les concentrations molaires respectives Exercice 4 On dispose de 5 mL drsquoune solution de potasse KOH Elle renferme en masse 25 de potasse pure Sa densiteacute par rapport agrave lrsquoeau est d = 13

1) Calculer la concentration molaire C de la solution On dilue la solution preacuteceacutedente agrave 15 litre Calculer la concentration molaire Crsquo de la nouvelle solution

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NOTION DE PH INDICATEURS COLORES

Exercice 1 Deacuteterminer les pH des solutions suivantes a) Acide chlorhydrique de concentration 210-2 molL-1 b) Acide nitrique de concentration 4510-3 molL-1 c) Soude de concentration 510-2 molL-1 d) Potasse de concentration 3110-4 molL-1 Les solutions sont prises agrave 25oC Exercice 2 La concentration des ions hydroxyde dans une solution aqueuse est eacutegale agrave 10-4molL-1 Calculer 1) La concentration des ions hydronium 2) Le pH de cette solution 3) Quelle est la couleur prise dans cette solution par - le BBT - la pheacutenolphtaleacuteine - lrsquoheacutelianthine Exercice 3 On dispose drsquoune solution de soude ( Na + + HO ndash ) de concentration de pH = 12 1 Calculer 11la concentration des ions oxonium 12 la concentration des ions hydroxyde 2 On veut diluer cette solution pour obtenir une solution agrave pH = 11 Pour cela on prend un volume v1 = 50 mL de la solution concentreacute et on ajoute de lrsquoeau Quel volume drsquoeau faut-il ajouter Exercice 4 Les questions sont indeacutependantes 1 A 60degC le pH de lrsquoeau pure est 65 Calculer les concentrations des ions hydronium et hydroxyde agrave cette tempeacuterature Calculer le produit ionique de lrsquoeau agrave cette tempeacuterature

2 A 50degC le produit ionique de lrsquoeau est 5610-14 Trouver agrave cette tempeacuterature le pH de lrsquoeau pure Exercice 5 Les questions sont indeacutependantes 1 A la tempeacuterature de 37 degC le pK e est eacutegal agrave 1372 a) Quel est le pH drsquoune solution neutre agrave cette tempeacuterature b) Un sang de pH eacutegal agrave 739 est-il neutre 2 A 10cm3 drsquoune solution de chlorure drsquohydrogegravene on ajoute 40cm3 drsquoeau et on obtient alors une solution de pH=27 Quelle est la concentration de la solution de chlorure drsquohydrogegravene initiale 3 on meacutelange 20cm3 drsquoune solution chlorhydrique de pH=31 avec 10cm3 de solution chlorhydrique de pH=23 Deacuteterminer le pH du meacutelange obtenu Exercice 6 Pour eacutevaluer le pH dune solution aqueuse (S) on effectue divers preacutelegravevements agrave lrsquoaide de beacutechers On ajoute ensuite dans chacun des beacutechers un indicateur coloreacute On obtient les reacutesultats suivants

Heacutelianthine Bleu de bromocreacutesol

Bleu de bromothymol

rouge de meacutethyle

couleur de la solution orange vert jaune orange

1) Evaluer le pH de la solution (S) en utilisant les reacutesultats ci-dessus et le tableau suivant

Indicateur Teinte Zone de virage Teinte

Heacutelianthine rouge 31 - 44 jaune

Bleu de bromocreacutesol jaune 38 - 54 bleu

Bleu de bromothymol jaune 60 ndash 76 bleu

rouge de meacutethyle rouge 42 ndash 62 jaune

2) Lrsquoutilisation de lrsquoun des indicateurs coloreacutes est superflue Quel est cet indicateur Expliquer 3) Apregraves deacutetermination du pH de la solution agrave lrsquoaide drsquoun pH-megravetre on calcule la valeur de la concentration en ions hydroxyde On trouve [OH-] = 210-10 molL-1 Quelle est la valeur mesureacutee du pH de la solution (S) Cette valeur est-elle en accord avec le reacutesultat obtenu agrave lrsquoaide des indicateurs coloreacutes

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hp 42

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IA RUFISQUE LYCEE DE KOUNOUNE

DEVOIR Ndeg1 DE

SCIENCES PHYSIQUES

Classe 2nde S 20152016

Dureacutee 2 heures

Prof MDiagne

Email diagnensisyahoofr

Exercice1 (6pts)

1) On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant 20g drsquohydrogegravene et 200g drsquooxygegravene apregraves

jaillissement de lrsquoeacutetincelle et refroidissement

c) Quelles sont la nature et la masse du gaz restant (2pts) d) Quelle est la masse drsquoeau obtenue (1pt)

2) a) Calculer le volume drsquohydrogegravene neacutecessaire pour faire disparaicirctre 200ml drsquooxygegravene (1pt)

b) Si le meacutelange srsquoeffectue dans les proportions ougrave VH=2VO exprimer le volume du meacutelange gazeux

en fonction du volume de dihydrogegravene (1pt)

c) calculer le volume de ce meacutelange gazeux (1pt)

Exercice2 (8pts)

Lrsquoenregistrement 1 ci-dessous repreacutesente dans le reacutefeacuterentiel terrestre les positions Ei drsquoun enfant en

rollers sur un tremplin Ces positions sont inscrites agrave intervalles de temps eacutegaux = 020 s agrave lrsquoeacutechelle 120783

120784

1- Sans effectuer de calculs quel est le qualificatif (rectiligne circulaire ou curviligne) que lrsquoon peut attribuer aux diffeacuterentes portions de trajectoire prise successivement par le mobile Justifier la reacuteponse (15pt)

2- Entre quels points le mouvement est-il rectiligne uniforme Calculer alors sa vitesse Repreacutesenter le

vecteur vitesse instantaneacute en 119959ሬሬԦ120783120782 en E10 (25pt= 05 +1+1) 3- Calculer sa vitesse moyenne entre E0 et E6 (1pt) 4- Deacuteterminer les valeurs de 119959120785 et 119959120783120790 vitesses instantaneacutees du point E aux instants t3 et t18 Repreacutesenter

les vecteurs vitesse 119959ሬሬԦ120785 et 119959ሬሬԦ120783120790 (3pts)

NB Repreacutesenter ces vecteurs vitesse en utilisant comme eacutechelle 1 cm 2 ms-1

Exercice3 (6pts)

Un disque horizontal tourne autour drsquoun axe vertical ∆ passant par son centre O Une petite lampe dont

le filament est quasi ponctuel est fixeacute sur le disque agrave la distance d=25cm du centre Elle eacutemet des

eacuteclairs tregraves brefs seacutepareacutes par des intervalles de temps eacutegaux τ =002s La figure suivante

(lrsquoenregistrement 2) reproduit la photographie des positions successives L1 L 2 helliphellip de la lampe au cours

de son mouvement agrave lrsquoeacutechelle120783

120783120782

1) Quelle est la nature du mouvement de la lampe (05pt) 2) Deacutefinir la peacuteriode et la freacutequence (1pt) 3) Calculer la peacuteriode la freacutequence et la vitesse angulaire de rotation du disque (15pt) 4) Quelle est la vitesse de la lampe (1pt)

5) Dessiner le vecteur vitesse de la lampe aux points L1 L5 et L8 en prenant pour eacutechelle 1cm rarr 1ms (15pt) Le vecteur vitesse est-il constant au cours du mouvement (05pt)

hp 43

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Document agrave rendre avec la copie

Classe 2nde S

Preacutenom(s) Nom

Lrsquoenregistrement 1

Lrsquoenregistrement 2

hp 44

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LYCEE TAMBA COMMUNE Anneacutee scolaire 2011-2012 Classes 2nde SA 2nde SB et 2nde SC Prof MDIAGNE-MCOULIBALY

DEVOIR DE SCIENCES PHYSIQUES NdegI IDU PREMIER SEMESTRE

Exercice1 1-1 Donner la structure eacutelectronique la formule eacutelectronique et le scheacutema de Lewis

des eacuteleacutements suivants F(Z=9) Na(Z=11) Mg(Z=12) Ca (Z=20) 1-2 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode du tableau de classification appartient chaque eacuteleacutement

1-3 Quels ions ont ndashils tendance agrave donner Exercice2

Soit 119927120783120787120785120785 un noyau de lrsquoatome de phosphore

2-1 Deacuteterminer le nombre de protons de neutrons et drsquoeacutelectrons de lrsquoatome

2-2 Calculer la masse du noyau et celle de lrsquoatome Faire la comparaison 2-3 Quelle est la charge de lrsquoatome 2-4 Quelle est la charge du noyau

2-5 Donner la formule eacutelectronique du phosphore son scheacutema de Lewis et sa place dans le tableau de classification peacuteriodique

Donneacutees mpasympmnasymp167 10-27kg=1u meacute=91 10-31kg e=charge eacuteleacutementaire=1610-

19C Exercice3

Une bille de poids P = 50N est maintenue en eacutequilibre le long drsquoun plan inclineacute drsquoun angle α = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontal agrave lrsquoaide drsquoun fil (voir figure)

3-1 Faire le bilan des forces qui srsquoexercent sur la bille

3-2 Repreacutesenter ces forces sans tenir compte de lrsquoordre de

Grandeur On preacutecisera si la force consideacutereacutee est une

force de contact ou agrave distance

3-3 En choisissant un repegravere orthonormeacute dont lrsquoaxe xrsquox est

parallegravele au plan inclineacute et orienteacute vers le haut et un axe yrsquoy orienteacute aussi vers le haut deacuteterminer les coordonneacutees

de chaque force dans ce repegravere

3-4 Sachant que la somme vectorielle de ces forces est nulle Calculer alors lrsquointensiteacute de

la tension du fil et de la reacuteaction du plan

hp 45

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3-5 Quelles sont les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par la bille sur le plan inclineacute

Repreacutesenter cette force sur un autre scheacutema Exercice4

Dans le repegravere (O119946Ԧ119947Ԧ) sont repreacutesenteacutees des forces 119917ሬሬԦ1 119917ሬሬԦ2et 119917ሬሬԦ 3 avec F1=10N F2=15N

et F3=20N 4-1 Deacuteterminer les coordonneacutees de chaque force

4-2 En deacuteduire les coordonneacutees de 119917ሬሬԦ reacutesultante des trois forces On donne 120630=30deg y

119917ሬሬԦ2 120630 119946Ԧ

xrsquo 119947Ԧ 119917ሬሬԦ1 x

119917ሬሬԦ 3

Complexe Islamique Daroul Imane 20162017 Dureacutee 3H

Prof MDiagne

2nde S

COMPOSITION DE SCIENCES PHYSIQUES DU 1ER SEMESTRE CHIMIE (8points)

Exercice1 (5pts) Donneeacute mpasymp 119950n= 16710-27kg meacute=9110-31kg

Soit deux espegraveces chimiques repreacutesenteacutees par 119935119937120783119912120783

1 et 119935119937120784119912120784

2

1- La charge eacutelectrique du noyau X1 est eacutegale agrave 19210-18C 11 Deacuteterminer la valeur du numeacutero atomique Z1 de lrsquoespegravece X1

12 La masse du noyau de X1 est eacutegale agrave 400810-26kg Deacuteterminer le nombre de masse de A1 de lrsquoespegravece X1 En deacuteduire le nombre de neutrons N1 qursquoil contient

2- Sachant que X2 est isotope de X1 et que le nombre de neutron N2 de lrsquoespegravece X2 est tel que N2=N1 +2 Exprimer le nombre de masse A2 en fonction de N1 et de Z1 puis calculer A2

3- Etablir la formule eacutelectronique de lrsquoeacuteleacutement X2 dans quelle peacuteriode et dans quelle colonne de la classification se trouve lrsquoeacuteleacutement correspondant identifier lrsquoeacuteleacutement par

son symbole et son nom Exercice2 (3pts)

1) Ecrire les formules de Lewis des atomes suivants hydrogegravene (Z=1) carbone(Z=6)

oxygegravene(Z=8) chlore(Z=17) et soufre(Z=16) 2) Ecrire les formules de Lewis puis les formules deacuteveloppeacutees des composeacutes suivants

H2O2 H2SO4 H2CO3 PCl3 C3H6 3) Compleacuteter le tableau suivant

Nom du composeacute Formule ionique Formule statistique

Carbonate de helliphelliphellip (2Li+ + 119914119926120785120784minus)

Sulfate drsquoammonium

Phosphate de helliphelliphellip Ca3(PO4)2

( Al3+ + 3Cl-)

Oxyde de magneacutesium

Physique (12points)

hp 46

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Exercice1 (4 pts) Un solide (S) de poids P=5N accrocheacute comprime un ressort de raideur k=100Nm

repose sans frottement sur une table inclineacute drsquoun angle 120514 =30deg par rapport agrave lrsquohorizontale La direction du ressort du ressort est parallegravele au plan inclineacute

1) Repreacutesenter les forces suivantes (15pt)

a) La reacuteaction 119825ሬሬԦ que la table exerce sur lrsquoobjet

b) La tension 119827ሬሬԦ que le ressort exerce sur lrsquoobjet

c) Le poids 119823ሬሬԦ que la terre exerce sur lrsquoobjet

2) Sachant que 119823ሬሬԦ + 119827ሬሬԦ + 119825ሬሬԦ =119822ሬሬԦ deacuteterminer les intensiteacutes de 119827ሬሬԦ et de 119825ሬሬԦ (2 pts) 3) En deacuteduire lrsquoallongement x du ressort (05 pt)

Exercice 2(4pts)

On eacutetalonne un ressort agrave lrsquoaide de diffeacuterentes masses marqueacutees On note l O la longueur agrave vide du ressort On dresse le tableau ci-dessous m(g) 150 300 550 700 900

l (cm) 12 20 32 42 52

1) Repreacutesenter la courbe P=f(l) en prenant g=10Nkg (1pt)

Echelle En abscisse 1cm pour l =4cm En ordonneacutee 1cm pour 05N 2) En deacuteduire une relation entre P et l (1pt)

3) Deacuteterminer la longueur agrave vide du ressort et sa constante de raideur k (1pt) 4) Quelle doit ecirctre la longueur du ressort pour une masse m=490g en deacuteduire

lrsquoallongement correspondant (1pt)

Exercice 3(4pts) Une table agrave coussin drsquoair permet drsquoeacutetudier le mouvement drsquoun solide

On a repreacutesenteacute ci-dessous les traceacutes donneacutes par deux solides A et B en mouvement sur la table La dureacutee seacuteparant deux points conseacutecutifs est de 10ms

Voici agrave lrsquoeacutechelle 120783

120783120782 la repreacutesentation des enregistrements

1) Indiquer pour chaque essai la nature du mouvement du solide Justifier (1pt) 2) Calculer la vitesse du solide A en ms arrondi agrave 001pregraves (1pt) 3) Le solide B se deacuteplace de B0 agrave B5

a) Calculer la vitesse moyenne entre B2 et B3 (1pt) b) Deacuteterminer les caracteacuteristiques du vecteur vitesse instantaneacutee du solide B au point B4

(1pt)

hp 47

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Fin de sujet

Complexe islamique Daroul Imane Anneacutee Scolaire 2016 - 2017

MDIAGNE 120784119951119941 119930

DEVOIR 1 DE SCIENCES PHYSIQUES ( SEMESTRE 2 02 HEURES)

EXERCICE 1 (5points)

On dispose drsquoune masse de 258g de fer que lrsquoon fait brucircler dans un flacon de dioxygegravene dont le volume

est 500cm3 Il se forme alors de lrsquooxyde magneacutetique de fer( Fe3O4 )

La masse volumique du dioxygegravene est eacutegale agrave 12gL-1 dans les conditions de lrsquoexpeacuterience

1- Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction

2- Dresser le tableau drsquoavancement permettant drsquoeacutetudier la transformation

3- Deacuteterminer lrsquoavancement maximale xmax Quel est reacuteactif utiliseacute en deacutefaut

4- Calculer la masse de lrsquooxyde magneacutetique de fer formeacutee

5- Quelle est la masse restante du reacuteactif en excegraves

6- En reacutealiteacute il se forme une masse m2=2g de lrsquooxyde magneacutetique de fer Calculer le rendement η de

cette reacuteaction M(Fe)=56gmol-1

Exercice2 (3points)

Equilibrer les eacutequations suivantes

a) NH3 + O2 rarr NO + H2O

b) CO + Fe3O4 rarr CO2 + Fe

c) Fe + H3O+ Fe2+ + H2 + H2O

hp 48

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d) CnH2n + O2 rarr CO2 + H2O

Exercice3 (6points)

Une tension parallegravele au plan inclineacute est appliqueacutee en

A sur la circonfeacuterence dun disque de masse M = 4 kg

et de rayon R = 10 cm Si le disque roule sans glisser

autour de I (point de contact entre le plan inclineacute et le

disque)

1- En appliquant le theacuteoregraveme des moments quelle

doit ecirctre la valeur de la tension dans la corde

on donne g=10Nkg

2- Donner les caracteacuteristiques de 119929ሬሬԦ au point I

Exercice4 (6points)

Une poutre OC de poids P=100 N et de longueur L

supporte une charge de Prsquo=300 N agrave son extreacutemiteacute droite

en C Un cacircble AB relieacute agrave un mur maintient la poutre en

eacutequilibre

(a) En appliquant le theacuteoregraveme des moments quelle doit

ecirctre la tension dans le cacircble (axe est en O)

(b) Quelles sont les composantes (horizontale et verticale) de la force exerceacutee par le mur sur la

poutre

PRENOM NOM COMPLEXE ISLAMIQUE DAROUL IMANE CLASSE 2S

Juillet 2017 Dureacutee 3 h 30 Prof MDiagne

C O M P O S I T I O N N deg 2 d e S P

TOUT DOCUMENT INTERDIT Lrsquousage de calculatrices scientifiques agrave meacutemoire est autoriseacute

Les reacutesultats numeacuteriques doivent ecirctre preacuteceacutedeacutes drsquoun calcul litteacuteral La preacutesentation et la reacutedaction font partie du sujet et interviennent dans la notation

CHIMIE

Exercice 1 sur 4 points On reacutealise un meacutelange drsquooxyde de fer Fe2O3 et de poudre drsquoaluminium puis on deacuteclenche la reacuteaction on obtient du fer Fe et de lrsquooxyde drsquoaluminium Al2O3

1 Ecrire et eacutequilibrer lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction (05 point) 2 Quelles masses drsquooxyde de fer et drsquoaluminium pris en proportions stœchiomeacutetriques faut-il meacutelanger pour obtenir 196 g de fer (1 point) 3 On fait reacuteagir 200 g drsquooxyde de fer et 85 g drsquoaluminium 31 Quel est le reacuteactif limitant Justifier (1 point) 32 Calculer les masses des produits formeacutes et du reacuteactif restant (15 point) Donneacutees Masses molaires atomiques en gmol Fe 56 O 16 Al 27 Exercice 2 sur 4 points

hp 49

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Une solution A de volume VA=05L contient 012 mol de nitrate de sodium (NaNO3)Une solution B de volume VB=15L a eacuteteacute obtenue par dissolution dans lrsquoeau de 492 g de nitrate de calcium solide ionique de formule Ca(NO3)2 1 Calculer la concentration molaire de la solution A (05 point) 2 Calculer la concentration molaire de la solution B (05 point) 3 Ecrire les diffeacuterentes eacutequations de dissolution (1 point) 4 On meacutelange dans une fiole jaugeacutee 10cm3 de la solution A et 20cm3 de la solution B et on complegravete avec de lrsquoeau jusqursquoagrave ce que le volume total soit de 100cm3

41 Calculer la concentration molaire de chacun des ions preacutesents dans le meacutelange (15 point) 42 Veacuterifier la neutraliteacute eacutelectrique du meacutelange (05 point) Donneacutees Masses molaires atomiques en gmol Na 23 O 16 S 32 Ca 40 N 14

PHYSIQUE Exercice 1 sur 35 points Une tige homogegravene OA de masse m=100g de longueur l peux tourner dans un plan vertical autour drsquoun axe

horizontal (∆) passant par O un fil accrocheacute en un point B tel que BA = 120783

120785 OA exerce sur la tige une tension T

horizontale lrsquoeacutequilibre la tige forme un angle α=45deg avec la verticale

1 Repreacutesenter toutes les forces qui srsquoexercent sur la tige (075 points) 2 Calculer la tension du fil (15 points) 3 Deacuteterminer les caracteacuteristiques de la reacuteaction de lrsquoaxe en O sur la tige (125 points)

Exercice 2 sur 3 points On considegravere le circuit eacutelectrique ci-dessous On donne I = 15 A I1= 05 A I3 = 04 A et I5 = 06 A

11 Deacuteterminer les intensiteacutes I2 I4 I6 I7 I8 (125 points) 12 Quel est le nombre drsquoeacutelectrons fourni par le geacuteneacuterateur en une seconde (025 point) 2 On place un ampegraveremegravetre dans le circuit pour mesurer lrsquointensiteacute du courant principal I Sachant que lrsquoampegraveremegravetre

de classe 15 comportent 150 divisions et possegravede les calibres suivants 05A 1A 2A et 5A 21 Quel est le calibre le mieux adapteacute pour la mesure de lrsquointensiteacute du courant principal Justifier(05 point) 22 Trouver la lecture correspondante (05 point) 23 Calculer lrsquoincertitude absolue ΔI et lrsquoincertitude relative (05 point)

Exercice 3 sur 55 points Partie A

hp 50

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Dans une partie de circuit repreacutesenteacute ci-dessous on a mesureacute les tensions suivantes UAB = 20 V UAC = 60 V UAE = 48 V et UAD = 80 V 1 Preacuteciser sur le scheacutema le branchement et les bornes du voltmegravetre pour mesure la tension UAC 2 Le multimegravetre utiliseacute possegravede plusieurs calibre 1 000 V 200 V 20 V 2 V et 200 mV Quel est le calibre le mieux adapteacute agrave la mesure de UAC 3 Repreacutesenter les flegraveches correspondant aux tensions UAC et UAE 4 Calculer la valeur des tensions UBC UBE UDE UCD et UEC Partie B

1- Un geacuteneacuterateur est relieacute agrave la voie A de lrsquooscilloscope On visualise quelques oscillogrammes (voir ci-dessous) Faire correspondre le nom du geacuteneacuterateur utiliseacute (pile geacuteneacuterateur de tension sinusoiumldale geacuteneacuterateur de tension alternative)

2- Pour chaque oscillogramme deacuteterminer la valeur de la tension maximale du geacuteneacuterateur 3- Pour chaque oscillogramme donner la peacuteriode T apregraves lrsquoavoir deacutefinie et calculer la freacutequence

hp 51

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Page 13: D’EVALUATIONS SECONDE S - e-monsite

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13

Une barre homogegravene OB de masse m = 5kg accrocheacutee au plafond horizontal drsquoun bacirctiment est articuleacutee autour drsquoun axe horizontal passant par son extreacutemiteacute O Elle est maintenue en eacutequilibre agrave lrsquoaide drsquoun ressort comme lrsquoindique la figure La suspension est telle que la direction du ressort de constante de raideur k soit perpendiculaire agrave

3

4OC OBOB comme lrsquoindique la figure et passe par le point C tel que

Donneacutee OB = l = 12m OAC = α = 37deg k = 500Nm g = 10Nkg

1) Faire lrsquoinventaire des forces qui srsquoexerce sur la barre Les repreacutesenter

2) T

Calculer lrsquointensiteacute de la tension du ressort En deacuteduire lrsquoallongement subi par le ressort

3) R

Deacuteterminer les caracteacuteristiques de la reacuteaction qui srsquoapplique sur la barre Exercices 7 Dans un systegraveme agrave contre poids on utilise une poulie a 2 gorges de rayons respectifs r1 = 25cm et r2 = 75cm Cette poulie est mobile sans frottement autour drsquoun axe horizontal passant par O Sur la plus petite gorge est enrouleacute un cacircble de masse neacutegligeable portant un fardeau S de masse M = 900Kg pouvant glisser sans frottement le long drsquoun plan

inclineacute de = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontale Un cacircble accrocheacute agrave la gorge de plus grand rayon supporte un contre poids S1 Calculer la masse M1 de S1 reacutealisant lrsquoeacutequilibre Exercice 8 Une barre homogegravene AB articuleacutee en A et de masse M est utiliseacutee comme support A lrsquoextreacutemiteacute B sont suspendus une masse m1 = 100g et un fil passant par une poulie dont extreacutemiteacute est suspendue agrave une masse m2 = 2m1 (voir figure) On donne AB = AC = L α = 60deg g = 10Nkg

1) Calculer la masse M de la barre

2) R

Deacuteterminer lrsquointensiteacute et la direction de la reacuteaction de lrsquoaxe par

rapport agrave lrsquohorizontale

Exercice 9 Une poulie agrave deux gorge pouvant tourner sans frottement autour drsquoun axe fixe horizontal deux fils inextensibles fixeacutes et enrouleacutes chacun agrave une gorge de la poulie et supportant les masses M1 et M2 On donne M = 120g r2 = 15cm r1 = 10cm g = 981Nkg 1) Calculer M2 pour que le dispositif soit en eacutequilibre 2) Om pose M1 sur un plan inclineacute drsquoun angle α sur lrsquohorizontale et on remplace M2 par une masse Mrsquo2 = 60g (voir

figure2) Calculer α pour que lrsquoeacutequilibre se reacutealise 3) On remplace la masse Mrsquo2 par un ressort R vertical de raideur k = 20Nm dont lrsquoextreacutemiteacute infeacuterieure est fixeacutee puis

on supprime le plan inclineacute Calculer lrsquoallongement Δl du ressort agrave lrsquoeacutequilibre Exercice10

r1 r2

M1 M2

Figure 1

Mrsquo2

M1

α

Figure 2

M1 R

Figure 3

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14

Un disque plein de rayon r=10cm peut tourner sans frottement autour drsquoun axe horizontal passant par son centre O Un fil de masse neacutegligeable est enrouleacute sur le pourtour du disque et supporte une charge de masse M Une tige homogegravene de longueur L et de masse m est soudeacutee en A sur la peacuteripheacuterie du disque de maniegravere agrave prolonger le rayon OA

1 Deacuteterminer la relation entre r M L m et lrsquoangle θ que fait ta tige avec la la verticale lorsque le systegraveme est en eacutequilibre

2 Sachant que sin θ le 1 montrer que dans le cas ougrave M=300g et m=100g la tige doit avoir une longueur supeacuterieure agrave une valeur que lrsquoon preacutecisera pour que lrsquoeacutequilibre soit possible

3 L=50cm M=300g et m=100g calculer lrsquoangle θ Exercice 11 Ce systegraveme se compose drsquoune barre horizontale solidaire drsquoun fil drsquoacier tendu verticalement Ce fil est capable de subir des torsions le moment du couple reacutesistant reacutesultant de ces torsions a pour expression Mtorsion= - Cθ ougrave C est la constante de torsion (elle deacutepend du fil choisi) q est lrsquoangle dont a tourneacute la barre avant de srsquoimmobiliser

Expeacuterience

La barre initialement

au repos est soumise agrave un couple de forces (119917ሬሬԦ120783119917ሬሬԦ120784) qui peut prendre diffeacuterentes valeurs Pour chacune des valeurs prises par le couple la barre srsquoimmobilise apregraves avoir tourneacute drsquoun angle θ = 20deg et alors les

forces (119917ሬሬԦ120783119917ሬሬԦ120784) sont perpendiculaires agrave la barre (cf scheacutema vue de dessus) Les diffeacuterents couples ou plutocirct cas sont deacutefinis dans le tableau suivant

Exploitation

1 Exprimer la condition drsquoeacutequilibre de la barre 11 Compleacuteter toutes les cases du tableau 12 Calculer la constante de torsion C du fil drsquoacier

1 On change de fil drsquoacier La nouvelle constante de torsion est Crsquo= 0230 Nmrad-1 La barre initialement au repos

est soumise agrave un des couples de forces (119917ሬሬԦ120783119917ሬሬԦ120784) deacutefini preacuteceacutedemment De quel angle θrsquo tourne-t-elle avant de srsquoimmobiliser agrave nouveau

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PHENOMENES DrsquoELECTRISATION ndash GENERALITES SUR LE COURANT

ELECTRIQUE

Exercice 1 Cinq corps eacutelectriquement chargeacutes A repousse B C attire D E attire D et D repousse B Sachant que E est neacutegatif en deacuteduire le signe des charges des autres corps Exercice 2 Un pendule eacutelectrostatique est constitueacute drsquoune petite sphegravere leacutegegravere meacutetalliseacutee suspendue agrave un fil On touche cette sphegravere avec un bacircton drsquoeacutebonite frotteacute avec une peau de chat Que va-t-on observer Pourquoi Ces observations seront-elles diffeacuterentes si on touche la sphegravere avec un bacircton de verre frotteacute avec un chiffon de laine Exercice 3 Deux boules de pendules eacutelectrostatiques identiques A et B se touchent au repos On eacutecarte leacutegegraverement les deux boules lrsquoune de lrsquoautre A avec une charge +2q et B avec une charge ndash q On lacircche les deux boules Que va-t-il se passer Faire une description agrave lrsquoaide de scheacutemas Quelle sera la charge prise par chacune des deux boules Exercice 4

1) Un corps porte une charge de +108 C Possegravede-t-il un deacutefaut ou un excegraves drsquoeacutelectrons Calculer le nombre drsquoeacutelectrons correspondants

2) Une boule de sureau porte une charge de ndash 10-9 C Possegravede-t-il un deacutefaut ou un excegraves drsquoeacutelectrons Calculer le nombre drsquoeacutelectrons correspondant

3) Un corps possegravede une charge de +210-8 C Quel est le nombre drsquoeacutelectrons qursquoil faut lui apporter pour neutraliser sa charge Exercice 5 On charge par frottement seacutepareacutement

Une baguette de verre qui porte alors la charge q1 = 210-13 C

Une regravegle en plastique qui porte alors la charge q2 = ndash 910-13 C

On reacutealise le contact entre les zones eacutelectriseacutees de la baguette et de la regravegle Calculer la charge eacutelectrique de lrsquoensemble regravegle baguette et preacuteciser le sens dans lequel srsquoest fait le transfert Exercice 6 Trois sphegraveres conductrices identiques A B et C portent les charges eacutelectriques respectives qA = q qB = ndash2q et qC = 210-6C

1) On rapproche A et B elles srsquoattirent lorsqursquoelles sont suffisamment proches entrent en contact puis se repoussent Calculer en fonction de q les charges qrsquoA et qrsquoB porteacutees par les deux sphegraveres apregraves contact et reacutepulsion

2) On observe que la sphegravere B (portant la charge qrsquoB) attire alors la sphegravere C puis entre en contact entre elle On nrsquoobserve alors ni attraction ni reacutepulsion entre B et C apregraves le contact En deacuteduire la valeur et le signe de chacune des charges qrsquoA qrsquoB qA et qB Exercice 7 On considegravere un circuit eacutelectrique parcouru par un courant continu

1) Calculer lrsquointensiteacute du courant eacutelectrique continu correspondant au transfert de la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q = 45C agrave travers une section de ce circuit pendant la dureacutee t = 15

2) Calculer la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q transporteacutee agrave travers une section de ce circuit par un courant continu drsquointensiteacute I = 10A pendant une dureacutee t = 2min En deacuteduire le nombre drsquoeacutelectrons correspondants Exercice 8 Le filament drsquoun tube agrave faisceau drsquoeacutelectrons eacutemet agrave une certaine condition 751016 eacutelectrons par seconde

1) Quel est le sens du courant dans le tube

2) Calculer la charge q1 eacutemise par le filament en une seconde Lrsquoexprimer en en Coulomb puis en milli coulomb

3) Calculer la charge q2 eacutemise par le filament en 5 min Lrsquoexprimer en Coulomb et en micro coulomb et en pico coulomb

Exercice 9 Faire le scheacutema du circuit eacutelectrique permettant de reacutealiser lrsquoeacutelectrolyse drsquoune solution aqueuse de soude Indiquer sur ce scheacutema

le sens du courant le sens du deacuteplacement des porteurs de charge dans les

fils de jonction

le sens du deacuteplacement des porteurs de charge dans lrsquoeacutelectrolyte NB la solution de soude contient les ions Na+ et OH- Exercice 10

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Lrsquoeacutelectrolyseur de la figure contient une solution aqueuse de chlorure de sodium Les ions chlorure se dirigent vers lrsquoeacutelectrode B En deacuteduire le sens du deacuteplacement des ions Na+ dans la solution celui du deacuteplacement des eacutelectrons dans la lampe et les fils de jonction le signe des pocircles du geacuteneacuterateur G

INTENSITE DU COURANT ELECTRIQUE

Exercice 1 Compleacutetez Le courant eacutelectrique est un des porteurs de charge Dans un meacutetal les porteurs de charges sont Dans un eacutelectrolyte les porteurs de charges sont Lintensiteacute du courant eacutelectrique sexprime en et se mesure agrave laide dun Lintensiteacute du courant eacutelectrique est en tout point dun circuit seacuterie Dans un circuit avec deacuterivation la des intensiteacutes des courants arrivant agrave un noeud est eacutegale agrave la des intensiteacutes des courants en repartant Exercice 2 Un conducteur cylindrique a une section s = 1 mmsup2 il comporte n=1022 eacutelectrons de conduction par cm3

1 Combien y a-t-il drsquoeacutelectrons dans 01 cm de fil 2 sachant que ces eacutelectrons se deacuteplacent agrave la vitesse v=01 cms combien y a-t-il drsquoeacutelectrons qui traversent une section

du fil en une seconde 3 E deacuteduire lrsquointensiteacute du courant eacutelectrique correspondant

Exercice 3 On dispose drsquoun ampegraveremegravetre posseacutedant 4 calibres 100 mA 1A 2A 5A dont le cadran comporte 100 graduations

1 Sur quelle graduation srsquoarrecircte lrsquoaiguille si lrsquointensiteacute agrave mesurer vaut 15A lrsquoampegraveremegravetre eacutetant sur le calibre 2A puis sur le calibre 5A

2 supposons que lrsquoaiguille srsquoarrecircte sur la graduation n = 45 sur le calibre 2A Sur quelle graduation srsquoarrecircterait-elle sur les autres calibres Conclure Exercice 4 Un ampegraveremegravetre de classe 2 utiliseacute sur un calibre 300 mA et comportant 150 division mesure lrsquointensiteacute drsquoun courant continue Lrsquoaiguille se fixe sur la graduation 120

1 Donner lrsquointensiteacute du courant 2 Donner lrsquoincertitude relative de la mesure Preacutesenter le reacutesultat de la mesure 3 lrsquointensiteacute varie lrsquoaiguille se fixe sur la graduation 21 Reacutepondre aux mecircmes questions Comparer la preacutecision des deux

mesures et conclure Exercice 5 On considegravere le circuit suivant On donne I = 4A I3 = I1 I4 = 3I5 I2 = 2I1

1 Indiquer le sens conventionnel du courant dans chaque branche Calculer les intensiteacutes I1 I2 I3 I4 et I5

2 On utilise un ampegraveremegravetre pour mesurer lrsquointensiteacute du courant deacutelivreacute par le geacuteneacuterateur

a Placer correctement lrsquoampegraveremegravetre en indiquant correctement les polariteacutes

b Le calibre utiliseacute est de 5A et lrsquoeacutechelle de lecture compte 100 divisions Devant quelle division lrsquoaiguille srsquoest immobiliseacutee c Lrsquoampegraveremegravetre est de classe 15 calculer lrsquoincertitude absolue ∆I et lrsquoincertitude relative ∆II

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17

3 Peut-on utiliser le calibre 2A Pourquoi Exercice 6 les parties A et B sont indeacutependantes Partie A On dispose drsquoun ampegraveremegravetre dont la graduation comporte 150 divisions et posseacutedant les calibres 10mA 30mA 100mA 300mA 1A et 3A Brancheacute en circuit sur le calibre 300mA on constate que lrsquoaiguille deacutevie jusqursquoagrave la graduation 25

1) Quelle est lrsquointensiteacute du courant 2) Sur quels autres calibres peut-on faire la mesure preacuteceacutedente 3) Sur quel calibre obtiendra-t-on la mesure la plus preacutecise

Partie B On considegravere le circuit ci-contre comportant un geacuteneacuterateur et huit dipocircles On donne I = 1A I1 = 09A I4 = 02A I8 = 03A et e = 1610-19C

1) Indiquer les sens des courants dans les diffeacuterentes branches 2) Deacuteterminer les intensiteacutes des courants qui circulent dans les

autres dipocircles Calculer la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q dans le dipocircle FC pendant

une dureacutee t = 2min En deacuteduire le nombre drsquoeacutelectrons

correspondants

Exercice 7

On donne le circuit ci-dessous

1-)Preacuteciser les nœuds du circuit

2- ) On donne I1=060A I2=0 20A I3=013A

Deacuteterminer la valeur de lrsquointensiteacute et le sens des courants dans les dipocircles

D4 D5 et D6

Exercice 8

On donne le circuit ci-dessous

1-)Nommer les diffeacuterents nœuds du circuit

2- ) On donne I1=820A I2=24A I3=3 60A I4=160A

Deacuteterminer les intensiteacutes et des courants qui circulent dans les

dipocircles D5 D6 et D7

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TENSION ELECTRIQUE

Exercice 1 Pour la portion de circuit ABC on donne les tensions UAC = 123V UCB = ndash 96V 1) Calculer la tension UAB 2) Un voltmegravetre possegravede les calibres suivants 1V 3V et 10V Son

cadran est gradueacute en 150 divisions Sur quel calibre doit-on lrsquoutiliser pour mesurer la tension UAB Faire un scheacutema en montrant comment ses bornes (+) et (-) doivent ecirctre brancheacutees

3) Sur quelle graduation lrsquoaiguille de lrsquoappareil srsquoimmobilise-t-elle dans les conditions drsquoutilisations optimales Exercice 2

Exercice 3 Le montage ci-contre estmiddot constitueacute de dipocircles reacutecepteurs ou geacuteneacuterateurs On donne les tensions UBC= 3V et UCD= -6V Caiculer les tensions UBA UAC UDA Le dipocircle D4 est une lampe peut-elle fonctionner

Exercice 4 On donne UBG = 10V UCD = 4V 1) Calculer les tensions UCF UFD UDE et UAH 2) Indiquer les nœuds du circuit le sens du courant dans chaque branche du

circuit sachant que AH est le seul dipocircle actif 3) Calculer les potentiels de tous les points du circuit

Exercice 5 Un voltmegravetre et un oscilloscope sont brancheacutes aux bornes drsquoun dipocircle parcouru par un courant Le spot deacutevie de 6 divisions vers le haut pour le branchement (B A) harr (y yrsquo) 1) Le voltmegravetre nrsquoest pas agrave zeacutero central Indiquer sur le scheacutema la borne positive

(+) ou borne drsquoentreacutee du voltmegravetre Quel est le sens du courant dans le dipocircle (AB)

2) Le voltmegravetre possegravede les calibres 3V 1V 03V et un cadran de 150 divisions utiliseacute sur le calibre 3V la deacuteviation de lrsquoaiguille est de 30

2-1 Deacuteterminer la valeur de UAB et UBA 2-2 Quel est le calibre le plus adapteacute Quelle serait la deacuteviation de lrsquoaiguille si

on utilisait ce calibre 3) Quelle serait la deacuteviation du spot si on avait UAB

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Exercice 6 1) Le balayage est positionneacute sur la valeur 05msdiv-1 et la sensibiliteacute

verticale sur 2Vdiv-1 Deacuteterminer la peacuteriode et la valeur maximale de la tension ci-dessous

2) Quelle est la freacutequence de cette tension 3) Quelle est la valeur efficace de cette tension

Exercice 7 1) Deacuteterminer la peacuteriode et la valeur maximale de la tension ci-contre 2) Quelle est la freacutequence de cette tension 3) Quelle est la valeur efficace de cette tension

Exercice 8 Donne la nature de chacune des tensions repreacutesenteacutees par les oscillogrammes A B C et D suivantes

Exercice 9 Soit la tension sinusoiumldale repreacutesenteacutee ci-contre LrsquoOscilloscope qui lrsquoa fourni est utiliseacute avec les reacuteglages suivants gain SV = 2 Vdiv-1 et balayage SH = 5 msdiv-1

1 Deacuteterminer la valeur maximale de la tension 2 Calculer la peacuteriode de cette tension En deacuteduire sa freacutequence

Exercice10

Dans chaque cas deacuteterminer la peacuteriode la freacutequence la valeur maximale et lintensiteacute efficace de la tension

20

DIPOLES PASSIFS ndash DIPOLES ACTIFS

Exercice 1 On donne la portion de circuit ci-contre UAB = 6V R1 = 2Ω R2 = 18 Ω R3 = 2 Ω R4 = 4 Ω 1) Trouver la reacutesistance eacutequivalente entre A et B 2) Calculer les intensiteacutes du courant I I1 I2 I3 et I4

Exercice 2 On reacutealise le circuit suivant les bornes du dipocircle sont A et B On deacutetermine expeacuterimentalement lrsquointensiteacute i du courant qui traverse le dipocircle D et la tension entre ses bornes On obtient les reacutesultats suivants

iAB mA 10 25 40 62 80 100 120

uAB (V) 25 63 10 157 20 25 30

On inverse le dipocircle D on reprend des mesures analogues on obtient les reacutesultats suivants

1) Tracer la caracteacuteristique courant-tension du dipocircle D 2) Ce dipocircle est-il symeacutetrique Ce dipocircle est-il un reacutesistor Si oui

calculer sa reacutesistance 3) Ce dipocircle ne peut supporter sans risque de deacuteteacuterioration une intensiteacute supeacuterieure agrave 200mA quelle est la tension

maximale qursquoon peut appliquer entre ses bornes Exercice 3 Lrsquoeacutequation de la caracteacuteristique drsquoun reacutesistor de reacutesistance R est iAB = 25uAB iAB en ampegraveres et uAB en volt Le reacutesistor est constitueacute par un fil conducteur homogegravene cylindrique de longueur l = 157m de section s = 00314cm2 1) Trouver R 2) Trouver la reacutesistiviteacute de la substance qui constitue le reacutesistor

Exercice 4 On considegravere la portion de circuit ci-apregraves R1= frac12 R2 = 2 Ω R3= 075 Ω 1) Calculer la reacutesistance eacutequivalente au dipocircle AB 2) Trouver lrsquointensiteacute du courant qui traverse chaque dipocircle

Exercice 5 On donne le circuit suivant R1 = 200 Ω R2 = 270 Ω UAB = 6V (D) est une diode Sa caracteacuteristique est donneacutee ci-contre Trouver les intensiteacutes du courant dans les diffeacuterentes branches du circuit Exercice 6 On a deacutetermineacute expeacuterimentalement lrsquointensiteacute i du courant deacutebiteacute par un geacuteneacuterateur et la tension u aux bornes de ce mecircme geacuteneacuterateur Les reacutesultats sont consigneacutes ci-dessous

I(A) 23 19 15 1 05 0

U(V) 10 20 30 40 4 5 48

1) Repreacutesenter la caracteacuteristique i = f(u) correspondante 2) Sur quel domaine cette caracteacuteristique est-elle lineacuteaire 3) Donner lrsquoeacutequation de la caracteacuteristique de ce domaine 4) Comparer lrsquointensiteacute theacuteorique Ith et lrsquointensiteacute reacuteelle Ir du courant de court-circuit

Exxercice 7

iAB (mA) - 10 -40 -80 -120

uAB (V) -25 -10 -20 -30

21

Exercice 8

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AMPLIFICATEUR OPERATIONNEL

Exercice 1 1) Rappeler les proprieacuteteacutes drsquoun amplificateur opeacuterationnel ideacuteal qui fonctionne en reacutegime lineacuteaire 2) Rappeler lrsquoexpression du facteur drsquoamplification drsquoun amplificateur inverseur agrave partir des tensions drsquoentreacutee Ue et

de sortie Us Exercice2 On considegravere le montage suivant avec deux amplificateurs opeacuterationnels ideacuteaux Exprimer Vs en fonction de R1 R2 R3 et I0 Exercice3 Lamplificateur est consideacutereacute comme parfait et fonctionne en reacutegime lineacuteaire Montrer que lintensiteacute du courant dans la branche AM est proportionnel agrave la diffeacuterence V2-V1 Exercice 3 On considegravere le circuit dans lequel G est une pile de feacutem 25V de reacutesistance interne r = 10Ω La valeur de la reacutesistance R est 500 Ω 1) Calculer la tension de sortie Us 2) Calculer lrsquointensiteacute du courant I qui traverse la reacutesistance et

preacuteciser son sens 3) Expliquer lrsquoexistence drsquoun courant de sortie sachant qursquoil nrsquoentre

aucun courant par les bornes E+ et E- Exercice 4 La tension de sortie Us drsquoun montage est repreacutesenteacutee en fonction de la tension drsquoentreacutee Ue appliqueacutee agrave lrsquoentreacutee 1) Ce montage est il inverseur Justifier 2) Ce montage est il amplificateur Si oui calculer le facteur

drsquoamplification 3) Quelle est la tension de saturation

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MELANGES ET CORPS PURS

Exercice 1 Reacutepondre par vrai ou faux

1) La distillation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 2) Lrsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau est un pheacutenomegravene chimique 3) La synthegravese de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 4) Lrsquoeau de Kiregravene est un corps pur 5) La cristallisation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 6) Lrsquoalcool agrave 90deg est un corps pur composeacute 7) Le dioxygegravene est un gaz qui provoque une leacutegegravere deacutetonation en preacutesence drsquoune flamme 8) Lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene chimique 9) Lrsquoair est un meacutelange heacuteteacuterogegravene de diazote de dioxygegravene et de gaz rares 10) Le deacutecantat et le filtrat sont des corps non purs 11) Lors de lrsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau le dioxygegravene est recueilli agrave la cathode 12) Lorsque la roseacutee apparaicirct sur un arbre nous pouvons dire qursquoon a une fusion

Exercice 2 1) Pourquoi dit-on que les valeurs 0degC 100degC 1gcm-3 sont des constantes physiques de lrsquoeau 2) Que repreacutesente chacune des valeurs numeacuteriques preacuteceacutedentes 3) Qursquoappelle-t-on constante physique dans le cas geacuteneacuteral 4) Que signifie laquo critegravere de pureteacute raquo

Exercice 3 1) On meacutelange de lrsquoeau et du sucre Qursquoobtient-on 2) On veut seacuteparer les constituants du meacutelange preacuteceacutedent Deacutecrire une meacutethode possible 3) Qursquoest ce qursquoun meacutelange homogegravene Donner trois exemples 4) Qursquoest ce qursquoun meacutelange heacuteteacuterogegravene Donner trois exemples

Exercice 4 A Les meacutelanges suivants sont-ils homogegravenes ou heacuteteacuterogegravenes

1) Eau + essence 2) Huile + eau 3) Fer en poudre + eau 4) Eau + alcool

B Indiquer une meacutethode de seacuteparation pour chacun des meacutelanges 1) Sel de cuisine + charbon 2) Eau + huile 3) Alcool + eau 4) Fer en poudre + soufre en poudre 5) Fer en poudre + sel en poudre +sable

Exercice 5 Modou explique agrave Fatou comment on preacutepare du cafeacute laquo La preacuteparation du cafeacute comporte trois eacutetapes

- Premiegravere eacutetape mettre de leau dans une cafetiegravere et la porter agrave eacutebullition puis ajouter la poudre de cafeacute attendre quelques minutes

- Deuxiegraveme eacutetape faire passer le meacutelange obtenu agrave travers un tissu pour recueillir la partie liquide

- Troisiegraveme eacutetape ajouter du sucre agrave volonteacute remuer agrave laide dune cuillegravere Le cafeacute est precirct raquo 1-quel type de meacutelange obtient-on agrave la fin de la premiegravere eacutetape 2-quelle est la meacutethode de seacuteparation utiliseacutee dans la deuxiegraveme eacutetape Comment appelle-t-on le liquide obtenu est-ce un corps pur 3- quel type de meacutelange obtient-on agrave la fin de la troisiegraveme eacutetape Justifier la reacuteponse Exercice 6 Dans un eudiomegravetre on introduit 500 cm3 de dihydrogegravene 600 cm3 dioxygegravene (volumes mesureacutes dans les mecircmes conditions)

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Apregraves passage de agrave lrsquoeacutetincelle eacutelectrique et retour aux conditions initiales on demande 1) La masse drsquoeau formeacutee 2) La nature et le volume du gaz reacutesiduel

NB Dans les conditions de lrsquoexpeacuterience 1 L de dihydrogegravene a une masse de 008 g Exercice 7 Au cours drsquoune expeacuterience drsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau on recueille 170 cm3 de gaz au niveau de lrsquoeacutelectrode relieacutee agrave la borne positive 1deg) Quelle est la nature de ce gaz 2deg) Donner la nature et le volume du gaz recueilli dans lrsquoautre eacutelectrode 3deg) Comment appelle- t- on cette eacutelectrode 4deg) Comment identifie-t-on expeacuterimentalement ces deux gaz recueillis 5deg) Calculer la masse drsquoeau apregraves deacutecomposition si lrsquoexpeacuterience est faite dans les conditions ougrave 073 g de dihydrogegravene occupe un volume de 112 L Exercice 8 1) On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant 10g drsquohydrogegravene et 100g drsquooxygegravene apregraves lrsquoeacutetincelle et refroidissement

a) Quelles sont la nature et la masse du gaz restant b) Quelle est la masse drsquoeau obtenue

2) a) Calculer le volume drsquohydrogegravene neacutecessaire pour faire disparaicirctre 200ml drsquooxygegravene b) quel est le volume de vapeur drsquoeau obtenu Exercice 9 On met ensemble dans un erlenmeyer de lrsquoeacutethane du meacutethoxymeacutethane du benzegravene et du meacutethanol Apregraves agitation le milieu ne preacutesente aucune surface de seacuteparation crsquoest-agrave-dire ils se meacutelangent parfaitement 1deg) Que peut-on dire de ces quatre liquides 2deg) Quelle est la nature du meacutelange ainsi constitueacute 3deg) Deacutefinir ce type de meacutelange et citer deux autres exemples de mecircme nature 4deg) On se propose de seacuteparer les quatre liquides par distillation adeg) Deacutecrire le processus de la seacuteparation bdeg) Quel est le liquide qui sera recueilli le premier comme distillat Justifier 5deg) On deacutesire proceacuteder maintenant agrave la seacuteparation de ces quatre liquides par congeacutelation Quel est le premier liquide agrave reacutecupeacuterer sous forme de cristaux Justifier Donneacutees Tempeacuterature drsquoeacutebullition des quatre liquides

Liquide Meacutethanol Ethane Benzegravene Meacutethoxymeacutethane

T eacutebullition (degC) ndash 98 65 80 ndash 24

Exercice 10 On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant dans lrsquoeudiomegravetre 100 cm3 drsquoair et 100 cm3 drsquohydrogegravene mesureacutes dans les conditions normales de tempeacuterature et de pression On suppose que dans ces conditions 1 volume drsquoair donne 15 de volume drsquooxygegravene et 45 de volume drsquoazote En admettant que apregraves passage de lrsquoeacutetincelle eacutelectrique et refroidissement la tempeacuterature et la pression redeviennent normales

1) quel est le volume de gaz restant dans lrsquoappareil 2) quelle est la masse drsquoeau liquide formeacutee sachant que dans les conditions de lrsquoexperience 2g drsquohydrogene occupent 224

litres et 32g drsquooxygegravene occupent 224 litres Exercice 11 Dans un eudiomegravetre contenant un volume V = x cm3 dun meacutelange gazeux de dihydrogegravene et de dioxygegravene on fait passer une eacutetincelle eacutelectrique

Apregraves explosion et retour aux conditions initiales on constate que les 120785

120786 du volume initial disparaissent et il reste un gaz

dans leudiomegravetre qui entretient la combustion 1- Donner la nature du gaz reacutesiduel et son volume en fonction de x 2- Deacuteterminer la composition du meacutelange gazeux initial en fonction de x

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ELEMENTS ATOMES CLASSIFICATION PERIODIQUE

Exercice 1 Soient les nucleacuteides caracteacuteriseacutes par les couples (Z A) M(816) B(1224) C(2654) D(818) E(1226) F(2454) 1) Identifier les nucleacuteides qui sont des isotopes 2) Repreacutesenter tous les nucleacuteides par leur symbole et donner leur nom 3) Donner leurs compositions

Exercice 2 Un atome de platine (Pt) comporte 78 eacutelectrons et 117 neutrons

1) 11 Deacuteterminer son numeacutero atomique Z et son nombre de masse A

12 Ecrire le symbole du noyau correspondant

2) En deacuteduire la masse de lrsquoatome de platine (Pt)

3) Soient les cinq noyaux 119927119955120787120791120783120786120783 119927119957120789120790

120783120791120786 119927119950120788120783120783120786120787 119927119958120791120786

120784120786120786 et 119927119957120789120790120783120791120790 Quels sont les noyaux isotopes du preacuteceacutedent

4) On considegravere lrsquoion eacutetain IV (Sn4+) correspondant au noyau 119930119951120787120782120783120783120791

41 Srsquoagit-il drsquoun anion ou drsquoun cation Justifier

42 Donner la composition du noyau de cet ion

43 Combien cet ion a-t-il drsquoeacutelectrons

Donneacutees Masse drsquoun nucleacuteon mnuc = 16710-27 kg Masse de lrsquoeacutelectron me = 9110-31 kg Exercice 3

On considegravere les ions 119935120784+ 119936120784minus et les atomes Z et W Les eacuteleacutements Z et W appartiennent agrave la deuxiegraveme peacuteriode du tableau de classification peacuteriodique

1) Z est un gaz rare Ecrire la formule eacutelectronique de Z puis celle de X et de Y (Z 119935120784+ 119936120784minus ont la mecircme formule eacutelectronique)

2) Preacuteciser la place de lrsquoeacuteleacutement X

3) W a pour scheacutema de Lewis 119934ሶ Deacuteduire le nombre de charge de W

4) Deacuteterminer le nombre drsquoeacutelectrons contenus dans lrsquoion 119936120784minus et dans lrsquoatome Y Exercice 4 1) La structure eacutelectronique drsquoun atome srsquoeacutecrit (K)2(L)8(M)7 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode du tableau de la

classification appartient lrsquoeacuteleacutement correspondant 2) Un eacuteleacutement se trouve dans le tableau de classification agrave lrsquointersection de la sixiegraveme colonne et de la quatriegraveme

peacuteriode

21 Peut-on deacuteterminer avec certitude son numeacutero atomique

22 Peut-on deacuteterminer le nombre de masse de lrsquoeacuteleacutement

3) Le krypton (gaz rare) appartient agrave la peacuteriode IV Quel est son numeacutero atomique

4) Un nucleacuteide inconnu est symboliseacute par 119935120783120786120784120790

41 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode appartient cet eacuteleacutement

42 Donner la structure eacutelectronique de lrsquoatome correspondant

Exercice 5

Lrsquoatome drsquoun eacuteleacutement X agrave identifier a pour repreacutesentation de Lewis dans lrsquoeacutetat fondamental 119935ሶ 1) Combien drsquoeacutelectrons a-t-il sur sa couche externe 2) Sachant que cette couche est la couche L deacuteterminer le numeacutero atomique de X et eacutetablir la formule eacutelectronique

complegravete de son atome Identifier X par son nom et son symbole Exercice 6

On donne le rayon du noyau de lrsquoatome drsquoaluminium r = 10010-13 m Le rayon de lrsquoatome drsquoaluminium 119912119949120783120785120784120789 est

R = 15010-10 m Masse du neutron mN = 10087u Masse du proton mP = 10073u Masse de lrsquoeacutelectron me- = 05510-

3u 1) Comparer la masse de lrsquoatome agrave celle du noyau 2) Comparer le volume de lrsquoatome agrave celui du noyau 3) On dit que lrsquoatome preacutesente une structure lacunaire Est-ce justifieacute

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Donneacutees Lrsquouniteacute de masse atomique 1u = 16610-27 kg Volume drsquoune sphegravere V = 120786

120785120645R3

Exercice 7 Partie A Lrsquoatome drsquoun eacuteleacutement a pour reacutepartition eacutelectronique (K)x (L)y (M)t avec x y et t des entiers naturels non nuls La masse totale des protons dans son noyau atomique est mTp = 217110-23 g

1) 21 Deacuteterminer son nombre de charge Z

12 En deacuteduire les valeurs de x y et t

13 De quel eacuteleacutement srsquoagit-il Donner sa structure de Lewis et sa valence

2) Donner la place et le nom de famille chimique de lrsquoeacuteleacutement dans le tableau de la classification peacuteriodique restreinte

3) 31 Enoncer la regravegle de lrsquooctet

32 Quel type drsquoion lrsquoatome de cet eacuteleacutement a tendance agrave donner

33 Deacuteterminer la charge globale du noyau de cet ion

4) Repreacutesenter le scheacutema de Lewis de lrsquoion et donner sa valence Donneacutees Extrait du tableau de la classification peacuteriodique 11Na 12Mg 13Al 14Si Masse drsquoun proton mp = 16710-27 kg Valeur de la charge eacuteleacutementaire e = 1610-19 C

Partie B Un anion possegravede globalement une charge eacuteleacutementaire et 18 neutrons lrsquoatome correspondant agrave cet ion appartient agrave la troisiegraveme peacuteriode du tableau de la classification peacuteriodique 1) Deacuteterminer la structure eacutelectronique de cet atome et celle de lrsquoion 2) En deacuteduire la colonne et le nom de famille de cet eacuteleacutement 3) Donner la composition du noyau de lrsquoatome et celle de lrsquoion 4) Repreacutesenter les scheacutemas de Lewis et donner les valences de lrsquoatome et de lrsquoion 5) Deacuteterminer la charge globale du noyau de lrsquoion

Exercice 8 Lrsquoeacuteleacutement magneacutesium possegravede trois isotopes On donne ci-apregraves les abondances relatives de chacun deux

119924119944120783120784120784120786 79 119924119944120783120784

120784120787 10 119924119944120783120784120784120788 11

1- Quel est lisotope le plus abondant 2- Donner la composition de latome isoleacute de chaque isotope 3- Les structures eacutelectroniques des trois isotopes sont-elles identiques Justifier la reacuteponse 4- Quel ion monoatomique forme leacuteleacutement magneacutesium 5- Indiquer trois compositions possibles pour lrsquoion magneacutesium

Exercice9 Un atome dun eacuteleacutement X a pour formule eacutelectronique (K)x(L)Y(M)t 1 Quels sont les valeurs de x et y Justifier

2 Sachant que 119962

120784 = 2t - x calculer t En deacuteduire le numeacutero atomique Z de leacuteleacutement X Identifier X par son symbole et

son nom 3 Dans quelle peacuteriode et dans quelle colonne du tableau de classification peacuteriodique se trouve leacuteleacutement X Justifier votre reacuteponse Donner son scheacutema de 1048757ewis 4 Quel ion a-t-il tendance agrave donner 5 Sachant que la masse dun atome de X est 450910-26kg (masse des eacutelectrons est neacutegligeable) et que mpasympmnasymp 16710-27kg Calculer son nombre de masse et repreacutesenter le noyau de cet eacuteleacutement 6 Le nuage eacutelectronique de lion provenant dun atome X a une charge Q= -1610middot18CDeacuteterminer le nombre deacutelectrons contenus dans le nuage eacutelectronique de lion 7 Ecrire sa structure eacutelectronique et donner son scheacutema de Lewis

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LIAISONS CHIMIQUES

Exercice 1 1) Donner les structures de Lewis des atomes suivants C (Z=6) O (Z=8) Cl (Z=17) H (Z= 1) S (Z = 16) 2) Ecrire les formules de Lewis deacuteveloppeacutees et semi-deacuteveloppeacutees des moleacutecules suivantes

C2H6O C2H4O2 C2H4Cl2O CH4O C2H4 N2O2 CH2Cl2 C2H2 HClO CO2 C3H4 SOCl2 C2H4O C3H6 CH5N C3H4 C3H6O EXERCICE 2 Dans la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene HnS lrsquoatome de soufre est lieacute agrave chaque atome drsquohydrogegravene par une liaison covalente 1- Deacuteterminer n sachant que le scheacutema de Lewis du soufre est identique agrave celui de lrsquooxygegravene et que tous les atomes engageacutes dans la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene ont leur couche externe satisfaisant agrave la regravegle de lrsquooctet et du duet 2- Donner la repreacutesentation de Lewis de la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene Exercice 3 Donner la formule statistique des composeacutes ioniques suivants a) Chlorure drsquoaluminium (Al3+ Cl -) b) nitrate de plomb (Pb2+ 119925119926120785

minus ) c) Aceacutetate de cobalt (Co3+ C2H3119926120784minus ) d) Carbonate

de calcium (Ca2+ C119926120785120784minus ) e) Hydroxyde de sodium (Ag+ PO4

3-) Exercice 4 Donner les noms et preacuteciser les ions constituants les composeacutes ioniques suivants Fe2O3 ZnSO4 Na2CO3 Ca(OH)2 CuNO3 Fe(OH)3 Cu2SO4 Al2O3 FeO Fe(NO3)2 Ag2O Al2(SO4)3 Mg(NO3)2 LiCO3 Na2SO4 Exercice 5

1) La moleacutecule drsquoacide propanoique est formeacutee de 3 atomes de carbone 6 atomes drsquohydrogegravene et 2 atomes drsquooxygegravene Ecrire sa formule brute Ecrire deux formules deacutevellopeacutees isomegraveres de lrsquoacide propanoique

2) Rappeler les structures de Lewis des atomes drsquohydrogegravene de carbone et drsquoazote Donner les structures de Lewis et les formules deacuteveloppeacutees des moleacutecules suivantes

a) CH3NO b) N2 c) HCN d) CH2O2 3) Pour chacun des composeacutes ioniques suivants identifier lrsquoanion et le cation puis donner du composeacute a) Fe2(SO4)3 b)

ZnO 4) Donner la formule statistique et la formule ionique de chacun des composeacutes ioniques suivants oxyde drsquoaluminium

chlorure de magnesium Exercice 6 Donner les formules ioniques et statiques du nitrate de plomb phosphate drsquooxonium sulfate drsquoaluminium nitrate drsquooxonium sulfate de plomb et phosphate drsquoaluminium Exercice7 A -Compleacuteter le tableau ci-dessous en ajoutant soit la formule statistique du solide ionique comportant ces ions soit la formule de lrsquoanion ou soit la formule du cation qui le compose

Cation Anion

Na+

Ca2+ Zn2+

Cl- AlCl3

Al2(SO4)3

NO3-

PO43-

B-Quelles sont les formules statistiques des solides ioniques suivants 1deg) Chlorure drsquoargent nitrate drsquoargent 2deg) Sulfate de potassium permanganate de potassium phosphate de baryum et dichromate de potassium Les ions agrave utiliser sont Cl-(ion chlorure) NO3

-(ion nitrate) SO42-(ion sulfate) K+ (ion potassium) Ag+ (ion argent) Ba2+

(ion baryum) PO43-(ion phosphate) MnO4

-(ion permanganate Cr2O72-(ion dichromate)

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Exercice 8 La maille du chlorure de potassium KCl est du mecircme type que celle du chlorure de sodium les ions K+ prenant la place des ions Na+ 1) En vous inspirant de la maille de chlorure de sodium faites un dessin de la maille

du chlorure de potassium Cette maille cubique a pour arecircte a = 628 pm les ions chlorure en occupent les sommets et les centres des faces

2) Montrer agrave lrsquoaide drsquoun dessin dans le plan qursquoil existe une relation entre lrsquoarecircte a de la maille et les rayons des ions preacutesents Les ions potassium et chlorure sont assimilables agrave des boules rigides de rayons respectifs r+ et r- celles-ci sont en contact le long drsquoune arecircte En deacuteduire la valeur du rayon r- de lrsquoion Cl- sachant que le rayon r+ de lrsquoion K+ vaut 133 pm

Donneacutees Nom et formule de quelques ions

Cations formules Anions Formules

Ion fer II Fe2+ Ion sulfure S2-

Ion fer III Fe3+ Ion sulfate SO42-

Ion aluminium Al3+ Ion nitrate NO3-

Ion cuivre II Cu2+ Carbonate CO32-

Ion zinc Zn2+ Hydrogeacutenocarbonate HCO3-

Ion sodium Na+ Ion chlorure Cl-

Ion calcium Ca+ Oxyde O2-

Ion potassium K+ Hydroxyde OH-

Ion hydronium H3O+ Ion dichromate Cr2O72-

Ion magneacutesium Mg2+ Ion permanganate MnO4-

Ion argent Ag+ Ion phosphate PO43-

Ion baryum Ba2+

Ion ammonium NH4+

FORMULES ET NOMS DE QULQUES COMPOSES IONIQUES

Habituellement on nomme un composeacute ionique en premier par son non ion neacutegatif par contre lrsquoeacutecriture de sa formule

se fait en premier par lrsquoion neacutegatif

Formule ionique Formule statistique Nom

(Na+ Cl-) NaCl Chlorure de sodium

(Ag+ Cl-) AgCl Chlorure drsquoargent

(Cu2+ 2Cl-) CuCl2 Chlorure de cuivre II (cuivrique)

(Cu+ Cl-) CuCl Chlorure de cuivre I (cuivreux)

(Fe2+ 2Cl-) FeCl2 Chlorure de fer II (ferreux)

(Fe3+ 3Cl-) FeCl3 Chlorure de fer III (ferrique)

(NH4+ Cl-) NH4Cl Chlorure drsquoammonium

(Ca2+ 2Cl-) CaCl2 Chlorure de calcium

NITRATES NO3-

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Formule ionique Formule statistique Nom

(Ag+ NO3-) AgNO3 Nitrate drsquoargent

(K+ NO3-) KNO3 Nitrate de potassium

(Pb2+ 2NO3-) (PbNO3)2 Nitrate de plomb II

SULFATTES SO42-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Ba2+ SO42-) BaSO4 Sulfate de baryum

(Zn2+ SO42-) ZnSO4 Sulfate de zinc

(Cu2+ SO42-) CuSO4 Sulfate de cuivre II

(2Al3+ 3SO42-) Al2(SO4)3 Sulfate drsquoaluminium

(2NH4+ SO4

2-) (NH4)2SO4 Sulfate drsquoammonium

SULFURES S2-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Zn2+ S2-) ZnS Sulfure de zinc

(Pb2+ S2-) PbS Sulfure de plomb II

(2Cu+ S2-) Cu2S Sulfate de cuivre I

CARBONATES CO32-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Ca2+ CO32-) CaCO3 Carbonate de calcium (calcaire)

OXYDES O2-

Formule ionique Formule statistique Nom

(2Na+ O2-) Na2O Oxyde de sodium

(Mg2+ O2-) MgO Oxyde de magneacutesium

(2Al3+ 3O2-) Al2O3 Oxyde drsquoaluminium (alumine)

(Fe2+ O2-) FeO Oxyde de fer II

(2Fe3+ 3O2-) Fe2O3 Oxyde de fer III (rouille)

(Fe2+ 2Fe+ 4O2-) Fe3O4 Oxyde magneacutetique de fer

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MOLE ET GRANDEURS MOLAIRES

Exercice 1 Calculer les masses molaires des composeacutes suivants Ca(H2PO4)2 H2SO4 C6H12O6 C4H8 NH3 (NH4)4Fe(SO4)26H2O Al2(SO4)3 Exercice 2 Lrsquoeacuteleacutement lithium agrave lrsquoeacutetat naturel est formeacute par un meacutelange de deux nucleacuteides dont les pourcentages atomiques sont

les suivants 74 de 119923119946120788 et 926 de 119923119946

120789 Sachant que les masses drsquoune mole drsquoatome de ces nucleacuteides sont respectivement 60137 g et 70144 g Calculer la masse molaire atomique de lrsquoeacuteleacutement lithium naturel Exercice 3 Une moleacutecule de formule CxHy a pour atomiciteacute 10 et sa masse molaire est M = 54 gmol-1 Deacuteterminer la formule brute du composeacute Exercice 4 La nitroglyceacuterine est un explosif de formule C3H5O9N3 1) Calculer la masse molaire de la nitroglyceacuterine 2) Deacuteterminer sa composition centeacutesimale massique de chacun des eacuteleacutements preacutesents dans cette moleacutecule

Exercice 5 Un corps a pour formule CxHyO les coefficients x et y sont entiers Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de cette substance montre que les pourcentages en masse des eacuteleacutements C et H qursquoelle renferme sont C = 525 H = 130 1) Deacuteterminer le pourcentage en masse de lrsquooxygegravene En deacuteduire la masse molaire moleacuteculaire M de ce corps (M est

un nombre entier) 2) Calculer les valeurs des coefficients x et y

Exercice 6 1) On donne pour le fer masse molaire M = 56 gmol-1 masse volumique 120646 = 7800 kgm-3 Deacuteterminer le volume drsquoun morceau de fer de masse 150 g Quelle est la quantiteacute de matiegravere contenue dans ce morceau de fer 2) On donne pour lrsquoaluminium et le cuivre la masse molaire M et la masse volumique 120646 agrave lrsquoeacutetat solide Al 27 gmol-1 120646119912119949

=2700 kg m-3 Cu 635 gmol-1 120646119914119958=8900 kg m-3 Deacuteterminer pour chaque meacutetal le volume molaire (volume dune mole) agrave lrsquoeacutetat solide 3) On considegravere trois flacons qui contiennent agrave la mecircme

tempeacuterature et sous une mecircme pression un mecircme volume de gaz On a deacutetermineacute la masse de chaque gaz Les reacutesultats sont groupeacutes dans le tableau ci-dessous

Calculer la masse molaire de chaque gaz Deacuteterminer la quantiteacute de matiegravere de chaque gaz 4) En deacuteduire le volume molaire de chaque gaz

Quelle est la loi veacuterifieacutee par cette expeacuterience Enoncer cette loi C = 12 O=16 H=1 gmol-1 Exercice 7 Un composeacute organique qui ne contient que les eacuteleacutements carbone et hydrogegravene a pour masse molaire M = 42 gmol -1 Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de ce composeacute montre qursquoil renferme en masse six (6) fois plus de carbone que drsquohydrogegravene En deacuteduire la formule brute du composeacute eacutetudieacute Exercice 8 Un composeacute A ne contient que les eacuteleacutements carbones hydrogegravene et oxygegravene Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de ce composeacute montre que mc = 15mo et mc = 4mH mc mo et mH eacutetant les masses respectives de carbone de lrsquooxygegravene et de lrsquohydrogegravene contenues dans lrsquoeacutechantillon Sachant que la moleacutecule de A ne renferme qursquoun seul atome drsquooxygegravene 1) Deacuteterminer la formule de A 2) Calculer la masse molaire de A 3) Calculer le nombre de moles puis le nombre de moleacutecules contenues dans 115 g de A

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Exercice 9 Un ballon en verre fermeacute contient 40g de gaz dioxygegravene La tempeacuterature du gaz est 20degC et sa pression est 1013105Pa 1 Quelle est la quantiteacute de matiegravere de dioxygegravene dans le ballon 2 Quelle est la tempeacuterature absolue du gaz 3 Quel est le volume du gaz 4 On chauffe le ballon et son contenu La tempeacuterature atteint 50degC La variation du volume du ballon eacutetant

neacutegligeable deacuteterminer la nouvelle pression du gaz Exercice 10

Un ballon agrave parois eacutelastiques ne peut deacutepasser un volume de 30L sans eacuteclater On introduit dans ce ballon 20L dheacutelium He agrave 20degC et agrave une pression de 1013105Pa 1 Quelles sont la quantiteacute de matiegravere et la masse dheacutelium introduites dans le ballon 2 Le ballon est placeacute sous une cloche agrave vide On admet que la pression est la mecircme agrave linteacuterieur et agrave lexteacuterieur du

ballon et que la tempeacuterature est constante au cours de la transformation Quelle est la pression de lair sous la cloche au moment ougrave le ballon eacuteclate

3 Le mecircme ballon est lacirccheacute et seacutelegraveve agrave une altitude ougrave la tempeacuterature est de 15degC et la pression atmospheacuterique de 82104Pa Le ballon va-t-il eacuteclater (on suppose leacutegaliteacute des pressions agrave linteacuterieur et agrave lexteacuterieur du ballon)

Donneacutee M(He)=40gmol-1 Exercice 11 1) Calculer la masse volumique du dioxygegravene dans les conditions normales Deacuteterminer la densiteacute du dioxygegravene par

rapport agrave lrsquoair 2) On meacutelange 10 L de butane et 10 L de dioxygegravene Le volume obtenu est 20 L

21 Trouver la masse du meacutelange

22 Calculer la densiteacute du meacutelange

Les volumes sont mesureacutes dans les conditions normales Exercice 12 On meacutelange 10 L de dioxygegravene et 40 L de diazote pris dans les CNTP Le volume du meacutelange est 10 L La tempeacuterature du meacutelange est de 10deg C 1) Calculer la masse du meacutelange 2) Trouver la pression du meacutelange

Donneacutees C = 12gmol H = 1gmol O = 16gmol N = 14gmol Cl = 355gmol Exercice 13 Un professeur de Sciences Physiques trouve dans le laboratoire de son lyceacutee un flacon sans eacutetiquette contenant une substance solide de masse m = 460 g Pour deacuteterminer la nature de cette substance il procegravede agrave deux types danalyses

Une analyse qualitative lui permettant de deacuteterminer la preacutesence de trois eacuteleacutements chimiques dans la substance le carbone (C) lhydrogegravene (H) et loxygegravene (O)

Une analyse quantitative lui permettant de deacuteterminer la composition centeacutesimale massique du carbone et de lhydrogegravene dans la masse m de la substance C=26l H=435 Afin de deacuteterminer le nombre datomes de carbone dhydrogegravene et doxygegravene de la substance il eacutecrit sa formule brute sous la forme CxHyOz ougrave x y et z sont des entiers naturels non nuls Il reacutealise ensuite la sublimation de la masse m = 460 g de la substance dans les conditions ougrave la pression est P=498107 Pa et la tempeacuterature est t = 27degC A la fin du changement deacutetat physique il recueille un volume V = 500 cm3 de gaz supposeacute parfait

1) Calculer le pourcentage massique de loxygegravene 2) Est-ce que cette sublimation a eacuteteacute faite dans les conditions normales de tempeacuteratures et de pression (CNTP) Justifier 3) Deacuteterminer la quantiteacute de matiegravere de cette substance puis deacuteduire sa masse molaire et sa densiteacute 4) Deacuteterminer sa formule brute et proposer une formule deacuteveloppeacutee possible 5) Calculer le nombre de moleacutecules contenu dans cette substance

On donne M (H) = 1 gmol-1 M (C) = 12 g mol-1 M (0) = 16 g mol-1 constante des gaz parfaits R = 831 SI nombre drsquoAvogadro NA = 602102s mol-1

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REACTION CHIMIQUE EQUATION ndash BILAN

Exercice 1 Equilibrer les eacutequations suivantes

Exercice 3 Lrsquoaluminium reacuteagit avec lrsquooxyde de manganegravese MnO2 pour donner du manganegravese et de lrsquooxyde drsquoaluminium Al2O3

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan traduisant cette reacuteaction 2) Quelle est la masse drsquoaluminium neacutecessaire pour preacuteparer une masse de 1 kg de manganegravese

Exercice 4 On brucircle m = 5 g de soufre dans un flacon renfermant V =2L de dioxygegravene volume mesureacute dans les CNTP

1) Restera-t-il du soufre agrave la fin de la reacuteaction Si oui calculer la masse correspondante 2) Calculer la masse et le volume du produit obtenu

Exercice 5 On fait brucircler 20g drsquoun eacutechantillon de charbon de bois dans du dioxygegravene on obtient 616g de dioxyde de carbone

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan 2) Deacuteterminer le pourcentage de carbone pur contenu dans le morceau de charbon

Exercice 6 Le dioxyde de soufre peut ecirctre preacutepareacute par action de sulfure de fer (pyrite) sur le dioxygegravene Il se forme en mecircme temps de lrsquooxyde de fer Fe2O3

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction 2) Quel volume de dioxyde de soufre peut-on espeacuterer obtenir agrave partir drsquoune tonne de pyrite Calculer alors la masse et le

volume de dioxygegravene neacutecessaire Les volumes gazeux sont mesureacutes dans les CNTP 3) Le rendement de la reacuteaction est en reacutealiteacute eacutegal agrave 80 Calculer le volume de dioxyde de soufre effectivement obtenu agrave

partir drsquoune tonne de pyrite Exercice 7

1) La combustion dans du dioxygegravene de 224cm3 drsquoun corps pur gazeux de formule CnH2n + 2 a donneacute 176g de dioxyde de carbone et de lrsquoeau

11 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction

12 Trouver la formule brute de lrsquohydrocarbure

13 Ecrire les formules de Lewis et deacuteveloppeacutee de ce composeacute

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2) La combustion complegravete dans du dioxygegravene de 1 litre drsquoun hydrocarbure gazeux de formule CxHy a neacutecessiteacute 5 litres de dioxygegravene et a donneacute 3 litres de dioxyde de carbone

21 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction

22 Trouver la formule brute de lrsquohydrocarbure Volumes gazeux mesureacutes dans les CNTP

Donneacutees en gmol-1 M(C) = 12 M(H) = 1 M(O) = 16 M(Fe) = 56 Exercice 8 On meacutelange 1g de poudre drsquoaluminium et 6g de diiode I2 La reacuteaction est amorceacutee par quelques gouttes drsquoeau (catalyseur)

a) On donne Al (Z=13) et I est un halogegravene Trouver la formule du produit formeacute en vous aidant des repreacutesentations de Lewis des atomes drsquoaluminium et drsquoiode

b) Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction c) La reacuteaction srsquoarrecircte par manque drsquoun des reacuteactifs Lequel calculer la masse du produit formeacute d) Quelle est la masse restante du reacuteactif en excegraves

Donneacutees M(Al)=27gmol M(I)=127gmol Exercice 9 Une essence drsquoautomobile a une masse volumique de 700kg m-3 On la suppose constitueacutee uniquement drsquooctane C8H18

a) Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la combustion de lrsquooctane dans le moteur de lrsquoautomobile en supposant qursquoil se forme du dioxyde de carbone et de lrsquoeau

b) Le reacuteservoir drsquoessence drsquoune automobile a une capaciteacute de 50L Lorsque toute lrsquoessence qursquoil contient est consommeacutee calculer

La masse de vapeur drsquoeau et de dioxyde de carbone rejeteacutee dans lrsquoatmosphegravere

La masse du dioxygegravene consommeacute

La masse drsquoair qui a circuleacute dans les tubulures du moteur sachant qursquoen nombre de moles la composition de lrsquoair est 80 de diazote N2 et 20 de dioxygegravene O2 On donne en gmol les masses molaires atomiques H 1 C 12 N 14 O 16 Exercice 10 Un meacutelange des deux alcanes propane (C3H8) et butane (C4H10) est soumis agrave une combustion eudiomeacutetrique en preacutesence de 112 cm3 de dioxygegravene Apregraves la combustion et le refroidissement des produits il se produit 68cm3 dioxyde de carbone(C02) et de lrsquoeau

1) Ecrire les eacutequations des reacuteactions qui ont lieu

2) Deacuteterminer la composition du meacutelange des alcanes sachant que tous les volumes sont mesureacutes dans les mecircmes conditions de tempeacuterature et de pression On donnera le volume de chacun des alcanes ainsi que le pourcentage (en quantiteacute de matiegravere) de chacun drsquoeux dans le meacutelange Exercice 11 On dispose drsquoun meacutelange drsquooxyde de fer II FeO et drsquooxyde de Fer III Fe2O3 de masse totale m=897g On fait reacuteagir ce meacutelange agrave haute tempeacuterature avec du dihydrogegravene Il se forme alors du Fer et de lrsquoeau

1) Ecrire les eacutequations bilan des deux reacuteactions 2) On obtient 292g drsquoeau et les deux oxydes ont disparu Deacuteterminer la composition initiale du meacutelange crsquoest-agrave-dire les

masses des deux oxydes

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GENERALITES SUR LES SOLUTIONS AQUEUSES

Donneacutees en gmol-1 M(C) = 12 M(H) = 1 M(O) = 16 M(Fe) = 56 M(Al) = 27 M(S) = 32 M(Na) = 23 M(N) = 14 M(Ca) = 40 M(Cl) = 355 Exercice 1 1) Donner les noms des ions suivants K+ Mg2+ Al3+ O2- SO4

2- H3O+ MnO4- Cr2O7

2- 2) Donner les formules des composeacutes ioniques dont les noms sont chlorure de potassium chlorure de magneacutesium

oxyde de magneacutesium carbonate drsquoaluminium nitrate drsquoargent Exercice 2 1) Quelle masse de sulfate drsquoaluminium Al2(SO4)3 faut-il dissoudre dans de lrsquoeau pour obtenir 500 cm3 drsquoune solution

de concentration 002 mol L-1 en ion Al3+ 2) Quelle est alors la valeur de la concentration en ion sulfate

Exercice 3 1) On dissout 5 g de cristaux de chlorure de sodium dans de lrsquoeau On complegravete par de lrsquoeau le volume agrave 500 mL

Trouver la concentration molaire C de la solution Calculer [Na+] et [Cl-] 2) On dispose de 200 mL drsquoune solution de sulfate de sodium de concentration molaire C = 210-2 molL-1

ndash Calculer la masse de sulfate de sodium Na2SO4 contenue dans la solution ndash Calculer [Na+] et [SO4

2-] Exercice 4 1) On dissout sans variation de volume 342 g de sulfate drsquoaluminium dans 500 mL drsquoeau

ndash Calculer la concentration massique puis la concentration molaire C de la solution ndash Calculer les concentrations molaires des ions aluminium et sulfate

2) On preacutepare 250 mL de solution de sulfate de potassium en dissolvant dans lrsquoeau 435 g de solide ionique K2SO4

ndash Calculer la concentration molaire de chacun des ions preacutesents en solution ndash Quel volume drsquoeau faut-il ajouter aux 250 mL de la solution preacuteceacutedente pour obtenir une solution telle que lrsquoon

ait [SO42-] = 002 molL Exercice 5 Une solution A de volume VA = 05 L contient 012 mol de nitrate de sodium Une solution B de volume VB = 15 L a eacuteteacute obtenue par dissolution dans lrsquoeau de 125g de nitrate de calcium solide ionique de formule Ca(NO3)2 1) On preacutelegraveve agrave la pipette 10 cm3 de la solution A Calculer le nombre de moles de chacun des ions preacutesents dans

cette prise drsquoessai 2) On meacutelange dans une fiole jaugeacutee 10 cm3 A 20 cm3 de la solution B et on complegravete avec de lrsquoeau jusqursquoagrave ce que

le volume total soit de 100 cm3 Calculer la concentration de chacun des ions dans cette derniegravere solution On donne masses molaires en gmol-1 nitrate de sodium 85 nitrate de calcium 164 Exercice 6

Compleacuteter le tableau

Formule C ( molL-1) [anion] (molL-1) [cation] (molL-1)

MgSO4 0035

CaCl2 0104

Na2CO3 027

Na3PO4 0063

FeCl3 057

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SOLUTIONS AQUEUSES ACIDES

Exercice 1 Questions des cours 1-1 Parmi des produits drsquousage courant utiliseacutes comme boissons condiments ou produits drsquoentretien meacutenager que vous reconnaissez distinguer ceux qui correspondent agrave des solutions acides 1-2 Rappeler leurs couleurs prises avec un indicateur coloreacute de votre choix 2-1 Que peut-on mettre en eacutevidence expeacuterimentalement lors de la dissolution du chlorure drsquohydrogegravene dans lrsquoeau 2-2 Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction qui accompagne cette mise en solution du chlorure drsquohydrogegravene dans lrsquoeau 3- Le chlorure drsquohydrogegravene est-il un composeacute ionique ou moleacuteculaire 4- Que se passe t-il quand on verse du nitrate drsquoargent dans une solution drsquoacide chlorhydrique 5-1 Peut-on identifier un acide au laboratoire en le goucirctant ou en le touchant 5-2 Que faut-il faire dans le cas eacutecheacuteant Exercice 2 Le gaz chlorure drsquohydrogegravene est un composeacute moleacuteculaire formeacute drsquoun atome drsquohydrogegravene et drsquoun atome de chlore il est obtenu en faisant reacuteagir agrave chaud de lrsquoacide sulfurique sur du chlorure de sodium On le recueille dans un flacon en plastique par deacuteplacement drsquoair 1- Ecrire la formule du gaz chlorure drsquohydrogegravene 2- Donner le scheacutema du montage 3- Comment pouvez-vous vous assurer que le flacon est entiegraverement rempli 4- Rappeler les proprieacuteteacutes du gaz chlorhydrique Exercice 3 Texte Scientifique solution acide et solution basique Preacuteparation des solutions drsquoinfusion drsquooseille du jus de citron du jus de tamarin de solution de lessive de cendre Mettons deux centimegravetres cubes de chaque substance dans un tube agrave essai Dans chaque tube versons quelques gouttes de BBT Nous disposons de deux tubes agrave essai lrsquoun contenant de lrsquoacide chlorhydrique et lrsquoautre de lrsquoeau distilleacutee avec chacun quelques gouttes de BBT Les tubes contenant lrsquoacide chlorhydrique la solution drsquoinfusion drsquooseille du jus de citron du jus de tamarin virent au jaune avec le BBT Le tube contenant la solution de lessive de cendre donne une coloration bleue avec le BBT tandis que lrsquoeau distilleacutee reste verte avec le BBT Questions 1- Que signifie BBT 2- Le titre du texte est-il conforme Si non ameacuteliorer ce titre 3- Comment preacutepare-t- on la solution drsquoinfusion drsquooseille le jus de citron 4- Comment preacutepare-t- on la solution drsquoacide chlorhydrique agrave partir drsquoune solution commerciale tregraves concentreacutee 5- Relever les solutions acides citeacutes dans ce texte

Exercice 4

1- Une solution de volume V = 250 mL est obtenue en dissolvant 12 mmol de saccharose dans de lrsquoeau Quelle est la

concentration molaire de saccharose 2- Quelle est la quantiteacute drsquoacide benzoiumlque contenue dans un volume V = 23 mL drsquoune solution drsquoacide benzoiumlque agrave la

concentration molaire C = 1510-2 molL-1 Exercice 5 1-1 Un adolescent doit absorber 75 mg de vitamine C de masse molaire M = 176 g mol par jour Quelle est la quantiteacute de vitamine C correspondante 1-2 Un jus de fruit contient de la vitamine C agrave la concentration molaire C = 23 mmolL-1Quel volume de jus de fruit un adolescent doit-il boire dans la journeacutee pour absorber sa quantiteacute quotidienne de vitamine C 2) Les boissons au cola contiennent de lrsquoacide phosphorique H3PO4 Leur concentration molaire en acide phosphorique est de lrsquoordre de 15 mmolL-1 Quelle est la concentration massique en acide phosphorique Exercice 6 1- Les boissons au cola contiennent de lrsquoacide phosphorique H3PO4 Leur concentration molaire en acide phosphorique

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est de lrsquoordre de 15 mmolL-1 Quelle est la concentration massique en acide phosphorique

2- Lrsquohextril est une solution de bain de bouche Le principe actif de ce meacutedicament est lrsquohexeacutetidine de formule brute

C21H45N3 Calculer sa concentration molaire sachant que sa concentration massique est 1 gL-1

Exercice 7

On a un meacutelange sous forme de poudre de cuivre de zinc et daluminium On ajoute de lacide chlorhydrique en excegraves agrave 105 g de ce meacutelange Apregraves reacuteaction il reste un reacutesidu solide de 24 g et le gaz qui sest deacutegageacute lors de lattaque par lacide occupe un volume de 566 L

1- Ecrire les eacutequations entre lacide chlorhydrique les meacutetaux attaquables

2- Quelle est la nature du gaz deacutegageacute Justifier votre reacuteponse

3- Calculer la composition du meacutelange en pourcentage massique

On donne M(Cu)=635 M(Al)=27 M(Zn)=654 g mol-1 volume molaire 224 Lmol-1 on rappelle que lrsquoacide nrsquoattaque pas le cuivre Exercice 8 1) Rappeler quelques consignes de seacutecuriteacute sur la consommation et lrsquoutilisation des produits acides 2) A quels ions sont dues les proprieacuteteacutes acides drsquoune solution 3) A 20degC 1 litre drsquoeau peut dissoudre 475L de chlorure drsquohydrogegravene si la dissolution srsquoeffectue sans variation de volume (Vm = 24 Lmol-1) 3-a) Calculer la concentration de la solution (H+ Cl-) 3-b) En deacuteduire la concentration des ions responsables agrave lrsquoaciditeacute de cette solution 3-c) Quelle la concentration des ions qui preacutecipite avec le nitrate drsquoargent

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SOLUTIONS AQUEUSES BASIQUES

Exercice1 1 Recopier et compleacuteter les phrases suivantes a) Dans une solution aqueuse dhydroxyde de sodium lion responsable de la basiciteacute est lion __________ lion __________ est lion Na+ b) Il faut toujours refermer un flacon de pastilles de soude et le conserver dans un endroit sec car ces pastilles absorbent lhumiditeacute de lair elles sont donc __________ Elles sont aussi deacuteliquescentes car les pastilles se __________ lentement dans cette humiditeacute c) Lhydroxyde de sodium est un produit corrosif car il peut exercer une action destructrice sur les __________ __________ Il faut donc porter des __________ pour le manipuler d) La solution dhydroxyde de sodium conduit le courant eacutelectrique Elle contient donc des __________ Lors de la dissolution leau a totalement __________ les moleacutecules dhydroxyde de sodium selon leacutequation bilan NaOH rarr ________ + ________ e) La solution de kheacutemeacute est une solution __________ car si on y ajoute quelques gouttes de __________ elle prend une coloration rose violaceacutee 2 Reacutepondre par vrai ou faux les phrases suivantes a) En preacutesence de BBT la solution de cendre prend la couleur bleue b) Les proprieacuteteacutes basiques de la soude sont dues aux ions Na+ c) Le cuivre et les ions hydroxyde forment un preacutecipiteacute bleu d) En meacutelangeant une solution de sulfate de zinc avec un tregraves gros excegraves de soude on obtient une solution e) En preacutesence de BBT le meacutelange formeacute de 1 mL dacide chlorhydrique deacutecimolaire et de 10 mL de soude molaire est bleu 3 Recopier les propositions justes et corriger celles qui sont fausses a) En meacutelangeant une solution de nitrate de cuivre et une solution de chlorure dhydrogegravene on obtient un preacutecipiteacute bleu dhydroxyde de cuivre b) Pour preacuteparer 1L de solution de soude agrave 01 molL-1 (deacutecimolaire) Abdoulaye pegravese 04g dhydroxyde de sodium exempt dhumiditeacute Il les introduit dans une fiole jaugeacutee de 1 L et complegravete jusquau trait de jauge avec de leau distilleacutee c) En meacutelangeant une solution de sulfate de fer (III) et une solution dammoniaque on obtient un preacutecipiteacute vert dhydroxyde de fer (III) d) En introduisant un excegraves de sulfate de zinc dans une solution dilueacutee de kheacutemeacute on obtient un abondant preacutecipiteacute blanc La solution de kheacutemeacute contient donc des ions OH- qui forment avec les ions Zn(II) un preacutecipiteacute de formule Zn(OH)2 e) En preacutesence de pheacutenolphtaleacuteine le liquide de batterie prend une coloration violette Si on ajoute 10 mL de solution de kheacutemeacute concentreacutee agrave 1 mL de liquide de batterie dilueacute en preacutesence de pheacutenolphtaleacuteine on obtient une solution incolore Exercice2

3- Votre professeur vous donne deux flacons A et B sans eacutetiquette contenant des solutions incolores et vous demande de les reconnaicirctre Pour cela il vous fait reacutealiser les tests suivants a) Donner le nom de la solution A en expliquant comment vous ecirctes arriveacute agrave cette conclusion

b) Donner le nom de la solution B en expliquant comment vous ecirctes arriveacute agrave cette conclusion 4- Sur les marcheacutes du Seacuteneacutegal on trouve un produit appeleacute kheacutemeacute Il se preacutesente sous la forme deacutecailles blanches et

est fortement corrosif Il est utiliseacute pour fabriquer du savon et comme produit de nettoyage a) Vous voulez preacuteparer 500 mL de solution aqueuse agrave 4 gL-1 de kheacutemeacute (solution A) Encadrer parmi la liste dappareils suivants ceux qui vous seront neacutecessaires balance ndash pipette de 5 mL ndash ballon rond de 500 mL ndash fiole jaugeacutee de 05L ndash entonnoir ndash pissette ndash fiole jaugeacutee de 100mL ndash gants de protection ndash spatule ndash eacuteprouvette gradueacutee de 1 L Deacutecrivez le mode opeacuteratoire de la dissolution b) Le marchand affirme que le kheacutemeacute est de la soude Proposez deux tests qui vont vous permettre de veacuterifier cette affirmation

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c) En supposant que laffirmation du marchand est vraie calculer la concentration molaire de la solution A d) Pour veacuterifier si le kheacutemeacute est de lhydroxyde de sodium pur Michel propose dintroduire assez de solution de sulfate de cuivre pour preacutecipiter tous les ions OH- contenus dans 100 mL de solution A puis de peser le preacutecipiteacute sec - Ecrire leacutequation bilan traduisant la reacuteaction de preacutecipitation - La masse de preacutecipiteacute obtenue apregraves filtration et seacutechage est m = 035 g Le kheacutemeacute est-il de lhydroxyde de sodium pur 3- Au cours dun repas Marcel affirme que le jus de bissap blanc quil est en train de boire est plus acide que le jus de tamarin que boit Demba Demba nest pas daccord Pour trancher ce diffeacuterend ils amegravenent les deux solutions au laboratoire et procegravedent au test suivant - Ils introduisent 50 mL de bissap blanc dans un beacutecher A et 50 mL de jus tamarin dans un beacutecher B Ils ajoutent 5 gouttes de BBT et 50 mL de solution de soude dilueacutee La solution contenue dans le beacutecher A se colore en vert alors que la solution contenue dans le beacutecher B se colore en bleu Ils en concluent que Marcel avait raison Justifier cette affirmation Donneacutees Masses molaires en gmol-1 H 1 - O 16 - Na 23 - Cu 635 Exercice3 On meacutelange -100mldrsquoune solution de soude 10-2molL-1 -et 200ml de solution drsquohydroxyde de calcium 10-3molL-1 Faites lrsquoinventaire des diffeacuterentes espegraveces en solution calculer les concentrations molaires respectives Exercice 4 On dispose de 5 mL drsquoune solution de potasse KOH Elle renferme en masse 25 de potasse pure Sa densiteacute par rapport agrave lrsquoeau est d = 13

1) Calculer la concentration molaire C de la solution On dilue la solution preacuteceacutedente agrave 15 litre Calculer la concentration molaire Crsquo de la nouvelle solution

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NOTION DE PH INDICATEURS COLORES

Exercice 1 Deacuteterminer les pH des solutions suivantes a) Acide chlorhydrique de concentration 210-2 molL-1 b) Acide nitrique de concentration 4510-3 molL-1 c) Soude de concentration 510-2 molL-1 d) Potasse de concentration 3110-4 molL-1 Les solutions sont prises agrave 25oC Exercice 2 La concentration des ions hydroxyde dans une solution aqueuse est eacutegale agrave 10-4molL-1 Calculer 1) La concentration des ions hydronium 2) Le pH de cette solution 3) Quelle est la couleur prise dans cette solution par - le BBT - la pheacutenolphtaleacuteine - lrsquoheacutelianthine Exercice 3 On dispose drsquoune solution de soude ( Na + + HO ndash ) de concentration de pH = 12 1 Calculer 11la concentration des ions oxonium 12 la concentration des ions hydroxyde 2 On veut diluer cette solution pour obtenir une solution agrave pH = 11 Pour cela on prend un volume v1 = 50 mL de la solution concentreacute et on ajoute de lrsquoeau Quel volume drsquoeau faut-il ajouter Exercice 4 Les questions sont indeacutependantes 1 A 60degC le pH de lrsquoeau pure est 65 Calculer les concentrations des ions hydronium et hydroxyde agrave cette tempeacuterature Calculer le produit ionique de lrsquoeau agrave cette tempeacuterature

2 A 50degC le produit ionique de lrsquoeau est 5610-14 Trouver agrave cette tempeacuterature le pH de lrsquoeau pure Exercice 5 Les questions sont indeacutependantes 1 A la tempeacuterature de 37 degC le pK e est eacutegal agrave 1372 a) Quel est le pH drsquoune solution neutre agrave cette tempeacuterature b) Un sang de pH eacutegal agrave 739 est-il neutre 2 A 10cm3 drsquoune solution de chlorure drsquohydrogegravene on ajoute 40cm3 drsquoeau et on obtient alors une solution de pH=27 Quelle est la concentration de la solution de chlorure drsquohydrogegravene initiale 3 on meacutelange 20cm3 drsquoune solution chlorhydrique de pH=31 avec 10cm3 de solution chlorhydrique de pH=23 Deacuteterminer le pH du meacutelange obtenu Exercice 6 Pour eacutevaluer le pH dune solution aqueuse (S) on effectue divers preacutelegravevements agrave lrsquoaide de beacutechers On ajoute ensuite dans chacun des beacutechers un indicateur coloreacute On obtient les reacutesultats suivants

Heacutelianthine Bleu de bromocreacutesol

Bleu de bromothymol

rouge de meacutethyle

couleur de la solution orange vert jaune orange

1) Evaluer le pH de la solution (S) en utilisant les reacutesultats ci-dessus et le tableau suivant

Indicateur Teinte Zone de virage Teinte

Heacutelianthine rouge 31 - 44 jaune

Bleu de bromocreacutesol jaune 38 - 54 bleu

Bleu de bromothymol jaune 60 ndash 76 bleu

rouge de meacutethyle rouge 42 ndash 62 jaune

2) Lrsquoutilisation de lrsquoun des indicateurs coloreacutes est superflue Quel est cet indicateur Expliquer 3) Apregraves deacutetermination du pH de la solution agrave lrsquoaide drsquoun pH-megravetre on calcule la valeur de la concentration en ions hydroxyde On trouve [OH-] = 210-10 molL-1 Quelle est la valeur mesureacutee du pH de la solution (S) Cette valeur est-elle en accord avec le reacutesultat obtenu agrave lrsquoaide des indicateurs coloreacutes

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41

hp 42

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IA RUFISQUE LYCEE DE KOUNOUNE

DEVOIR Ndeg1 DE

SCIENCES PHYSIQUES

Classe 2nde S 20152016

Dureacutee 2 heures

Prof MDiagne

Email diagnensisyahoofr

Exercice1 (6pts)

1) On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant 20g drsquohydrogegravene et 200g drsquooxygegravene apregraves

jaillissement de lrsquoeacutetincelle et refroidissement

c) Quelles sont la nature et la masse du gaz restant (2pts) d) Quelle est la masse drsquoeau obtenue (1pt)

2) a) Calculer le volume drsquohydrogegravene neacutecessaire pour faire disparaicirctre 200ml drsquooxygegravene (1pt)

b) Si le meacutelange srsquoeffectue dans les proportions ougrave VH=2VO exprimer le volume du meacutelange gazeux

en fonction du volume de dihydrogegravene (1pt)

c) calculer le volume de ce meacutelange gazeux (1pt)

Exercice2 (8pts)

Lrsquoenregistrement 1 ci-dessous repreacutesente dans le reacutefeacuterentiel terrestre les positions Ei drsquoun enfant en

rollers sur un tremplin Ces positions sont inscrites agrave intervalles de temps eacutegaux = 020 s agrave lrsquoeacutechelle 120783

120784

1- Sans effectuer de calculs quel est le qualificatif (rectiligne circulaire ou curviligne) que lrsquoon peut attribuer aux diffeacuterentes portions de trajectoire prise successivement par le mobile Justifier la reacuteponse (15pt)

2- Entre quels points le mouvement est-il rectiligne uniforme Calculer alors sa vitesse Repreacutesenter le

vecteur vitesse instantaneacute en 119959ሬሬԦ120783120782 en E10 (25pt= 05 +1+1) 3- Calculer sa vitesse moyenne entre E0 et E6 (1pt) 4- Deacuteterminer les valeurs de 119959120785 et 119959120783120790 vitesses instantaneacutees du point E aux instants t3 et t18 Repreacutesenter

les vecteurs vitesse 119959ሬሬԦ120785 et 119959ሬሬԦ120783120790 (3pts)

NB Repreacutesenter ces vecteurs vitesse en utilisant comme eacutechelle 1 cm 2 ms-1

Exercice3 (6pts)

Un disque horizontal tourne autour drsquoun axe vertical ∆ passant par son centre O Une petite lampe dont

le filament est quasi ponctuel est fixeacute sur le disque agrave la distance d=25cm du centre Elle eacutemet des

eacuteclairs tregraves brefs seacutepareacutes par des intervalles de temps eacutegaux τ =002s La figure suivante

(lrsquoenregistrement 2) reproduit la photographie des positions successives L1 L 2 helliphellip de la lampe au cours

de son mouvement agrave lrsquoeacutechelle120783

120783120782

1) Quelle est la nature du mouvement de la lampe (05pt) 2) Deacutefinir la peacuteriode et la freacutequence (1pt) 3) Calculer la peacuteriode la freacutequence et la vitesse angulaire de rotation du disque (15pt) 4) Quelle est la vitesse de la lampe (1pt)

5) Dessiner le vecteur vitesse de la lampe aux points L1 L5 et L8 en prenant pour eacutechelle 1cm rarr 1ms (15pt) Le vecteur vitesse est-il constant au cours du mouvement (05pt)

hp 43

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Document agrave rendre avec la copie

Classe 2nde S

Preacutenom(s) Nom

Lrsquoenregistrement 1

Lrsquoenregistrement 2

hp 44

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LYCEE TAMBA COMMUNE Anneacutee scolaire 2011-2012 Classes 2nde SA 2nde SB et 2nde SC Prof MDIAGNE-MCOULIBALY

DEVOIR DE SCIENCES PHYSIQUES NdegI IDU PREMIER SEMESTRE

Exercice1 1-1 Donner la structure eacutelectronique la formule eacutelectronique et le scheacutema de Lewis

des eacuteleacutements suivants F(Z=9) Na(Z=11) Mg(Z=12) Ca (Z=20) 1-2 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode du tableau de classification appartient chaque eacuteleacutement

1-3 Quels ions ont ndashils tendance agrave donner Exercice2

Soit 119927120783120787120785120785 un noyau de lrsquoatome de phosphore

2-1 Deacuteterminer le nombre de protons de neutrons et drsquoeacutelectrons de lrsquoatome

2-2 Calculer la masse du noyau et celle de lrsquoatome Faire la comparaison 2-3 Quelle est la charge de lrsquoatome 2-4 Quelle est la charge du noyau

2-5 Donner la formule eacutelectronique du phosphore son scheacutema de Lewis et sa place dans le tableau de classification peacuteriodique

Donneacutees mpasympmnasymp167 10-27kg=1u meacute=91 10-31kg e=charge eacuteleacutementaire=1610-

19C Exercice3

Une bille de poids P = 50N est maintenue en eacutequilibre le long drsquoun plan inclineacute drsquoun angle α = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontal agrave lrsquoaide drsquoun fil (voir figure)

3-1 Faire le bilan des forces qui srsquoexercent sur la bille

3-2 Repreacutesenter ces forces sans tenir compte de lrsquoordre de

Grandeur On preacutecisera si la force consideacutereacutee est une

force de contact ou agrave distance

3-3 En choisissant un repegravere orthonormeacute dont lrsquoaxe xrsquox est

parallegravele au plan inclineacute et orienteacute vers le haut et un axe yrsquoy orienteacute aussi vers le haut deacuteterminer les coordonneacutees

de chaque force dans ce repegravere

3-4 Sachant que la somme vectorielle de ces forces est nulle Calculer alors lrsquointensiteacute de

la tension du fil et de la reacuteaction du plan

hp 45

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3-5 Quelles sont les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par la bille sur le plan inclineacute

Repreacutesenter cette force sur un autre scheacutema Exercice4

Dans le repegravere (O119946Ԧ119947Ԧ) sont repreacutesenteacutees des forces 119917ሬሬԦ1 119917ሬሬԦ2et 119917ሬሬԦ 3 avec F1=10N F2=15N

et F3=20N 4-1 Deacuteterminer les coordonneacutees de chaque force

4-2 En deacuteduire les coordonneacutees de 119917ሬሬԦ reacutesultante des trois forces On donne 120630=30deg y

119917ሬሬԦ2 120630 119946Ԧ

xrsquo 119947Ԧ 119917ሬሬԦ1 x

119917ሬሬԦ 3

Complexe Islamique Daroul Imane 20162017 Dureacutee 3H

Prof MDiagne

2nde S

COMPOSITION DE SCIENCES PHYSIQUES DU 1ER SEMESTRE CHIMIE (8points)

Exercice1 (5pts) Donneeacute mpasymp 119950n= 16710-27kg meacute=9110-31kg

Soit deux espegraveces chimiques repreacutesenteacutees par 119935119937120783119912120783

1 et 119935119937120784119912120784

2

1- La charge eacutelectrique du noyau X1 est eacutegale agrave 19210-18C 11 Deacuteterminer la valeur du numeacutero atomique Z1 de lrsquoespegravece X1

12 La masse du noyau de X1 est eacutegale agrave 400810-26kg Deacuteterminer le nombre de masse de A1 de lrsquoespegravece X1 En deacuteduire le nombre de neutrons N1 qursquoil contient

2- Sachant que X2 est isotope de X1 et que le nombre de neutron N2 de lrsquoespegravece X2 est tel que N2=N1 +2 Exprimer le nombre de masse A2 en fonction de N1 et de Z1 puis calculer A2

3- Etablir la formule eacutelectronique de lrsquoeacuteleacutement X2 dans quelle peacuteriode et dans quelle colonne de la classification se trouve lrsquoeacuteleacutement correspondant identifier lrsquoeacuteleacutement par

son symbole et son nom Exercice2 (3pts)

1) Ecrire les formules de Lewis des atomes suivants hydrogegravene (Z=1) carbone(Z=6)

oxygegravene(Z=8) chlore(Z=17) et soufre(Z=16) 2) Ecrire les formules de Lewis puis les formules deacuteveloppeacutees des composeacutes suivants

H2O2 H2SO4 H2CO3 PCl3 C3H6 3) Compleacuteter le tableau suivant

Nom du composeacute Formule ionique Formule statistique

Carbonate de helliphelliphellip (2Li+ + 119914119926120785120784minus)

Sulfate drsquoammonium

Phosphate de helliphelliphellip Ca3(PO4)2

( Al3+ + 3Cl-)

Oxyde de magneacutesium

Physique (12points)

hp 46

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Exercice1 (4 pts) Un solide (S) de poids P=5N accrocheacute comprime un ressort de raideur k=100Nm

repose sans frottement sur une table inclineacute drsquoun angle 120514 =30deg par rapport agrave lrsquohorizontale La direction du ressort du ressort est parallegravele au plan inclineacute

1) Repreacutesenter les forces suivantes (15pt)

a) La reacuteaction 119825ሬሬԦ que la table exerce sur lrsquoobjet

b) La tension 119827ሬሬԦ que le ressort exerce sur lrsquoobjet

c) Le poids 119823ሬሬԦ que la terre exerce sur lrsquoobjet

2) Sachant que 119823ሬሬԦ + 119827ሬሬԦ + 119825ሬሬԦ =119822ሬሬԦ deacuteterminer les intensiteacutes de 119827ሬሬԦ et de 119825ሬሬԦ (2 pts) 3) En deacuteduire lrsquoallongement x du ressort (05 pt)

Exercice 2(4pts)

On eacutetalonne un ressort agrave lrsquoaide de diffeacuterentes masses marqueacutees On note l O la longueur agrave vide du ressort On dresse le tableau ci-dessous m(g) 150 300 550 700 900

l (cm) 12 20 32 42 52

1) Repreacutesenter la courbe P=f(l) en prenant g=10Nkg (1pt)

Echelle En abscisse 1cm pour l =4cm En ordonneacutee 1cm pour 05N 2) En deacuteduire une relation entre P et l (1pt)

3) Deacuteterminer la longueur agrave vide du ressort et sa constante de raideur k (1pt) 4) Quelle doit ecirctre la longueur du ressort pour une masse m=490g en deacuteduire

lrsquoallongement correspondant (1pt)

Exercice 3(4pts) Une table agrave coussin drsquoair permet drsquoeacutetudier le mouvement drsquoun solide

On a repreacutesenteacute ci-dessous les traceacutes donneacutes par deux solides A et B en mouvement sur la table La dureacutee seacuteparant deux points conseacutecutifs est de 10ms

Voici agrave lrsquoeacutechelle 120783

120783120782 la repreacutesentation des enregistrements

1) Indiquer pour chaque essai la nature du mouvement du solide Justifier (1pt) 2) Calculer la vitesse du solide A en ms arrondi agrave 001pregraves (1pt) 3) Le solide B se deacuteplace de B0 agrave B5

a) Calculer la vitesse moyenne entre B2 et B3 (1pt) b) Deacuteterminer les caracteacuteristiques du vecteur vitesse instantaneacutee du solide B au point B4

(1pt)

hp 47

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Fin de sujet

Complexe islamique Daroul Imane Anneacutee Scolaire 2016 - 2017

MDIAGNE 120784119951119941 119930

DEVOIR 1 DE SCIENCES PHYSIQUES ( SEMESTRE 2 02 HEURES)

EXERCICE 1 (5points)

On dispose drsquoune masse de 258g de fer que lrsquoon fait brucircler dans un flacon de dioxygegravene dont le volume

est 500cm3 Il se forme alors de lrsquooxyde magneacutetique de fer( Fe3O4 )

La masse volumique du dioxygegravene est eacutegale agrave 12gL-1 dans les conditions de lrsquoexpeacuterience

1- Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction

2- Dresser le tableau drsquoavancement permettant drsquoeacutetudier la transformation

3- Deacuteterminer lrsquoavancement maximale xmax Quel est reacuteactif utiliseacute en deacutefaut

4- Calculer la masse de lrsquooxyde magneacutetique de fer formeacutee

5- Quelle est la masse restante du reacuteactif en excegraves

6- En reacutealiteacute il se forme une masse m2=2g de lrsquooxyde magneacutetique de fer Calculer le rendement η de

cette reacuteaction M(Fe)=56gmol-1

Exercice2 (3points)

Equilibrer les eacutequations suivantes

a) NH3 + O2 rarr NO + H2O

b) CO + Fe3O4 rarr CO2 + Fe

c) Fe + H3O+ Fe2+ + H2 + H2O

hp 48

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d) CnH2n + O2 rarr CO2 + H2O

Exercice3 (6points)

Une tension parallegravele au plan inclineacute est appliqueacutee en

A sur la circonfeacuterence dun disque de masse M = 4 kg

et de rayon R = 10 cm Si le disque roule sans glisser

autour de I (point de contact entre le plan inclineacute et le

disque)

1- En appliquant le theacuteoregraveme des moments quelle

doit ecirctre la valeur de la tension dans la corde

on donne g=10Nkg

2- Donner les caracteacuteristiques de 119929ሬሬԦ au point I

Exercice4 (6points)

Une poutre OC de poids P=100 N et de longueur L

supporte une charge de Prsquo=300 N agrave son extreacutemiteacute droite

en C Un cacircble AB relieacute agrave un mur maintient la poutre en

eacutequilibre

(a) En appliquant le theacuteoregraveme des moments quelle doit

ecirctre la tension dans le cacircble (axe est en O)

(b) Quelles sont les composantes (horizontale et verticale) de la force exerceacutee par le mur sur la

poutre

PRENOM NOM COMPLEXE ISLAMIQUE DAROUL IMANE CLASSE 2S

Juillet 2017 Dureacutee 3 h 30 Prof MDiagne

C O M P O S I T I O N N deg 2 d e S P

TOUT DOCUMENT INTERDIT Lrsquousage de calculatrices scientifiques agrave meacutemoire est autoriseacute

Les reacutesultats numeacuteriques doivent ecirctre preacuteceacutedeacutes drsquoun calcul litteacuteral La preacutesentation et la reacutedaction font partie du sujet et interviennent dans la notation

CHIMIE

Exercice 1 sur 4 points On reacutealise un meacutelange drsquooxyde de fer Fe2O3 et de poudre drsquoaluminium puis on deacuteclenche la reacuteaction on obtient du fer Fe et de lrsquooxyde drsquoaluminium Al2O3

1 Ecrire et eacutequilibrer lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction (05 point) 2 Quelles masses drsquooxyde de fer et drsquoaluminium pris en proportions stœchiomeacutetriques faut-il meacutelanger pour obtenir 196 g de fer (1 point) 3 On fait reacuteagir 200 g drsquooxyde de fer et 85 g drsquoaluminium 31 Quel est le reacuteactif limitant Justifier (1 point) 32 Calculer les masses des produits formeacutes et du reacuteactif restant (15 point) Donneacutees Masses molaires atomiques en gmol Fe 56 O 16 Al 27 Exercice 2 sur 4 points

hp 49

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Une solution A de volume VA=05L contient 012 mol de nitrate de sodium (NaNO3)Une solution B de volume VB=15L a eacuteteacute obtenue par dissolution dans lrsquoeau de 492 g de nitrate de calcium solide ionique de formule Ca(NO3)2 1 Calculer la concentration molaire de la solution A (05 point) 2 Calculer la concentration molaire de la solution B (05 point) 3 Ecrire les diffeacuterentes eacutequations de dissolution (1 point) 4 On meacutelange dans une fiole jaugeacutee 10cm3 de la solution A et 20cm3 de la solution B et on complegravete avec de lrsquoeau jusqursquoagrave ce que le volume total soit de 100cm3

41 Calculer la concentration molaire de chacun des ions preacutesents dans le meacutelange (15 point) 42 Veacuterifier la neutraliteacute eacutelectrique du meacutelange (05 point) Donneacutees Masses molaires atomiques en gmol Na 23 O 16 S 32 Ca 40 N 14

PHYSIQUE Exercice 1 sur 35 points Une tige homogegravene OA de masse m=100g de longueur l peux tourner dans un plan vertical autour drsquoun axe

horizontal (∆) passant par O un fil accrocheacute en un point B tel que BA = 120783

120785 OA exerce sur la tige une tension T

horizontale lrsquoeacutequilibre la tige forme un angle α=45deg avec la verticale

1 Repreacutesenter toutes les forces qui srsquoexercent sur la tige (075 points) 2 Calculer la tension du fil (15 points) 3 Deacuteterminer les caracteacuteristiques de la reacuteaction de lrsquoaxe en O sur la tige (125 points)

Exercice 2 sur 3 points On considegravere le circuit eacutelectrique ci-dessous On donne I = 15 A I1= 05 A I3 = 04 A et I5 = 06 A

11 Deacuteterminer les intensiteacutes I2 I4 I6 I7 I8 (125 points) 12 Quel est le nombre drsquoeacutelectrons fourni par le geacuteneacuterateur en une seconde (025 point) 2 On place un ampegraveremegravetre dans le circuit pour mesurer lrsquointensiteacute du courant principal I Sachant que lrsquoampegraveremegravetre

de classe 15 comportent 150 divisions et possegravede les calibres suivants 05A 1A 2A et 5A 21 Quel est le calibre le mieux adapteacute pour la mesure de lrsquointensiteacute du courant principal Justifier(05 point) 22 Trouver la lecture correspondante (05 point) 23 Calculer lrsquoincertitude absolue ΔI et lrsquoincertitude relative (05 point)

Exercice 3 sur 55 points Partie A

hp 50

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Dans une partie de circuit repreacutesenteacute ci-dessous on a mesureacute les tensions suivantes UAB = 20 V UAC = 60 V UAE = 48 V et UAD = 80 V 1 Preacuteciser sur le scheacutema le branchement et les bornes du voltmegravetre pour mesure la tension UAC 2 Le multimegravetre utiliseacute possegravede plusieurs calibre 1 000 V 200 V 20 V 2 V et 200 mV Quel est le calibre le mieux adapteacute agrave la mesure de UAC 3 Repreacutesenter les flegraveches correspondant aux tensions UAC et UAE 4 Calculer la valeur des tensions UBC UBE UDE UCD et UEC Partie B

1- Un geacuteneacuterateur est relieacute agrave la voie A de lrsquooscilloscope On visualise quelques oscillogrammes (voir ci-dessous) Faire correspondre le nom du geacuteneacuterateur utiliseacute (pile geacuteneacuterateur de tension sinusoiumldale geacuteneacuterateur de tension alternative)

2- Pour chaque oscillogramme deacuteterminer la valeur de la tension maximale du geacuteneacuterateur 3- Pour chaque oscillogramme donner la peacuteriode T apregraves lrsquoavoir deacutefinie et calculer la freacutequence

hp 51

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Page 14: D’EVALUATIONS SECONDE S - e-monsite

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14

Un disque plein de rayon r=10cm peut tourner sans frottement autour drsquoun axe horizontal passant par son centre O Un fil de masse neacutegligeable est enrouleacute sur le pourtour du disque et supporte une charge de masse M Une tige homogegravene de longueur L et de masse m est soudeacutee en A sur la peacuteripheacuterie du disque de maniegravere agrave prolonger le rayon OA

1 Deacuteterminer la relation entre r M L m et lrsquoangle θ que fait ta tige avec la la verticale lorsque le systegraveme est en eacutequilibre

2 Sachant que sin θ le 1 montrer que dans le cas ougrave M=300g et m=100g la tige doit avoir une longueur supeacuterieure agrave une valeur que lrsquoon preacutecisera pour que lrsquoeacutequilibre soit possible

3 L=50cm M=300g et m=100g calculer lrsquoangle θ Exercice 11 Ce systegraveme se compose drsquoune barre horizontale solidaire drsquoun fil drsquoacier tendu verticalement Ce fil est capable de subir des torsions le moment du couple reacutesistant reacutesultant de ces torsions a pour expression Mtorsion= - Cθ ougrave C est la constante de torsion (elle deacutepend du fil choisi) q est lrsquoangle dont a tourneacute la barre avant de srsquoimmobiliser

Expeacuterience

La barre initialement

au repos est soumise agrave un couple de forces (119917ሬሬԦ120783119917ሬሬԦ120784) qui peut prendre diffeacuterentes valeurs Pour chacune des valeurs prises par le couple la barre srsquoimmobilise apregraves avoir tourneacute drsquoun angle θ = 20deg et alors les

forces (119917ሬሬԦ120783119917ሬሬԦ120784) sont perpendiculaires agrave la barre (cf scheacutema vue de dessus) Les diffeacuterents couples ou plutocirct cas sont deacutefinis dans le tableau suivant

Exploitation

1 Exprimer la condition drsquoeacutequilibre de la barre 11 Compleacuteter toutes les cases du tableau 12 Calculer la constante de torsion C du fil drsquoacier

1 On change de fil drsquoacier La nouvelle constante de torsion est Crsquo= 0230 Nmrad-1 La barre initialement au repos

est soumise agrave un des couples de forces (119917ሬሬԦ120783119917ሬሬԦ120784) deacutefini preacuteceacutedemment De quel angle θrsquo tourne-t-elle avant de srsquoimmobiliser agrave nouveau

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15

PHENOMENES DrsquoELECTRISATION ndash GENERALITES SUR LE COURANT

ELECTRIQUE

Exercice 1 Cinq corps eacutelectriquement chargeacutes A repousse B C attire D E attire D et D repousse B Sachant que E est neacutegatif en deacuteduire le signe des charges des autres corps Exercice 2 Un pendule eacutelectrostatique est constitueacute drsquoune petite sphegravere leacutegegravere meacutetalliseacutee suspendue agrave un fil On touche cette sphegravere avec un bacircton drsquoeacutebonite frotteacute avec une peau de chat Que va-t-on observer Pourquoi Ces observations seront-elles diffeacuterentes si on touche la sphegravere avec un bacircton de verre frotteacute avec un chiffon de laine Exercice 3 Deux boules de pendules eacutelectrostatiques identiques A et B se touchent au repos On eacutecarte leacutegegraverement les deux boules lrsquoune de lrsquoautre A avec une charge +2q et B avec une charge ndash q On lacircche les deux boules Que va-t-il se passer Faire une description agrave lrsquoaide de scheacutemas Quelle sera la charge prise par chacune des deux boules Exercice 4

1) Un corps porte une charge de +108 C Possegravede-t-il un deacutefaut ou un excegraves drsquoeacutelectrons Calculer le nombre drsquoeacutelectrons correspondants

2) Une boule de sureau porte une charge de ndash 10-9 C Possegravede-t-il un deacutefaut ou un excegraves drsquoeacutelectrons Calculer le nombre drsquoeacutelectrons correspondant

3) Un corps possegravede une charge de +210-8 C Quel est le nombre drsquoeacutelectrons qursquoil faut lui apporter pour neutraliser sa charge Exercice 5 On charge par frottement seacutepareacutement

Une baguette de verre qui porte alors la charge q1 = 210-13 C

Une regravegle en plastique qui porte alors la charge q2 = ndash 910-13 C

On reacutealise le contact entre les zones eacutelectriseacutees de la baguette et de la regravegle Calculer la charge eacutelectrique de lrsquoensemble regravegle baguette et preacuteciser le sens dans lequel srsquoest fait le transfert Exercice 6 Trois sphegraveres conductrices identiques A B et C portent les charges eacutelectriques respectives qA = q qB = ndash2q et qC = 210-6C

1) On rapproche A et B elles srsquoattirent lorsqursquoelles sont suffisamment proches entrent en contact puis se repoussent Calculer en fonction de q les charges qrsquoA et qrsquoB porteacutees par les deux sphegraveres apregraves contact et reacutepulsion

2) On observe que la sphegravere B (portant la charge qrsquoB) attire alors la sphegravere C puis entre en contact entre elle On nrsquoobserve alors ni attraction ni reacutepulsion entre B et C apregraves le contact En deacuteduire la valeur et le signe de chacune des charges qrsquoA qrsquoB qA et qB Exercice 7 On considegravere un circuit eacutelectrique parcouru par un courant continu

1) Calculer lrsquointensiteacute du courant eacutelectrique continu correspondant au transfert de la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q = 45C agrave travers une section de ce circuit pendant la dureacutee t = 15

2) Calculer la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q transporteacutee agrave travers une section de ce circuit par un courant continu drsquointensiteacute I = 10A pendant une dureacutee t = 2min En deacuteduire le nombre drsquoeacutelectrons correspondants Exercice 8 Le filament drsquoun tube agrave faisceau drsquoeacutelectrons eacutemet agrave une certaine condition 751016 eacutelectrons par seconde

1) Quel est le sens du courant dans le tube

2) Calculer la charge q1 eacutemise par le filament en une seconde Lrsquoexprimer en en Coulomb puis en milli coulomb

3) Calculer la charge q2 eacutemise par le filament en 5 min Lrsquoexprimer en Coulomb et en micro coulomb et en pico coulomb

Exercice 9 Faire le scheacutema du circuit eacutelectrique permettant de reacutealiser lrsquoeacutelectrolyse drsquoune solution aqueuse de soude Indiquer sur ce scheacutema

le sens du courant le sens du deacuteplacement des porteurs de charge dans les

fils de jonction

le sens du deacuteplacement des porteurs de charge dans lrsquoeacutelectrolyte NB la solution de soude contient les ions Na+ et OH- Exercice 10

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Lrsquoeacutelectrolyseur de la figure contient une solution aqueuse de chlorure de sodium Les ions chlorure se dirigent vers lrsquoeacutelectrode B En deacuteduire le sens du deacuteplacement des ions Na+ dans la solution celui du deacuteplacement des eacutelectrons dans la lampe et les fils de jonction le signe des pocircles du geacuteneacuterateur G

INTENSITE DU COURANT ELECTRIQUE

Exercice 1 Compleacutetez Le courant eacutelectrique est un des porteurs de charge Dans un meacutetal les porteurs de charges sont Dans un eacutelectrolyte les porteurs de charges sont Lintensiteacute du courant eacutelectrique sexprime en et se mesure agrave laide dun Lintensiteacute du courant eacutelectrique est en tout point dun circuit seacuterie Dans un circuit avec deacuterivation la des intensiteacutes des courants arrivant agrave un noeud est eacutegale agrave la des intensiteacutes des courants en repartant Exercice 2 Un conducteur cylindrique a une section s = 1 mmsup2 il comporte n=1022 eacutelectrons de conduction par cm3

1 Combien y a-t-il drsquoeacutelectrons dans 01 cm de fil 2 sachant que ces eacutelectrons se deacuteplacent agrave la vitesse v=01 cms combien y a-t-il drsquoeacutelectrons qui traversent une section

du fil en une seconde 3 E deacuteduire lrsquointensiteacute du courant eacutelectrique correspondant

Exercice 3 On dispose drsquoun ampegraveremegravetre posseacutedant 4 calibres 100 mA 1A 2A 5A dont le cadran comporte 100 graduations

1 Sur quelle graduation srsquoarrecircte lrsquoaiguille si lrsquointensiteacute agrave mesurer vaut 15A lrsquoampegraveremegravetre eacutetant sur le calibre 2A puis sur le calibre 5A

2 supposons que lrsquoaiguille srsquoarrecircte sur la graduation n = 45 sur le calibre 2A Sur quelle graduation srsquoarrecircterait-elle sur les autres calibres Conclure Exercice 4 Un ampegraveremegravetre de classe 2 utiliseacute sur un calibre 300 mA et comportant 150 division mesure lrsquointensiteacute drsquoun courant continue Lrsquoaiguille se fixe sur la graduation 120

1 Donner lrsquointensiteacute du courant 2 Donner lrsquoincertitude relative de la mesure Preacutesenter le reacutesultat de la mesure 3 lrsquointensiteacute varie lrsquoaiguille se fixe sur la graduation 21 Reacutepondre aux mecircmes questions Comparer la preacutecision des deux

mesures et conclure Exercice 5 On considegravere le circuit suivant On donne I = 4A I3 = I1 I4 = 3I5 I2 = 2I1

1 Indiquer le sens conventionnel du courant dans chaque branche Calculer les intensiteacutes I1 I2 I3 I4 et I5

2 On utilise un ampegraveremegravetre pour mesurer lrsquointensiteacute du courant deacutelivreacute par le geacuteneacuterateur

a Placer correctement lrsquoampegraveremegravetre en indiquant correctement les polariteacutes

b Le calibre utiliseacute est de 5A et lrsquoeacutechelle de lecture compte 100 divisions Devant quelle division lrsquoaiguille srsquoest immobiliseacutee c Lrsquoampegraveremegravetre est de classe 15 calculer lrsquoincertitude absolue ∆I et lrsquoincertitude relative ∆II

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3 Peut-on utiliser le calibre 2A Pourquoi Exercice 6 les parties A et B sont indeacutependantes Partie A On dispose drsquoun ampegraveremegravetre dont la graduation comporte 150 divisions et posseacutedant les calibres 10mA 30mA 100mA 300mA 1A et 3A Brancheacute en circuit sur le calibre 300mA on constate que lrsquoaiguille deacutevie jusqursquoagrave la graduation 25

1) Quelle est lrsquointensiteacute du courant 2) Sur quels autres calibres peut-on faire la mesure preacuteceacutedente 3) Sur quel calibre obtiendra-t-on la mesure la plus preacutecise

Partie B On considegravere le circuit ci-contre comportant un geacuteneacuterateur et huit dipocircles On donne I = 1A I1 = 09A I4 = 02A I8 = 03A et e = 1610-19C

1) Indiquer les sens des courants dans les diffeacuterentes branches 2) Deacuteterminer les intensiteacutes des courants qui circulent dans les

autres dipocircles Calculer la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q dans le dipocircle FC pendant

une dureacutee t = 2min En deacuteduire le nombre drsquoeacutelectrons

correspondants

Exercice 7

On donne le circuit ci-dessous

1-)Preacuteciser les nœuds du circuit

2- ) On donne I1=060A I2=0 20A I3=013A

Deacuteterminer la valeur de lrsquointensiteacute et le sens des courants dans les dipocircles

D4 D5 et D6

Exercice 8

On donne le circuit ci-dessous

1-)Nommer les diffeacuterents nœuds du circuit

2- ) On donne I1=820A I2=24A I3=3 60A I4=160A

Deacuteterminer les intensiteacutes et des courants qui circulent dans les

dipocircles D5 D6 et D7

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TENSION ELECTRIQUE

Exercice 1 Pour la portion de circuit ABC on donne les tensions UAC = 123V UCB = ndash 96V 1) Calculer la tension UAB 2) Un voltmegravetre possegravede les calibres suivants 1V 3V et 10V Son

cadran est gradueacute en 150 divisions Sur quel calibre doit-on lrsquoutiliser pour mesurer la tension UAB Faire un scheacutema en montrant comment ses bornes (+) et (-) doivent ecirctre brancheacutees

3) Sur quelle graduation lrsquoaiguille de lrsquoappareil srsquoimmobilise-t-elle dans les conditions drsquoutilisations optimales Exercice 2

Exercice 3 Le montage ci-contre estmiddot constitueacute de dipocircles reacutecepteurs ou geacuteneacuterateurs On donne les tensions UBC= 3V et UCD= -6V Caiculer les tensions UBA UAC UDA Le dipocircle D4 est une lampe peut-elle fonctionner

Exercice 4 On donne UBG = 10V UCD = 4V 1) Calculer les tensions UCF UFD UDE et UAH 2) Indiquer les nœuds du circuit le sens du courant dans chaque branche du

circuit sachant que AH est le seul dipocircle actif 3) Calculer les potentiels de tous les points du circuit

Exercice 5 Un voltmegravetre et un oscilloscope sont brancheacutes aux bornes drsquoun dipocircle parcouru par un courant Le spot deacutevie de 6 divisions vers le haut pour le branchement (B A) harr (y yrsquo) 1) Le voltmegravetre nrsquoest pas agrave zeacutero central Indiquer sur le scheacutema la borne positive

(+) ou borne drsquoentreacutee du voltmegravetre Quel est le sens du courant dans le dipocircle (AB)

2) Le voltmegravetre possegravede les calibres 3V 1V 03V et un cadran de 150 divisions utiliseacute sur le calibre 3V la deacuteviation de lrsquoaiguille est de 30

2-1 Deacuteterminer la valeur de UAB et UBA 2-2 Quel est le calibre le plus adapteacute Quelle serait la deacuteviation de lrsquoaiguille si

on utilisait ce calibre 3) Quelle serait la deacuteviation du spot si on avait UAB

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Exercice 6 1) Le balayage est positionneacute sur la valeur 05msdiv-1 et la sensibiliteacute

verticale sur 2Vdiv-1 Deacuteterminer la peacuteriode et la valeur maximale de la tension ci-dessous

2) Quelle est la freacutequence de cette tension 3) Quelle est la valeur efficace de cette tension

Exercice 7 1) Deacuteterminer la peacuteriode et la valeur maximale de la tension ci-contre 2) Quelle est la freacutequence de cette tension 3) Quelle est la valeur efficace de cette tension

Exercice 8 Donne la nature de chacune des tensions repreacutesenteacutees par les oscillogrammes A B C et D suivantes

Exercice 9 Soit la tension sinusoiumldale repreacutesenteacutee ci-contre LrsquoOscilloscope qui lrsquoa fourni est utiliseacute avec les reacuteglages suivants gain SV = 2 Vdiv-1 et balayage SH = 5 msdiv-1

1 Deacuteterminer la valeur maximale de la tension 2 Calculer la peacuteriode de cette tension En deacuteduire sa freacutequence

Exercice10

Dans chaque cas deacuteterminer la peacuteriode la freacutequence la valeur maximale et lintensiteacute efficace de la tension

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DIPOLES PASSIFS ndash DIPOLES ACTIFS

Exercice 1 On donne la portion de circuit ci-contre UAB = 6V R1 = 2Ω R2 = 18 Ω R3 = 2 Ω R4 = 4 Ω 1) Trouver la reacutesistance eacutequivalente entre A et B 2) Calculer les intensiteacutes du courant I I1 I2 I3 et I4

Exercice 2 On reacutealise le circuit suivant les bornes du dipocircle sont A et B On deacutetermine expeacuterimentalement lrsquointensiteacute i du courant qui traverse le dipocircle D et la tension entre ses bornes On obtient les reacutesultats suivants

iAB mA 10 25 40 62 80 100 120

uAB (V) 25 63 10 157 20 25 30

On inverse le dipocircle D on reprend des mesures analogues on obtient les reacutesultats suivants

1) Tracer la caracteacuteristique courant-tension du dipocircle D 2) Ce dipocircle est-il symeacutetrique Ce dipocircle est-il un reacutesistor Si oui

calculer sa reacutesistance 3) Ce dipocircle ne peut supporter sans risque de deacuteteacuterioration une intensiteacute supeacuterieure agrave 200mA quelle est la tension

maximale qursquoon peut appliquer entre ses bornes Exercice 3 Lrsquoeacutequation de la caracteacuteristique drsquoun reacutesistor de reacutesistance R est iAB = 25uAB iAB en ampegraveres et uAB en volt Le reacutesistor est constitueacute par un fil conducteur homogegravene cylindrique de longueur l = 157m de section s = 00314cm2 1) Trouver R 2) Trouver la reacutesistiviteacute de la substance qui constitue le reacutesistor

Exercice 4 On considegravere la portion de circuit ci-apregraves R1= frac12 R2 = 2 Ω R3= 075 Ω 1) Calculer la reacutesistance eacutequivalente au dipocircle AB 2) Trouver lrsquointensiteacute du courant qui traverse chaque dipocircle

Exercice 5 On donne le circuit suivant R1 = 200 Ω R2 = 270 Ω UAB = 6V (D) est une diode Sa caracteacuteristique est donneacutee ci-contre Trouver les intensiteacutes du courant dans les diffeacuterentes branches du circuit Exercice 6 On a deacutetermineacute expeacuterimentalement lrsquointensiteacute i du courant deacutebiteacute par un geacuteneacuterateur et la tension u aux bornes de ce mecircme geacuteneacuterateur Les reacutesultats sont consigneacutes ci-dessous

I(A) 23 19 15 1 05 0

U(V) 10 20 30 40 4 5 48

1) Repreacutesenter la caracteacuteristique i = f(u) correspondante 2) Sur quel domaine cette caracteacuteristique est-elle lineacuteaire 3) Donner lrsquoeacutequation de la caracteacuteristique de ce domaine 4) Comparer lrsquointensiteacute theacuteorique Ith et lrsquointensiteacute reacuteelle Ir du courant de court-circuit

Exxercice 7

iAB (mA) - 10 -40 -80 -120

uAB (V) -25 -10 -20 -30

21

Exercice 8

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AMPLIFICATEUR OPERATIONNEL

Exercice 1 1) Rappeler les proprieacuteteacutes drsquoun amplificateur opeacuterationnel ideacuteal qui fonctionne en reacutegime lineacuteaire 2) Rappeler lrsquoexpression du facteur drsquoamplification drsquoun amplificateur inverseur agrave partir des tensions drsquoentreacutee Ue et

de sortie Us Exercice2 On considegravere le montage suivant avec deux amplificateurs opeacuterationnels ideacuteaux Exprimer Vs en fonction de R1 R2 R3 et I0 Exercice3 Lamplificateur est consideacutereacute comme parfait et fonctionne en reacutegime lineacuteaire Montrer que lintensiteacute du courant dans la branche AM est proportionnel agrave la diffeacuterence V2-V1 Exercice 3 On considegravere le circuit dans lequel G est une pile de feacutem 25V de reacutesistance interne r = 10Ω La valeur de la reacutesistance R est 500 Ω 1) Calculer la tension de sortie Us 2) Calculer lrsquointensiteacute du courant I qui traverse la reacutesistance et

preacuteciser son sens 3) Expliquer lrsquoexistence drsquoun courant de sortie sachant qursquoil nrsquoentre

aucun courant par les bornes E+ et E- Exercice 4 La tension de sortie Us drsquoun montage est repreacutesenteacutee en fonction de la tension drsquoentreacutee Ue appliqueacutee agrave lrsquoentreacutee 1) Ce montage est il inverseur Justifier 2) Ce montage est il amplificateur Si oui calculer le facteur

drsquoamplification 3) Quelle est la tension de saturation

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MELANGES ET CORPS PURS

Exercice 1 Reacutepondre par vrai ou faux

1) La distillation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 2) Lrsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau est un pheacutenomegravene chimique 3) La synthegravese de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 4) Lrsquoeau de Kiregravene est un corps pur 5) La cristallisation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 6) Lrsquoalcool agrave 90deg est un corps pur composeacute 7) Le dioxygegravene est un gaz qui provoque une leacutegegravere deacutetonation en preacutesence drsquoune flamme 8) Lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene chimique 9) Lrsquoair est un meacutelange heacuteteacuterogegravene de diazote de dioxygegravene et de gaz rares 10) Le deacutecantat et le filtrat sont des corps non purs 11) Lors de lrsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau le dioxygegravene est recueilli agrave la cathode 12) Lorsque la roseacutee apparaicirct sur un arbre nous pouvons dire qursquoon a une fusion

Exercice 2 1) Pourquoi dit-on que les valeurs 0degC 100degC 1gcm-3 sont des constantes physiques de lrsquoeau 2) Que repreacutesente chacune des valeurs numeacuteriques preacuteceacutedentes 3) Qursquoappelle-t-on constante physique dans le cas geacuteneacuteral 4) Que signifie laquo critegravere de pureteacute raquo

Exercice 3 1) On meacutelange de lrsquoeau et du sucre Qursquoobtient-on 2) On veut seacuteparer les constituants du meacutelange preacuteceacutedent Deacutecrire une meacutethode possible 3) Qursquoest ce qursquoun meacutelange homogegravene Donner trois exemples 4) Qursquoest ce qursquoun meacutelange heacuteteacuterogegravene Donner trois exemples

Exercice 4 A Les meacutelanges suivants sont-ils homogegravenes ou heacuteteacuterogegravenes

1) Eau + essence 2) Huile + eau 3) Fer en poudre + eau 4) Eau + alcool

B Indiquer une meacutethode de seacuteparation pour chacun des meacutelanges 1) Sel de cuisine + charbon 2) Eau + huile 3) Alcool + eau 4) Fer en poudre + soufre en poudre 5) Fer en poudre + sel en poudre +sable

Exercice 5 Modou explique agrave Fatou comment on preacutepare du cafeacute laquo La preacuteparation du cafeacute comporte trois eacutetapes

- Premiegravere eacutetape mettre de leau dans une cafetiegravere et la porter agrave eacutebullition puis ajouter la poudre de cafeacute attendre quelques minutes

- Deuxiegraveme eacutetape faire passer le meacutelange obtenu agrave travers un tissu pour recueillir la partie liquide

- Troisiegraveme eacutetape ajouter du sucre agrave volonteacute remuer agrave laide dune cuillegravere Le cafeacute est precirct raquo 1-quel type de meacutelange obtient-on agrave la fin de la premiegravere eacutetape 2-quelle est la meacutethode de seacuteparation utiliseacutee dans la deuxiegraveme eacutetape Comment appelle-t-on le liquide obtenu est-ce un corps pur 3- quel type de meacutelange obtient-on agrave la fin de la troisiegraveme eacutetape Justifier la reacuteponse Exercice 6 Dans un eudiomegravetre on introduit 500 cm3 de dihydrogegravene 600 cm3 dioxygegravene (volumes mesureacutes dans les mecircmes conditions)

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Apregraves passage de agrave lrsquoeacutetincelle eacutelectrique et retour aux conditions initiales on demande 1) La masse drsquoeau formeacutee 2) La nature et le volume du gaz reacutesiduel

NB Dans les conditions de lrsquoexpeacuterience 1 L de dihydrogegravene a une masse de 008 g Exercice 7 Au cours drsquoune expeacuterience drsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau on recueille 170 cm3 de gaz au niveau de lrsquoeacutelectrode relieacutee agrave la borne positive 1deg) Quelle est la nature de ce gaz 2deg) Donner la nature et le volume du gaz recueilli dans lrsquoautre eacutelectrode 3deg) Comment appelle- t- on cette eacutelectrode 4deg) Comment identifie-t-on expeacuterimentalement ces deux gaz recueillis 5deg) Calculer la masse drsquoeau apregraves deacutecomposition si lrsquoexpeacuterience est faite dans les conditions ougrave 073 g de dihydrogegravene occupe un volume de 112 L Exercice 8 1) On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant 10g drsquohydrogegravene et 100g drsquooxygegravene apregraves lrsquoeacutetincelle et refroidissement

a) Quelles sont la nature et la masse du gaz restant b) Quelle est la masse drsquoeau obtenue

2) a) Calculer le volume drsquohydrogegravene neacutecessaire pour faire disparaicirctre 200ml drsquooxygegravene b) quel est le volume de vapeur drsquoeau obtenu Exercice 9 On met ensemble dans un erlenmeyer de lrsquoeacutethane du meacutethoxymeacutethane du benzegravene et du meacutethanol Apregraves agitation le milieu ne preacutesente aucune surface de seacuteparation crsquoest-agrave-dire ils se meacutelangent parfaitement 1deg) Que peut-on dire de ces quatre liquides 2deg) Quelle est la nature du meacutelange ainsi constitueacute 3deg) Deacutefinir ce type de meacutelange et citer deux autres exemples de mecircme nature 4deg) On se propose de seacuteparer les quatre liquides par distillation adeg) Deacutecrire le processus de la seacuteparation bdeg) Quel est le liquide qui sera recueilli le premier comme distillat Justifier 5deg) On deacutesire proceacuteder maintenant agrave la seacuteparation de ces quatre liquides par congeacutelation Quel est le premier liquide agrave reacutecupeacuterer sous forme de cristaux Justifier Donneacutees Tempeacuterature drsquoeacutebullition des quatre liquides

Liquide Meacutethanol Ethane Benzegravene Meacutethoxymeacutethane

T eacutebullition (degC) ndash 98 65 80 ndash 24

Exercice 10 On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant dans lrsquoeudiomegravetre 100 cm3 drsquoair et 100 cm3 drsquohydrogegravene mesureacutes dans les conditions normales de tempeacuterature et de pression On suppose que dans ces conditions 1 volume drsquoair donne 15 de volume drsquooxygegravene et 45 de volume drsquoazote En admettant que apregraves passage de lrsquoeacutetincelle eacutelectrique et refroidissement la tempeacuterature et la pression redeviennent normales

1) quel est le volume de gaz restant dans lrsquoappareil 2) quelle est la masse drsquoeau liquide formeacutee sachant que dans les conditions de lrsquoexperience 2g drsquohydrogene occupent 224

litres et 32g drsquooxygegravene occupent 224 litres Exercice 11 Dans un eudiomegravetre contenant un volume V = x cm3 dun meacutelange gazeux de dihydrogegravene et de dioxygegravene on fait passer une eacutetincelle eacutelectrique

Apregraves explosion et retour aux conditions initiales on constate que les 120785

120786 du volume initial disparaissent et il reste un gaz

dans leudiomegravetre qui entretient la combustion 1- Donner la nature du gaz reacutesiduel et son volume en fonction de x 2- Deacuteterminer la composition du meacutelange gazeux initial en fonction de x

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ELEMENTS ATOMES CLASSIFICATION PERIODIQUE

Exercice 1 Soient les nucleacuteides caracteacuteriseacutes par les couples (Z A) M(816) B(1224) C(2654) D(818) E(1226) F(2454) 1) Identifier les nucleacuteides qui sont des isotopes 2) Repreacutesenter tous les nucleacuteides par leur symbole et donner leur nom 3) Donner leurs compositions

Exercice 2 Un atome de platine (Pt) comporte 78 eacutelectrons et 117 neutrons

1) 11 Deacuteterminer son numeacutero atomique Z et son nombre de masse A

12 Ecrire le symbole du noyau correspondant

2) En deacuteduire la masse de lrsquoatome de platine (Pt)

3) Soient les cinq noyaux 119927119955120787120791120783120786120783 119927119957120789120790

120783120791120786 119927119950120788120783120783120786120787 119927119958120791120786

120784120786120786 et 119927119957120789120790120783120791120790 Quels sont les noyaux isotopes du preacuteceacutedent

4) On considegravere lrsquoion eacutetain IV (Sn4+) correspondant au noyau 119930119951120787120782120783120783120791

41 Srsquoagit-il drsquoun anion ou drsquoun cation Justifier

42 Donner la composition du noyau de cet ion

43 Combien cet ion a-t-il drsquoeacutelectrons

Donneacutees Masse drsquoun nucleacuteon mnuc = 16710-27 kg Masse de lrsquoeacutelectron me = 9110-31 kg Exercice 3

On considegravere les ions 119935120784+ 119936120784minus et les atomes Z et W Les eacuteleacutements Z et W appartiennent agrave la deuxiegraveme peacuteriode du tableau de classification peacuteriodique

1) Z est un gaz rare Ecrire la formule eacutelectronique de Z puis celle de X et de Y (Z 119935120784+ 119936120784minus ont la mecircme formule eacutelectronique)

2) Preacuteciser la place de lrsquoeacuteleacutement X

3) W a pour scheacutema de Lewis 119934ሶ Deacuteduire le nombre de charge de W

4) Deacuteterminer le nombre drsquoeacutelectrons contenus dans lrsquoion 119936120784minus et dans lrsquoatome Y Exercice 4 1) La structure eacutelectronique drsquoun atome srsquoeacutecrit (K)2(L)8(M)7 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode du tableau de la

classification appartient lrsquoeacuteleacutement correspondant 2) Un eacuteleacutement se trouve dans le tableau de classification agrave lrsquointersection de la sixiegraveme colonne et de la quatriegraveme

peacuteriode

21 Peut-on deacuteterminer avec certitude son numeacutero atomique

22 Peut-on deacuteterminer le nombre de masse de lrsquoeacuteleacutement

3) Le krypton (gaz rare) appartient agrave la peacuteriode IV Quel est son numeacutero atomique

4) Un nucleacuteide inconnu est symboliseacute par 119935120783120786120784120790

41 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode appartient cet eacuteleacutement

42 Donner la structure eacutelectronique de lrsquoatome correspondant

Exercice 5

Lrsquoatome drsquoun eacuteleacutement X agrave identifier a pour repreacutesentation de Lewis dans lrsquoeacutetat fondamental 119935ሶ 1) Combien drsquoeacutelectrons a-t-il sur sa couche externe 2) Sachant que cette couche est la couche L deacuteterminer le numeacutero atomique de X et eacutetablir la formule eacutelectronique

complegravete de son atome Identifier X par son nom et son symbole Exercice 6

On donne le rayon du noyau de lrsquoatome drsquoaluminium r = 10010-13 m Le rayon de lrsquoatome drsquoaluminium 119912119949120783120785120784120789 est

R = 15010-10 m Masse du neutron mN = 10087u Masse du proton mP = 10073u Masse de lrsquoeacutelectron me- = 05510-

3u 1) Comparer la masse de lrsquoatome agrave celle du noyau 2) Comparer le volume de lrsquoatome agrave celui du noyau 3) On dit que lrsquoatome preacutesente une structure lacunaire Est-ce justifieacute

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Donneacutees Lrsquouniteacute de masse atomique 1u = 16610-27 kg Volume drsquoune sphegravere V = 120786

120785120645R3

Exercice 7 Partie A Lrsquoatome drsquoun eacuteleacutement a pour reacutepartition eacutelectronique (K)x (L)y (M)t avec x y et t des entiers naturels non nuls La masse totale des protons dans son noyau atomique est mTp = 217110-23 g

1) 21 Deacuteterminer son nombre de charge Z

12 En deacuteduire les valeurs de x y et t

13 De quel eacuteleacutement srsquoagit-il Donner sa structure de Lewis et sa valence

2) Donner la place et le nom de famille chimique de lrsquoeacuteleacutement dans le tableau de la classification peacuteriodique restreinte

3) 31 Enoncer la regravegle de lrsquooctet

32 Quel type drsquoion lrsquoatome de cet eacuteleacutement a tendance agrave donner

33 Deacuteterminer la charge globale du noyau de cet ion

4) Repreacutesenter le scheacutema de Lewis de lrsquoion et donner sa valence Donneacutees Extrait du tableau de la classification peacuteriodique 11Na 12Mg 13Al 14Si Masse drsquoun proton mp = 16710-27 kg Valeur de la charge eacuteleacutementaire e = 1610-19 C

Partie B Un anion possegravede globalement une charge eacuteleacutementaire et 18 neutrons lrsquoatome correspondant agrave cet ion appartient agrave la troisiegraveme peacuteriode du tableau de la classification peacuteriodique 1) Deacuteterminer la structure eacutelectronique de cet atome et celle de lrsquoion 2) En deacuteduire la colonne et le nom de famille de cet eacuteleacutement 3) Donner la composition du noyau de lrsquoatome et celle de lrsquoion 4) Repreacutesenter les scheacutemas de Lewis et donner les valences de lrsquoatome et de lrsquoion 5) Deacuteterminer la charge globale du noyau de lrsquoion

Exercice 8 Lrsquoeacuteleacutement magneacutesium possegravede trois isotopes On donne ci-apregraves les abondances relatives de chacun deux

119924119944120783120784120784120786 79 119924119944120783120784

120784120787 10 119924119944120783120784120784120788 11

1- Quel est lisotope le plus abondant 2- Donner la composition de latome isoleacute de chaque isotope 3- Les structures eacutelectroniques des trois isotopes sont-elles identiques Justifier la reacuteponse 4- Quel ion monoatomique forme leacuteleacutement magneacutesium 5- Indiquer trois compositions possibles pour lrsquoion magneacutesium

Exercice9 Un atome dun eacuteleacutement X a pour formule eacutelectronique (K)x(L)Y(M)t 1 Quels sont les valeurs de x et y Justifier

2 Sachant que 119962

120784 = 2t - x calculer t En deacuteduire le numeacutero atomique Z de leacuteleacutement X Identifier X par son symbole et

son nom 3 Dans quelle peacuteriode et dans quelle colonne du tableau de classification peacuteriodique se trouve leacuteleacutement X Justifier votre reacuteponse Donner son scheacutema de 1048757ewis 4 Quel ion a-t-il tendance agrave donner 5 Sachant que la masse dun atome de X est 450910-26kg (masse des eacutelectrons est neacutegligeable) et que mpasympmnasymp 16710-27kg Calculer son nombre de masse et repreacutesenter le noyau de cet eacuteleacutement 6 Le nuage eacutelectronique de lion provenant dun atome X a une charge Q= -1610middot18CDeacuteterminer le nombre deacutelectrons contenus dans le nuage eacutelectronique de lion 7 Ecrire sa structure eacutelectronique et donner son scheacutema de Lewis

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LIAISONS CHIMIQUES

Exercice 1 1) Donner les structures de Lewis des atomes suivants C (Z=6) O (Z=8) Cl (Z=17) H (Z= 1) S (Z = 16) 2) Ecrire les formules de Lewis deacuteveloppeacutees et semi-deacuteveloppeacutees des moleacutecules suivantes

C2H6O C2H4O2 C2H4Cl2O CH4O C2H4 N2O2 CH2Cl2 C2H2 HClO CO2 C3H4 SOCl2 C2H4O C3H6 CH5N C3H4 C3H6O EXERCICE 2 Dans la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene HnS lrsquoatome de soufre est lieacute agrave chaque atome drsquohydrogegravene par une liaison covalente 1- Deacuteterminer n sachant que le scheacutema de Lewis du soufre est identique agrave celui de lrsquooxygegravene et que tous les atomes engageacutes dans la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene ont leur couche externe satisfaisant agrave la regravegle de lrsquooctet et du duet 2- Donner la repreacutesentation de Lewis de la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene Exercice 3 Donner la formule statistique des composeacutes ioniques suivants a) Chlorure drsquoaluminium (Al3+ Cl -) b) nitrate de plomb (Pb2+ 119925119926120785

minus ) c) Aceacutetate de cobalt (Co3+ C2H3119926120784minus ) d) Carbonate

de calcium (Ca2+ C119926120785120784minus ) e) Hydroxyde de sodium (Ag+ PO4

3-) Exercice 4 Donner les noms et preacuteciser les ions constituants les composeacutes ioniques suivants Fe2O3 ZnSO4 Na2CO3 Ca(OH)2 CuNO3 Fe(OH)3 Cu2SO4 Al2O3 FeO Fe(NO3)2 Ag2O Al2(SO4)3 Mg(NO3)2 LiCO3 Na2SO4 Exercice 5

1) La moleacutecule drsquoacide propanoique est formeacutee de 3 atomes de carbone 6 atomes drsquohydrogegravene et 2 atomes drsquooxygegravene Ecrire sa formule brute Ecrire deux formules deacutevellopeacutees isomegraveres de lrsquoacide propanoique

2) Rappeler les structures de Lewis des atomes drsquohydrogegravene de carbone et drsquoazote Donner les structures de Lewis et les formules deacuteveloppeacutees des moleacutecules suivantes

a) CH3NO b) N2 c) HCN d) CH2O2 3) Pour chacun des composeacutes ioniques suivants identifier lrsquoanion et le cation puis donner du composeacute a) Fe2(SO4)3 b)

ZnO 4) Donner la formule statistique et la formule ionique de chacun des composeacutes ioniques suivants oxyde drsquoaluminium

chlorure de magnesium Exercice 6 Donner les formules ioniques et statiques du nitrate de plomb phosphate drsquooxonium sulfate drsquoaluminium nitrate drsquooxonium sulfate de plomb et phosphate drsquoaluminium Exercice7 A -Compleacuteter le tableau ci-dessous en ajoutant soit la formule statistique du solide ionique comportant ces ions soit la formule de lrsquoanion ou soit la formule du cation qui le compose

Cation Anion

Na+

Ca2+ Zn2+

Cl- AlCl3

Al2(SO4)3

NO3-

PO43-

B-Quelles sont les formules statistiques des solides ioniques suivants 1deg) Chlorure drsquoargent nitrate drsquoargent 2deg) Sulfate de potassium permanganate de potassium phosphate de baryum et dichromate de potassium Les ions agrave utiliser sont Cl-(ion chlorure) NO3

-(ion nitrate) SO42-(ion sulfate) K+ (ion potassium) Ag+ (ion argent) Ba2+

(ion baryum) PO43-(ion phosphate) MnO4

-(ion permanganate Cr2O72-(ion dichromate)

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Exercice 8 La maille du chlorure de potassium KCl est du mecircme type que celle du chlorure de sodium les ions K+ prenant la place des ions Na+ 1) En vous inspirant de la maille de chlorure de sodium faites un dessin de la maille

du chlorure de potassium Cette maille cubique a pour arecircte a = 628 pm les ions chlorure en occupent les sommets et les centres des faces

2) Montrer agrave lrsquoaide drsquoun dessin dans le plan qursquoil existe une relation entre lrsquoarecircte a de la maille et les rayons des ions preacutesents Les ions potassium et chlorure sont assimilables agrave des boules rigides de rayons respectifs r+ et r- celles-ci sont en contact le long drsquoune arecircte En deacuteduire la valeur du rayon r- de lrsquoion Cl- sachant que le rayon r+ de lrsquoion K+ vaut 133 pm

Donneacutees Nom et formule de quelques ions

Cations formules Anions Formules

Ion fer II Fe2+ Ion sulfure S2-

Ion fer III Fe3+ Ion sulfate SO42-

Ion aluminium Al3+ Ion nitrate NO3-

Ion cuivre II Cu2+ Carbonate CO32-

Ion zinc Zn2+ Hydrogeacutenocarbonate HCO3-

Ion sodium Na+ Ion chlorure Cl-

Ion calcium Ca+ Oxyde O2-

Ion potassium K+ Hydroxyde OH-

Ion hydronium H3O+ Ion dichromate Cr2O72-

Ion magneacutesium Mg2+ Ion permanganate MnO4-

Ion argent Ag+ Ion phosphate PO43-

Ion baryum Ba2+

Ion ammonium NH4+

FORMULES ET NOMS DE QULQUES COMPOSES IONIQUES

Habituellement on nomme un composeacute ionique en premier par son non ion neacutegatif par contre lrsquoeacutecriture de sa formule

se fait en premier par lrsquoion neacutegatif

Formule ionique Formule statistique Nom

(Na+ Cl-) NaCl Chlorure de sodium

(Ag+ Cl-) AgCl Chlorure drsquoargent

(Cu2+ 2Cl-) CuCl2 Chlorure de cuivre II (cuivrique)

(Cu+ Cl-) CuCl Chlorure de cuivre I (cuivreux)

(Fe2+ 2Cl-) FeCl2 Chlorure de fer II (ferreux)

(Fe3+ 3Cl-) FeCl3 Chlorure de fer III (ferrique)

(NH4+ Cl-) NH4Cl Chlorure drsquoammonium

(Ca2+ 2Cl-) CaCl2 Chlorure de calcium

NITRATES NO3-

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Formule ionique Formule statistique Nom

(Ag+ NO3-) AgNO3 Nitrate drsquoargent

(K+ NO3-) KNO3 Nitrate de potassium

(Pb2+ 2NO3-) (PbNO3)2 Nitrate de plomb II

SULFATTES SO42-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Ba2+ SO42-) BaSO4 Sulfate de baryum

(Zn2+ SO42-) ZnSO4 Sulfate de zinc

(Cu2+ SO42-) CuSO4 Sulfate de cuivre II

(2Al3+ 3SO42-) Al2(SO4)3 Sulfate drsquoaluminium

(2NH4+ SO4

2-) (NH4)2SO4 Sulfate drsquoammonium

SULFURES S2-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Zn2+ S2-) ZnS Sulfure de zinc

(Pb2+ S2-) PbS Sulfure de plomb II

(2Cu+ S2-) Cu2S Sulfate de cuivre I

CARBONATES CO32-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Ca2+ CO32-) CaCO3 Carbonate de calcium (calcaire)

OXYDES O2-

Formule ionique Formule statistique Nom

(2Na+ O2-) Na2O Oxyde de sodium

(Mg2+ O2-) MgO Oxyde de magneacutesium

(2Al3+ 3O2-) Al2O3 Oxyde drsquoaluminium (alumine)

(Fe2+ O2-) FeO Oxyde de fer II

(2Fe3+ 3O2-) Fe2O3 Oxyde de fer III (rouille)

(Fe2+ 2Fe+ 4O2-) Fe3O4 Oxyde magneacutetique de fer

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MOLE ET GRANDEURS MOLAIRES

Exercice 1 Calculer les masses molaires des composeacutes suivants Ca(H2PO4)2 H2SO4 C6H12O6 C4H8 NH3 (NH4)4Fe(SO4)26H2O Al2(SO4)3 Exercice 2 Lrsquoeacuteleacutement lithium agrave lrsquoeacutetat naturel est formeacute par un meacutelange de deux nucleacuteides dont les pourcentages atomiques sont

les suivants 74 de 119923119946120788 et 926 de 119923119946

120789 Sachant que les masses drsquoune mole drsquoatome de ces nucleacuteides sont respectivement 60137 g et 70144 g Calculer la masse molaire atomique de lrsquoeacuteleacutement lithium naturel Exercice 3 Une moleacutecule de formule CxHy a pour atomiciteacute 10 et sa masse molaire est M = 54 gmol-1 Deacuteterminer la formule brute du composeacute Exercice 4 La nitroglyceacuterine est un explosif de formule C3H5O9N3 1) Calculer la masse molaire de la nitroglyceacuterine 2) Deacuteterminer sa composition centeacutesimale massique de chacun des eacuteleacutements preacutesents dans cette moleacutecule

Exercice 5 Un corps a pour formule CxHyO les coefficients x et y sont entiers Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de cette substance montre que les pourcentages en masse des eacuteleacutements C et H qursquoelle renferme sont C = 525 H = 130 1) Deacuteterminer le pourcentage en masse de lrsquooxygegravene En deacuteduire la masse molaire moleacuteculaire M de ce corps (M est

un nombre entier) 2) Calculer les valeurs des coefficients x et y

Exercice 6 1) On donne pour le fer masse molaire M = 56 gmol-1 masse volumique 120646 = 7800 kgm-3 Deacuteterminer le volume drsquoun morceau de fer de masse 150 g Quelle est la quantiteacute de matiegravere contenue dans ce morceau de fer 2) On donne pour lrsquoaluminium et le cuivre la masse molaire M et la masse volumique 120646 agrave lrsquoeacutetat solide Al 27 gmol-1 120646119912119949

=2700 kg m-3 Cu 635 gmol-1 120646119914119958=8900 kg m-3 Deacuteterminer pour chaque meacutetal le volume molaire (volume dune mole) agrave lrsquoeacutetat solide 3) On considegravere trois flacons qui contiennent agrave la mecircme

tempeacuterature et sous une mecircme pression un mecircme volume de gaz On a deacutetermineacute la masse de chaque gaz Les reacutesultats sont groupeacutes dans le tableau ci-dessous

Calculer la masse molaire de chaque gaz Deacuteterminer la quantiteacute de matiegravere de chaque gaz 4) En deacuteduire le volume molaire de chaque gaz

Quelle est la loi veacuterifieacutee par cette expeacuterience Enoncer cette loi C = 12 O=16 H=1 gmol-1 Exercice 7 Un composeacute organique qui ne contient que les eacuteleacutements carbone et hydrogegravene a pour masse molaire M = 42 gmol -1 Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de ce composeacute montre qursquoil renferme en masse six (6) fois plus de carbone que drsquohydrogegravene En deacuteduire la formule brute du composeacute eacutetudieacute Exercice 8 Un composeacute A ne contient que les eacuteleacutements carbones hydrogegravene et oxygegravene Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de ce composeacute montre que mc = 15mo et mc = 4mH mc mo et mH eacutetant les masses respectives de carbone de lrsquooxygegravene et de lrsquohydrogegravene contenues dans lrsquoeacutechantillon Sachant que la moleacutecule de A ne renferme qursquoun seul atome drsquooxygegravene 1) Deacuteterminer la formule de A 2) Calculer la masse molaire de A 3) Calculer le nombre de moles puis le nombre de moleacutecules contenues dans 115 g de A

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Exercice 9 Un ballon en verre fermeacute contient 40g de gaz dioxygegravene La tempeacuterature du gaz est 20degC et sa pression est 1013105Pa 1 Quelle est la quantiteacute de matiegravere de dioxygegravene dans le ballon 2 Quelle est la tempeacuterature absolue du gaz 3 Quel est le volume du gaz 4 On chauffe le ballon et son contenu La tempeacuterature atteint 50degC La variation du volume du ballon eacutetant

neacutegligeable deacuteterminer la nouvelle pression du gaz Exercice 10

Un ballon agrave parois eacutelastiques ne peut deacutepasser un volume de 30L sans eacuteclater On introduit dans ce ballon 20L dheacutelium He agrave 20degC et agrave une pression de 1013105Pa 1 Quelles sont la quantiteacute de matiegravere et la masse dheacutelium introduites dans le ballon 2 Le ballon est placeacute sous une cloche agrave vide On admet que la pression est la mecircme agrave linteacuterieur et agrave lexteacuterieur du

ballon et que la tempeacuterature est constante au cours de la transformation Quelle est la pression de lair sous la cloche au moment ougrave le ballon eacuteclate

3 Le mecircme ballon est lacirccheacute et seacutelegraveve agrave une altitude ougrave la tempeacuterature est de 15degC et la pression atmospheacuterique de 82104Pa Le ballon va-t-il eacuteclater (on suppose leacutegaliteacute des pressions agrave linteacuterieur et agrave lexteacuterieur du ballon)

Donneacutee M(He)=40gmol-1 Exercice 11 1) Calculer la masse volumique du dioxygegravene dans les conditions normales Deacuteterminer la densiteacute du dioxygegravene par

rapport agrave lrsquoair 2) On meacutelange 10 L de butane et 10 L de dioxygegravene Le volume obtenu est 20 L

21 Trouver la masse du meacutelange

22 Calculer la densiteacute du meacutelange

Les volumes sont mesureacutes dans les conditions normales Exercice 12 On meacutelange 10 L de dioxygegravene et 40 L de diazote pris dans les CNTP Le volume du meacutelange est 10 L La tempeacuterature du meacutelange est de 10deg C 1) Calculer la masse du meacutelange 2) Trouver la pression du meacutelange

Donneacutees C = 12gmol H = 1gmol O = 16gmol N = 14gmol Cl = 355gmol Exercice 13 Un professeur de Sciences Physiques trouve dans le laboratoire de son lyceacutee un flacon sans eacutetiquette contenant une substance solide de masse m = 460 g Pour deacuteterminer la nature de cette substance il procegravede agrave deux types danalyses

Une analyse qualitative lui permettant de deacuteterminer la preacutesence de trois eacuteleacutements chimiques dans la substance le carbone (C) lhydrogegravene (H) et loxygegravene (O)

Une analyse quantitative lui permettant de deacuteterminer la composition centeacutesimale massique du carbone et de lhydrogegravene dans la masse m de la substance C=26l H=435 Afin de deacuteterminer le nombre datomes de carbone dhydrogegravene et doxygegravene de la substance il eacutecrit sa formule brute sous la forme CxHyOz ougrave x y et z sont des entiers naturels non nuls Il reacutealise ensuite la sublimation de la masse m = 460 g de la substance dans les conditions ougrave la pression est P=498107 Pa et la tempeacuterature est t = 27degC A la fin du changement deacutetat physique il recueille un volume V = 500 cm3 de gaz supposeacute parfait

1) Calculer le pourcentage massique de loxygegravene 2) Est-ce que cette sublimation a eacuteteacute faite dans les conditions normales de tempeacuteratures et de pression (CNTP) Justifier 3) Deacuteterminer la quantiteacute de matiegravere de cette substance puis deacuteduire sa masse molaire et sa densiteacute 4) Deacuteterminer sa formule brute et proposer une formule deacuteveloppeacutee possible 5) Calculer le nombre de moleacutecules contenu dans cette substance

On donne M (H) = 1 gmol-1 M (C) = 12 g mol-1 M (0) = 16 g mol-1 constante des gaz parfaits R = 831 SI nombre drsquoAvogadro NA = 602102s mol-1

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REACTION CHIMIQUE EQUATION ndash BILAN

Exercice 1 Equilibrer les eacutequations suivantes

Exercice 3 Lrsquoaluminium reacuteagit avec lrsquooxyde de manganegravese MnO2 pour donner du manganegravese et de lrsquooxyde drsquoaluminium Al2O3

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan traduisant cette reacuteaction 2) Quelle est la masse drsquoaluminium neacutecessaire pour preacuteparer une masse de 1 kg de manganegravese

Exercice 4 On brucircle m = 5 g de soufre dans un flacon renfermant V =2L de dioxygegravene volume mesureacute dans les CNTP

1) Restera-t-il du soufre agrave la fin de la reacuteaction Si oui calculer la masse correspondante 2) Calculer la masse et le volume du produit obtenu

Exercice 5 On fait brucircler 20g drsquoun eacutechantillon de charbon de bois dans du dioxygegravene on obtient 616g de dioxyde de carbone

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan 2) Deacuteterminer le pourcentage de carbone pur contenu dans le morceau de charbon

Exercice 6 Le dioxyde de soufre peut ecirctre preacutepareacute par action de sulfure de fer (pyrite) sur le dioxygegravene Il se forme en mecircme temps de lrsquooxyde de fer Fe2O3

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction 2) Quel volume de dioxyde de soufre peut-on espeacuterer obtenir agrave partir drsquoune tonne de pyrite Calculer alors la masse et le

volume de dioxygegravene neacutecessaire Les volumes gazeux sont mesureacutes dans les CNTP 3) Le rendement de la reacuteaction est en reacutealiteacute eacutegal agrave 80 Calculer le volume de dioxyde de soufre effectivement obtenu agrave

partir drsquoune tonne de pyrite Exercice 7

1) La combustion dans du dioxygegravene de 224cm3 drsquoun corps pur gazeux de formule CnH2n + 2 a donneacute 176g de dioxyde de carbone et de lrsquoeau

11 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction

12 Trouver la formule brute de lrsquohydrocarbure

13 Ecrire les formules de Lewis et deacuteveloppeacutee de ce composeacute

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2) La combustion complegravete dans du dioxygegravene de 1 litre drsquoun hydrocarbure gazeux de formule CxHy a neacutecessiteacute 5 litres de dioxygegravene et a donneacute 3 litres de dioxyde de carbone

21 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction

22 Trouver la formule brute de lrsquohydrocarbure Volumes gazeux mesureacutes dans les CNTP

Donneacutees en gmol-1 M(C) = 12 M(H) = 1 M(O) = 16 M(Fe) = 56 Exercice 8 On meacutelange 1g de poudre drsquoaluminium et 6g de diiode I2 La reacuteaction est amorceacutee par quelques gouttes drsquoeau (catalyseur)

a) On donne Al (Z=13) et I est un halogegravene Trouver la formule du produit formeacute en vous aidant des repreacutesentations de Lewis des atomes drsquoaluminium et drsquoiode

b) Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction c) La reacuteaction srsquoarrecircte par manque drsquoun des reacuteactifs Lequel calculer la masse du produit formeacute d) Quelle est la masse restante du reacuteactif en excegraves

Donneacutees M(Al)=27gmol M(I)=127gmol Exercice 9 Une essence drsquoautomobile a une masse volumique de 700kg m-3 On la suppose constitueacutee uniquement drsquooctane C8H18

a) Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la combustion de lrsquooctane dans le moteur de lrsquoautomobile en supposant qursquoil se forme du dioxyde de carbone et de lrsquoeau

b) Le reacuteservoir drsquoessence drsquoune automobile a une capaciteacute de 50L Lorsque toute lrsquoessence qursquoil contient est consommeacutee calculer

La masse de vapeur drsquoeau et de dioxyde de carbone rejeteacutee dans lrsquoatmosphegravere

La masse du dioxygegravene consommeacute

La masse drsquoair qui a circuleacute dans les tubulures du moteur sachant qursquoen nombre de moles la composition de lrsquoair est 80 de diazote N2 et 20 de dioxygegravene O2 On donne en gmol les masses molaires atomiques H 1 C 12 N 14 O 16 Exercice 10 Un meacutelange des deux alcanes propane (C3H8) et butane (C4H10) est soumis agrave une combustion eudiomeacutetrique en preacutesence de 112 cm3 de dioxygegravene Apregraves la combustion et le refroidissement des produits il se produit 68cm3 dioxyde de carbone(C02) et de lrsquoeau

1) Ecrire les eacutequations des reacuteactions qui ont lieu

2) Deacuteterminer la composition du meacutelange des alcanes sachant que tous les volumes sont mesureacutes dans les mecircmes conditions de tempeacuterature et de pression On donnera le volume de chacun des alcanes ainsi que le pourcentage (en quantiteacute de matiegravere) de chacun drsquoeux dans le meacutelange Exercice 11 On dispose drsquoun meacutelange drsquooxyde de fer II FeO et drsquooxyde de Fer III Fe2O3 de masse totale m=897g On fait reacuteagir ce meacutelange agrave haute tempeacuterature avec du dihydrogegravene Il se forme alors du Fer et de lrsquoeau

1) Ecrire les eacutequations bilan des deux reacuteactions 2) On obtient 292g drsquoeau et les deux oxydes ont disparu Deacuteterminer la composition initiale du meacutelange crsquoest-agrave-dire les

masses des deux oxydes

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GENERALITES SUR LES SOLUTIONS AQUEUSES

Donneacutees en gmol-1 M(C) = 12 M(H) = 1 M(O) = 16 M(Fe) = 56 M(Al) = 27 M(S) = 32 M(Na) = 23 M(N) = 14 M(Ca) = 40 M(Cl) = 355 Exercice 1 1) Donner les noms des ions suivants K+ Mg2+ Al3+ O2- SO4

2- H3O+ MnO4- Cr2O7

2- 2) Donner les formules des composeacutes ioniques dont les noms sont chlorure de potassium chlorure de magneacutesium

oxyde de magneacutesium carbonate drsquoaluminium nitrate drsquoargent Exercice 2 1) Quelle masse de sulfate drsquoaluminium Al2(SO4)3 faut-il dissoudre dans de lrsquoeau pour obtenir 500 cm3 drsquoune solution

de concentration 002 mol L-1 en ion Al3+ 2) Quelle est alors la valeur de la concentration en ion sulfate

Exercice 3 1) On dissout 5 g de cristaux de chlorure de sodium dans de lrsquoeau On complegravete par de lrsquoeau le volume agrave 500 mL

Trouver la concentration molaire C de la solution Calculer [Na+] et [Cl-] 2) On dispose de 200 mL drsquoune solution de sulfate de sodium de concentration molaire C = 210-2 molL-1

ndash Calculer la masse de sulfate de sodium Na2SO4 contenue dans la solution ndash Calculer [Na+] et [SO4

2-] Exercice 4 1) On dissout sans variation de volume 342 g de sulfate drsquoaluminium dans 500 mL drsquoeau

ndash Calculer la concentration massique puis la concentration molaire C de la solution ndash Calculer les concentrations molaires des ions aluminium et sulfate

2) On preacutepare 250 mL de solution de sulfate de potassium en dissolvant dans lrsquoeau 435 g de solide ionique K2SO4

ndash Calculer la concentration molaire de chacun des ions preacutesents en solution ndash Quel volume drsquoeau faut-il ajouter aux 250 mL de la solution preacuteceacutedente pour obtenir une solution telle que lrsquoon

ait [SO42-] = 002 molL Exercice 5 Une solution A de volume VA = 05 L contient 012 mol de nitrate de sodium Une solution B de volume VB = 15 L a eacuteteacute obtenue par dissolution dans lrsquoeau de 125g de nitrate de calcium solide ionique de formule Ca(NO3)2 1) On preacutelegraveve agrave la pipette 10 cm3 de la solution A Calculer le nombre de moles de chacun des ions preacutesents dans

cette prise drsquoessai 2) On meacutelange dans une fiole jaugeacutee 10 cm3 A 20 cm3 de la solution B et on complegravete avec de lrsquoeau jusqursquoagrave ce que

le volume total soit de 100 cm3 Calculer la concentration de chacun des ions dans cette derniegravere solution On donne masses molaires en gmol-1 nitrate de sodium 85 nitrate de calcium 164 Exercice 6

Compleacuteter le tableau

Formule C ( molL-1) [anion] (molL-1) [cation] (molL-1)

MgSO4 0035

CaCl2 0104

Na2CO3 027

Na3PO4 0063

FeCl3 057

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SOLUTIONS AQUEUSES ACIDES

Exercice 1 Questions des cours 1-1 Parmi des produits drsquousage courant utiliseacutes comme boissons condiments ou produits drsquoentretien meacutenager que vous reconnaissez distinguer ceux qui correspondent agrave des solutions acides 1-2 Rappeler leurs couleurs prises avec un indicateur coloreacute de votre choix 2-1 Que peut-on mettre en eacutevidence expeacuterimentalement lors de la dissolution du chlorure drsquohydrogegravene dans lrsquoeau 2-2 Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction qui accompagne cette mise en solution du chlorure drsquohydrogegravene dans lrsquoeau 3- Le chlorure drsquohydrogegravene est-il un composeacute ionique ou moleacuteculaire 4- Que se passe t-il quand on verse du nitrate drsquoargent dans une solution drsquoacide chlorhydrique 5-1 Peut-on identifier un acide au laboratoire en le goucirctant ou en le touchant 5-2 Que faut-il faire dans le cas eacutecheacuteant Exercice 2 Le gaz chlorure drsquohydrogegravene est un composeacute moleacuteculaire formeacute drsquoun atome drsquohydrogegravene et drsquoun atome de chlore il est obtenu en faisant reacuteagir agrave chaud de lrsquoacide sulfurique sur du chlorure de sodium On le recueille dans un flacon en plastique par deacuteplacement drsquoair 1- Ecrire la formule du gaz chlorure drsquohydrogegravene 2- Donner le scheacutema du montage 3- Comment pouvez-vous vous assurer que le flacon est entiegraverement rempli 4- Rappeler les proprieacuteteacutes du gaz chlorhydrique Exercice 3 Texte Scientifique solution acide et solution basique Preacuteparation des solutions drsquoinfusion drsquooseille du jus de citron du jus de tamarin de solution de lessive de cendre Mettons deux centimegravetres cubes de chaque substance dans un tube agrave essai Dans chaque tube versons quelques gouttes de BBT Nous disposons de deux tubes agrave essai lrsquoun contenant de lrsquoacide chlorhydrique et lrsquoautre de lrsquoeau distilleacutee avec chacun quelques gouttes de BBT Les tubes contenant lrsquoacide chlorhydrique la solution drsquoinfusion drsquooseille du jus de citron du jus de tamarin virent au jaune avec le BBT Le tube contenant la solution de lessive de cendre donne une coloration bleue avec le BBT tandis que lrsquoeau distilleacutee reste verte avec le BBT Questions 1- Que signifie BBT 2- Le titre du texte est-il conforme Si non ameacuteliorer ce titre 3- Comment preacutepare-t- on la solution drsquoinfusion drsquooseille le jus de citron 4- Comment preacutepare-t- on la solution drsquoacide chlorhydrique agrave partir drsquoune solution commerciale tregraves concentreacutee 5- Relever les solutions acides citeacutes dans ce texte

Exercice 4

1- Une solution de volume V = 250 mL est obtenue en dissolvant 12 mmol de saccharose dans de lrsquoeau Quelle est la

concentration molaire de saccharose 2- Quelle est la quantiteacute drsquoacide benzoiumlque contenue dans un volume V = 23 mL drsquoune solution drsquoacide benzoiumlque agrave la

concentration molaire C = 1510-2 molL-1 Exercice 5 1-1 Un adolescent doit absorber 75 mg de vitamine C de masse molaire M = 176 g mol par jour Quelle est la quantiteacute de vitamine C correspondante 1-2 Un jus de fruit contient de la vitamine C agrave la concentration molaire C = 23 mmolL-1Quel volume de jus de fruit un adolescent doit-il boire dans la journeacutee pour absorber sa quantiteacute quotidienne de vitamine C 2) Les boissons au cola contiennent de lrsquoacide phosphorique H3PO4 Leur concentration molaire en acide phosphorique est de lrsquoordre de 15 mmolL-1 Quelle est la concentration massique en acide phosphorique Exercice 6 1- Les boissons au cola contiennent de lrsquoacide phosphorique H3PO4 Leur concentration molaire en acide phosphorique

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est de lrsquoordre de 15 mmolL-1 Quelle est la concentration massique en acide phosphorique

2- Lrsquohextril est une solution de bain de bouche Le principe actif de ce meacutedicament est lrsquohexeacutetidine de formule brute

C21H45N3 Calculer sa concentration molaire sachant que sa concentration massique est 1 gL-1

Exercice 7

On a un meacutelange sous forme de poudre de cuivre de zinc et daluminium On ajoute de lacide chlorhydrique en excegraves agrave 105 g de ce meacutelange Apregraves reacuteaction il reste un reacutesidu solide de 24 g et le gaz qui sest deacutegageacute lors de lattaque par lacide occupe un volume de 566 L

1- Ecrire les eacutequations entre lacide chlorhydrique les meacutetaux attaquables

2- Quelle est la nature du gaz deacutegageacute Justifier votre reacuteponse

3- Calculer la composition du meacutelange en pourcentage massique

On donne M(Cu)=635 M(Al)=27 M(Zn)=654 g mol-1 volume molaire 224 Lmol-1 on rappelle que lrsquoacide nrsquoattaque pas le cuivre Exercice 8 1) Rappeler quelques consignes de seacutecuriteacute sur la consommation et lrsquoutilisation des produits acides 2) A quels ions sont dues les proprieacuteteacutes acides drsquoune solution 3) A 20degC 1 litre drsquoeau peut dissoudre 475L de chlorure drsquohydrogegravene si la dissolution srsquoeffectue sans variation de volume (Vm = 24 Lmol-1) 3-a) Calculer la concentration de la solution (H+ Cl-) 3-b) En deacuteduire la concentration des ions responsables agrave lrsquoaciditeacute de cette solution 3-c) Quelle la concentration des ions qui preacutecipite avec le nitrate drsquoargent

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SOLUTIONS AQUEUSES BASIQUES

Exercice1 1 Recopier et compleacuteter les phrases suivantes a) Dans une solution aqueuse dhydroxyde de sodium lion responsable de la basiciteacute est lion __________ lion __________ est lion Na+ b) Il faut toujours refermer un flacon de pastilles de soude et le conserver dans un endroit sec car ces pastilles absorbent lhumiditeacute de lair elles sont donc __________ Elles sont aussi deacuteliquescentes car les pastilles se __________ lentement dans cette humiditeacute c) Lhydroxyde de sodium est un produit corrosif car il peut exercer une action destructrice sur les __________ __________ Il faut donc porter des __________ pour le manipuler d) La solution dhydroxyde de sodium conduit le courant eacutelectrique Elle contient donc des __________ Lors de la dissolution leau a totalement __________ les moleacutecules dhydroxyde de sodium selon leacutequation bilan NaOH rarr ________ + ________ e) La solution de kheacutemeacute est une solution __________ car si on y ajoute quelques gouttes de __________ elle prend une coloration rose violaceacutee 2 Reacutepondre par vrai ou faux les phrases suivantes a) En preacutesence de BBT la solution de cendre prend la couleur bleue b) Les proprieacuteteacutes basiques de la soude sont dues aux ions Na+ c) Le cuivre et les ions hydroxyde forment un preacutecipiteacute bleu d) En meacutelangeant une solution de sulfate de zinc avec un tregraves gros excegraves de soude on obtient une solution e) En preacutesence de BBT le meacutelange formeacute de 1 mL dacide chlorhydrique deacutecimolaire et de 10 mL de soude molaire est bleu 3 Recopier les propositions justes et corriger celles qui sont fausses a) En meacutelangeant une solution de nitrate de cuivre et une solution de chlorure dhydrogegravene on obtient un preacutecipiteacute bleu dhydroxyde de cuivre b) Pour preacuteparer 1L de solution de soude agrave 01 molL-1 (deacutecimolaire) Abdoulaye pegravese 04g dhydroxyde de sodium exempt dhumiditeacute Il les introduit dans une fiole jaugeacutee de 1 L et complegravete jusquau trait de jauge avec de leau distilleacutee c) En meacutelangeant une solution de sulfate de fer (III) et une solution dammoniaque on obtient un preacutecipiteacute vert dhydroxyde de fer (III) d) En introduisant un excegraves de sulfate de zinc dans une solution dilueacutee de kheacutemeacute on obtient un abondant preacutecipiteacute blanc La solution de kheacutemeacute contient donc des ions OH- qui forment avec les ions Zn(II) un preacutecipiteacute de formule Zn(OH)2 e) En preacutesence de pheacutenolphtaleacuteine le liquide de batterie prend une coloration violette Si on ajoute 10 mL de solution de kheacutemeacute concentreacutee agrave 1 mL de liquide de batterie dilueacute en preacutesence de pheacutenolphtaleacuteine on obtient une solution incolore Exercice2

3- Votre professeur vous donne deux flacons A et B sans eacutetiquette contenant des solutions incolores et vous demande de les reconnaicirctre Pour cela il vous fait reacutealiser les tests suivants a) Donner le nom de la solution A en expliquant comment vous ecirctes arriveacute agrave cette conclusion

b) Donner le nom de la solution B en expliquant comment vous ecirctes arriveacute agrave cette conclusion 4- Sur les marcheacutes du Seacuteneacutegal on trouve un produit appeleacute kheacutemeacute Il se preacutesente sous la forme deacutecailles blanches et

est fortement corrosif Il est utiliseacute pour fabriquer du savon et comme produit de nettoyage a) Vous voulez preacuteparer 500 mL de solution aqueuse agrave 4 gL-1 de kheacutemeacute (solution A) Encadrer parmi la liste dappareils suivants ceux qui vous seront neacutecessaires balance ndash pipette de 5 mL ndash ballon rond de 500 mL ndash fiole jaugeacutee de 05L ndash entonnoir ndash pissette ndash fiole jaugeacutee de 100mL ndash gants de protection ndash spatule ndash eacuteprouvette gradueacutee de 1 L Deacutecrivez le mode opeacuteratoire de la dissolution b) Le marchand affirme que le kheacutemeacute est de la soude Proposez deux tests qui vont vous permettre de veacuterifier cette affirmation

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c) En supposant que laffirmation du marchand est vraie calculer la concentration molaire de la solution A d) Pour veacuterifier si le kheacutemeacute est de lhydroxyde de sodium pur Michel propose dintroduire assez de solution de sulfate de cuivre pour preacutecipiter tous les ions OH- contenus dans 100 mL de solution A puis de peser le preacutecipiteacute sec - Ecrire leacutequation bilan traduisant la reacuteaction de preacutecipitation - La masse de preacutecipiteacute obtenue apregraves filtration et seacutechage est m = 035 g Le kheacutemeacute est-il de lhydroxyde de sodium pur 3- Au cours dun repas Marcel affirme que le jus de bissap blanc quil est en train de boire est plus acide que le jus de tamarin que boit Demba Demba nest pas daccord Pour trancher ce diffeacuterend ils amegravenent les deux solutions au laboratoire et procegravedent au test suivant - Ils introduisent 50 mL de bissap blanc dans un beacutecher A et 50 mL de jus tamarin dans un beacutecher B Ils ajoutent 5 gouttes de BBT et 50 mL de solution de soude dilueacutee La solution contenue dans le beacutecher A se colore en vert alors que la solution contenue dans le beacutecher B se colore en bleu Ils en concluent que Marcel avait raison Justifier cette affirmation Donneacutees Masses molaires en gmol-1 H 1 - O 16 - Na 23 - Cu 635 Exercice3 On meacutelange -100mldrsquoune solution de soude 10-2molL-1 -et 200ml de solution drsquohydroxyde de calcium 10-3molL-1 Faites lrsquoinventaire des diffeacuterentes espegraveces en solution calculer les concentrations molaires respectives Exercice 4 On dispose de 5 mL drsquoune solution de potasse KOH Elle renferme en masse 25 de potasse pure Sa densiteacute par rapport agrave lrsquoeau est d = 13

1) Calculer la concentration molaire C de la solution On dilue la solution preacuteceacutedente agrave 15 litre Calculer la concentration molaire Crsquo de la nouvelle solution

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NOTION DE PH INDICATEURS COLORES

Exercice 1 Deacuteterminer les pH des solutions suivantes a) Acide chlorhydrique de concentration 210-2 molL-1 b) Acide nitrique de concentration 4510-3 molL-1 c) Soude de concentration 510-2 molL-1 d) Potasse de concentration 3110-4 molL-1 Les solutions sont prises agrave 25oC Exercice 2 La concentration des ions hydroxyde dans une solution aqueuse est eacutegale agrave 10-4molL-1 Calculer 1) La concentration des ions hydronium 2) Le pH de cette solution 3) Quelle est la couleur prise dans cette solution par - le BBT - la pheacutenolphtaleacuteine - lrsquoheacutelianthine Exercice 3 On dispose drsquoune solution de soude ( Na + + HO ndash ) de concentration de pH = 12 1 Calculer 11la concentration des ions oxonium 12 la concentration des ions hydroxyde 2 On veut diluer cette solution pour obtenir une solution agrave pH = 11 Pour cela on prend un volume v1 = 50 mL de la solution concentreacute et on ajoute de lrsquoeau Quel volume drsquoeau faut-il ajouter Exercice 4 Les questions sont indeacutependantes 1 A 60degC le pH de lrsquoeau pure est 65 Calculer les concentrations des ions hydronium et hydroxyde agrave cette tempeacuterature Calculer le produit ionique de lrsquoeau agrave cette tempeacuterature

2 A 50degC le produit ionique de lrsquoeau est 5610-14 Trouver agrave cette tempeacuterature le pH de lrsquoeau pure Exercice 5 Les questions sont indeacutependantes 1 A la tempeacuterature de 37 degC le pK e est eacutegal agrave 1372 a) Quel est le pH drsquoune solution neutre agrave cette tempeacuterature b) Un sang de pH eacutegal agrave 739 est-il neutre 2 A 10cm3 drsquoune solution de chlorure drsquohydrogegravene on ajoute 40cm3 drsquoeau et on obtient alors une solution de pH=27 Quelle est la concentration de la solution de chlorure drsquohydrogegravene initiale 3 on meacutelange 20cm3 drsquoune solution chlorhydrique de pH=31 avec 10cm3 de solution chlorhydrique de pH=23 Deacuteterminer le pH du meacutelange obtenu Exercice 6 Pour eacutevaluer le pH dune solution aqueuse (S) on effectue divers preacutelegravevements agrave lrsquoaide de beacutechers On ajoute ensuite dans chacun des beacutechers un indicateur coloreacute On obtient les reacutesultats suivants

Heacutelianthine Bleu de bromocreacutesol

Bleu de bromothymol

rouge de meacutethyle

couleur de la solution orange vert jaune orange

1) Evaluer le pH de la solution (S) en utilisant les reacutesultats ci-dessus et le tableau suivant

Indicateur Teinte Zone de virage Teinte

Heacutelianthine rouge 31 - 44 jaune

Bleu de bromocreacutesol jaune 38 - 54 bleu

Bleu de bromothymol jaune 60 ndash 76 bleu

rouge de meacutethyle rouge 42 ndash 62 jaune

2) Lrsquoutilisation de lrsquoun des indicateurs coloreacutes est superflue Quel est cet indicateur Expliquer 3) Apregraves deacutetermination du pH de la solution agrave lrsquoaide drsquoun pH-megravetre on calcule la valeur de la concentration en ions hydroxyde On trouve [OH-] = 210-10 molL-1 Quelle est la valeur mesureacutee du pH de la solution (S) Cette valeur est-elle en accord avec le reacutesultat obtenu agrave lrsquoaide des indicateurs coloreacutes

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hp 42

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IA RUFISQUE LYCEE DE KOUNOUNE

DEVOIR Ndeg1 DE

SCIENCES PHYSIQUES

Classe 2nde S 20152016

Dureacutee 2 heures

Prof MDiagne

Email diagnensisyahoofr

Exercice1 (6pts)

1) On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant 20g drsquohydrogegravene et 200g drsquooxygegravene apregraves

jaillissement de lrsquoeacutetincelle et refroidissement

c) Quelles sont la nature et la masse du gaz restant (2pts) d) Quelle est la masse drsquoeau obtenue (1pt)

2) a) Calculer le volume drsquohydrogegravene neacutecessaire pour faire disparaicirctre 200ml drsquooxygegravene (1pt)

b) Si le meacutelange srsquoeffectue dans les proportions ougrave VH=2VO exprimer le volume du meacutelange gazeux

en fonction du volume de dihydrogegravene (1pt)

c) calculer le volume de ce meacutelange gazeux (1pt)

Exercice2 (8pts)

Lrsquoenregistrement 1 ci-dessous repreacutesente dans le reacutefeacuterentiel terrestre les positions Ei drsquoun enfant en

rollers sur un tremplin Ces positions sont inscrites agrave intervalles de temps eacutegaux = 020 s agrave lrsquoeacutechelle 120783

120784

1- Sans effectuer de calculs quel est le qualificatif (rectiligne circulaire ou curviligne) que lrsquoon peut attribuer aux diffeacuterentes portions de trajectoire prise successivement par le mobile Justifier la reacuteponse (15pt)

2- Entre quels points le mouvement est-il rectiligne uniforme Calculer alors sa vitesse Repreacutesenter le

vecteur vitesse instantaneacute en 119959ሬሬԦ120783120782 en E10 (25pt= 05 +1+1) 3- Calculer sa vitesse moyenne entre E0 et E6 (1pt) 4- Deacuteterminer les valeurs de 119959120785 et 119959120783120790 vitesses instantaneacutees du point E aux instants t3 et t18 Repreacutesenter

les vecteurs vitesse 119959ሬሬԦ120785 et 119959ሬሬԦ120783120790 (3pts)

NB Repreacutesenter ces vecteurs vitesse en utilisant comme eacutechelle 1 cm 2 ms-1

Exercice3 (6pts)

Un disque horizontal tourne autour drsquoun axe vertical ∆ passant par son centre O Une petite lampe dont

le filament est quasi ponctuel est fixeacute sur le disque agrave la distance d=25cm du centre Elle eacutemet des

eacuteclairs tregraves brefs seacutepareacutes par des intervalles de temps eacutegaux τ =002s La figure suivante

(lrsquoenregistrement 2) reproduit la photographie des positions successives L1 L 2 helliphellip de la lampe au cours

de son mouvement agrave lrsquoeacutechelle120783

120783120782

1) Quelle est la nature du mouvement de la lampe (05pt) 2) Deacutefinir la peacuteriode et la freacutequence (1pt) 3) Calculer la peacuteriode la freacutequence et la vitesse angulaire de rotation du disque (15pt) 4) Quelle est la vitesse de la lampe (1pt)

5) Dessiner le vecteur vitesse de la lampe aux points L1 L5 et L8 en prenant pour eacutechelle 1cm rarr 1ms (15pt) Le vecteur vitesse est-il constant au cours du mouvement (05pt)

hp 43

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Document agrave rendre avec la copie

Classe 2nde S

Preacutenom(s) Nom

Lrsquoenregistrement 1

Lrsquoenregistrement 2

hp 44

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LYCEE TAMBA COMMUNE Anneacutee scolaire 2011-2012 Classes 2nde SA 2nde SB et 2nde SC Prof MDIAGNE-MCOULIBALY

DEVOIR DE SCIENCES PHYSIQUES NdegI IDU PREMIER SEMESTRE

Exercice1 1-1 Donner la structure eacutelectronique la formule eacutelectronique et le scheacutema de Lewis

des eacuteleacutements suivants F(Z=9) Na(Z=11) Mg(Z=12) Ca (Z=20) 1-2 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode du tableau de classification appartient chaque eacuteleacutement

1-3 Quels ions ont ndashils tendance agrave donner Exercice2

Soit 119927120783120787120785120785 un noyau de lrsquoatome de phosphore

2-1 Deacuteterminer le nombre de protons de neutrons et drsquoeacutelectrons de lrsquoatome

2-2 Calculer la masse du noyau et celle de lrsquoatome Faire la comparaison 2-3 Quelle est la charge de lrsquoatome 2-4 Quelle est la charge du noyau

2-5 Donner la formule eacutelectronique du phosphore son scheacutema de Lewis et sa place dans le tableau de classification peacuteriodique

Donneacutees mpasympmnasymp167 10-27kg=1u meacute=91 10-31kg e=charge eacuteleacutementaire=1610-

19C Exercice3

Une bille de poids P = 50N est maintenue en eacutequilibre le long drsquoun plan inclineacute drsquoun angle α = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontal agrave lrsquoaide drsquoun fil (voir figure)

3-1 Faire le bilan des forces qui srsquoexercent sur la bille

3-2 Repreacutesenter ces forces sans tenir compte de lrsquoordre de

Grandeur On preacutecisera si la force consideacutereacutee est une

force de contact ou agrave distance

3-3 En choisissant un repegravere orthonormeacute dont lrsquoaxe xrsquox est

parallegravele au plan inclineacute et orienteacute vers le haut et un axe yrsquoy orienteacute aussi vers le haut deacuteterminer les coordonneacutees

de chaque force dans ce repegravere

3-4 Sachant que la somme vectorielle de ces forces est nulle Calculer alors lrsquointensiteacute de

la tension du fil et de la reacuteaction du plan

hp 45

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3-5 Quelles sont les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par la bille sur le plan inclineacute

Repreacutesenter cette force sur un autre scheacutema Exercice4

Dans le repegravere (O119946Ԧ119947Ԧ) sont repreacutesenteacutees des forces 119917ሬሬԦ1 119917ሬሬԦ2et 119917ሬሬԦ 3 avec F1=10N F2=15N

et F3=20N 4-1 Deacuteterminer les coordonneacutees de chaque force

4-2 En deacuteduire les coordonneacutees de 119917ሬሬԦ reacutesultante des trois forces On donne 120630=30deg y

119917ሬሬԦ2 120630 119946Ԧ

xrsquo 119947Ԧ 119917ሬሬԦ1 x

119917ሬሬԦ 3

Complexe Islamique Daroul Imane 20162017 Dureacutee 3H

Prof MDiagne

2nde S

COMPOSITION DE SCIENCES PHYSIQUES DU 1ER SEMESTRE CHIMIE (8points)

Exercice1 (5pts) Donneeacute mpasymp 119950n= 16710-27kg meacute=9110-31kg

Soit deux espegraveces chimiques repreacutesenteacutees par 119935119937120783119912120783

1 et 119935119937120784119912120784

2

1- La charge eacutelectrique du noyau X1 est eacutegale agrave 19210-18C 11 Deacuteterminer la valeur du numeacutero atomique Z1 de lrsquoespegravece X1

12 La masse du noyau de X1 est eacutegale agrave 400810-26kg Deacuteterminer le nombre de masse de A1 de lrsquoespegravece X1 En deacuteduire le nombre de neutrons N1 qursquoil contient

2- Sachant que X2 est isotope de X1 et que le nombre de neutron N2 de lrsquoespegravece X2 est tel que N2=N1 +2 Exprimer le nombre de masse A2 en fonction de N1 et de Z1 puis calculer A2

3- Etablir la formule eacutelectronique de lrsquoeacuteleacutement X2 dans quelle peacuteriode et dans quelle colonne de la classification se trouve lrsquoeacuteleacutement correspondant identifier lrsquoeacuteleacutement par

son symbole et son nom Exercice2 (3pts)

1) Ecrire les formules de Lewis des atomes suivants hydrogegravene (Z=1) carbone(Z=6)

oxygegravene(Z=8) chlore(Z=17) et soufre(Z=16) 2) Ecrire les formules de Lewis puis les formules deacuteveloppeacutees des composeacutes suivants

H2O2 H2SO4 H2CO3 PCl3 C3H6 3) Compleacuteter le tableau suivant

Nom du composeacute Formule ionique Formule statistique

Carbonate de helliphelliphellip (2Li+ + 119914119926120785120784minus)

Sulfate drsquoammonium

Phosphate de helliphelliphellip Ca3(PO4)2

( Al3+ + 3Cl-)

Oxyde de magneacutesium

Physique (12points)

hp 46

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Exercice1 (4 pts) Un solide (S) de poids P=5N accrocheacute comprime un ressort de raideur k=100Nm

repose sans frottement sur une table inclineacute drsquoun angle 120514 =30deg par rapport agrave lrsquohorizontale La direction du ressort du ressort est parallegravele au plan inclineacute

1) Repreacutesenter les forces suivantes (15pt)

a) La reacuteaction 119825ሬሬԦ que la table exerce sur lrsquoobjet

b) La tension 119827ሬሬԦ que le ressort exerce sur lrsquoobjet

c) Le poids 119823ሬሬԦ que la terre exerce sur lrsquoobjet

2) Sachant que 119823ሬሬԦ + 119827ሬሬԦ + 119825ሬሬԦ =119822ሬሬԦ deacuteterminer les intensiteacutes de 119827ሬሬԦ et de 119825ሬሬԦ (2 pts) 3) En deacuteduire lrsquoallongement x du ressort (05 pt)

Exercice 2(4pts)

On eacutetalonne un ressort agrave lrsquoaide de diffeacuterentes masses marqueacutees On note l O la longueur agrave vide du ressort On dresse le tableau ci-dessous m(g) 150 300 550 700 900

l (cm) 12 20 32 42 52

1) Repreacutesenter la courbe P=f(l) en prenant g=10Nkg (1pt)

Echelle En abscisse 1cm pour l =4cm En ordonneacutee 1cm pour 05N 2) En deacuteduire une relation entre P et l (1pt)

3) Deacuteterminer la longueur agrave vide du ressort et sa constante de raideur k (1pt) 4) Quelle doit ecirctre la longueur du ressort pour une masse m=490g en deacuteduire

lrsquoallongement correspondant (1pt)

Exercice 3(4pts) Une table agrave coussin drsquoair permet drsquoeacutetudier le mouvement drsquoun solide

On a repreacutesenteacute ci-dessous les traceacutes donneacutes par deux solides A et B en mouvement sur la table La dureacutee seacuteparant deux points conseacutecutifs est de 10ms

Voici agrave lrsquoeacutechelle 120783

120783120782 la repreacutesentation des enregistrements

1) Indiquer pour chaque essai la nature du mouvement du solide Justifier (1pt) 2) Calculer la vitesse du solide A en ms arrondi agrave 001pregraves (1pt) 3) Le solide B se deacuteplace de B0 agrave B5

a) Calculer la vitesse moyenne entre B2 et B3 (1pt) b) Deacuteterminer les caracteacuteristiques du vecteur vitesse instantaneacutee du solide B au point B4

(1pt)

hp 47

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Fin de sujet

Complexe islamique Daroul Imane Anneacutee Scolaire 2016 - 2017

MDIAGNE 120784119951119941 119930

DEVOIR 1 DE SCIENCES PHYSIQUES ( SEMESTRE 2 02 HEURES)

EXERCICE 1 (5points)

On dispose drsquoune masse de 258g de fer que lrsquoon fait brucircler dans un flacon de dioxygegravene dont le volume

est 500cm3 Il se forme alors de lrsquooxyde magneacutetique de fer( Fe3O4 )

La masse volumique du dioxygegravene est eacutegale agrave 12gL-1 dans les conditions de lrsquoexpeacuterience

1- Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction

2- Dresser le tableau drsquoavancement permettant drsquoeacutetudier la transformation

3- Deacuteterminer lrsquoavancement maximale xmax Quel est reacuteactif utiliseacute en deacutefaut

4- Calculer la masse de lrsquooxyde magneacutetique de fer formeacutee

5- Quelle est la masse restante du reacuteactif en excegraves

6- En reacutealiteacute il se forme une masse m2=2g de lrsquooxyde magneacutetique de fer Calculer le rendement η de

cette reacuteaction M(Fe)=56gmol-1

Exercice2 (3points)

Equilibrer les eacutequations suivantes

a) NH3 + O2 rarr NO + H2O

b) CO + Fe3O4 rarr CO2 + Fe

c) Fe + H3O+ Fe2+ + H2 + H2O

hp 48

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d) CnH2n + O2 rarr CO2 + H2O

Exercice3 (6points)

Une tension parallegravele au plan inclineacute est appliqueacutee en

A sur la circonfeacuterence dun disque de masse M = 4 kg

et de rayon R = 10 cm Si le disque roule sans glisser

autour de I (point de contact entre le plan inclineacute et le

disque)

1- En appliquant le theacuteoregraveme des moments quelle

doit ecirctre la valeur de la tension dans la corde

on donne g=10Nkg

2- Donner les caracteacuteristiques de 119929ሬሬԦ au point I

Exercice4 (6points)

Une poutre OC de poids P=100 N et de longueur L

supporte une charge de Prsquo=300 N agrave son extreacutemiteacute droite

en C Un cacircble AB relieacute agrave un mur maintient la poutre en

eacutequilibre

(a) En appliquant le theacuteoregraveme des moments quelle doit

ecirctre la tension dans le cacircble (axe est en O)

(b) Quelles sont les composantes (horizontale et verticale) de la force exerceacutee par le mur sur la

poutre

PRENOM NOM COMPLEXE ISLAMIQUE DAROUL IMANE CLASSE 2S

Juillet 2017 Dureacutee 3 h 30 Prof MDiagne

C O M P O S I T I O N N deg 2 d e S P

TOUT DOCUMENT INTERDIT Lrsquousage de calculatrices scientifiques agrave meacutemoire est autoriseacute

Les reacutesultats numeacuteriques doivent ecirctre preacuteceacutedeacutes drsquoun calcul litteacuteral La preacutesentation et la reacutedaction font partie du sujet et interviennent dans la notation

CHIMIE

Exercice 1 sur 4 points On reacutealise un meacutelange drsquooxyde de fer Fe2O3 et de poudre drsquoaluminium puis on deacuteclenche la reacuteaction on obtient du fer Fe et de lrsquooxyde drsquoaluminium Al2O3

1 Ecrire et eacutequilibrer lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction (05 point) 2 Quelles masses drsquooxyde de fer et drsquoaluminium pris en proportions stœchiomeacutetriques faut-il meacutelanger pour obtenir 196 g de fer (1 point) 3 On fait reacuteagir 200 g drsquooxyde de fer et 85 g drsquoaluminium 31 Quel est le reacuteactif limitant Justifier (1 point) 32 Calculer les masses des produits formeacutes et du reacuteactif restant (15 point) Donneacutees Masses molaires atomiques en gmol Fe 56 O 16 Al 27 Exercice 2 sur 4 points

hp 49

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Une solution A de volume VA=05L contient 012 mol de nitrate de sodium (NaNO3)Une solution B de volume VB=15L a eacuteteacute obtenue par dissolution dans lrsquoeau de 492 g de nitrate de calcium solide ionique de formule Ca(NO3)2 1 Calculer la concentration molaire de la solution A (05 point) 2 Calculer la concentration molaire de la solution B (05 point) 3 Ecrire les diffeacuterentes eacutequations de dissolution (1 point) 4 On meacutelange dans une fiole jaugeacutee 10cm3 de la solution A et 20cm3 de la solution B et on complegravete avec de lrsquoeau jusqursquoagrave ce que le volume total soit de 100cm3

41 Calculer la concentration molaire de chacun des ions preacutesents dans le meacutelange (15 point) 42 Veacuterifier la neutraliteacute eacutelectrique du meacutelange (05 point) Donneacutees Masses molaires atomiques en gmol Na 23 O 16 S 32 Ca 40 N 14

PHYSIQUE Exercice 1 sur 35 points Une tige homogegravene OA de masse m=100g de longueur l peux tourner dans un plan vertical autour drsquoun axe

horizontal (∆) passant par O un fil accrocheacute en un point B tel que BA = 120783

120785 OA exerce sur la tige une tension T

horizontale lrsquoeacutequilibre la tige forme un angle α=45deg avec la verticale

1 Repreacutesenter toutes les forces qui srsquoexercent sur la tige (075 points) 2 Calculer la tension du fil (15 points) 3 Deacuteterminer les caracteacuteristiques de la reacuteaction de lrsquoaxe en O sur la tige (125 points)

Exercice 2 sur 3 points On considegravere le circuit eacutelectrique ci-dessous On donne I = 15 A I1= 05 A I3 = 04 A et I5 = 06 A

11 Deacuteterminer les intensiteacutes I2 I4 I6 I7 I8 (125 points) 12 Quel est le nombre drsquoeacutelectrons fourni par le geacuteneacuterateur en une seconde (025 point) 2 On place un ampegraveremegravetre dans le circuit pour mesurer lrsquointensiteacute du courant principal I Sachant que lrsquoampegraveremegravetre

de classe 15 comportent 150 divisions et possegravede les calibres suivants 05A 1A 2A et 5A 21 Quel est le calibre le mieux adapteacute pour la mesure de lrsquointensiteacute du courant principal Justifier(05 point) 22 Trouver la lecture correspondante (05 point) 23 Calculer lrsquoincertitude absolue ΔI et lrsquoincertitude relative (05 point)

Exercice 3 sur 55 points Partie A

hp 50

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Dans une partie de circuit repreacutesenteacute ci-dessous on a mesureacute les tensions suivantes UAB = 20 V UAC = 60 V UAE = 48 V et UAD = 80 V 1 Preacuteciser sur le scheacutema le branchement et les bornes du voltmegravetre pour mesure la tension UAC 2 Le multimegravetre utiliseacute possegravede plusieurs calibre 1 000 V 200 V 20 V 2 V et 200 mV Quel est le calibre le mieux adapteacute agrave la mesure de UAC 3 Repreacutesenter les flegraveches correspondant aux tensions UAC et UAE 4 Calculer la valeur des tensions UBC UBE UDE UCD et UEC Partie B

1- Un geacuteneacuterateur est relieacute agrave la voie A de lrsquooscilloscope On visualise quelques oscillogrammes (voir ci-dessous) Faire correspondre le nom du geacuteneacuterateur utiliseacute (pile geacuteneacuterateur de tension sinusoiumldale geacuteneacuterateur de tension alternative)

2- Pour chaque oscillogramme deacuteterminer la valeur de la tension maximale du geacuteneacuterateur 3- Pour chaque oscillogramme donner la peacuteriode T apregraves lrsquoavoir deacutefinie et calculer la freacutequence

hp 51

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Page 15: D’EVALUATIONS SECONDE S - e-monsite

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PHENOMENES DrsquoELECTRISATION ndash GENERALITES SUR LE COURANT

ELECTRIQUE

Exercice 1 Cinq corps eacutelectriquement chargeacutes A repousse B C attire D E attire D et D repousse B Sachant que E est neacutegatif en deacuteduire le signe des charges des autres corps Exercice 2 Un pendule eacutelectrostatique est constitueacute drsquoune petite sphegravere leacutegegravere meacutetalliseacutee suspendue agrave un fil On touche cette sphegravere avec un bacircton drsquoeacutebonite frotteacute avec une peau de chat Que va-t-on observer Pourquoi Ces observations seront-elles diffeacuterentes si on touche la sphegravere avec un bacircton de verre frotteacute avec un chiffon de laine Exercice 3 Deux boules de pendules eacutelectrostatiques identiques A et B se touchent au repos On eacutecarte leacutegegraverement les deux boules lrsquoune de lrsquoautre A avec une charge +2q et B avec une charge ndash q On lacircche les deux boules Que va-t-il se passer Faire une description agrave lrsquoaide de scheacutemas Quelle sera la charge prise par chacune des deux boules Exercice 4

1) Un corps porte une charge de +108 C Possegravede-t-il un deacutefaut ou un excegraves drsquoeacutelectrons Calculer le nombre drsquoeacutelectrons correspondants

2) Une boule de sureau porte une charge de ndash 10-9 C Possegravede-t-il un deacutefaut ou un excegraves drsquoeacutelectrons Calculer le nombre drsquoeacutelectrons correspondant

3) Un corps possegravede une charge de +210-8 C Quel est le nombre drsquoeacutelectrons qursquoil faut lui apporter pour neutraliser sa charge Exercice 5 On charge par frottement seacutepareacutement

Une baguette de verre qui porte alors la charge q1 = 210-13 C

Une regravegle en plastique qui porte alors la charge q2 = ndash 910-13 C

On reacutealise le contact entre les zones eacutelectriseacutees de la baguette et de la regravegle Calculer la charge eacutelectrique de lrsquoensemble regravegle baguette et preacuteciser le sens dans lequel srsquoest fait le transfert Exercice 6 Trois sphegraveres conductrices identiques A B et C portent les charges eacutelectriques respectives qA = q qB = ndash2q et qC = 210-6C

1) On rapproche A et B elles srsquoattirent lorsqursquoelles sont suffisamment proches entrent en contact puis se repoussent Calculer en fonction de q les charges qrsquoA et qrsquoB porteacutees par les deux sphegraveres apregraves contact et reacutepulsion

2) On observe que la sphegravere B (portant la charge qrsquoB) attire alors la sphegravere C puis entre en contact entre elle On nrsquoobserve alors ni attraction ni reacutepulsion entre B et C apregraves le contact En deacuteduire la valeur et le signe de chacune des charges qrsquoA qrsquoB qA et qB Exercice 7 On considegravere un circuit eacutelectrique parcouru par un courant continu

1) Calculer lrsquointensiteacute du courant eacutelectrique continu correspondant au transfert de la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q = 45C agrave travers une section de ce circuit pendant la dureacutee t = 15

2) Calculer la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q transporteacutee agrave travers une section de ce circuit par un courant continu drsquointensiteacute I = 10A pendant une dureacutee t = 2min En deacuteduire le nombre drsquoeacutelectrons correspondants Exercice 8 Le filament drsquoun tube agrave faisceau drsquoeacutelectrons eacutemet agrave une certaine condition 751016 eacutelectrons par seconde

1) Quel est le sens du courant dans le tube

2) Calculer la charge q1 eacutemise par le filament en une seconde Lrsquoexprimer en en Coulomb puis en milli coulomb

3) Calculer la charge q2 eacutemise par le filament en 5 min Lrsquoexprimer en Coulomb et en micro coulomb et en pico coulomb

Exercice 9 Faire le scheacutema du circuit eacutelectrique permettant de reacutealiser lrsquoeacutelectrolyse drsquoune solution aqueuse de soude Indiquer sur ce scheacutema

le sens du courant le sens du deacuteplacement des porteurs de charge dans les

fils de jonction

le sens du deacuteplacement des porteurs de charge dans lrsquoeacutelectrolyte NB la solution de soude contient les ions Na+ et OH- Exercice 10

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Lrsquoeacutelectrolyseur de la figure contient une solution aqueuse de chlorure de sodium Les ions chlorure se dirigent vers lrsquoeacutelectrode B En deacuteduire le sens du deacuteplacement des ions Na+ dans la solution celui du deacuteplacement des eacutelectrons dans la lampe et les fils de jonction le signe des pocircles du geacuteneacuterateur G

INTENSITE DU COURANT ELECTRIQUE

Exercice 1 Compleacutetez Le courant eacutelectrique est un des porteurs de charge Dans un meacutetal les porteurs de charges sont Dans un eacutelectrolyte les porteurs de charges sont Lintensiteacute du courant eacutelectrique sexprime en et se mesure agrave laide dun Lintensiteacute du courant eacutelectrique est en tout point dun circuit seacuterie Dans un circuit avec deacuterivation la des intensiteacutes des courants arrivant agrave un noeud est eacutegale agrave la des intensiteacutes des courants en repartant Exercice 2 Un conducteur cylindrique a une section s = 1 mmsup2 il comporte n=1022 eacutelectrons de conduction par cm3

1 Combien y a-t-il drsquoeacutelectrons dans 01 cm de fil 2 sachant que ces eacutelectrons se deacuteplacent agrave la vitesse v=01 cms combien y a-t-il drsquoeacutelectrons qui traversent une section

du fil en une seconde 3 E deacuteduire lrsquointensiteacute du courant eacutelectrique correspondant

Exercice 3 On dispose drsquoun ampegraveremegravetre posseacutedant 4 calibres 100 mA 1A 2A 5A dont le cadran comporte 100 graduations

1 Sur quelle graduation srsquoarrecircte lrsquoaiguille si lrsquointensiteacute agrave mesurer vaut 15A lrsquoampegraveremegravetre eacutetant sur le calibre 2A puis sur le calibre 5A

2 supposons que lrsquoaiguille srsquoarrecircte sur la graduation n = 45 sur le calibre 2A Sur quelle graduation srsquoarrecircterait-elle sur les autres calibres Conclure Exercice 4 Un ampegraveremegravetre de classe 2 utiliseacute sur un calibre 300 mA et comportant 150 division mesure lrsquointensiteacute drsquoun courant continue Lrsquoaiguille se fixe sur la graduation 120

1 Donner lrsquointensiteacute du courant 2 Donner lrsquoincertitude relative de la mesure Preacutesenter le reacutesultat de la mesure 3 lrsquointensiteacute varie lrsquoaiguille se fixe sur la graduation 21 Reacutepondre aux mecircmes questions Comparer la preacutecision des deux

mesures et conclure Exercice 5 On considegravere le circuit suivant On donne I = 4A I3 = I1 I4 = 3I5 I2 = 2I1

1 Indiquer le sens conventionnel du courant dans chaque branche Calculer les intensiteacutes I1 I2 I3 I4 et I5

2 On utilise un ampegraveremegravetre pour mesurer lrsquointensiteacute du courant deacutelivreacute par le geacuteneacuterateur

a Placer correctement lrsquoampegraveremegravetre en indiquant correctement les polariteacutes

b Le calibre utiliseacute est de 5A et lrsquoeacutechelle de lecture compte 100 divisions Devant quelle division lrsquoaiguille srsquoest immobiliseacutee c Lrsquoampegraveremegravetre est de classe 15 calculer lrsquoincertitude absolue ∆I et lrsquoincertitude relative ∆II

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3 Peut-on utiliser le calibre 2A Pourquoi Exercice 6 les parties A et B sont indeacutependantes Partie A On dispose drsquoun ampegraveremegravetre dont la graduation comporte 150 divisions et posseacutedant les calibres 10mA 30mA 100mA 300mA 1A et 3A Brancheacute en circuit sur le calibre 300mA on constate que lrsquoaiguille deacutevie jusqursquoagrave la graduation 25

1) Quelle est lrsquointensiteacute du courant 2) Sur quels autres calibres peut-on faire la mesure preacuteceacutedente 3) Sur quel calibre obtiendra-t-on la mesure la plus preacutecise

Partie B On considegravere le circuit ci-contre comportant un geacuteneacuterateur et huit dipocircles On donne I = 1A I1 = 09A I4 = 02A I8 = 03A et e = 1610-19C

1) Indiquer les sens des courants dans les diffeacuterentes branches 2) Deacuteterminer les intensiteacutes des courants qui circulent dans les

autres dipocircles Calculer la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q dans le dipocircle FC pendant

une dureacutee t = 2min En deacuteduire le nombre drsquoeacutelectrons

correspondants

Exercice 7

On donne le circuit ci-dessous

1-)Preacuteciser les nœuds du circuit

2- ) On donne I1=060A I2=0 20A I3=013A

Deacuteterminer la valeur de lrsquointensiteacute et le sens des courants dans les dipocircles

D4 D5 et D6

Exercice 8

On donne le circuit ci-dessous

1-)Nommer les diffeacuterents nœuds du circuit

2- ) On donne I1=820A I2=24A I3=3 60A I4=160A

Deacuteterminer les intensiteacutes et des courants qui circulent dans les

dipocircles D5 D6 et D7

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TENSION ELECTRIQUE

Exercice 1 Pour la portion de circuit ABC on donne les tensions UAC = 123V UCB = ndash 96V 1) Calculer la tension UAB 2) Un voltmegravetre possegravede les calibres suivants 1V 3V et 10V Son

cadran est gradueacute en 150 divisions Sur quel calibre doit-on lrsquoutiliser pour mesurer la tension UAB Faire un scheacutema en montrant comment ses bornes (+) et (-) doivent ecirctre brancheacutees

3) Sur quelle graduation lrsquoaiguille de lrsquoappareil srsquoimmobilise-t-elle dans les conditions drsquoutilisations optimales Exercice 2

Exercice 3 Le montage ci-contre estmiddot constitueacute de dipocircles reacutecepteurs ou geacuteneacuterateurs On donne les tensions UBC= 3V et UCD= -6V Caiculer les tensions UBA UAC UDA Le dipocircle D4 est une lampe peut-elle fonctionner

Exercice 4 On donne UBG = 10V UCD = 4V 1) Calculer les tensions UCF UFD UDE et UAH 2) Indiquer les nœuds du circuit le sens du courant dans chaque branche du

circuit sachant que AH est le seul dipocircle actif 3) Calculer les potentiels de tous les points du circuit

Exercice 5 Un voltmegravetre et un oscilloscope sont brancheacutes aux bornes drsquoun dipocircle parcouru par un courant Le spot deacutevie de 6 divisions vers le haut pour le branchement (B A) harr (y yrsquo) 1) Le voltmegravetre nrsquoest pas agrave zeacutero central Indiquer sur le scheacutema la borne positive

(+) ou borne drsquoentreacutee du voltmegravetre Quel est le sens du courant dans le dipocircle (AB)

2) Le voltmegravetre possegravede les calibres 3V 1V 03V et un cadran de 150 divisions utiliseacute sur le calibre 3V la deacuteviation de lrsquoaiguille est de 30

2-1 Deacuteterminer la valeur de UAB et UBA 2-2 Quel est le calibre le plus adapteacute Quelle serait la deacuteviation de lrsquoaiguille si

on utilisait ce calibre 3) Quelle serait la deacuteviation du spot si on avait UAB

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Exercice 6 1) Le balayage est positionneacute sur la valeur 05msdiv-1 et la sensibiliteacute

verticale sur 2Vdiv-1 Deacuteterminer la peacuteriode et la valeur maximale de la tension ci-dessous

2) Quelle est la freacutequence de cette tension 3) Quelle est la valeur efficace de cette tension

Exercice 7 1) Deacuteterminer la peacuteriode et la valeur maximale de la tension ci-contre 2) Quelle est la freacutequence de cette tension 3) Quelle est la valeur efficace de cette tension

Exercice 8 Donne la nature de chacune des tensions repreacutesenteacutees par les oscillogrammes A B C et D suivantes

Exercice 9 Soit la tension sinusoiumldale repreacutesenteacutee ci-contre LrsquoOscilloscope qui lrsquoa fourni est utiliseacute avec les reacuteglages suivants gain SV = 2 Vdiv-1 et balayage SH = 5 msdiv-1

1 Deacuteterminer la valeur maximale de la tension 2 Calculer la peacuteriode de cette tension En deacuteduire sa freacutequence

Exercice10

Dans chaque cas deacuteterminer la peacuteriode la freacutequence la valeur maximale et lintensiteacute efficace de la tension

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DIPOLES PASSIFS ndash DIPOLES ACTIFS

Exercice 1 On donne la portion de circuit ci-contre UAB = 6V R1 = 2Ω R2 = 18 Ω R3 = 2 Ω R4 = 4 Ω 1) Trouver la reacutesistance eacutequivalente entre A et B 2) Calculer les intensiteacutes du courant I I1 I2 I3 et I4

Exercice 2 On reacutealise le circuit suivant les bornes du dipocircle sont A et B On deacutetermine expeacuterimentalement lrsquointensiteacute i du courant qui traverse le dipocircle D et la tension entre ses bornes On obtient les reacutesultats suivants

iAB mA 10 25 40 62 80 100 120

uAB (V) 25 63 10 157 20 25 30

On inverse le dipocircle D on reprend des mesures analogues on obtient les reacutesultats suivants

1) Tracer la caracteacuteristique courant-tension du dipocircle D 2) Ce dipocircle est-il symeacutetrique Ce dipocircle est-il un reacutesistor Si oui

calculer sa reacutesistance 3) Ce dipocircle ne peut supporter sans risque de deacuteteacuterioration une intensiteacute supeacuterieure agrave 200mA quelle est la tension

maximale qursquoon peut appliquer entre ses bornes Exercice 3 Lrsquoeacutequation de la caracteacuteristique drsquoun reacutesistor de reacutesistance R est iAB = 25uAB iAB en ampegraveres et uAB en volt Le reacutesistor est constitueacute par un fil conducteur homogegravene cylindrique de longueur l = 157m de section s = 00314cm2 1) Trouver R 2) Trouver la reacutesistiviteacute de la substance qui constitue le reacutesistor

Exercice 4 On considegravere la portion de circuit ci-apregraves R1= frac12 R2 = 2 Ω R3= 075 Ω 1) Calculer la reacutesistance eacutequivalente au dipocircle AB 2) Trouver lrsquointensiteacute du courant qui traverse chaque dipocircle

Exercice 5 On donne le circuit suivant R1 = 200 Ω R2 = 270 Ω UAB = 6V (D) est une diode Sa caracteacuteristique est donneacutee ci-contre Trouver les intensiteacutes du courant dans les diffeacuterentes branches du circuit Exercice 6 On a deacutetermineacute expeacuterimentalement lrsquointensiteacute i du courant deacutebiteacute par un geacuteneacuterateur et la tension u aux bornes de ce mecircme geacuteneacuterateur Les reacutesultats sont consigneacutes ci-dessous

I(A) 23 19 15 1 05 0

U(V) 10 20 30 40 4 5 48

1) Repreacutesenter la caracteacuteristique i = f(u) correspondante 2) Sur quel domaine cette caracteacuteristique est-elle lineacuteaire 3) Donner lrsquoeacutequation de la caracteacuteristique de ce domaine 4) Comparer lrsquointensiteacute theacuteorique Ith et lrsquointensiteacute reacuteelle Ir du courant de court-circuit

Exxercice 7

iAB (mA) - 10 -40 -80 -120

uAB (V) -25 -10 -20 -30

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Exercice 8

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AMPLIFICATEUR OPERATIONNEL

Exercice 1 1) Rappeler les proprieacuteteacutes drsquoun amplificateur opeacuterationnel ideacuteal qui fonctionne en reacutegime lineacuteaire 2) Rappeler lrsquoexpression du facteur drsquoamplification drsquoun amplificateur inverseur agrave partir des tensions drsquoentreacutee Ue et

de sortie Us Exercice2 On considegravere le montage suivant avec deux amplificateurs opeacuterationnels ideacuteaux Exprimer Vs en fonction de R1 R2 R3 et I0 Exercice3 Lamplificateur est consideacutereacute comme parfait et fonctionne en reacutegime lineacuteaire Montrer que lintensiteacute du courant dans la branche AM est proportionnel agrave la diffeacuterence V2-V1 Exercice 3 On considegravere le circuit dans lequel G est une pile de feacutem 25V de reacutesistance interne r = 10Ω La valeur de la reacutesistance R est 500 Ω 1) Calculer la tension de sortie Us 2) Calculer lrsquointensiteacute du courant I qui traverse la reacutesistance et

preacuteciser son sens 3) Expliquer lrsquoexistence drsquoun courant de sortie sachant qursquoil nrsquoentre

aucun courant par les bornes E+ et E- Exercice 4 La tension de sortie Us drsquoun montage est repreacutesenteacutee en fonction de la tension drsquoentreacutee Ue appliqueacutee agrave lrsquoentreacutee 1) Ce montage est il inverseur Justifier 2) Ce montage est il amplificateur Si oui calculer le facteur

drsquoamplification 3) Quelle est la tension de saturation

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MELANGES ET CORPS PURS

Exercice 1 Reacutepondre par vrai ou faux

1) La distillation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 2) Lrsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau est un pheacutenomegravene chimique 3) La synthegravese de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 4) Lrsquoeau de Kiregravene est un corps pur 5) La cristallisation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 6) Lrsquoalcool agrave 90deg est un corps pur composeacute 7) Le dioxygegravene est un gaz qui provoque une leacutegegravere deacutetonation en preacutesence drsquoune flamme 8) Lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene chimique 9) Lrsquoair est un meacutelange heacuteteacuterogegravene de diazote de dioxygegravene et de gaz rares 10) Le deacutecantat et le filtrat sont des corps non purs 11) Lors de lrsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau le dioxygegravene est recueilli agrave la cathode 12) Lorsque la roseacutee apparaicirct sur un arbre nous pouvons dire qursquoon a une fusion

Exercice 2 1) Pourquoi dit-on que les valeurs 0degC 100degC 1gcm-3 sont des constantes physiques de lrsquoeau 2) Que repreacutesente chacune des valeurs numeacuteriques preacuteceacutedentes 3) Qursquoappelle-t-on constante physique dans le cas geacuteneacuteral 4) Que signifie laquo critegravere de pureteacute raquo

Exercice 3 1) On meacutelange de lrsquoeau et du sucre Qursquoobtient-on 2) On veut seacuteparer les constituants du meacutelange preacuteceacutedent Deacutecrire une meacutethode possible 3) Qursquoest ce qursquoun meacutelange homogegravene Donner trois exemples 4) Qursquoest ce qursquoun meacutelange heacuteteacuterogegravene Donner trois exemples

Exercice 4 A Les meacutelanges suivants sont-ils homogegravenes ou heacuteteacuterogegravenes

1) Eau + essence 2) Huile + eau 3) Fer en poudre + eau 4) Eau + alcool

B Indiquer une meacutethode de seacuteparation pour chacun des meacutelanges 1) Sel de cuisine + charbon 2) Eau + huile 3) Alcool + eau 4) Fer en poudre + soufre en poudre 5) Fer en poudre + sel en poudre +sable

Exercice 5 Modou explique agrave Fatou comment on preacutepare du cafeacute laquo La preacuteparation du cafeacute comporte trois eacutetapes

- Premiegravere eacutetape mettre de leau dans une cafetiegravere et la porter agrave eacutebullition puis ajouter la poudre de cafeacute attendre quelques minutes

- Deuxiegraveme eacutetape faire passer le meacutelange obtenu agrave travers un tissu pour recueillir la partie liquide

- Troisiegraveme eacutetape ajouter du sucre agrave volonteacute remuer agrave laide dune cuillegravere Le cafeacute est precirct raquo 1-quel type de meacutelange obtient-on agrave la fin de la premiegravere eacutetape 2-quelle est la meacutethode de seacuteparation utiliseacutee dans la deuxiegraveme eacutetape Comment appelle-t-on le liquide obtenu est-ce un corps pur 3- quel type de meacutelange obtient-on agrave la fin de la troisiegraveme eacutetape Justifier la reacuteponse Exercice 6 Dans un eudiomegravetre on introduit 500 cm3 de dihydrogegravene 600 cm3 dioxygegravene (volumes mesureacutes dans les mecircmes conditions)

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Apregraves passage de agrave lrsquoeacutetincelle eacutelectrique et retour aux conditions initiales on demande 1) La masse drsquoeau formeacutee 2) La nature et le volume du gaz reacutesiduel

NB Dans les conditions de lrsquoexpeacuterience 1 L de dihydrogegravene a une masse de 008 g Exercice 7 Au cours drsquoune expeacuterience drsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau on recueille 170 cm3 de gaz au niveau de lrsquoeacutelectrode relieacutee agrave la borne positive 1deg) Quelle est la nature de ce gaz 2deg) Donner la nature et le volume du gaz recueilli dans lrsquoautre eacutelectrode 3deg) Comment appelle- t- on cette eacutelectrode 4deg) Comment identifie-t-on expeacuterimentalement ces deux gaz recueillis 5deg) Calculer la masse drsquoeau apregraves deacutecomposition si lrsquoexpeacuterience est faite dans les conditions ougrave 073 g de dihydrogegravene occupe un volume de 112 L Exercice 8 1) On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant 10g drsquohydrogegravene et 100g drsquooxygegravene apregraves lrsquoeacutetincelle et refroidissement

a) Quelles sont la nature et la masse du gaz restant b) Quelle est la masse drsquoeau obtenue

2) a) Calculer le volume drsquohydrogegravene neacutecessaire pour faire disparaicirctre 200ml drsquooxygegravene b) quel est le volume de vapeur drsquoeau obtenu Exercice 9 On met ensemble dans un erlenmeyer de lrsquoeacutethane du meacutethoxymeacutethane du benzegravene et du meacutethanol Apregraves agitation le milieu ne preacutesente aucune surface de seacuteparation crsquoest-agrave-dire ils se meacutelangent parfaitement 1deg) Que peut-on dire de ces quatre liquides 2deg) Quelle est la nature du meacutelange ainsi constitueacute 3deg) Deacutefinir ce type de meacutelange et citer deux autres exemples de mecircme nature 4deg) On se propose de seacuteparer les quatre liquides par distillation adeg) Deacutecrire le processus de la seacuteparation bdeg) Quel est le liquide qui sera recueilli le premier comme distillat Justifier 5deg) On deacutesire proceacuteder maintenant agrave la seacuteparation de ces quatre liquides par congeacutelation Quel est le premier liquide agrave reacutecupeacuterer sous forme de cristaux Justifier Donneacutees Tempeacuterature drsquoeacutebullition des quatre liquides

Liquide Meacutethanol Ethane Benzegravene Meacutethoxymeacutethane

T eacutebullition (degC) ndash 98 65 80 ndash 24

Exercice 10 On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant dans lrsquoeudiomegravetre 100 cm3 drsquoair et 100 cm3 drsquohydrogegravene mesureacutes dans les conditions normales de tempeacuterature et de pression On suppose que dans ces conditions 1 volume drsquoair donne 15 de volume drsquooxygegravene et 45 de volume drsquoazote En admettant que apregraves passage de lrsquoeacutetincelle eacutelectrique et refroidissement la tempeacuterature et la pression redeviennent normales

1) quel est le volume de gaz restant dans lrsquoappareil 2) quelle est la masse drsquoeau liquide formeacutee sachant que dans les conditions de lrsquoexperience 2g drsquohydrogene occupent 224

litres et 32g drsquooxygegravene occupent 224 litres Exercice 11 Dans un eudiomegravetre contenant un volume V = x cm3 dun meacutelange gazeux de dihydrogegravene et de dioxygegravene on fait passer une eacutetincelle eacutelectrique

Apregraves explosion et retour aux conditions initiales on constate que les 120785

120786 du volume initial disparaissent et il reste un gaz

dans leudiomegravetre qui entretient la combustion 1- Donner la nature du gaz reacutesiduel et son volume en fonction de x 2- Deacuteterminer la composition du meacutelange gazeux initial en fonction de x

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ELEMENTS ATOMES CLASSIFICATION PERIODIQUE

Exercice 1 Soient les nucleacuteides caracteacuteriseacutes par les couples (Z A) M(816) B(1224) C(2654) D(818) E(1226) F(2454) 1) Identifier les nucleacuteides qui sont des isotopes 2) Repreacutesenter tous les nucleacuteides par leur symbole et donner leur nom 3) Donner leurs compositions

Exercice 2 Un atome de platine (Pt) comporte 78 eacutelectrons et 117 neutrons

1) 11 Deacuteterminer son numeacutero atomique Z et son nombre de masse A

12 Ecrire le symbole du noyau correspondant

2) En deacuteduire la masse de lrsquoatome de platine (Pt)

3) Soient les cinq noyaux 119927119955120787120791120783120786120783 119927119957120789120790

120783120791120786 119927119950120788120783120783120786120787 119927119958120791120786

120784120786120786 et 119927119957120789120790120783120791120790 Quels sont les noyaux isotopes du preacuteceacutedent

4) On considegravere lrsquoion eacutetain IV (Sn4+) correspondant au noyau 119930119951120787120782120783120783120791

41 Srsquoagit-il drsquoun anion ou drsquoun cation Justifier

42 Donner la composition du noyau de cet ion

43 Combien cet ion a-t-il drsquoeacutelectrons

Donneacutees Masse drsquoun nucleacuteon mnuc = 16710-27 kg Masse de lrsquoeacutelectron me = 9110-31 kg Exercice 3

On considegravere les ions 119935120784+ 119936120784minus et les atomes Z et W Les eacuteleacutements Z et W appartiennent agrave la deuxiegraveme peacuteriode du tableau de classification peacuteriodique

1) Z est un gaz rare Ecrire la formule eacutelectronique de Z puis celle de X et de Y (Z 119935120784+ 119936120784minus ont la mecircme formule eacutelectronique)

2) Preacuteciser la place de lrsquoeacuteleacutement X

3) W a pour scheacutema de Lewis 119934ሶ Deacuteduire le nombre de charge de W

4) Deacuteterminer le nombre drsquoeacutelectrons contenus dans lrsquoion 119936120784minus et dans lrsquoatome Y Exercice 4 1) La structure eacutelectronique drsquoun atome srsquoeacutecrit (K)2(L)8(M)7 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode du tableau de la

classification appartient lrsquoeacuteleacutement correspondant 2) Un eacuteleacutement se trouve dans le tableau de classification agrave lrsquointersection de la sixiegraveme colonne et de la quatriegraveme

peacuteriode

21 Peut-on deacuteterminer avec certitude son numeacutero atomique

22 Peut-on deacuteterminer le nombre de masse de lrsquoeacuteleacutement

3) Le krypton (gaz rare) appartient agrave la peacuteriode IV Quel est son numeacutero atomique

4) Un nucleacuteide inconnu est symboliseacute par 119935120783120786120784120790

41 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode appartient cet eacuteleacutement

42 Donner la structure eacutelectronique de lrsquoatome correspondant

Exercice 5

Lrsquoatome drsquoun eacuteleacutement X agrave identifier a pour repreacutesentation de Lewis dans lrsquoeacutetat fondamental 119935ሶ 1) Combien drsquoeacutelectrons a-t-il sur sa couche externe 2) Sachant que cette couche est la couche L deacuteterminer le numeacutero atomique de X et eacutetablir la formule eacutelectronique

complegravete de son atome Identifier X par son nom et son symbole Exercice 6

On donne le rayon du noyau de lrsquoatome drsquoaluminium r = 10010-13 m Le rayon de lrsquoatome drsquoaluminium 119912119949120783120785120784120789 est

R = 15010-10 m Masse du neutron mN = 10087u Masse du proton mP = 10073u Masse de lrsquoeacutelectron me- = 05510-

3u 1) Comparer la masse de lrsquoatome agrave celle du noyau 2) Comparer le volume de lrsquoatome agrave celui du noyau 3) On dit que lrsquoatome preacutesente une structure lacunaire Est-ce justifieacute

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Donneacutees Lrsquouniteacute de masse atomique 1u = 16610-27 kg Volume drsquoune sphegravere V = 120786

120785120645R3

Exercice 7 Partie A Lrsquoatome drsquoun eacuteleacutement a pour reacutepartition eacutelectronique (K)x (L)y (M)t avec x y et t des entiers naturels non nuls La masse totale des protons dans son noyau atomique est mTp = 217110-23 g

1) 21 Deacuteterminer son nombre de charge Z

12 En deacuteduire les valeurs de x y et t

13 De quel eacuteleacutement srsquoagit-il Donner sa structure de Lewis et sa valence

2) Donner la place et le nom de famille chimique de lrsquoeacuteleacutement dans le tableau de la classification peacuteriodique restreinte

3) 31 Enoncer la regravegle de lrsquooctet

32 Quel type drsquoion lrsquoatome de cet eacuteleacutement a tendance agrave donner

33 Deacuteterminer la charge globale du noyau de cet ion

4) Repreacutesenter le scheacutema de Lewis de lrsquoion et donner sa valence Donneacutees Extrait du tableau de la classification peacuteriodique 11Na 12Mg 13Al 14Si Masse drsquoun proton mp = 16710-27 kg Valeur de la charge eacuteleacutementaire e = 1610-19 C

Partie B Un anion possegravede globalement une charge eacuteleacutementaire et 18 neutrons lrsquoatome correspondant agrave cet ion appartient agrave la troisiegraveme peacuteriode du tableau de la classification peacuteriodique 1) Deacuteterminer la structure eacutelectronique de cet atome et celle de lrsquoion 2) En deacuteduire la colonne et le nom de famille de cet eacuteleacutement 3) Donner la composition du noyau de lrsquoatome et celle de lrsquoion 4) Repreacutesenter les scheacutemas de Lewis et donner les valences de lrsquoatome et de lrsquoion 5) Deacuteterminer la charge globale du noyau de lrsquoion

Exercice 8 Lrsquoeacuteleacutement magneacutesium possegravede trois isotopes On donne ci-apregraves les abondances relatives de chacun deux

119924119944120783120784120784120786 79 119924119944120783120784

120784120787 10 119924119944120783120784120784120788 11

1- Quel est lisotope le plus abondant 2- Donner la composition de latome isoleacute de chaque isotope 3- Les structures eacutelectroniques des trois isotopes sont-elles identiques Justifier la reacuteponse 4- Quel ion monoatomique forme leacuteleacutement magneacutesium 5- Indiquer trois compositions possibles pour lrsquoion magneacutesium

Exercice9 Un atome dun eacuteleacutement X a pour formule eacutelectronique (K)x(L)Y(M)t 1 Quels sont les valeurs de x et y Justifier

2 Sachant que 119962

120784 = 2t - x calculer t En deacuteduire le numeacutero atomique Z de leacuteleacutement X Identifier X par son symbole et

son nom 3 Dans quelle peacuteriode et dans quelle colonne du tableau de classification peacuteriodique se trouve leacuteleacutement X Justifier votre reacuteponse Donner son scheacutema de 1048757ewis 4 Quel ion a-t-il tendance agrave donner 5 Sachant que la masse dun atome de X est 450910-26kg (masse des eacutelectrons est neacutegligeable) et que mpasympmnasymp 16710-27kg Calculer son nombre de masse et repreacutesenter le noyau de cet eacuteleacutement 6 Le nuage eacutelectronique de lion provenant dun atome X a une charge Q= -1610middot18CDeacuteterminer le nombre deacutelectrons contenus dans le nuage eacutelectronique de lion 7 Ecrire sa structure eacutelectronique et donner son scheacutema de Lewis

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LIAISONS CHIMIQUES

Exercice 1 1) Donner les structures de Lewis des atomes suivants C (Z=6) O (Z=8) Cl (Z=17) H (Z= 1) S (Z = 16) 2) Ecrire les formules de Lewis deacuteveloppeacutees et semi-deacuteveloppeacutees des moleacutecules suivantes

C2H6O C2H4O2 C2H4Cl2O CH4O C2H4 N2O2 CH2Cl2 C2H2 HClO CO2 C3H4 SOCl2 C2H4O C3H6 CH5N C3H4 C3H6O EXERCICE 2 Dans la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene HnS lrsquoatome de soufre est lieacute agrave chaque atome drsquohydrogegravene par une liaison covalente 1- Deacuteterminer n sachant que le scheacutema de Lewis du soufre est identique agrave celui de lrsquooxygegravene et que tous les atomes engageacutes dans la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene ont leur couche externe satisfaisant agrave la regravegle de lrsquooctet et du duet 2- Donner la repreacutesentation de Lewis de la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene Exercice 3 Donner la formule statistique des composeacutes ioniques suivants a) Chlorure drsquoaluminium (Al3+ Cl -) b) nitrate de plomb (Pb2+ 119925119926120785

minus ) c) Aceacutetate de cobalt (Co3+ C2H3119926120784minus ) d) Carbonate

de calcium (Ca2+ C119926120785120784minus ) e) Hydroxyde de sodium (Ag+ PO4

3-) Exercice 4 Donner les noms et preacuteciser les ions constituants les composeacutes ioniques suivants Fe2O3 ZnSO4 Na2CO3 Ca(OH)2 CuNO3 Fe(OH)3 Cu2SO4 Al2O3 FeO Fe(NO3)2 Ag2O Al2(SO4)3 Mg(NO3)2 LiCO3 Na2SO4 Exercice 5

1) La moleacutecule drsquoacide propanoique est formeacutee de 3 atomes de carbone 6 atomes drsquohydrogegravene et 2 atomes drsquooxygegravene Ecrire sa formule brute Ecrire deux formules deacutevellopeacutees isomegraveres de lrsquoacide propanoique

2) Rappeler les structures de Lewis des atomes drsquohydrogegravene de carbone et drsquoazote Donner les structures de Lewis et les formules deacuteveloppeacutees des moleacutecules suivantes

a) CH3NO b) N2 c) HCN d) CH2O2 3) Pour chacun des composeacutes ioniques suivants identifier lrsquoanion et le cation puis donner du composeacute a) Fe2(SO4)3 b)

ZnO 4) Donner la formule statistique et la formule ionique de chacun des composeacutes ioniques suivants oxyde drsquoaluminium

chlorure de magnesium Exercice 6 Donner les formules ioniques et statiques du nitrate de plomb phosphate drsquooxonium sulfate drsquoaluminium nitrate drsquooxonium sulfate de plomb et phosphate drsquoaluminium Exercice7 A -Compleacuteter le tableau ci-dessous en ajoutant soit la formule statistique du solide ionique comportant ces ions soit la formule de lrsquoanion ou soit la formule du cation qui le compose

Cation Anion

Na+

Ca2+ Zn2+

Cl- AlCl3

Al2(SO4)3

NO3-

PO43-

B-Quelles sont les formules statistiques des solides ioniques suivants 1deg) Chlorure drsquoargent nitrate drsquoargent 2deg) Sulfate de potassium permanganate de potassium phosphate de baryum et dichromate de potassium Les ions agrave utiliser sont Cl-(ion chlorure) NO3

-(ion nitrate) SO42-(ion sulfate) K+ (ion potassium) Ag+ (ion argent) Ba2+

(ion baryum) PO43-(ion phosphate) MnO4

-(ion permanganate Cr2O72-(ion dichromate)

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Exercice 8 La maille du chlorure de potassium KCl est du mecircme type que celle du chlorure de sodium les ions K+ prenant la place des ions Na+ 1) En vous inspirant de la maille de chlorure de sodium faites un dessin de la maille

du chlorure de potassium Cette maille cubique a pour arecircte a = 628 pm les ions chlorure en occupent les sommets et les centres des faces

2) Montrer agrave lrsquoaide drsquoun dessin dans le plan qursquoil existe une relation entre lrsquoarecircte a de la maille et les rayons des ions preacutesents Les ions potassium et chlorure sont assimilables agrave des boules rigides de rayons respectifs r+ et r- celles-ci sont en contact le long drsquoune arecircte En deacuteduire la valeur du rayon r- de lrsquoion Cl- sachant que le rayon r+ de lrsquoion K+ vaut 133 pm

Donneacutees Nom et formule de quelques ions

Cations formules Anions Formules

Ion fer II Fe2+ Ion sulfure S2-

Ion fer III Fe3+ Ion sulfate SO42-

Ion aluminium Al3+ Ion nitrate NO3-

Ion cuivre II Cu2+ Carbonate CO32-

Ion zinc Zn2+ Hydrogeacutenocarbonate HCO3-

Ion sodium Na+ Ion chlorure Cl-

Ion calcium Ca+ Oxyde O2-

Ion potassium K+ Hydroxyde OH-

Ion hydronium H3O+ Ion dichromate Cr2O72-

Ion magneacutesium Mg2+ Ion permanganate MnO4-

Ion argent Ag+ Ion phosphate PO43-

Ion baryum Ba2+

Ion ammonium NH4+

FORMULES ET NOMS DE QULQUES COMPOSES IONIQUES

Habituellement on nomme un composeacute ionique en premier par son non ion neacutegatif par contre lrsquoeacutecriture de sa formule

se fait en premier par lrsquoion neacutegatif

Formule ionique Formule statistique Nom

(Na+ Cl-) NaCl Chlorure de sodium

(Ag+ Cl-) AgCl Chlorure drsquoargent

(Cu2+ 2Cl-) CuCl2 Chlorure de cuivre II (cuivrique)

(Cu+ Cl-) CuCl Chlorure de cuivre I (cuivreux)

(Fe2+ 2Cl-) FeCl2 Chlorure de fer II (ferreux)

(Fe3+ 3Cl-) FeCl3 Chlorure de fer III (ferrique)

(NH4+ Cl-) NH4Cl Chlorure drsquoammonium

(Ca2+ 2Cl-) CaCl2 Chlorure de calcium

NITRATES NO3-

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Formule ionique Formule statistique Nom

(Ag+ NO3-) AgNO3 Nitrate drsquoargent

(K+ NO3-) KNO3 Nitrate de potassium

(Pb2+ 2NO3-) (PbNO3)2 Nitrate de plomb II

SULFATTES SO42-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Ba2+ SO42-) BaSO4 Sulfate de baryum

(Zn2+ SO42-) ZnSO4 Sulfate de zinc

(Cu2+ SO42-) CuSO4 Sulfate de cuivre II

(2Al3+ 3SO42-) Al2(SO4)3 Sulfate drsquoaluminium

(2NH4+ SO4

2-) (NH4)2SO4 Sulfate drsquoammonium

SULFURES S2-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Zn2+ S2-) ZnS Sulfure de zinc

(Pb2+ S2-) PbS Sulfure de plomb II

(2Cu+ S2-) Cu2S Sulfate de cuivre I

CARBONATES CO32-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Ca2+ CO32-) CaCO3 Carbonate de calcium (calcaire)

OXYDES O2-

Formule ionique Formule statistique Nom

(2Na+ O2-) Na2O Oxyde de sodium

(Mg2+ O2-) MgO Oxyde de magneacutesium

(2Al3+ 3O2-) Al2O3 Oxyde drsquoaluminium (alumine)

(Fe2+ O2-) FeO Oxyde de fer II

(2Fe3+ 3O2-) Fe2O3 Oxyde de fer III (rouille)

(Fe2+ 2Fe+ 4O2-) Fe3O4 Oxyde magneacutetique de fer

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MOLE ET GRANDEURS MOLAIRES

Exercice 1 Calculer les masses molaires des composeacutes suivants Ca(H2PO4)2 H2SO4 C6H12O6 C4H8 NH3 (NH4)4Fe(SO4)26H2O Al2(SO4)3 Exercice 2 Lrsquoeacuteleacutement lithium agrave lrsquoeacutetat naturel est formeacute par un meacutelange de deux nucleacuteides dont les pourcentages atomiques sont

les suivants 74 de 119923119946120788 et 926 de 119923119946

120789 Sachant que les masses drsquoune mole drsquoatome de ces nucleacuteides sont respectivement 60137 g et 70144 g Calculer la masse molaire atomique de lrsquoeacuteleacutement lithium naturel Exercice 3 Une moleacutecule de formule CxHy a pour atomiciteacute 10 et sa masse molaire est M = 54 gmol-1 Deacuteterminer la formule brute du composeacute Exercice 4 La nitroglyceacuterine est un explosif de formule C3H5O9N3 1) Calculer la masse molaire de la nitroglyceacuterine 2) Deacuteterminer sa composition centeacutesimale massique de chacun des eacuteleacutements preacutesents dans cette moleacutecule

Exercice 5 Un corps a pour formule CxHyO les coefficients x et y sont entiers Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de cette substance montre que les pourcentages en masse des eacuteleacutements C et H qursquoelle renferme sont C = 525 H = 130 1) Deacuteterminer le pourcentage en masse de lrsquooxygegravene En deacuteduire la masse molaire moleacuteculaire M de ce corps (M est

un nombre entier) 2) Calculer les valeurs des coefficients x et y

Exercice 6 1) On donne pour le fer masse molaire M = 56 gmol-1 masse volumique 120646 = 7800 kgm-3 Deacuteterminer le volume drsquoun morceau de fer de masse 150 g Quelle est la quantiteacute de matiegravere contenue dans ce morceau de fer 2) On donne pour lrsquoaluminium et le cuivre la masse molaire M et la masse volumique 120646 agrave lrsquoeacutetat solide Al 27 gmol-1 120646119912119949

=2700 kg m-3 Cu 635 gmol-1 120646119914119958=8900 kg m-3 Deacuteterminer pour chaque meacutetal le volume molaire (volume dune mole) agrave lrsquoeacutetat solide 3) On considegravere trois flacons qui contiennent agrave la mecircme

tempeacuterature et sous une mecircme pression un mecircme volume de gaz On a deacutetermineacute la masse de chaque gaz Les reacutesultats sont groupeacutes dans le tableau ci-dessous

Calculer la masse molaire de chaque gaz Deacuteterminer la quantiteacute de matiegravere de chaque gaz 4) En deacuteduire le volume molaire de chaque gaz

Quelle est la loi veacuterifieacutee par cette expeacuterience Enoncer cette loi C = 12 O=16 H=1 gmol-1 Exercice 7 Un composeacute organique qui ne contient que les eacuteleacutements carbone et hydrogegravene a pour masse molaire M = 42 gmol -1 Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de ce composeacute montre qursquoil renferme en masse six (6) fois plus de carbone que drsquohydrogegravene En deacuteduire la formule brute du composeacute eacutetudieacute Exercice 8 Un composeacute A ne contient que les eacuteleacutements carbones hydrogegravene et oxygegravene Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de ce composeacute montre que mc = 15mo et mc = 4mH mc mo et mH eacutetant les masses respectives de carbone de lrsquooxygegravene et de lrsquohydrogegravene contenues dans lrsquoeacutechantillon Sachant que la moleacutecule de A ne renferme qursquoun seul atome drsquooxygegravene 1) Deacuteterminer la formule de A 2) Calculer la masse molaire de A 3) Calculer le nombre de moles puis le nombre de moleacutecules contenues dans 115 g de A

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Exercice 9 Un ballon en verre fermeacute contient 40g de gaz dioxygegravene La tempeacuterature du gaz est 20degC et sa pression est 1013105Pa 1 Quelle est la quantiteacute de matiegravere de dioxygegravene dans le ballon 2 Quelle est la tempeacuterature absolue du gaz 3 Quel est le volume du gaz 4 On chauffe le ballon et son contenu La tempeacuterature atteint 50degC La variation du volume du ballon eacutetant

neacutegligeable deacuteterminer la nouvelle pression du gaz Exercice 10

Un ballon agrave parois eacutelastiques ne peut deacutepasser un volume de 30L sans eacuteclater On introduit dans ce ballon 20L dheacutelium He agrave 20degC et agrave une pression de 1013105Pa 1 Quelles sont la quantiteacute de matiegravere et la masse dheacutelium introduites dans le ballon 2 Le ballon est placeacute sous une cloche agrave vide On admet que la pression est la mecircme agrave linteacuterieur et agrave lexteacuterieur du

ballon et que la tempeacuterature est constante au cours de la transformation Quelle est la pression de lair sous la cloche au moment ougrave le ballon eacuteclate

3 Le mecircme ballon est lacirccheacute et seacutelegraveve agrave une altitude ougrave la tempeacuterature est de 15degC et la pression atmospheacuterique de 82104Pa Le ballon va-t-il eacuteclater (on suppose leacutegaliteacute des pressions agrave linteacuterieur et agrave lexteacuterieur du ballon)

Donneacutee M(He)=40gmol-1 Exercice 11 1) Calculer la masse volumique du dioxygegravene dans les conditions normales Deacuteterminer la densiteacute du dioxygegravene par

rapport agrave lrsquoair 2) On meacutelange 10 L de butane et 10 L de dioxygegravene Le volume obtenu est 20 L

21 Trouver la masse du meacutelange

22 Calculer la densiteacute du meacutelange

Les volumes sont mesureacutes dans les conditions normales Exercice 12 On meacutelange 10 L de dioxygegravene et 40 L de diazote pris dans les CNTP Le volume du meacutelange est 10 L La tempeacuterature du meacutelange est de 10deg C 1) Calculer la masse du meacutelange 2) Trouver la pression du meacutelange

Donneacutees C = 12gmol H = 1gmol O = 16gmol N = 14gmol Cl = 355gmol Exercice 13 Un professeur de Sciences Physiques trouve dans le laboratoire de son lyceacutee un flacon sans eacutetiquette contenant une substance solide de masse m = 460 g Pour deacuteterminer la nature de cette substance il procegravede agrave deux types danalyses

Une analyse qualitative lui permettant de deacuteterminer la preacutesence de trois eacuteleacutements chimiques dans la substance le carbone (C) lhydrogegravene (H) et loxygegravene (O)

Une analyse quantitative lui permettant de deacuteterminer la composition centeacutesimale massique du carbone et de lhydrogegravene dans la masse m de la substance C=26l H=435 Afin de deacuteterminer le nombre datomes de carbone dhydrogegravene et doxygegravene de la substance il eacutecrit sa formule brute sous la forme CxHyOz ougrave x y et z sont des entiers naturels non nuls Il reacutealise ensuite la sublimation de la masse m = 460 g de la substance dans les conditions ougrave la pression est P=498107 Pa et la tempeacuterature est t = 27degC A la fin du changement deacutetat physique il recueille un volume V = 500 cm3 de gaz supposeacute parfait

1) Calculer le pourcentage massique de loxygegravene 2) Est-ce que cette sublimation a eacuteteacute faite dans les conditions normales de tempeacuteratures et de pression (CNTP) Justifier 3) Deacuteterminer la quantiteacute de matiegravere de cette substance puis deacuteduire sa masse molaire et sa densiteacute 4) Deacuteterminer sa formule brute et proposer une formule deacuteveloppeacutee possible 5) Calculer le nombre de moleacutecules contenu dans cette substance

On donne M (H) = 1 gmol-1 M (C) = 12 g mol-1 M (0) = 16 g mol-1 constante des gaz parfaits R = 831 SI nombre drsquoAvogadro NA = 602102s mol-1

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REACTION CHIMIQUE EQUATION ndash BILAN

Exercice 1 Equilibrer les eacutequations suivantes

Exercice 3 Lrsquoaluminium reacuteagit avec lrsquooxyde de manganegravese MnO2 pour donner du manganegravese et de lrsquooxyde drsquoaluminium Al2O3

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan traduisant cette reacuteaction 2) Quelle est la masse drsquoaluminium neacutecessaire pour preacuteparer une masse de 1 kg de manganegravese

Exercice 4 On brucircle m = 5 g de soufre dans un flacon renfermant V =2L de dioxygegravene volume mesureacute dans les CNTP

1) Restera-t-il du soufre agrave la fin de la reacuteaction Si oui calculer la masse correspondante 2) Calculer la masse et le volume du produit obtenu

Exercice 5 On fait brucircler 20g drsquoun eacutechantillon de charbon de bois dans du dioxygegravene on obtient 616g de dioxyde de carbone

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan 2) Deacuteterminer le pourcentage de carbone pur contenu dans le morceau de charbon

Exercice 6 Le dioxyde de soufre peut ecirctre preacutepareacute par action de sulfure de fer (pyrite) sur le dioxygegravene Il se forme en mecircme temps de lrsquooxyde de fer Fe2O3

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction 2) Quel volume de dioxyde de soufre peut-on espeacuterer obtenir agrave partir drsquoune tonne de pyrite Calculer alors la masse et le

volume de dioxygegravene neacutecessaire Les volumes gazeux sont mesureacutes dans les CNTP 3) Le rendement de la reacuteaction est en reacutealiteacute eacutegal agrave 80 Calculer le volume de dioxyde de soufre effectivement obtenu agrave

partir drsquoune tonne de pyrite Exercice 7

1) La combustion dans du dioxygegravene de 224cm3 drsquoun corps pur gazeux de formule CnH2n + 2 a donneacute 176g de dioxyde de carbone et de lrsquoeau

11 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction

12 Trouver la formule brute de lrsquohydrocarbure

13 Ecrire les formules de Lewis et deacuteveloppeacutee de ce composeacute

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2) La combustion complegravete dans du dioxygegravene de 1 litre drsquoun hydrocarbure gazeux de formule CxHy a neacutecessiteacute 5 litres de dioxygegravene et a donneacute 3 litres de dioxyde de carbone

21 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction

22 Trouver la formule brute de lrsquohydrocarbure Volumes gazeux mesureacutes dans les CNTP

Donneacutees en gmol-1 M(C) = 12 M(H) = 1 M(O) = 16 M(Fe) = 56 Exercice 8 On meacutelange 1g de poudre drsquoaluminium et 6g de diiode I2 La reacuteaction est amorceacutee par quelques gouttes drsquoeau (catalyseur)

a) On donne Al (Z=13) et I est un halogegravene Trouver la formule du produit formeacute en vous aidant des repreacutesentations de Lewis des atomes drsquoaluminium et drsquoiode

b) Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction c) La reacuteaction srsquoarrecircte par manque drsquoun des reacuteactifs Lequel calculer la masse du produit formeacute d) Quelle est la masse restante du reacuteactif en excegraves

Donneacutees M(Al)=27gmol M(I)=127gmol Exercice 9 Une essence drsquoautomobile a une masse volumique de 700kg m-3 On la suppose constitueacutee uniquement drsquooctane C8H18

a) Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la combustion de lrsquooctane dans le moteur de lrsquoautomobile en supposant qursquoil se forme du dioxyde de carbone et de lrsquoeau

b) Le reacuteservoir drsquoessence drsquoune automobile a une capaciteacute de 50L Lorsque toute lrsquoessence qursquoil contient est consommeacutee calculer

La masse de vapeur drsquoeau et de dioxyde de carbone rejeteacutee dans lrsquoatmosphegravere

La masse du dioxygegravene consommeacute

La masse drsquoair qui a circuleacute dans les tubulures du moteur sachant qursquoen nombre de moles la composition de lrsquoair est 80 de diazote N2 et 20 de dioxygegravene O2 On donne en gmol les masses molaires atomiques H 1 C 12 N 14 O 16 Exercice 10 Un meacutelange des deux alcanes propane (C3H8) et butane (C4H10) est soumis agrave une combustion eudiomeacutetrique en preacutesence de 112 cm3 de dioxygegravene Apregraves la combustion et le refroidissement des produits il se produit 68cm3 dioxyde de carbone(C02) et de lrsquoeau

1) Ecrire les eacutequations des reacuteactions qui ont lieu

2) Deacuteterminer la composition du meacutelange des alcanes sachant que tous les volumes sont mesureacutes dans les mecircmes conditions de tempeacuterature et de pression On donnera le volume de chacun des alcanes ainsi que le pourcentage (en quantiteacute de matiegravere) de chacun drsquoeux dans le meacutelange Exercice 11 On dispose drsquoun meacutelange drsquooxyde de fer II FeO et drsquooxyde de Fer III Fe2O3 de masse totale m=897g On fait reacuteagir ce meacutelange agrave haute tempeacuterature avec du dihydrogegravene Il se forme alors du Fer et de lrsquoeau

1) Ecrire les eacutequations bilan des deux reacuteactions 2) On obtient 292g drsquoeau et les deux oxydes ont disparu Deacuteterminer la composition initiale du meacutelange crsquoest-agrave-dire les

masses des deux oxydes

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GENERALITES SUR LES SOLUTIONS AQUEUSES

Donneacutees en gmol-1 M(C) = 12 M(H) = 1 M(O) = 16 M(Fe) = 56 M(Al) = 27 M(S) = 32 M(Na) = 23 M(N) = 14 M(Ca) = 40 M(Cl) = 355 Exercice 1 1) Donner les noms des ions suivants K+ Mg2+ Al3+ O2- SO4

2- H3O+ MnO4- Cr2O7

2- 2) Donner les formules des composeacutes ioniques dont les noms sont chlorure de potassium chlorure de magneacutesium

oxyde de magneacutesium carbonate drsquoaluminium nitrate drsquoargent Exercice 2 1) Quelle masse de sulfate drsquoaluminium Al2(SO4)3 faut-il dissoudre dans de lrsquoeau pour obtenir 500 cm3 drsquoune solution

de concentration 002 mol L-1 en ion Al3+ 2) Quelle est alors la valeur de la concentration en ion sulfate

Exercice 3 1) On dissout 5 g de cristaux de chlorure de sodium dans de lrsquoeau On complegravete par de lrsquoeau le volume agrave 500 mL

Trouver la concentration molaire C de la solution Calculer [Na+] et [Cl-] 2) On dispose de 200 mL drsquoune solution de sulfate de sodium de concentration molaire C = 210-2 molL-1

ndash Calculer la masse de sulfate de sodium Na2SO4 contenue dans la solution ndash Calculer [Na+] et [SO4

2-] Exercice 4 1) On dissout sans variation de volume 342 g de sulfate drsquoaluminium dans 500 mL drsquoeau

ndash Calculer la concentration massique puis la concentration molaire C de la solution ndash Calculer les concentrations molaires des ions aluminium et sulfate

2) On preacutepare 250 mL de solution de sulfate de potassium en dissolvant dans lrsquoeau 435 g de solide ionique K2SO4

ndash Calculer la concentration molaire de chacun des ions preacutesents en solution ndash Quel volume drsquoeau faut-il ajouter aux 250 mL de la solution preacuteceacutedente pour obtenir une solution telle que lrsquoon

ait [SO42-] = 002 molL Exercice 5 Une solution A de volume VA = 05 L contient 012 mol de nitrate de sodium Une solution B de volume VB = 15 L a eacuteteacute obtenue par dissolution dans lrsquoeau de 125g de nitrate de calcium solide ionique de formule Ca(NO3)2 1) On preacutelegraveve agrave la pipette 10 cm3 de la solution A Calculer le nombre de moles de chacun des ions preacutesents dans

cette prise drsquoessai 2) On meacutelange dans une fiole jaugeacutee 10 cm3 A 20 cm3 de la solution B et on complegravete avec de lrsquoeau jusqursquoagrave ce que

le volume total soit de 100 cm3 Calculer la concentration de chacun des ions dans cette derniegravere solution On donne masses molaires en gmol-1 nitrate de sodium 85 nitrate de calcium 164 Exercice 6

Compleacuteter le tableau

Formule C ( molL-1) [anion] (molL-1) [cation] (molL-1)

MgSO4 0035

CaCl2 0104

Na2CO3 027

Na3PO4 0063

FeCl3 057

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SOLUTIONS AQUEUSES ACIDES

Exercice 1 Questions des cours 1-1 Parmi des produits drsquousage courant utiliseacutes comme boissons condiments ou produits drsquoentretien meacutenager que vous reconnaissez distinguer ceux qui correspondent agrave des solutions acides 1-2 Rappeler leurs couleurs prises avec un indicateur coloreacute de votre choix 2-1 Que peut-on mettre en eacutevidence expeacuterimentalement lors de la dissolution du chlorure drsquohydrogegravene dans lrsquoeau 2-2 Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction qui accompagne cette mise en solution du chlorure drsquohydrogegravene dans lrsquoeau 3- Le chlorure drsquohydrogegravene est-il un composeacute ionique ou moleacuteculaire 4- Que se passe t-il quand on verse du nitrate drsquoargent dans une solution drsquoacide chlorhydrique 5-1 Peut-on identifier un acide au laboratoire en le goucirctant ou en le touchant 5-2 Que faut-il faire dans le cas eacutecheacuteant Exercice 2 Le gaz chlorure drsquohydrogegravene est un composeacute moleacuteculaire formeacute drsquoun atome drsquohydrogegravene et drsquoun atome de chlore il est obtenu en faisant reacuteagir agrave chaud de lrsquoacide sulfurique sur du chlorure de sodium On le recueille dans un flacon en plastique par deacuteplacement drsquoair 1- Ecrire la formule du gaz chlorure drsquohydrogegravene 2- Donner le scheacutema du montage 3- Comment pouvez-vous vous assurer que le flacon est entiegraverement rempli 4- Rappeler les proprieacuteteacutes du gaz chlorhydrique Exercice 3 Texte Scientifique solution acide et solution basique Preacuteparation des solutions drsquoinfusion drsquooseille du jus de citron du jus de tamarin de solution de lessive de cendre Mettons deux centimegravetres cubes de chaque substance dans un tube agrave essai Dans chaque tube versons quelques gouttes de BBT Nous disposons de deux tubes agrave essai lrsquoun contenant de lrsquoacide chlorhydrique et lrsquoautre de lrsquoeau distilleacutee avec chacun quelques gouttes de BBT Les tubes contenant lrsquoacide chlorhydrique la solution drsquoinfusion drsquooseille du jus de citron du jus de tamarin virent au jaune avec le BBT Le tube contenant la solution de lessive de cendre donne une coloration bleue avec le BBT tandis que lrsquoeau distilleacutee reste verte avec le BBT Questions 1- Que signifie BBT 2- Le titre du texte est-il conforme Si non ameacuteliorer ce titre 3- Comment preacutepare-t- on la solution drsquoinfusion drsquooseille le jus de citron 4- Comment preacutepare-t- on la solution drsquoacide chlorhydrique agrave partir drsquoune solution commerciale tregraves concentreacutee 5- Relever les solutions acides citeacutes dans ce texte

Exercice 4

1- Une solution de volume V = 250 mL est obtenue en dissolvant 12 mmol de saccharose dans de lrsquoeau Quelle est la

concentration molaire de saccharose 2- Quelle est la quantiteacute drsquoacide benzoiumlque contenue dans un volume V = 23 mL drsquoune solution drsquoacide benzoiumlque agrave la

concentration molaire C = 1510-2 molL-1 Exercice 5 1-1 Un adolescent doit absorber 75 mg de vitamine C de masse molaire M = 176 g mol par jour Quelle est la quantiteacute de vitamine C correspondante 1-2 Un jus de fruit contient de la vitamine C agrave la concentration molaire C = 23 mmolL-1Quel volume de jus de fruit un adolescent doit-il boire dans la journeacutee pour absorber sa quantiteacute quotidienne de vitamine C 2) Les boissons au cola contiennent de lrsquoacide phosphorique H3PO4 Leur concentration molaire en acide phosphorique est de lrsquoordre de 15 mmolL-1 Quelle est la concentration massique en acide phosphorique Exercice 6 1- Les boissons au cola contiennent de lrsquoacide phosphorique H3PO4 Leur concentration molaire en acide phosphorique

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est de lrsquoordre de 15 mmolL-1 Quelle est la concentration massique en acide phosphorique

2- Lrsquohextril est une solution de bain de bouche Le principe actif de ce meacutedicament est lrsquohexeacutetidine de formule brute

C21H45N3 Calculer sa concentration molaire sachant que sa concentration massique est 1 gL-1

Exercice 7

On a un meacutelange sous forme de poudre de cuivre de zinc et daluminium On ajoute de lacide chlorhydrique en excegraves agrave 105 g de ce meacutelange Apregraves reacuteaction il reste un reacutesidu solide de 24 g et le gaz qui sest deacutegageacute lors de lattaque par lacide occupe un volume de 566 L

1- Ecrire les eacutequations entre lacide chlorhydrique les meacutetaux attaquables

2- Quelle est la nature du gaz deacutegageacute Justifier votre reacuteponse

3- Calculer la composition du meacutelange en pourcentage massique

On donne M(Cu)=635 M(Al)=27 M(Zn)=654 g mol-1 volume molaire 224 Lmol-1 on rappelle que lrsquoacide nrsquoattaque pas le cuivre Exercice 8 1) Rappeler quelques consignes de seacutecuriteacute sur la consommation et lrsquoutilisation des produits acides 2) A quels ions sont dues les proprieacuteteacutes acides drsquoune solution 3) A 20degC 1 litre drsquoeau peut dissoudre 475L de chlorure drsquohydrogegravene si la dissolution srsquoeffectue sans variation de volume (Vm = 24 Lmol-1) 3-a) Calculer la concentration de la solution (H+ Cl-) 3-b) En deacuteduire la concentration des ions responsables agrave lrsquoaciditeacute de cette solution 3-c) Quelle la concentration des ions qui preacutecipite avec le nitrate drsquoargent

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SOLUTIONS AQUEUSES BASIQUES

Exercice1 1 Recopier et compleacuteter les phrases suivantes a) Dans une solution aqueuse dhydroxyde de sodium lion responsable de la basiciteacute est lion __________ lion __________ est lion Na+ b) Il faut toujours refermer un flacon de pastilles de soude et le conserver dans un endroit sec car ces pastilles absorbent lhumiditeacute de lair elles sont donc __________ Elles sont aussi deacuteliquescentes car les pastilles se __________ lentement dans cette humiditeacute c) Lhydroxyde de sodium est un produit corrosif car il peut exercer une action destructrice sur les __________ __________ Il faut donc porter des __________ pour le manipuler d) La solution dhydroxyde de sodium conduit le courant eacutelectrique Elle contient donc des __________ Lors de la dissolution leau a totalement __________ les moleacutecules dhydroxyde de sodium selon leacutequation bilan NaOH rarr ________ + ________ e) La solution de kheacutemeacute est une solution __________ car si on y ajoute quelques gouttes de __________ elle prend une coloration rose violaceacutee 2 Reacutepondre par vrai ou faux les phrases suivantes a) En preacutesence de BBT la solution de cendre prend la couleur bleue b) Les proprieacuteteacutes basiques de la soude sont dues aux ions Na+ c) Le cuivre et les ions hydroxyde forment un preacutecipiteacute bleu d) En meacutelangeant une solution de sulfate de zinc avec un tregraves gros excegraves de soude on obtient une solution e) En preacutesence de BBT le meacutelange formeacute de 1 mL dacide chlorhydrique deacutecimolaire et de 10 mL de soude molaire est bleu 3 Recopier les propositions justes et corriger celles qui sont fausses a) En meacutelangeant une solution de nitrate de cuivre et une solution de chlorure dhydrogegravene on obtient un preacutecipiteacute bleu dhydroxyde de cuivre b) Pour preacuteparer 1L de solution de soude agrave 01 molL-1 (deacutecimolaire) Abdoulaye pegravese 04g dhydroxyde de sodium exempt dhumiditeacute Il les introduit dans une fiole jaugeacutee de 1 L et complegravete jusquau trait de jauge avec de leau distilleacutee c) En meacutelangeant une solution de sulfate de fer (III) et une solution dammoniaque on obtient un preacutecipiteacute vert dhydroxyde de fer (III) d) En introduisant un excegraves de sulfate de zinc dans une solution dilueacutee de kheacutemeacute on obtient un abondant preacutecipiteacute blanc La solution de kheacutemeacute contient donc des ions OH- qui forment avec les ions Zn(II) un preacutecipiteacute de formule Zn(OH)2 e) En preacutesence de pheacutenolphtaleacuteine le liquide de batterie prend une coloration violette Si on ajoute 10 mL de solution de kheacutemeacute concentreacutee agrave 1 mL de liquide de batterie dilueacute en preacutesence de pheacutenolphtaleacuteine on obtient une solution incolore Exercice2

3- Votre professeur vous donne deux flacons A et B sans eacutetiquette contenant des solutions incolores et vous demande de les reconnaicirctre Pour cela il vous fait reacutealiser les tests suivants a) Donner le nom de la solution A en expliquant comment vous ecirctes arriveacute agrave cette conclusion

b) Donner le nom de la solution B en expliquant comment vous ecirctes arriveacute agrave cette conclusion 4- Sur les marcheacutes du Seacuteneacutegal on trouve un produit appeleacute kheacutemeacute Il se preacutesente sous la forme deacutecailles blanches et

est fortement corrosif Il est utiliseacute pour fabriquer du savon et comme produit de nettoyage a) Vous voulez preacuteparer 500 mL de solution aqueuse agrave 4 gL-1 de kheacutemeacute (solution A) Encadrer parmi la liste dappareils suivants ceux qui vous seront neacutecessaires balance ndash pipette de 5 mL ndash ballon rond de 500 mL ndash fiole jaugeacutee de 05L ndash entonnoir ndash pissette ndash fiole jaugeacutee de 100mL ndash gants de protection ndash spatule ndash eacuteprouvette gradueacutee de 1 L Deacutecrivez le mode opeacuteratoire de la dissolution b) Le marchand affirme que le kheacutemeacute est de la soude Proposez deux tests qui vont vous permettre de veacuterifier cette affirmation

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c) En supposant que laffirmation du marchand est vraie calculer la concentration molaire de la solution A d) Pour veacuterifier si le kheacutemeacute est de lhydroxyde de sodium pur Michel propose dintroduire assez de solution de sulfate de cuivre pour preacutecipiter tous les ions OH- contenus dans 100 mL de solution A puis de peser le preacutecipiteacute sec - Ecrire leacutequation bilan traduisant la reacuteaction de preacutecipitation - La masse de preacutecipiteacute obtenue apregraves filtration et seacutechage est m = 035 g Le kheacutemeacute est-il de lhydroxyde de sodium pur 3- Au cours dun repas Marcel affirme que le jus de bissap blanc quil est en train de boire est plus acide que le jus de tamarin que boit Demba Demba nest pas daccord Pour trancher ce diffeacuterend ils amegravenent les deux solutions au laboratoire et procegravedent au test suivant - Ils introduisent 50 mL de bissap blanc dans un beacutecher A et 50 mL de jus tamarin dans un beacutecher B Ils ajoutent 5 gouttes de BBT et 50 mL de solution de soude dilueacutee La solution contenue dans le beacutecher A se colore en vert alors que la solution contenue dans le beacutecher B se colore en bleu Ils en concluent que Marcel avait raison Justifier cette affirmation Donneacutees Masses molaires en gmol-1 H 1 - O 16 - Na 23 - Cu 635 Exercice3 On meacutelange -100mldrsquoune solution de soude 10-2molL-1 -et 200ml de solution drsquohydroxyde de calcium 10-3molL-1 Faites lrsquoinventaire des diffeacuterentes espegraveces en solution calculer les concentrations molaires respectives Exercice 4 On dispose de 5 mL drsquoune solution de potasse KOH Elle renferme en masse 25 de potasse pure Sa densiteacute par rapport agrave lrsquoeau est d = 13

1) Calculer la concentration molaire C de la solution On dilue la solution preacuteceacutedente agrave 15 litre Calculer la concentration molaire Crsquo de la nouvelle solution

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NOTION DE PH INDICATEURS COLORES

Exercice 1 Deacuteterminer les pH des solutions suivantes a) Acide chlorhydrique de concentration 210-2 molL-1 b) Acide nitrique de concentration 4510-3 molL-1 c) Soude de concentration 510-2 molL-1 d) Potasse de concentration 3110-4 molL-1 Les solutions sont prises agrave 25oC Exercice 2 La concentration des ions hydroxyde dans une solution aqueuse est eacutegale agrave 10-4molL-1 Calculer 1) La concentration des ions hydronium 2) Le pH de cette solution 3) Quelle est la couleur prise dans cette solution par - le BBT - la pheacutenolphtaleacuteine - lrsquoheacutelianthine Exercice 3 On dispose drsquoune solution de soude ( Na + + HO ndash ) de concentration de pH = 12 1 Calculer 11la concentration des ions oxonium 12 la concentration des ions hydroxyde 2 On veut diluer cette solution pour obtenir une solution agrave pH = 11 Pour cela on prend un volume v1 = 50 mL de la solution concentreacute et on ajoute de lrsquoeau Quel volume drsquoeau faut-il ajouter Exercice 4 Les questions sont indeacutependantes 1 A 60degC le pH de lrsquoeau pure est 65 Calculer les concentrations des ions hydronium et hydroxyde agrave cette tempeacuterature Calculer le produit ionique de lrsquoeau agrave cette tempeacuterature

2 A 50degC le produit ionique de lrsquoeau est 5610-14 Trouver agrave cette tempeacuterature le pH de lrsquoeau pure Exercice 5 Les questions sont indeacutependantes 1 A la tempeacuterature de 37 degC le pK e est eacutegal agrave 1372 a) Quel est le pH drsquoune solution neutre agrave cette tempeacuterature b) Un sang de pH eacutegal agrave 739 est-il neutre 2 A 10cm3 drsquoune solution de chlorure drsquohydrogegravene on ajoute 40cm3 drsquoeau et on obtient alors une solution de pH=27 Quelle est la concentration de la solution de chlorure drsquohydrogegravene initiale 3 on meacutelange 20cm3 drsquoune solution chlorhydrique de pH=31 avec 10cm3 de solution chlorhydrique de pH=23 Deacuteterminer le pH du meacutelange obtenu Exercice 6 Pour eacutevaluer le pH dune solution aqueuse (S) on effectue divers preacutelegravevements agrave lrsquoaide de beacutechers On ajoute ensuite dans chacun des beacutechers un indicateur coloreacute On obtient les reacutesultats suivants

Heacutelianthine Bleu de bromocreacutesol

Bleu de bromothymol

rouge de meacutethyle

couleur de la solution orange vert jaune orange

1) Evaluer le pH de la solution (S) en utilisant les reacutesultats ci-dessus et le tableau suivant

Indicateur Teinte Zone de virage Teinte

Heacutelianthine rouge 31 - 44 jaune

Bleu de bromocreacutesol jaune 38 - 54 bleu

Bleu de bromothymol jaune 60 ndash 76 bleu

rouge de meacutethyle rouge 42 ndash 62 jaune

2) Lrsquoutilisation de lrsquoun des indicateurs coloreacutes est superflue Quel est cet indicateur Expliquer 3) Apregraves deacutetermination du pH de la solution agrave lrsquoaide drsquoun pH-megravetre on calcule la valeur de la concentration en ions hydroxyde On trouve [OH-] = 210-10 molL-1 Quelle est la valeur mesureacutee du pH de la solution (S) Cette valeur est-elle en accord avec le reacutesultat obtenu agrave lrsquoaide des indicateurs coloreacutes

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hp 42

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IA RUFISQUE LYCEE DE KOUNOUNE

DEVOIR Ndeg1 DE

SCIENCES PHYSIQUES

Classe 2nde S 20152016

Dureacutee 2 heures

Prof MDiagne

Email diagnensisyahoofr

Exercice1 (6pts)

1) On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant 20g drsquohydrogegravene et 200g drsquooxygegravene apregraves

jaillissement de lrsquoeacutetincelle et refroidissement

c) Quelles sont la nature et la masse du gaz restant (2pts) d) Quelle est la masse drsquoeau obtenue (1pt)

2) a) Calculer le volume drsquohydrogegravene neacutecessaire pour faire disparaicirctre 200ml drsquooxygegravene (1pt)

b) Si le meacutelange srsquoeffectue dans les proportions ougrave VH=2VO exprimer le volume du meacutelange gazeux

en fonction du volume de dihydrogegravene (1pt)

c) calculer le volume de ce meacutelange gazeux (1pt)

Exercice2 (8pts)

Lrsquoenregistrement 1 ci-dessous repreacutesente dans le reacutefeacuterentiel terrestre les positions Ei drsquoun enfant en

rollers sur un tremplin Ces positions sont inscrites agrave intervalles de temps eacutegaux = 020 s agrave lrsquoeacutechelle 120783

120784

1- Sans effectuer de calculs quel est le qualificatif (rectiligne circulaire ou curviligne) que lrsquoon peut attribuer aux diffeacuterentes portions de trajectoire prise successivement par le mobile Justifier la reacuteponse (15pt)

2- Entre quels points le mouvement est-il rectiligne uniforme Calculer alors sa vitesse Repreacutesenter le

vecteur vitesse instantaneacute en 119959ሬሬԦ120783120782 en E10 (25pt= 05 +1+1) 3- Calculer sa vitesse moyenne entre E0 et E6 (1pt) 4- Deacuteterminer les valeurs de 119959120785 et 119959120783120790 vitesses instantaneacutees du point E aux instants t3 et t18 Repreacutesenter

les vecteurs vitesse 119959ሬሬԦ120785 et 119959ሬሬԦ120783120790 (3pts)

NB Repreacutesenter ces vecteurs vitesse en utilisant comme eacutechelle 1 cm 2 ms-1

Exercice3 (6pts)

Un disque horizontal tourne autour drsquoun axe vertical ∆ passant par son centre O Une petite lampe dont

le filament est quasi ponctuel est fixeacute sur le disque agrave la distance d=25cm du centre Elle eacutemet des

eacuteclairs tregraves brefs seacutepareacutes par des intervalles de temps eacutegaux τ =002s La figure suivante

(lrsquoenregistrement 2) reproduit la photographie des positions successives L1 L 2 helliphellip de la lampe au cours

de son mouvement agrave lrsquoeacutechelle120783

120783120782

1) Quelle est la nature du mouvement de la lampe (05pt) 2) Deacutefinir la peacuteriode et la freacutequence (1pt) 3) Calculer la peacuteriode la freacutequence et la vitesse angulaire de rotation du disque (15pt) 4) Quelle est la vitesse de la lampe (1pt)

5) Dessiner le vecteur vitesse de la lampe aux points L1 L5 et L8 en prenant pour eacutechelle 1cm rarr 1ms (15pt) Le vecteur vitesse est-il constant au cours du mouvement (05pt)

hp 43

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Document agrave rendre avec la copie

Classe 2nde S

Preacutenom(s) Nom

Lrsquoenregistrement 1

Lrsquoenregistrement 2

hp 44

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LYCEE TAMBA COMMUNE Anneacutee scolaire 2011-2012 Classes 2nde SA 2nde SB et 2nde SC Prof MDIAGNE-MCOULIBALY

DEVOIR DE SCIENCES PHYSIQUES NdegI IDU PREMIER SEMESTRE

Exercice1 1-1 Donner la structure eacutelectronique la formule eacutelectronique et le scheacutema de Lewis

des eacuteleacutements suivants F(Z=9) Na(Z=11) Mg(Z=12) Ca (Z=20) 1-2 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode du tableau de classification appartient chaque eacuteleacutement

1-3 Quels ions ont ndashils tendance agrave donner Exercice2

Soit 119927120783120787120785120785 un noyau de lrsquoatome de phosphore

2-1 Deacuteterminer le nombre de protons de neutrons et drsquoeacutelectrons de lrsquoatome

2-2 Calculer la masse du noyau et celle de lrsquoatome Faire la comparaison 2-3 Quelle est la charge de lrsquoatome 2-4 Quelle est la charge du noyau

2-5 Donner la formule eacutelectronique du phosphore son scheacutema de Lewis et sa place dans le tableau de classification peacuteriodique

Donneacutees mpasympmnasymp167 10-27kg=1u meacute=91 10-31kg e=charge eacuteleacutementaire=1610-

19C Exercice3

Une bille de poids P = 50N est maintenue en eacutequilibre le long drsquoun plan inclineacute drsquoun angle α = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontal agrave lrsquoaide drsquoun fil (voir figure)

3-1 Faire le bilan des forces qui srsquoexercent sur la bille

3-2 Repreacutesenter ces forces sans tenir compte de lrsquoordre de

Grandeur On preacutecisera si la force consideacutereacutee est une

force de contact ou agrave distance

3-3 En choisissant un repegravere orthonormeacute dont lrsquoaxe xrsquox est

parallegravele au plan inclineacute et orienteacute vers le haut et un axe yrsquoy orienteacute aussi vers le haut deacuteterminer les coordonneacutees

de chaque force dans ce repegravere

3-4 Sachant que la somme vectorielle de ces forces est nulle Calculer alors lrsquointensiteacute de

la tension du fil et de la reacuteaction du plan

hp 45

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3-5 Quelles sont les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par la bille sur le plan inclineacute

Repreacutesenter cette force sur un autre scheacutema Exercice4

Dans le repegravere (O119946Ԧ119947Ԧ) sont repreacutesenteacutees des forces 119917ሬሬԦ1 119917ሬሬԦ2et 119917ሬሬԦ 3 avec F1=10N F2=15N

et F3=20N 4-1 Deacuteterminer les coordonneacutees de chaque force

4-2 En deacuteduire les coordonneacutees de 119917ሬሬԦ reacutesultante des trois forces On donne 120630=30deg y

119917ሬሬԦ2 120630 119946Ԧ

xrsquo 119947Ԧ 119917ሬሬԦ1 x

119917ሬሬԦ 3

Complexe Islamique Daroul Imane 20162017 Dureacutee 3H

Prof MDiagne

2nde S

COMPOSITION DE SCIENCES PHYSIQUES DU 1ER SEMESTRE CHIMIE (8points)

Exercice1 (5pts) Donneeacute mpasymp 119950n= 16710-27kg meacute=9110-31kg

Soit deux espegraveces chimiques repreacutesenteacutees par 119935119937120783119912120783

1 et 119935119937120784119912120784

2

1- La charge eacutelectrique du noyau X1 est eacutegale agrave 19210-18C 11 Deacuteterminer la valeur du numeacutero atomique Z1 de lrsquoespegravece X1

12 La masse du noyau de X1 est eacutegale agrave 400810-26kg Deacuteterminer le nombre de masse de A1 de lrsquoespegravece X1 En deacuteduire le nombre de neutrons N1 qursquoil contient

2- Sachant que X2 est isotope de X1 et que le nombre de neutron N2 de lrsquoespegravece X2 est tel que N2=N1 +2 Exprimer le nombre de masse A2 en fonction de N1 et de Z1 puis calculer A2

3- Etablir la formule eacutelectronique de lrsquoeacuteleacutement X2 dans quelle peacuteriode et dans quelle colonne de la classification se trouve lrsquoeacuteleacutement correspondant identifier lrsquoeacuteleacutement par

son symbole et son nom Exercice2 (3pts)

1) Ecrire les formules de Lewis des atomes suivants hydrogegravene (Z=1) carbone(Z=6)

oxygegravene(Z=8) chlore(Z=17) et soufre(Z=16) 2) Ecrire les formules de Lewis puis les formules deacuteveloppeacutees des composeacutes suivants

H2O2 H2SO4 H2CO3 PCl3 C3H6 3) Compleacuteter le tableau suivant

Nom du composeacute Formule ionique Formule statistique

Carbonate de helliphelliphellip (2Li+ + 119914119926120785120784minus)

Sulfate drsquoammonium

Phosphate de helliphelliphellip Ca3(PO4)2

( Al3+ + 3Cl-)

Oxyde de magneacutesium

Physique (12points)

hp 46

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Exercice1 (4 pts) Un solide (S) de poids P=5N accrocheacute comprime un ressort de raideur k=100Nm

repose sans frottement sur une table inclineacute drsquoun angle 120514 =30deg par rapport agrave lrsquohorizontale La direction du ressort du ressort est parallegravele au plan inclineacute

1) Repreacutesenter les forces suivantes (15pt)

a) La reacuteaction 119825ሬሬԦ que la table exerce sur lrsquoobjet

b) La tension 119827ሬሬԦ que le ressort exerce sur lrsquoobjet

c) Le poids 119823ሬሬԦ que la terre exerce sur lrsquoobjet

2) Sachant que 119823ሬሬԦ + 119827ሬሬԦ + 119825ሬሬԦ =119822ሬሬԦ deacuteterminer les intensiteacutes de 119827ሬሬԦ et de 119825ሬሬԦ (2 pts) 3) En deacuteduire lrsquoallongement x du ressort (05 pt)

Exercice 2(4pts)

On eacutetalonne un ressort agrave lrsquoaide de diffeacuterentes masses marqueacutees On note l O la longueur agrave vide du ressort On dresse le tableau ci-dessous m(g) 150 300 550 700 900

l (cm) 12 20 32 42 52

1) Repreacutesenter la courbe P=f(l) en prenant g=10Nkg (1pt)

Echelle En abscisse 1cm pour l =4cm En ordonneacutee 1cm pour 05N 2) En deacuteduire une relation entre P et l (1pt)

3) Deacuteterminer la longueur agrave vide du ressort et sa constante de raideur k (1pt) 4) Quelle doit ecirctre la longueur du ressort pour une masse m=490g en deacuteduire

lrsquoallongement correspondant (1pt)

Exercice 3(4pts) Une table agrave coussin drsquoair permet drsquoeacutetudier le mouvement drsquoun solide

On a repreacutesenteacute ci-dessous les traceacutes donneacutes par deux solides A et B en mouvement sur la table La dureacutee seacuteparant deux points conseacutecutifs est de 10ms

Voici agrave lrsquoeacutechelle 120783

120783120782 la repreacutesentation des enregistrements

1) Indiquer pour chaque essai la nature du mouvement du solide Justifier (1pt) 2) Calculer la vitesse du solide A en ms arrondi agrave 001pregraves (1pt) 3) Le solide B se deacuteplace de B0 agrave B5

a) Calculer la vitesse moyenne entre B2 et B3 (1pt) b) Deacuteterminer les caracteacuteristiques du vecteur vitesse instantaneacutee du solide B au point B4

(1pt)

hp 47

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Fin de sujet

Complexe islamique Daroul Imane Anneacutee Scolaire 2016 - 2017

MDIAGNE 120784119951119941 119930

DEVOIR 1 DE SCIENCES PHYSIQUES ( SEMESTRE 2 02 HEURES)

EXERCICE 1 (5points)

On dispose drsquoune masse de 258g de fer que lrsquoon fait brucircler dans un flacon de dioxygegravene dont le volume

est 500cm3 Il se forme alors de lrsquooxyde magneacutetique de fer( Fe3O4 )

La masse volumique du dioxygegravene est eacutegale agrave 12gL-1 dans les conditions de lrsquoexpeacuterience

1- Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction

2- Dresser le tableau drsquoavancement permettant drsquoeacutetudier la transformation

3- Deacuteterminer lrsquoavancement maximale xmax Quel est reacuteactif utiliseacute en deacutefaut

4- Calculer la masse de lrsquooxyde magneacutetique de fer formeacutee

5- Quelle est la masse restante du reacuteactif en excegraves

6- En reacutealiteacute il se forme une masse m2=2g de lrsquooxyde magneacutetique de fer Calculer le rendement η de

cette reacuteaction M(Fe)=56gmol-1

Exercice2 (3points)

Equilibrer les eacutequations suivantes

a) NH3 + O2 rarr NO + H2O

b) CO + Fe3O4 rarr CO2 + Fe

c) Fe + H3O+ Fe2+ + H2 + H2O

hp 48

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d) CnH2n + O2 rarr CO2 + H2O

Exercice3 (6points)

Une tension parallegravele au plan inclineacute est appliqueacutee en

A sur la circonfeacuterence dun disque de masse M = 4 kg

et de rayon R = 10 cm Si le disque roule sans glisser

autour de I (point de contact entre le plan inclineacute et le

disque)

1- En appliquant le theacuteoregraveme des moments quelle

doit ecirctre la valeur de la tension dans la corde

on donne g=10Nkg

2- Donner les caracteacuteristiques de 119929ሬሬԦ au point I

Exercice4 (6points)

Une poutre OC de poids P=100 N et de longueur L

supporte une charge de Prsquo=300 N agrave son extreacutemiteacute droite

en C Un cacircble AB relieacute agrave un mur maintient la poutre en

eacutequilibre

(a) En appliquant le theacuteoregraveme des moments quelle doit

ecirctre la tension dans le cacircble (axe est en O)

(b) Quelles sont les composantes (horizontale et verticale) de la force exerceacutee par le mur sur la

poutre

PRENOM NOM COMPLEXE ISLAMIQUE DAROUL IMANE CLASSE 2S

Juillet 2017 Dureacutee 3 h 30 Prof MDiagne

C O M P O S I T I O N N deg 2 d e S P

TOUT DOCUMENT INTERDIT Lrsquousage de calculatrices scientifiques agrave meacutemoire est autoriseacute

Les reacutesultats numeacuteriques doivent ecirctre preacuteceacutedeacutes drsquoun calcul litteacuteral La preacutesentation et la reacutedaction font partie du sujet et interviennent dans la notation

CHIMIE

Exercice 1 sur 4 points On reacutealise un meacutelange drsquooxyde de fer Fe2O3 et de poudre drsquoaluminium puis on deacuteclenche la reacuteaction on obtient du fer Fe et de lrsquooxyde drsquoaluminium Al2O3

1 Ecrire et eacutequilibrer lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction (05 point) 2 Quelles masses drsquooxyde de fer et drsquoaluminium pris en proportions stœchiomeacutetriques faut-il meacutelanger pour obtenir 196 g de fer (1 point) 3 On fait reacuteagir 200 g drsquooxyde de fer et 85 g drsquoaluminium 31 Quel est le reacuteactif limitant Justifier (1 point) 32 Calculer les masses des produits formeacutes et du reacuteactif restant (15 point) Donneacutees Masses molaires atomiques en gmol Fe 56 O 16 Al 27 Exercice 2 sur 4 points

hp 49

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Une solution A de volume VA=05L contient 012 mol de nitrate de sodium (NaNO3)Une solution B de volume VB=15L a eacuteteacute obtenue par dissolution dans lrsquoeau de 492 g de nitrate de calcium solide ionique de formule Ca(NO3)2 1 Calculer la concentration molaire de la solution A (05 point) 2 Calculer la concentration molaire de la solution B (05 point) 3 Ecrire les diffeacuterentes eacutequations de dissolution (1 point) 4 On meacutelange dans une fiole jaugeacutee 10cm3 de la solution A et 20cm3 de la solution B et on complegravete avec de lrsquoeau jusqursquoagrave ce que le volume total soit de 100cm3

41 Calculer la concentration molaire de chacun des ions preacutesents dans le meacutelange (15 point) 42 Veacuterifier la neutraliteacute eacutelectrique du meacutelange (05 point) Donneacutees Masses molaires atomiques en gmol Na 23 O 16 S 32 Ca 40 N 14

PHYSIQUE Exercice 1 sur 35 points Une tige homogegravene OA de masse m=100g de longueur l peux tourner dans un plan vertical autour drsquoun axe

horizontal (∆) passant par O un fil accrocheacute en un point B tel que BA = 120783

120785 OA exerce sur la tige une tension T

horizontale lrsquoeacutequilibre la tige forme un angle α=45deg avec la verticale

1 Repreacutesenter toutes les forces qui srsquoexercent sur la tige (075 points) 2 Calculer la tension du fil (15 points) 3 Deacuteterminer les caracteacuteristiques de la reacuteaction de lrsquoaxe en O sur la tige (125 points)

Exercice 2 sur 3 points On considegravere le circuit eacutelectrique ci-dessous On donne I = 15 A I1= 05 A I3 = 04 A et I5 = 06 A

11 Deacuteterminer les intensiteacutes I2 I4 I6 I7 I8 (125 points) 12 Quel est le nombre drsquoeacutelectrons fourni par le geacuteneacuterateur en une seconde (025 point) 2 On place un ampegraveremegravetre dans le circuit pour mesurer lrsquointensiteacute du courant principal I Sachant que lrsquoampegraveremegravetre

de classe 15 comportent 150 divisions et possegravede les calibres suivants 05A 1A 2A et 5A 21 Quel est le calibre le mieux adapteacute pour la mesure de lrsquointensiteacute du courant principal Justifier(05 point) 22 Trouver la lecture correspondante (05 point) 23 Calculer lrsquoincertitude absolue ΔI et lrsquoincertitude relative (05 point)

Exercice 3 sur 55 points Partie A

hp 50

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Dans une partie de circuit repreacutesenteacute ci-dessous on a mesureacute les tensions suivantes UAB = 20 V UAC = 60 V UAE = 48 V et UAD = 80 V 1 Preacuteciser sur le scheacutema le branchement et les bornes du voltmegravetre pour mesure la tension UAC 2 Le multimegravetre utiliseacute possegravede plusieurs calibre 1 000 V 200 V 20 V 2 V et 200 mV Quel est le calibre le mieux adapteacute agrave la mesure de UAC 3 Repreacutesenter les flegraveches correspondant aux tensions UAC et UAE 4 Calculer la valeur des tensions UBC UBE UDE UCD et UEC Partie B

1- Un geacuteneacuterateur est relieacute agrave la voie A de lrsquooscilloscope On visualise quelques oscillogrammes (voir ci-dessous) Faire correspondre le nom du geacuteneacuterateur utiliseacute (pile geacuteneacuterateur de tension sinusoiumldale geacuteneacuterateur de tension alternative)

2- Pour chaque oscillogramme deacuteterminer la valeur de la tension maximale du geacuteneacuterateur 3- Pour chaque oscillogramme donner la peacuteriode T apregraves lrsquoavoir deacutefinie et calculer la freacutequence

hp 51

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Page 16: D’EVALUATIONS SECONDE S - e-monsite

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16

Lrsquoeacutelectrolyseur de la figure contient une solution aqueuse de chlorure de sodium Les ions chlorure se dirigent vers lrsquoeacutelectrode B En deacuteduire le sens du deacuteplacement des ions Na+ dans la solution celui du deacuteplacement des eacutelectrons dans la lampe et les fils de jonction le signe des pocircles du geacuteneacuterateur G

INTENSITE DU COURANT ELECTRIQUE

Exercice 1 Compleacutetez Le courant eacutelectrique est un des porteurs de charge Dans un meacutetal les porteurs de charges sont Dans un eacutelectrolyte les porteurs de charges sont Lintensiteacute du courant eacutelectrique sexprime en et se mesure agrave laide dun Lintensiteacute du courant eacutelectrique est en tout point dun circuit seacuterie Dans un circuit avec deacuterivation la des intensiteacutes des courants arrivant agrave un noeud est eacutegale agrave la des intensiteacutes des courants en repartant Exercice 2 Un conducteur cylindrique a une section s = 1 mmsup2 il comporte n=1022 eacutelectrons de conduction par cm3

1 Combien y a-t-il drsquoeacutelectrons dans 01 cm de fil 2 sachant que ces eacutelectrons se deacuteplacent agrave la vitesse v=01 cms combien y a-t-il drsquoeacutelectrons qui traversent une section

du fil en une seconde 3 E deacuteduire lrsquointensiteacute du courant eacutelectrique correspondant

Exercice 3 On dispose drsquoun ampegraveremegravetre posseacutedant 4 calibres 100 mA 1A 2A 5A dont le cadran comporte 100 graduations

1 Sur quelle graduation srsquoarrecircte lrsquoaiguille si lrsquointensiteacute agrave mesurer vaut 15A lrsquoampegraveremegravetre eacutetant sur le calibre 2A puis sur le calibre 5A

2 supposons que lrsquoaiguille srsquoarrecircte sur la graduation n = 45 sur le calibre 2A Sur quelle graduation srsquoarrecircterait-elle sur les autres calibres Conclure Exercice 4 Un ampegraveremegravetre de classe 2 utiliseacute sur un calibre 300 mA et comportant 150 division mesure lrsquointensiteacute drsquoun courant continue Lrsquoaiguille se fixe sur la graduation 120

1 Donner lrsquointensiteacute du courant 2 Donner lrsquoincertitude relative de la mesure Preacutesenter le reacutesultat de la mesure 3 lrsquointensiteacute varie lrsquoaiguille se fixe sur la graduation 21 Reacutepondre aux mecircmes questions Comparer la preacutecision des deux

mesures et conclure Exercice 5 On considegravere le circuit suivant On donne I = 4A I3 = I1 I4 = 3I5 I2 = 2I1

1 Indiquer le sens conventionnel du courant dans chaque branche Calculer les intensiteacutes I1 I2 I3 I4 et I5

2 On utilise un ampegraveremegravetre pour mesurer lrsquointensiteacute du courant deacutelivreacute par le geacuteneacuterateur

a Placer correctement lrsquoampegraveremegravetre en indiquant correctement les polariteacutes

b Le calibre utiliseacute est de 5A et lrsquoeacutechelle de lecture compte 100 divisions Devant quelle division lrsquoaiguille srsquoest immobiliseacutee c Lrsquoampegraveremegravetre est de classe 15 calculer lrsquoincertitude absolue ∆I et lrsquoincertitude relative ∆II

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17

3 Peut-on utiliser le calibre 2A Pourquoi Exercice 6 les parties A et B sont indeacutependantes Partie A On dispose drsquoun ampegraveremegravetre dont la graduation comporte 150 divisions et posseacutedant les calibres 10mA 30mA 100mA 300mA 1A et 3A Brancheacute en circuit sur le calibre 300mA on constate que lrsquoaiguille deacutevie jusqursquoagrave la graduation 25

1) Quelle est lrsquointensiteacute du courant 2) Sur quels autres calibres peut-on faire la mesure preacuteceacutedente 3) Sur quel calibre obtiendra-t-on la mesure la plus preacutecise

Partie B On considegravere le circuit ci-contre comportant un geacuteneacuterateur et huit dipocircles On donne I = 1A I1 = 09A I4 = 02A I8 = 03A et e = 1610-19C

1) Indiquer les sens des courants dans les diffeacuterentes branches 2) Deacuteterminer les intensiteacutes des courants qui circulent dans les

autres dipocircles Calculer la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q dans le dipocircle FC pendant

une dureacutee t = 2min En deacuteduire le nombre drsquoeacutelectrons

correspondants

Exercice 7

On donne le circuit ci-dessous

1-)Preacuteciser les nœuds du circuit

2- ) On donne I1=060A I2=0 20A I3=013A

Deacuteterminer la valeur de lrsquointensiteacute et le sens des courants dans les dipocircles

D4 D5 et D6

Exercice 8

On donne le circuit ci-dessous

1-)Nommer les diffeacuterents nœuds du circuit

2- ) On donne I1=820A I2=24A I3=3 60A I4=160A

Deacuteterminer les intensiteacutes et des courants qui circulent dans les

dipocircles D5 D6 et D7

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TENSION ELECTRIQUE

Exercice 1 Pour la portion de circuit ABC on donne les tensions UAC = 123V UCB = ndash 96V 1) Calculer la tension UAB 2) Un voltmegravetre possegravede les calibres suivants 1V 3V et 10V Son

cadran est gradueacute en 150 divisions Sur quel calibre doit-on lrsquoutiliser pour mesurer la tension UAB Faire un scheacutema en montrant comment ses bornes (+) et (-) doivent ecirctre brancheacutees

3) Sur quelle graduation lrsquoaiguille de lrsquoappareil srsquoimmobilise-t-elle dans les conditions drsquoutilisations optimales Exercice 2

Exercice 3 Le montage ci-contre estmiddot constitueacute de dipocircles reacutecepteurs ou geacuteneacuterateurs On donne les tensions UBC= 3V et UCD= -6V Caiculer les tensions UBA UAC UDA Le dipocircle D4 est une lampe peut-elle fonctionner

Exercice 4 On donne UBG = 10V UCD = 4V 1) Calculer les tensions UCF UFD UDE et UAH 2) Indiquer les nœuds du circuit le sens du courant dans chaque branche du

circuit sachant que AH est le seul dipocircle actif 3) Calculer les potentiels de tous les points du circuit

Exercice 5 Un voltmegravetre et un oscilloscope sont brancheacutes aux bornes drsquoun dipocircle parcouru par un courant Le spot deacutevie de 6 divisions vers le haut pour le branchement (B A) harr (y yrsquo) 1) Le voltmegravetre nrsquoest pas agrave zeacutero central Indiquer sur le scheacutema la borne positive

(+) ou borne drsquoentreacutee du voltmegravetre Quel est le sens du courant dans le dipocircle (AB)

2) Le voltmegravetre possegravede les calibres 3V 1V 03V et un cadran de 150 divisions utiliseacute sur le calibre 3V la deacuteviation de lrsquoaiguille est de 30

2-1 Deacuteterminer la valeur de UAB et UBA 2-2 Quel est le calibre le plus adapteacute Quelle serait la deacuteviation de lrsquoaiguille si

on utilisait ce calibre 3) Quelle serait la deacuteviation du spot si on avait UAB

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Exercice 6 1) Le balayage est positionneacute sur la valeur 05msdiv-1 et la sensibiliteacute

verticale sur 2Vdiv-1 Deacuteterminer la peacuteriode et la valeur maximale de la tension ci-dessous

2) Quelle est la freacutequence de cette tension 3) Quelle est la valeur efficace de cette tension

Exercice 7 1) Deacuteterminer la peacuteriode et la valeur maximale de la tension ci-contre 2) Quelle est la freacutequence de cette tension 3) Quelle est la valeur efficace de cette tension

Exercice 8 Donne la nature de chacune des tensions repreacutesenteacutees par les oscillogrammes A B C et D suivantes

Exercice 9 Soit la tension sinusoiumldale repreacutesenteacutee ci-contre LrsquoOscilloscope qui lrsquoa fourni est utiliseacute avec les reacuteglages suivants gain SV = 2 Vdiv-1 et balayage SH = 5 msdiv-1

1 Deacuteterminer la valeur maximale de la tension 2 Calculer la peacuteriode de cette tension En deacuteduire sa freacutequence

Exercice10

Dans chaque cas deacuteterminer la peacuteriode la freacutequence la valeur maximale et lintensiteacute efficace de la tension

20

DIPOLES PASSIFS ndash DIPOLES ACTIFS

Exercice 1 On donne la portion de circuit ci-contre UAB = 6V R1 = 2Ω R2 = 18 Ω R3 = 2 Ω R4 = 4 Ω 1) Trouver la reacutesistance eacutequivalente entre A et B 2) Calculer les intensiteacutes du courant I I1 I2 I3 et I4

Exercice 2 On reacutealise le circuit suivant les bornes du dipocircle sont A et B On deacutetermine expeacuterimentalement lrsquointensiteacute i du courant qui traverse le dipocircle D et la tension entre ses bornes On obtient les reacutesultats suivants

iAB mA 10 25 40 62 80 100 120

uAB (V) 25 63 10 157 20 25 30

On inverse le dipocircle D on reprend des mesures analogues on obtient les reacutesultats suivants

1) Tracer la caracteacuteristique courant-tension du dipocircle D 2) Ce dipocircle est-il symeacutetrique Ce dipocircle est-il un reacutesistor Si oui

calculer sa reacutesistance 3) Ce dipocircle ne peut supporter sans risque de deacuteteacuterioration une intensiteacute supeacuterieure agrave 200mA quelle est la tension

maximale qursquoon peut appliquer entre ses bornes Exercice 3 Lrsquoeacutequation de la caracteacuteristique drsquoun reacutesistor de reacutesistance R est iAB = 25uAB iAB en ampegraveres et uAB en volt Le reacutesistor est constitueacute par un fil conducteur homogegravene cylindrique de longueur l = 157m de section s = 00314cm2 1) Trouver R 2) Trouver la reacutesistiviteacute de la substance qui constitue le reacutesistor

Exercice 4 On considegravere la portion de circuit ci-apregraves R1= frac12 R2 = 2 Ω R3= 075 Ω 1) Calculer la reacutesistance eacutequivalente au dipocircle AB 2) Trouver lrsquointensiteacute du courant qui traverse chaque dipocircle

Exercice 5 On donne le circuit suivant R1 = 200 Ω R2 = 270 Ω UAB = 6V (D) est une diode Sa caracteacuteristique est donneacutee ci-contre Trouver les intensiteacutes du courant dans les diffeacuterentes branches du circuit Exercice 6 On a deacutetermineacute expeacuterimentalement lrsquointensiteacute i du courant deacutebiteacute par un geacuteneacuterateur et la tension u aux bornes de ce mecircme geacuteneacuterateur Les reacutesultats sont consigneacutes ci-dessous

I(A) 23 19 15 1 05 0

U(V) 10 20 30 40 4 5 48

1) Repreacutesenter la caracteacuteristique i = f(u) correspondante 2) Sur quel domaine cette caracteacuteristique est-elle lineacuteaire 3) Donner lrsquoeacutequation de la caracteacuteristique de ce domaine 4) Comparer lrsquointensiteacute theacuteorique Ith et lrsquointensiteacute reacuteelle Ir du courant de court-circuit

Exxercice 7

iAB (mA) - 10 -40 -80 -120

uAB (V) -25 -10 -20 -30

21

Exercice 8

22

AMPLIFICATEUR OPERATIONNEL

Exercice 1 1) Rappeler les proprieacuteteacutes drsquoun amplificateur opeacuterationnel ideacuteal qui fonctionne en reacutegime lineacuteaire 2) Rappeler lrsquoexpression du facteur drsquoamplification drsquoun amplificateur inverseur agrave partir des tensions drsquoentreacutee Ue et

de sortie Us Exercice2 On considegravere le montage suivant avec deux amplificateurs opeacuterationnels ideacuteaux Exprimer Vs en fonction de R1 R2 R3 et I0 Exercice3 Lamplificateur est consideacutereacute comme parfait et fonctionne en reacutegime lineacuteaire Montrer que lintensiteacute du courant dans la branche AM est proportionnel agrave la diffeacuterence V2-V1 Exercice 3 On considegravere le circuit dans lequel G est une pile de feacutem 25V de reacutesistance interne r = 10Ω La valeur de la reacutesistance R est 500 Ω 1) Calculer la tension de sortie Us 2) Calculer lrsquointensiteacute du courant I qui traverse la reacutesistance et

preacuteciser son sens 3) Expliquer lrsquoexistence drsquoun courant de sortie sachant qursquoil nrsquoentre

aucun courant par les bornes E+ et E- Exercice 4 La tension de sortie Us drsquoun montage est repreacutesenteacutee en fonction de la tension drsquoentreacutee Ue appliqueacutee agrave lrsquoentreacutee 1) Ce montage est il inverseur Justifier 2) Ce montage est il amplificateur Si oui calculer le facteur

drsquoamplification 3) Quelle est la tension de saturation

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MELANGES ET CORPS PURS

Exercice 1 Reacutepondre par vrai ou faux

1) La distillation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 2) Lrsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau est un pheacutenomegravene chimique 3) La synthegravese de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 4) Lrsquoeau de Kiregravene est un corps pur 5) La cristallisation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 6) Lrsquoalcool agrave 90deg est un corps pur composeacute 7) Le dioxygegravene est un gaz qui provoque une leacutegegravere deacutetonation en preacutesence drsquoune flamme 8) Lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene chimique 9) Lrsquoair est un meacutelange heacuteteacuterogegravene de diazote de dioxygegravene et de gaz rares 10) Le deacutecantat et le filtrat sont des corps non purs 11) Lors de lrsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau le dioxygegravene est recueilli agrave la cathode 12) Lorsque la roseacutee apparaicirct sur un arbre nous pouvons dire qursquoon a une fusion

Exercice 2 1) Pourquoi dit-on que les valeurs 0degC 100degC 1gcm-3 sont des constantes physiques de lrsquoeau 2) Que repreacutesente chacune des valeurs numeacuteriques preacuteceacutedentes 3) Qursquoappelle-t-on constante physique dans le cas geacuteneacuteral 4) Que signifie laquo critegravere de pureteacute raquo

Exercice 3 1) On meacutelange de lrsquoeau et du sucre Qursquoobtient-on 2) On veut seacuteparer les constituants du meacutelange preacuteceacutedent Deacutecrire une meacutethode possible 3) Qursquoest ce qursquoun meacutelange homogegravene Donner trois exemples 4) Qursquoest ce qursquoun meacutelange heacuteteacuterogegravene Donner trois exemples

Exercice 4 A Les meacutelanges suivants sont-ils homogegravenes ou heacuteteacuterogegravenes

1) Eau + essence 2) Huile + eau 3) Fer en poudre + eau 4) Eau + alcool

B Indiquer une meacutethode de seacuteparation pour chacun des meacutelanges 1) Sel de cuisine + charbon 2) Eau + huile 3) Alcool + eau 4) Fer en poudre + soufre en poudre 5) Fer en poudre + sel en poudre +sable

Exercice 5 Modou explique agrave Fatou comment on preacutepare du cafeacute laquo La preacuteparation du cafeacute comporte trois eacutetapes

- Premiegravere eacutetape mettre de leau dans une cafetiegravere et la porter agrave eacutebullition puis ajouter la poudre de cafeacute attendre quelques minutes

- Deuxiegraveme eacutetape faire passer le meacutelange obtenu agrave travers un tissu pour recueillir la partie liquide

- Troisiegraveme eacutetape ajouter du sucre agrave volonteacute remuer agrave laide dune cuillegravere Le cafeacute est precirct raquo 1-quel type de meacutelange obtient-on agrave la fin de la premiegravere eacutetape 2-quelle est la meacutethode de seacuteparation utiliseacutee dans la deuxiegraveme eacutetape Comment appelle-t-on le liquide obtenu est-ce un corps pur 3- quel type de meacutelange obtient-on agrave la fin de la troisiegraveme eacutetape Justifier la reacuteponse Exercice 6 Dans un eudiomegravetre on introduit 500 cm3 de dihydrogegravene 600 cm3 dioxygegravene (volumes mesureacutes dans les mecircmes conditions)

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Apregraves passage de agrave lrsquoeacutetincelle eacutelectrique et retour aux conditions initiales on demande 1) La masse drsquoeau formeacutee 2) La nature et le volume du gaz reacutesiduel

NB Dans les conditions de lrsquoexpeacuterience 1 L de dihydrogegravene a une masse de 008 g Exercice 7 Au cours drsquoune expeacuterience drsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau on recueille 170 cm3 de gaz au niveau de lrsquoeacutelectrode relieacutee agrave la borne positive 1deg) Quelle est la nature de ce gaz 2deg) Donner la nature et le volume du gaz recueilli dans lrsquoautre eacutelectrode 3deg) Comment appelle- t- on cette eacutelectrode 4deg) Comment identifie-t-on expeacuterimentalement ces deux gaz recueillis 5deg) Calculer la masse drsquoeau apregraves deacutecomposition si lrsquoexpeacuterience est faite dans les conditions ougrave 073 g de dihydrogegravene occupe un volume de 112 L Exercice 8 1) On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant 10g drsquohydrogegravene et 100g drsquooxygegravene apregraves lrsquoeacutetincelle et refroidissement

a) Quelles sont la nature et la masse du gaz restant b) Quelle est la masse drsquoeau obtenue

2) a) Calculer le volume drsquohydrogegravene neacutecessaire pour faire disparaicirctre 200ml drsquooxygegravene b) quel est le volume de vapeur drsquoeau obtenu Exercice 9 On met ensemble dans un erlenmeyer de lrsquoeacutethane du meacutethoxymeacutethane du benzegravene et du meacutethanol Apregraves agitation le milieu ne preacutesente aucune surface de seacuteparation crsquoest-agrave-dire ils se meacutelangent parfaitement 1deg) Que peut-on dire de ces quatre liquides 2deg) Quelle est la nature du meacutelange ainsi constitueacute 3deg) Deacutefinir ce type de meacutelange et citer deux autres exemples de mecircme nature 4deg) On se propose de seacuteparer les quatre liquides par distillation adeg) Deacutecrire le processus de la seacuteparation bdeg) Quel est le liquide qui sera recueilli le premier comme distillat Justifier 5deg) On deacutesire proceacuteder maintenant agrave la seacuteparation de ces quatre liquides par congeacutelation Quel est le premier liquide agrave reacutecupeacuterer sous forme de cristaux Justifier Donneacutees Tempeacuterature drsquoeacutebullition des quatre liquides

Liquide Meacutethanol Ethane Benzegravene Meacutethoxymeacutethane

T eacutebullition (degC) ndash 98 65 80 ndash 24

Exercice 10 On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant dans lrsquoeudiomegravetre 100 cm3 drsquoair et 100 cm3 drsquohydrogegravene mesureacutes dans les conditions normales de tempeacuterature et de pression On suppose que dans ces conditions 1 volume drsquoair donne 15 de volume drsquooxygegravene et 45 de volume drsquoazote En admettant que apregraves passage de lrsquoeacutetincelle eacutelectrique et refroidissement la tempeacuterature et la pression redeviennent normales

1) quel est le volume de gaz restant dans lrsquoappareil 2) quelle est la masse drsquoeau liquide formeacutee sachant que dans les conditions de lrsquoexperience 2g drsquohydrogene occupent 224

litres et 32g drsquooxygegravene occupent 224 litres Exercice 11 Dans un eudiomegravetre contenant un volume V = x cm3 dun meacutelange gazeux de dihydrogegravene et de dioxygegravene on fait passer une eacutetincelle eacutelectrique

Apregraves explosion et retour aux conditions initiales on constate que les 120785

120786 du volume initial disparaissent et il reste un gaz

dans leudiomegravetre qui entretient la combustion 1- Donner la nature du gaz reacutesiduel et son volume en fonction de x 2- Deacuteterminer la composition du meacutelange gazeux initial en fonction de x

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ELEMENTS ATOMES CLASSIFICATION PERIODIQUE

Exercice 1 Soient les nucleacuteides caracteacuteriseacutes par les couples (Z A) M(816) B(1224) C(2654) D(818) E(1226) F(2454) 1) Identifier les nucleacuteides qui sont des isotopes 2) Repreacutesenter tous les nucleacuteides par leur symbole et donner leur nom 3) Donner leurs compositions

Exercice 2 Un atome de platine (Pt) comporte 78 eacutelectrons et 117 neutrons

1) 11 Deacuteterminer son numeacutero atomique Z et son nombre de masse A

12 Ecrire le symbole du noyau correspondant

2) En deacuteduire la masse de lrsquoatome de platine (Pt)

3) Soient les cinq noyaux 119927119955120787120791120783120786120783 119927119957120789120790

120783120791120786 119927119950120788120783120783120786120787 119927119958120791120786

120784120786120786 et 119927119957120789120790120783120791120790 Quels sont les noyaux isotopes du preacuteceacutedent

4) On considegravere lrsquoion eacutetain IV (Sn4+) correspondant au noyau 119930119951120787120782120783120783120791

41 Srsquoagit-il drsquoun anion ou drsquoun cation Justifier

42 Donner la composition du noyau de cet ion

43 Combien cet ion a-t-il drsquoeacutelectrons

Donneacutees Masse drsquoun nucleacuteon mnuc = 16710-27 kg Masse de lrsquoeacutelectron me = 9110-31 kg Exercice 3

On considegravere les ions 119935120784+ 119936120784minus et les atomes Z et W Les eacuteleacutements Z et W appartiennent agrave la deuxiegraveme peacuteriode du tableau de classification peacuteriodique

1) Z est un gaz rare Ecrire la formule eacutelectronique de Z puis celle de X et de Y (Z 119935120784+ 119936120784minus ont la mecircme formule eacutelectronique)

2) Preacuteciser la place de lrsquoeacuteleacutement X

3) W a pour scheacutema de Lewis 119934ሶ Deacuteduire le nombre de charge de W

4) Deacuteterminer le nombre drsquoeacutelectrons contenus dans lrsquoion 119936120784minus et dans lrsquoatome Y Exercice 4 1) La structure eacutelectronique drsquoun atome srsquoeacutecrit (K)2(L)8(M)7 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode du tableau de la

classification appartient lrsquoeacuteleacutement correspondant 2) Un eacuteleacutement se trouve dans le tableau de classification agrave lrsquointersection de la sixiegraveme colonne et de la quatriegraveme

peacuteriode

21 Peut-on deacuteterminer avec certitude son numeacutero atomique

22 Peut-on deacuteterminer le nombre de masse de lrsquoeacuteleacutement

3) Le krypton (gaz rare) appartient agrave la peacuteriode IV Quel est son numeacutero atomique

4) Un nucleacuteide inconnu est symboliseacute par 119935120783120786120784120790

41 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode appartient cet eacuteleacutement

42 Donner la structure eacutelectronique de lrsquoatome correspondant

Exercice 5

Lrsquoatome drsquoun eacuteleacutement X agrave identifier a pour repreacutesentation de Lewis dans lrsquoeacutetat fondamental 119935ሶ 1) Combien drsquoeacutelectrons a-t-il sur sa couche externe 2) Sachant que cette couche est la couche L deacuteterminer le numeacutero atomique de X et eacutetablir la formule eacutelectronique

complegravete de son atome Identifier X par son nom et son symbole Exercice 6

On donne le rayon du noyau de lrsquoatome drsquoaluminium r = 10010-13 m Le rayon de lrsquoatome drsquoaluminium 119912119949120783120785120784120789 est

R = 15010-10 m Masse du neutron mN = 10087u Masse du proton mP = 10073u Masse de lrsquoeacutelectron me- = 05510-

3u 1) Comparer la masse de lrsquoatome agrave celle du noyau 2) Comparer le volume de lrsquoatome agrave celui du noyau 3) On dit que lrsquoatome preacutesente une structure lacunaire Est-ce justifieacute

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Donneacutees Lrsquouniteacute de masse atomique 1u = 16610-27 kg Volume drsquoune sphegravere V = 120786

120785120645R3

Exercice 7 Partie A Lrsquoatome drsquoun eacuteleacutement a pour reacutepartition eacutelectronique (K)x (L)y (M)t avec x y et t des entiers naturels non nuls La masse totale des protons dans son noyau atomique est mTp = 217110-23 g

1) 21 Deacuteterminer son nombre de charge Z

12 En deacuteduire les valeurs de x y et t

13 De quel eacuteleacutement srsquoagit-il Donner sa structure de Lewis et sa valence

2) Donner la place et le nom de famille chimique de lrsquoeacuteleacutement dans le tableau de la classification peacuteriodique restreinte

3) 31 Enoncer la regravegle de lrsquooctet

32 Quel type drsquoion lrsquoatome de cet eacuteleacutement a tendance agrave donner

33 Deacuteterminer la charge globale du noyau de cet ion

4) Repreacutesenter le scheacutema de Lewis de lrsquoion et donner sa valence Donneacutees Extrait du tableau de la classification peacuteriodique 11Na 12Mg 13Al 14Si Masse drsquoun proton mp = 16710-27 kg Valeur de la charge eacuteleacutementaire e = 1610-19 C

Partie B Un anion possegravede globalement une charge eacuteleacutementaire et 18 neutrons lrsquoatome correspondant agrave cet ion appartient agrave la troisiegraveme peacuteriode du tableau de la classification peacuteriodique 1) Deacuteterminer la structure eacutelectronique de cet atome et celle de lrsquoion 2) En deacuteduire la colonne et le nom de famille de cet eacuteleacutement 3) Donner la composition du noyau de lrsquoatome et celle de lrsquoion 4) Repreacutesenter les scheacutemas de Lewis et donner les valences de lrsquoatome et de lrsquoion 5) Deacuteterminer la charge globale du noyau de lrsquoion

Exercice 8 Lrsquoeacuteleacutement magneacutesium possegravede trois isotopes On donne ci-apregraves les abondances relatives de chacun deux

119924119944120783120784120784120786 79 119924119944120783120784

120784120787 10 119924119944120783120784120784120788 11

1- Quel est lisotope le plus abondant 2- Donner la composition de latome isoleacute de chaque isotope 3- Les structures eacutelectroniques des trois isotopes sont-elles identiques Justifier la reacuteponse 4- Quel ion monoatomique forme leacuteleacutement magneacutesium 5- Indiquer trois compositions possibles pour lrsquoion magneacutesium

Exercice9 Un atome dun eacuteleacutement X a pour formule eacutelectronique (K)x(L)Y(M)t 1 Quels sont les valeurs de x et y Justifier

2 Sachant que 119962

120784 = 2t - x calculer t En deacuteduire le numeacutero atomique Z de leacuteleacutement X Identifier X par son symbole et

son nom 3 Dans quelle peacuteriode et dans quelle colonne du tableau de classification peacuteriodique se trouve leacuteleacutement X Justifier votre reacuteponse Donner son scheacutema de 1048757ewis 4 Quel ion a-t-il tendance agrave donner 5 Sachant que la masse dun atome de X est 450910-26kg (masse des eacutelectrons est neacutegligeable) et que mpasympmnasymp 16710-27kg Calculer son nombre de masse et repreacutesenter le noyau de cet eacuteleacutement 6 Le nuage eacutelectronique de lion provenant dun atome X a une charge Q= -1610middot18CDeacuteterminer le nombre deacutelectrons contenus dans le nuage eacutelectronique de lion 7 Ecrire sa structure eacutelectronique et donner son scheacutema de Lewis

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LIAISONS CHIMIQUES

Exercice 1 1) Donner les structures de Lewis des atomes suivants C (Z=6) O (Z=8) Cl (Z=17) H (Z= 1) S (Z = 16) 2) Ecrire les formules de Lewis deacuteveloppeacutees et semi-deacuteveloppeacutees des moleacutecules suivantes

C2H6O C2H4O2 C2H4Cl2O CH4O C2H4 N2O2 CH2Cl2 C2H2 HClO CO2 C3H4 SOCl2 C2H4O C3H6 CH5N C3H4 C3H6O EXERCICE 2 Dans la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene HnS lrsquoatome de soufre est lieacute agrave chaque atome drsquohydrogegravene par une liaison covalente 1- Deacuteterminer n sachant que le scheacutema de Lewis du soufre est identique agrave celui de lrsquooxygegravene et que tous les atomes engageacutes dans la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene ont leur couche externe satisfaisant agrave la regravegle de lrsquooctet et du duet 2- Donner la repreacutesentation de Lewis de la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene Exercice 3 Donner la formule statistique des composeacutes ioniques suivants a) Chlorure drsquoaluminium (Al3+ Cl -) b) nitrate de plomb (Pb2+ 119925119926120785

minus ) c) Aceacutetate de cobalt (Co3+ C2H3119926120784minus ) d) Carbonate

de calcium (Ca2+ C119926120785120784minus ) e) Hydroxyde de sodium (Ag+ PO4

3-) Exercice 4 Donner les noms et preacuteciser les ions constituants les composeacutes ioniques suivants Fe2O3 ZnSO4 Na2CO3 Ca(OH)2 CuNO3 Fe(OH)3 Cu2SO4 Al2O3 FeO Fe(NO3)2 Ag2O Al2(SO4)3 Mg(NO3)2 LiCO3 Na2SO4 Exercice 5

1) La moleacutecule drsquoacide propanoique est formeacutee de 3 atomes de carbone 6 atomes drsquohydrogegravene et 2 atomes drsquooxygegravene Ecrire sa formule brute Ecrire deux formules deacutevellopeacutees isomegraveres de lrsquoacide propanoique

2) Rappeler les structures de Lewis des atomes drsquohydrogegravene de carbone et drsquoazote Donner les structures de Lewis et les formules deacuteveloppeacutees des moleacutecules suivantes

a) CH3NO b) N2 c) HCN d) CH2O2 3) Pour chacun des composeacutes ioniques suivants identifier lrsquoanion et le cation puis donner du composeacute a) Fe2(SO4)3 b)

ZnO 4) Donner la formule statistique et la formule ionique de chacun des composeacutes ioniques suivants oxyde drsquoaluminium

chlorure de magnesium Exercice 6 Donner les formules ioniques et statiques du nitrate de plomb phosphate drsquooxonium sulfate drsquoaluminium nitrate drsquooxonium sulfate de plomb et phosphate drsquoaluminium Exercice7 A -Compleacuteter le tableau ci-dessous en ajoutant soit la formule statistique du solide ionique comportant ces ions soit la formule de lrsquoanion ou soit la formule du cation qui le compose

Cation Anion

Na+

Ca2+ Zn2+

Cl- AlCl3

Al2(SO4)3

NO3-

PO43-

B-Quelles sont les formules statistiques des solides ioniques suivants 1deg) Chlorure drsquoargent nitrate drsquoargent 2deg) Sulfate de potassium permanganate de potassium phosphate de baryum et dichromate de potassium Les ions agrave utiliser sont Cl-(ion chlorure) NO3

-(ion nitrate) SO42-(ion sulfate) K+ (ion potassium) Ag+ (ion argent) Ba2+

(ion baryum) PO43-(ion phosphate) MnO4

-(ion permanganate Cr2O72-(ion dichromate)

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Exercice 8 La maille du chlorure de potassium KCl est du mecircme type que celle du chlorure de sodium les ions K+ prenant la place des ions Na+ 1) En vous inspirant de la maille de chlorure de sodium faites un dessin de la maille

du chlorure de potassium Cette maille cubique a pour arecircte a = 628 pm les ions chlorure en occupent les sommets et les centres des faces

2) Montrer agrave lrsquoaide drsquoun dessin dans le plan qursquoil existe une relation entre lrsquoarecircte a de la maille et les rayons des ions preacutesents Les ions potassium et chlorure sont assimilables agrave des boules rigides de rayons respectifs r+ et r- celles-ci sont en contact le long drsquoune arecircte En deacuteduire la valeur du rayon r- de lrsquoion Cl- sachant que le rayon r+ de lrsquoion K+ vaut 133 pm

Donneacutees Nom et formule de quelques ions

Cations formules Anions Formules

Ion fer II Fe2+ Ion sulfure S2-

Ion fer III Fe3+ Ion sulfate SO42-

Ion aluminium Al3+ Ion nitrate NO3-

Ion cuivre II Cu2+ Carbonate CO32-

Ion zinc Zn2+ Hydrogeacutenocarbonate HCO3-

Ion sodium Na+ Ion chlorure Cl-

Ion calcium Ca+ Oxyde O2-

Ion potassium K+ Hydroxyde OH-

Ion hydronium H3O+ Ion dichromate Cr2O72-

Ion magneacutesium Mg2+ Ion permanganate MnO4-

Ion argent Ag+ Ion phosphate PO43-

Ion baryum Ba2+

Ion ammonium NH4+

FORMULES ET NOMS DE QULQUES COMPOSES IONIQUES

Habituellement on nomme un composeacute ionique en premier par son non ion neacutegatif par contre lrsquoeacutecriture de sa formule

se fait en premier par lrsquoion neacutegatif

Formule ionique Formule statistique Nom

(Na+ Cl-) NaCl Chlorure de sodium

(Ag+ Cl-) AgCl Chlorure drsquoargent

(Cu2+ 2Cl-) CuCl2 Chlorure de cuivre II (cuivrique)

(Cu+ Cl-) CuCl Chlorure de cuivre I (cuivreux)

(Fe2+ 2Cl-) FeCl2 Chlorure de fer II (ferreux)

(Fe3+ 3Cl-) FeCl3 Chlorure de fer III (ferrique)

(NH4+ Cl-) NH4Cl Chlorure drsquoammonium

(Ca2+ 2Cl-) CaCl2 Chlorure de calcium

NITRATES NO3-

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Formule ionique Formule statistique Nom

(Ag+ NO3-) AgNO3 Nitrate drsquoargent

(K+ NO3-) KNO3 Nitrate de potassium

(Pb2+ 2NO3-) (PbNO3)2 Nitrate de plomb II

SULFATTES SO42-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Ba2+ SO42-) BaSO4 Sulfate de baryum

(Zn2+ SO42-) ZnSO4 Sulfate de zinc

(Cu2+ SO42-) CuSO4 Sulfate de cuivre II

(2Al3+ 3SO42-) Al2(SO4)3 Sulfate drsquoaluminium

(2NH4+ SO4

2-) (NH4)2SO4 Sulfate drsquoammonium

SULFURES S2-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Zn2+ S2-) ZnS Sulfure de zinc

(Pb2+ S2-) PbS Sulfure de plomb II

(2Cu+ S2-) Cu2S Sulfate de cuivre I

CARBONATES CO32-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Ca2+ CO32-) CaCO3 Carbonate de calcium (calcaire)

OXYDES O2-

Formule ionique Formule statistique Nom

(2Na+ O2-) Na2O Oxyde de sodium

(Mg2+ O2-) MgO Oxyde de magneacutesium

(2Al3+ 3O2-) Al2O3 Oxyde drsquoaluminium (alumine)

(Fe2+ O2-) FeO Oxyde de fer II

(2Fe3+ 3O2-) Fe2O3 Oxyde de fer III (rouille)

(Fe2+ 2Fe+ 4O2-) Fe3O4 Oxyde magneacutetique de fer

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MOLE ET GRANDEURS MOLAIRES

Exercice 1 Calculer les masses molaires des composeacutes suivants Ca(H2PO4)2 H2SO4 C6H12O6 C4H8 NH3 (NH4)4Fe(SO4)26H2O Al2(SO4)3 Exercice 2 Lrsquoeacuteleacutement lithium agrave lrsquoeacutetat naturel est formeacute par un meacutelange de deux nucleacuteides dont les pourcentages atomiques sont

les suivants 74 de 119923119946120788 et 926 de 119923119946

120789 Sachant que les masses drsquoune mole drsquoatome de ces nucleacuteides sont respectivement 60137 g et 70144 g Calculer la masse molaire atomique de lrsquoeacuteleacutement lithium naturel Exercice 3 Une moleacutecule de formule CxHy a pour atomiciteacute 10 et sa masse molaire est M = 54 gmol-1 Deacuteterminer la formule brute du composeacute Exercice 4 La nitroglyceacuterine est un explosif de formule C3H5O9N3 1) Calculer la masse molaire de la nitroglyceacuterine 2) Deacuteterminer sa composition centeacutesimale massique de chacun des eacuteleacutements preacutesents dans cette moleacutecule

Exercice 5 Un corps a pour formule CxHyO les coefficients x et y sont entiers Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de cette substance montre que les pourcentages en masse des eacuteleacutements C et H qursquoelle renferme sont C = 525 H = 130 1) Deacuteterminer le pourcentage en masse de lrsquooxygegravene En deacuteduire la masse molaire moleacuteculaire M de ce corps (M est

un nombre entier) 2) Calculer les valeurs des coefficients x et y

Exercice 6 1) On donne pour le fer masse molaire M = 56 gmol-1 masse volumique 120646 = 7800 kgm-3 Deacuteterminer le volume drsquoun morceau de fer de masse 150 g Quelle est la quantiteacute de matiegravere contenue dans ce morceau de fer 2) On donne pour lrsquoaluminium et le cuivre la masse molaire M et la masse volumique 120646 agrave lrsquoeacutetat solide Al 27 gmol-1 120646119912119949

=2700 kg m-3 Cu 635 gmol-1 120646119914119958=8900 kg m-3 Deacuteterminer pour chaque meacutetal le volume molaire (volume dune mole) agrave lrsquoeacutetat solide 3) On considegravere trois flacons qui contiennent agrave la mecircme

tempeacuterature et sous une mecircme pression un mecircme volume de gaz On a deacutetermineacute la masse de chaque gaz Les reacutesultats sont groupeacutes dans le tableau ci-dessous

Calculer la masse molaire de chaque gaz Deacuteterminer la quantiteacute de matiegravere de chaque gaz 4) En deacuteduire le volume molaire de chaque gaz

Quelle est la loi veacuterifieacutee par cette expeacuterience Enoncer cette loi C = 12 O=16 H=1 gmol-1 Exercice 7 Un composeacute organique qui ne contient que les eacuteleacutements carbone et hydrogegravene a pour masse molaire M = 42 gmol -1 Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de ce composeacute montre qursquoil renferme en masse six (6) fois plus de carbone que drsquohydrogegravene En deacuteduire la formule brute du composeacute eacutetudieacute Exercice 8 Un composeacute A ne contient que les eacuteleacutements carbones hydrogegravene et oxygegravene Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de ce composeacute montre que mc = 15mo et mc = 4mH mc mo et mH eacutetant les masses respectives de carbone de lrsquooxygegravene et de lrsquohydrogegravene contenues dans lrsquoeacutechantillon Sachant que la moleacutecule de A ne renferme qursquoun seul atome drsquooxygegravene 1) Deacuteterminer la formule de A 2) Calculer la masse molaire de A 3) Calculer le nombre de moles puis le nombre de moleacutecules contenues dans 115 g de A

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Exercice 9 Un ballon en verre fermeacute contient 40g de gaz dioxygegravene La tempeacuterature du gaz est 20degC et sa pression est 1013105Pa 1 Quelle est la quantiteacute de matiegravere de dioxygegravene dans le ballon 2 Quelle est la tempeacuterature absolue du gaz 3 Quel est le volume du gaz 4 On chauffe le ballon et son contenu La tempeacuterature atteint 50degC La variation du volume du ballon eacutetant

neacutegligeable deacuteterminer la nouvelle pression du gaz Exercice 10

Un ballon agrave parois eacutelastiques ne peut deacutepasser un volume de 30L sans eacuteclater On introduit dans ce ballon 20L dheacutelium He agrave 20degC et agrave une pression de 1013105Pa 1 Quelles sont la quantiteacute de matiegravere et la masse dheacutelium introduites dans le ballon 2 Le ballon est placeacute sous une cloche agrave vide On admet que la pression est la mecircme agrave linteacuterieur et agrave lexteacuterieur du

ballon et que la tempeacuterature est constante au cours de la transformation Quelle est la pression de lair sous la cloche au moment ougrave le ballon eacuteclate

3 Le mecircme ballon est lacirccheacute et seacutelegraveve agrave une altitude ougrave la tempeacuterature est de 15degC et la pression atmospheacuterique de 82104Pa Le ballon va-t-il eacuteclater (on suppose leacutegaliteacute des pressions agrave linteacuterieur et agrave lexteacuterieur du ballon)

Donneacutee M(He)=40gmol-1 Exercice 11 1) Calculer la masse volumique du dioxygegravene dans les conditions normales Deacuteterminer la densiteacute du dioxygegravene par

rapport agrave lrsquoair 2) On meacutelange 10 L de butane et 10 L de dioxygegravene Le volume obtenu est 20 L

21 Trouver la masse du meacutelange

22 Calculer la densiteacute du meacutelange

Les volumes sont mesureacutes dans les conditions normales Exercice 12 On meacutelange 10 L de dioxygegravene et 40 L de diazote pris dans les CNTP Le volume du meacutelange est 10 L La tempeacuterature du meacutelange est de 10deg C 1) Calculer la masse du meacutelange 2) Trouver la pression du meacutelange

Donneacutees C = 12gmol H = 1gmol O = 16gmol N = 14gmol Cl = 355gmol Exercice 13 Un professeur de Sciences Physiques trouve dans le laboratoire de son lyceacutee un flacon sans eacutetiquette contenant une substance solide de masse m = 460 g Pour deacuteterminer la nature de cette substance il procegravede agrave deux types danalyses

Une analyse qualitative lui permettant de deacuteterminer la preacutesence de trois eacuteleacutements chimiques dans la substance le carbone (C) lhydrogegravene (H) et loxygegravene (O)

Une analyse quantitative lui permettant de deacuteterminer la composition centeacutesimale massique du carbone et de lhydrogegravene dans la masse m de la substance C=26l H=435 Afin de deacuteterminer le nombre datomes de carbone dhydrogegravene et doxygegravene de la substance il eacutecrit sa formule brute sous la forme CxHyOz ougrave x y et z sont des entiers naturels non nuls Il reacutealise ensuite la sublimation de la masse m = 460 g de la substance dans les conditions ougrave la pression est P=498107 Pa et la tempeacuterature est t = 27degC A la fin du changement deacutetat physique il recueille un volume V = 500 cm3 de gaz supposeacute parfait

1) Calculer le pourcentage massique de loxygegravene 2) Est-ce que cette sublimation a eacuteteacute faite dans les conditions normales de tempeacuteratures et de pression (CNTP) Justifier 3) Deacuteterminer la quantiteacute de matiegravere de cette substance puis deacuteduire sa masse molaire et sa densiteacute 4) Deacuteterminer sa formule brute et proposer une formule deacuteveloppeacutee possible 5) Calculer le nombre de moleacutecules contenu dans cette substance

On donne M (H) = 1 gmol-1 M (C) = 12 g mol-1 M (0) = 16 g mol-1 constante des gaz parfaits R = 831 SI nombre drsquoAvogadro NA = 602102s mol-1

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REACTION CHIMIQUE EQUATION ndash BILAN

Exercice 1 Equilibrer les eacutequations suivantes

Exercice 3 Lrsquoaluminium reacuteagit avec lrsquooxyde de manganegravese MnO2 pour donner du manganegravese et de lrsquooxyde drsquoaluminium Al2O3

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan traduisant cette reacuteaction 2) Quelle est la masse drsquoaluminium neacutecessaire pour preacuteparer une masse de 1 kg de manganegravese

Exercice 4 On brucircle m = 5 g de soufre dans un flacon renfermant V =2L de dioxygegravene volume mesureacute dans les CNTP

1) Restera-t-il du soufre agrave la fin de la reacuteaction Si oui calculer la masse correspondante 2) Calculer la masse et le volume du produit obtenu

Exercice 5 On fait brucircler 20g drsquoun eacutechantillon de charbon de bois dans du dioxygegravene on obtient 616g de dioxyde de carbone

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan 2) Deacuteterminer le pourcentage de carbone pur contenu dans le morceau de charbon

Exercice 6 Le dioxyde de soufre peut ecirctre preacutepareacute par action de sulfure de fer (pyrite) sur le dioxygegravene Il se forme en mecircme temps de lrsquooxyde de fer Fe2O3

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction 2) Quel volume de dioxyde de soufre peut-on espeacuterer obtenir agrave partir drsquoune tonne de pyrite Calculer alors la masse et le

volume de dioxygegravene neacutecessaire Les volumes gazeux sont mesureacutes dans les CNTP 3) Le rendement de la reacuteaction est en reacutealiteacute eacutegal agrave 80 Calculer le volume de dioxyde de soufre effectivement obtenu agrave

partir drsquoune tonne de pyrite Exercice 7

1) La combustion dans du dioxygegravene de 224cm3 drsquoun corps pur gazeux de formule CnH2n + 2 a donneacute 176g de dioxyde de carbone et de lrsquoeau

11 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction

12 Trouver la formule brute de lrsquohydrocarbure

13 Ecrire les formules de Lewis et deacuteveloppeacutee de ce composeacute

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2) La combustion complegravete dans du dioxygegravene de 1 litre drsquoun hydrocarbure gazeux de formule CxHy a neacutecessiteacute 5 litres de dioxygegravene et a donneacute 3 litres de dioxyde de carbone

21 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction

22 Trouver la formule brute de lrsquohydrocarbure Volumes gazeux mesureacutes dans les CNTP

Donneacutees en gmol-1 M(C) = 12 M(H) = 1 M(O) = 16 M(Fe) = 56 Exercice 8 On meacutelange 1g de poudre drsquoaluminium et 6g de diiode I2 La reacuteaction est amorceacutee par quelques gouttes drsquoeau (catalyseur)

a) On donne Al (Z=13) et I est un halogegravene Trouver la formule du produit formeacute en vous aidant des repreacutesentations de Lewis des atomes drsquoaluminium et drsquoiode

b) Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction c) La reacuteaction srsquoarrecircte par manque drsquoun des reacuteactifs Lequel calculer la masse du produit formeacute d) Quelle est la masse restante du reacuteactif en excegraves

Donneacutees M(Al)=27gmol M(I)=127gmol Exercice 9 Une essence drsquoautomobile a une masse volumique de 700kg m-3 On la suppose constitueacutee uniquement drsquooctane C8H18

a) Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la combustion de lrsquooctane dans le moteur de lrsquoautomobile en supposant qursquoil se forme du dioxyde de carbone et de lrsquoeau

b) Le reacuteservoir drsquoessence drsquoune automobile a une capaciteacute de 50L Lorsque toute lrsquoessence qursquoil contient est consommeacutee calculer

La masse de vapeur drsquoeau et de dioxyde de carbone rejeteacutee dans lrsquoatmosphegravere

La masse du dioxygegravene consommeacute

La masse drsquoair qui a circuleacute dans les tubulures du moteur sachant qursquoen nombre de moles la composition de lrsquoair est 80 de diazote N2 et 20 de dioxygegravene O2 On donne en gmol les masses molaires atomiques H 1 C 12 N 14 O 16 Exercice 10 Un meacutelange des deux alcanes propane (C3H8) et butane (C4H10) est soumis agrave une combustion eudiomeacutetrique en preacutesence de 112 cm3 de dioxygegravene Apregraves la combustion et le refroidissement des produits il se produit 68cm3 dioxyde de carbone(C02) et de lrsquoeau

1) Ecrire les eacutequations des reacuteactions qui ont lieu

2) Deacuteterminer la composition du meacutelange des alcanes sachant que tous les volumes sont mesureacutes dans les mecircmes conditions de tempeacuterature et de pression On donnera le volume de chacun des alcanes ainsi que le pourcentage (en quantiteacute de matiegravere) de chacun drsquoeux dans le meacutelange Exercice 11 On dispose drsquoun meacutelange drsquooxyde de fer II FeO et drsquooxyde de Fer III Fe2O3 de masse totale m=897g On fait reacuteagir ce meacutelange agrave haute tempeacuterature avec du dihydrogegravene Il se forme alors du Fer et de lrsquoeau

1) Ecrire les eacutequations bilan des deux reacuteactions 2) On obtient 292g drsquoeau et les deux oxydes ont disparu Deacuteterminer la composition initiale du meacutelange crsquoest-agrave-dire les

masses des deux oxydes

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GENERALITES SUR LES SOLUTIONS AQUEUSES

Donneacutees en gmol-1 M(C) = 12 M(H) = 1 M(O) = 16 M(Fe) = 56 M(Al) = 27 M(S) = 32 M(Na) = 23 M(N) = 14 M(Ca) = 40 M(Cl) = 355 Exercice 1 1) Donner les noms des ions suivants K+ Mg2+ Al3+ O2- SO4

2- H3O+ MnO4- Cr2O7

2- 2) Donner les formules des composeacutes ioniques dont les noms sont chlorure de potassium chlorure de magneacutesium

oxyde de magneacutesium carbonate drsquoaluminium nitrate drsquoargent Exercice 2 1) Quelle masse de sulfate drsquoaluminium Al2(SO4)3 faut-il dissoudre dans de lrsquoeau pour obtenir 500 cm3 drsquoune solution

de concentration 002 mol L-1 en ion Al3+ 2) Quelle est alors la valeur de la concentration en ion sulfate

Exercice 3 1) On dissout 5 g de cristaux de chlorure de sodium dans de lrsquoeau On complegravete par de lrsquoeau le volume agrave 500 mL

Trouver la concentration molaire C de la solution Calculer [Na+] et [Cl-] 2) On dispose de 200 mL drsquoune solution de sulfate de sodium de concentration molaire C = 210-2 molL-1

ndash Calculer la masse de sulfate de sodium Na2SO4 contenue dans la solution ndash Calculer [Na+] et [SO4

2-] Exercice 4 1) On dissout sans variation de volume 342 g de sulfate drsquoaluminium dans 500 mL drsquoeau

ndash Calculer la concentration massique puis la concentration molaire C de la solution ndash Calculer les concentrations molaires des ions aluminium et sulfate

2) On preacutepare 250 mL de solution de sulfate de potassium en dissolvant dans lrsquoeau 435 g de solide ionique K2SO4

ndash Calculer la concentration molaire de chacun des ions preacutesents en solution ndash Quel volume drsquoeau faut-il ajouter aux 250 mL de la solution preacuteceacutedente pour obtenir une solution telle que lrsquoon

ait [SO42-] = 002 molL Exercice 5 Une solution A de volume VA = 05 L contient 012 mol de nitrate de sodium Une solution B de volume VB = 15 L a eacuteteacute obtenue par dissolution dans lrsquoeau de 125g de nitrate de calcium solide ionique de formule Ca(NO3)2 1) On preacutelegraveve agrave la pipette 10 cm3 de la solution A Calculer le nombre de moles de chacun des ions preacutesents dans

cette prise drsquoessai 2) On meacutelange dans une fiole jaugeacutee 10 cm3 A 20 cm3 de la solution B et on complegravete avec de lrsquoeau jusqursquoagrave ce que

le volume total soit de 100 cm3 Calculer la concentration de chacun des ions dans cette derniegravere solution On donne masses molaires en gmol-1 nitrate de sodium 85 nitrate de calcium 164 Exercice 6

Compleacuteter le tableau

Formule C ( molL-1) [anion] (molL-1) [cation] (molL-1)

MgSO4 0035

CaCl2 0104

Na2CO3 027

Na3PO4 0063

FeCl3 057

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SOLUTIONS AQUEUSES ACIDES

Exercice 1 Questions des cours 1-1 Parmi des produits drsquousage courant utiliseacutes comme boissons condiments ou produits drsquoentretien meacutenager que vous reconnaissez distinguer ceux qui correspondent agrave des solutions acides 1-2 Rappeler leurs couleurs prises avec un indicateur coloreacute de votre choix 2-1 Que peut-on mettre en eacutevidence expeacuterimentalement lors de la dissolution du chlorure drsquohydrogegravene dans lrsquoeau 2-2 Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction qui accompagne cette mise en solution du chlorure drsquohydrogegravene dans lrsquoeau 3- Le chlorure drsquohydrogegravene est-il un composeacute ionique ou moleacuteculaire 4- Que se passe t-il quand on verse du nitrate drsquoargent dans une solution drsquoacide chlorhydrique 5-1 Peut-on identifier un acide au laboratoire en le goucirctant ou en le touchant 5-2 Que faut-il faire dans le cas eacutecheacuteant Exercice 2 Le gaz chlorure drsquohydrogegravene est un composeacute moleacuteculaire formeacute drsquoun atome drsquohydrogegravene et drsquoun atome de chlore il est obtenu en faisant reacuteagir agrave chaud de lrsquoacide sulfurique sur du chlorure de sodium On le recueille dans un flacon en plastique par deacuteplacement drsquoair 1- Ecrire la formule du gaz chlorure drsquohydrogegravene 2- Donner le scheacutema du montage 3- Comment pouvez-vous vous assurer que le flacon est entiegraverement rempli 4- Rappeler les proprieacuteteacutes du gaz chlorhydrique Exercice 3 Texte Scientifique solution acide et solution basique Preacuteparation des solutions drsquoinfusion drsquooseille du jus de citron du jus de tamarin de solution de lessive de cendre Mettons deux centimegravetres cubes de chaque substance dans un tube agrave essai Dans chaque tube versons quelques gouttes de BBT Nous disposons de deux tubes agrave essai lrsquoun contenant de lrsquoacide chlorhydrique et lrsquoautre de lrsquoeau distilleacutee avec chacun quelques gouttes de BBT Les tubes contenant lrsquoacide chlorhydrique la solution drsquoinfusion drsquooseille du jus de citron du jus de tamarin virent au jaune avec le BBT Le tube contenant la solution de lessive de cendre donne une coloration bleue avec le BBT tandis que lrsquoeau distilleacutee reste verte avec le BBT Questions 1- Que signifie BBT 2- Le titre du texte est-il conforme Si non ameacuteliorer ce titre 3- Comment preacutepare-t- on la solution drsquoinfusion drsquooseille le jus de citron 4- Comment preacutepare-t- on la solution drsquoacide chlorhydrique agrave partir drsquoune solution commerciale tregraves concentreacutee 5- Relever les solutions acides citeacutes dans ce texte

Exercice 4

1- Une solution de volume V = 250 mL est obtenue en dissolvant 12 mmol de saccharose dans de lrsquoeau Quelle est la

concentration molaire de saccharose 2- Quelle est la quantiteacute drsquoacide benzoiumlque contenue dans un volume V = 23 mL drsquoune solution drsquoacide benzoiumlque agrave la

concentration molaire C = 1510-2 molL-1 Exercice 5 1-1 Un adolescent doit absorber 75 mg de vitamine C de masse molaire M = 176 g mol par jour Quelle est la quantiteacute de vitamine C correspondante 1-2 Un jus de fruit contient de la vitamine C agrave la concentration molaire C = 23 mmolL-1Quel volume de jus de fruit un adolescent doit-il boire dans la journeacutee pour absorber sa quantiteacute quotidienne de vitamine C 2) Les boissons au cola contiennent de lrsquoacide phosphorique H3PO4 Leur concentration molaire en acide phosphorique est de lrsquoordre de 15 mmolL-1 Quelle est la concentration massique en acide phosphorique Exercice 6 1- Les boissons au cola contiennent de lrsquoacide phosphorique H3PO4 Leur concentration molaire en acide phosphorique

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est de lrsquoordre de 15 mmolL-1 Quelle est la concentration massique en acide phosphorique

2- Lrsquohextril est une solution de bain de bouche Le principe actif de ce meacutedicament est lrsquohexeacutetidine de formule brute

C21H45N3 Calculer sa concentration molaire sachant que sa concentration massique est 1 gL-1

Exercice 7

On a un meacutelange sous forme de poudre de cuivre de zinc et daluminium On ajoute de lacide chlorhydrique en excegraves agrave 105 g de ce meacutelange Apregraves reacuteaction il reste un reacutesidu solide de 24 g et le gaz qui sest deacutegageacute lors de lattaque par lacide occupe un volume de 566 L

1- Ecrire les eacutequations entre lacide chlorhydrique les meacutetaux attaquables

2- Quelle est la nature du gaz deacutegageacute Justifier votre reacuteponse

3- Calculer la composition du meacutelange en pourcentage massique

On donne M(Cu)=635 M(Al)=27 M(Zn)=654 g mol-1 volume molaire 224 Lmol-1 on rappelle que lrsquoacide nrsquoattaque pas le cuivre Exercice 8 1) Rappeler quelques consignes de seacutecuriteacute sur la consommation et lrsquoutilisation des produits acides 2) A quels ions sont dues les proprieacuteteacutes acides drsquoune solution 3) A 20degC 1 litre drsquoeau peut dissoudre 475L de chlorure drsquohydrogegravene si la dissolution srsquoeffectue sans variation de volume (Vm = 24 Lmol-1) 3-a) Calculer la concentration de la solution (H+ Cl-) 3-b) En deacuteduire la concentration des ions responsables agrave lrsquoaciditeacute de cette solution 3-c) Quelle la concentration des ions qui preacutecipite avec le nitrate drsquoargent

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SOLUTIONS AQUEUSES BASIQUES

Exercice1 1 Recopier et compleacuteter les phrases suivantes a) Dans une solution aqueuse dhydroxyde de sodium lion responsable de la basiciteacute est lion __________ lion __________ est lion Na+ b) Il faut toujours refermer un flacon de pastilles de soude et le conserver dans un endroit sec car ces pastilles absorbent lhumiditeacute de lair elles sont donc __________ Elles sont aussi deacuteliquescentes car les pastilles se __________ lentement dans cette humiditeacute c) Lhydroxyde de sodium est un produit corrosif car il peut exercer une action destructrice sur les __________ __________ Il faut donc porter des __________ pour le manipuler d) La solution dhydroxyde de sodium conduit le courant eacutelectrique Elle contient donc des __________ Lors de la dissolution leau a totalement __________ les moleacutecules dhydroxyde de sodium selon leacutequation bilan NaOH rarr ________ + ________ e) La solution de kheacutemeacute est une solution __________ car si on y ajoute quelques gouttes de __________ elle prend une coloration rose violaceacutee 2 Reacutepondre par vrai ou faux les phrases suivantes a) En preacutesence de BBT la solution de cendre prend la couleur bleue b) Les proprieacuteteacutes basiques de la soude sont dues aux ions Na+ c) Le cuivre et les ions hydroxyde forment un preacutecipiteacute bleu d) En meacutelangeant une solution de sulfate de zinc avec un tregraves gros excegraves de soude on obtient une solution e) En preacutesence de BBT le meacutelange formeacute de 1 mL dacide chlorhydrique deacutecimolaire et de 10 mL de soude molaire est bleu 3 Recopier les propositions justes et corriger celles qui sont fausses a) En meacutelangeant une solution de nitrate de cuivre et une solution de chlorure dhydrogegravene on obtient un preacutecipiteacute bleu dhydroxyde de cuivre b) Pour preacuteparer 1L de solution de soude agrave 01 molL-1 (deacutecimolaire) Abdoulaye pegravese 04g dhydroxyde de sodium exempt dhumiditeacute Il les introduit dans une fiole jaugeacutee de 1 L et complegravete jusquau trait de jauge avec de leau distilleacutee c) En meacutelangeant une solution de sulfate de fer (III) et une solution dammoniaque on obtient un preacutecipiteacute vert dhydroxyde de fer (III) d) En introduisant un excegraves de sulfate de zinc dans une solution dilueacutee de kheacutemeacute on obtient un abondant preacutecipiteacute blanc La solution de kheacutemeacute contient donc des ions OH- qui forment avec les ions Zn(II) un preacutecipiteacute de formule Zn(OH)2 e) En preacutesence de pheacutenolphtaleacuteine le liquide de batterie prend une coloration violette Si on ajoute 10 mL de solution de kheacutemeacute concentreacutee agrave 1 mL de liquide de batterie dilueacute en preacutesence de pheacutenolphtaleacuteine on obtient une solution incolore Exercice2

3- Votre professeur vous donne deux flacons A et B sans eacutetiquette contenant des solutions incolores et vous demande de les reconnaicirctre Pour cela il vous fait reacutealiser les tests suivants a) Donner le nom de la solution A en expliquant comment vous ecirctes arriveacute agrave cette conclusion

b) Donner le nom de la solution B en expliquant comment vous ecirctes arriveacute agrave cette conclusion 4- Sur les marcheacutes du Seacuteneacutegal on trouve un produit appeleacute kheacutemeacute Il se preacutesente sous la forme deacutecailles blanches et

est fortement corrosif Il est utiliseacute pour fabriquer du savon et comme produit de nettoyage a) Vous voulez preacuteparer 500 mL de solution aqueuse agrave 4 gL-1 de kheacutemeacute (solution A) Encadrer parmi la liste dappareils suivants ceux qui vous seront neacutecessaires balance ndash pipette de 5 mL ndash ballon rond de 500 mL ndash fiole jaugeacutee de 05L ndash entonnoir ndash pissette ndash fiole jaugeacutee de 100mL ndash gants de protection ndash spatule ndash eacuteprouvette gradueacutee de 1 L Deacutecrivez le mode opeacuteratoire de la dissolution b) Le marchand affirme que le kheacutemeacute est de la soude Proposez deux tests qui vont vous permettre de veacuterifier cette affirmation

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c) En supposant que laffirmation du marchand est vraie calculer la concentration molaire de la solution A d) Pour veacuterifier si le kheacutemeacute est de lhydroxyde de sodium pur Michel propose dintroduire assez de solution de sulfate de cuivre pour preacutecipiter tous les ions OH- contenus dans 100 mL de solution A puis de peser le preacutecipiteacute sec - Ecrire leacutequation bilan traduisant la reacuteaction de preacutecipitation - La masse de preacutecipiteacute obtenue apregraves filtration et seacutechage est m = 035 g Le kheacutemeacute est-il de lhydroxyde de sodium pur 3- Au cours dun repas Marcel affirme que le jus de bissap blanc quil est en train de boire est plus acide que le jus de tamarin que boit Demba Demba nest pas daccord Pour trancher ce diffeacuterend ils amegravenent les deux solutions au laboratoire et procegravedent au test suivant - Ils introduisent 50 mL de bissap blanc dans un beacutecher A et 50 mL de jus tamarin dans un beacutecher B Ils ajoutent 5 gouttes de BBT et 50 mL de solution de soude dilueacutee La solution contenue dans le beacutecher A se colore en vert alors que la solution contenue dans le beacutecher B se colore en bleu Ils en concluent que Marcel avait raison Justifier cette affirmation Donneacutees Masses molaires en gmol-1 H 1 - O 16 - Na 23 - Cu 635 Exercice3 On meacutelange -100mldrsquoune solution de soude 10-2molL-1 -et 200ml de solution drsquohydroxyde de calcium 10-3molL-1 Faites lrsquoinventaire des diffeacuterentes espegraveces en solution calculer les concentrations molaires respectives Exercice 4 On dispose de 5 mL drsquoune solution de potasse KOH Elle renferme en masse 25 de potasse pure Sa densiteacute par rapport agrave lrsquoeau est d = 13

1) Calculer la concentration molaire C de la solution On dilue la solution preacuteceacutedente agrave 15 litre Calculer la concentration molaire Crsquo de la nouvelle solution

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NOTION DE PH INDICATEURS COLORES

Exercice 1 Deacuteterminer les pH des solutions suivantes a) Acide chlorhydrique de concentration 210-2 molL-1 b) Acide nitrique de concentration 4510-3 molL-1 c) Soude de concentration 510-2 molL-1 d) Potasse de concentration 3110-4 molL-1 Les solutions sont prises agrave 25oC Exercice 2 La concentration des ions hydroxyde dans une solution aqueuse est eacutegale agrave 10-4molL-1 Calculer 1) La concentration des ions hydronium 2) Le pH de cette solution 3) Quelle est la couleur prise dans cette solution par - le BBT - la pheacutenolphtaleacuteine - lrsquoheacutelianthine Exercice 3 On dispose drsquoune solution de soude ( Na + + HO ndash ) de concentration de pH = 12 1 Calculer 11la concentration des ions oxonium 12 la concentration des ions hydroxyde 2 On veut diluer cette solution pour obtenir une solution agrave pH = 11 Pour cela on prend un volume v1 = 50 mL de la solution concentreacute et on ajoute de lrsquoeau Quel volume drsquoeau faut-il ajouter Exercice 4 Les questions sont indeacutependantes 1 A 60degC le pH de lrsquoeau pure est 65 Calculer les concentrations des ions hydronium et hydroxyde agrave cette tempeacuterature Calculer le produit ionique de lrsquoeau agrave cette tempeacuterature

2 A 50degC le produit ionique de lrsquoeau est 5610-14 Trouver agrave cette tempeacuterature le pH de lrsquoeau pure Exercice 5 Les questions sont indeacutependantes 1 A la tempeacuterature de 37 degC le pK e est eacutegal agrave 1372 a) Quel est le pH drsquoune solution neutre agrave cette tempeacuterature b) Un sang de pH eacutegal agrave 739 est-il neutre 2 A 10cm3 drsquoune solution de chlorure drsquohydrogegravene on ajoute 40cm3 drsquoeau et on obtient alors une solution de pH=27 Quelle est la concentration de la solution de chlorure drsquohydrogegravene initiale 3 on meacutelange 20cm3 drsquoune solution chlorhydrique de pH=31 avec 10cm3 de solution chlorhydrique de pH=23 Deacuteterminer le pH du meacutelange obtenu Exercice 6 Pour eacutevaluer le pH dune solution aqueuse (S) on effectue divers preacutelegravevements agrave lrsquoaide de beacutechers On ajoute ensuite dans chacun des beacutechers un indicateur coloreacute On obtient les reacutesultats suivants

Heacutelianthine Bleu de bromocreacutesol

Bleu de bromothymol

rouge de meacutethyle

couleur de la solution orange vert jaune orange

1) Evaluer le pH de la solution (S) en utilisant les reacutesultats ci-dessus et le tableau suivant

Indicateur Teinte Zone de virage Teinte

Heacutelianthine rouge 31 - 44 jaune

Bleu de bromocreacutesol jaune 38 - 54 bleu

Bleu de bromothymol jaune 60 ndash 76 bleu

rouge de meacutethyle rouge 42 ndash 62 jaune

2) Lrsquoutilisation de lrsquoun des indicateurs coloreacutes est superflue Quel est cet indicateur Expliquer 3) Apregraves deacutetermination du pH de la solution agrave lrsquoaide drsquoun pH-megravetre on calcule la valeur de la concentration en ions hydroxyde On trouve [OH-] = 210-10 molL-1 Quelle est la valeur mesureacutee du pH de la solution (S) Cette valeur est-elle en accord avec le reacutesultat obtenu agrave lrsquoaide des indicateurs coloreacutes

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hp 42

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IA RUFISQUE LYCEE DE KOUNOUNE

DEVOIR Ndeg1 DE

SCIENCES PHYSIQUES

Classe 2nde S 20152016

Dureacutee 2 heures

Prof MDiagne

Email diagnensisyahoofr

Exercice1 (6pts)

1) On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant 20g drsquohydrogegravene et 200g drsquooxygegravene apregraves

jaillissement de lrsquoeacutetincelle et refroidissement

c) Quelles sont la nature et la masse du gaz restant (2pts) d) Quelle est la masse drsquoeau obtenue (1pt)

2) a) Calculer le volume drsquohydrogegravene neacutecessaire pour faire disparaicirctre 200ml drsquooxygegravene (1pt)

b) Si le meacutelange srsquoeffectue dans les proportions ougrave VH=2VO exprimer le volume du meacutelange gazeux

en fonction du volume de dihydrogegravene (1pt)

c) calculer le volume de ce meacutelange gazeux (1pt)

Exercice2 (8pts)

Lrsquoenregistrement 1 ci-dessous repreacutesente dans le reacutefeacuterentiel terrestre les positions Ei drsquoun enfant en

rollers sur un tremplin Ces positions sont inscrites agrave intervalles de temps eacutegaux = 020 s agrave lrsquoeacutechelle 120783

120784

1- Sans effectuer de calculs quel est le qualificatif (rectiligne circulaire ou curviligne) que lrsquoon peut attribuer aux diffeacuterentes portions de trajectoire prise successivement par le mobile Justifier la reacuteponse (15pt)

2- Entre quels points le mouvement est-il rectiligne uniforme Calculer alors sa vitesse Repreacutesenter le

vecteur vitesse instantaneacute en 119959ሬሬԦ120783120782 en E10 (25pt= 05 +1+1) 3- Calculer sa vitesse moyenne entre E0 et E6 (1pt) 4- Deacuteterminer les valeurs de 119959120785 et 119959120783120790 vitesses instantaneacutees du point E aux instants t3 et t18 Repreacutesenter

les vecteurs vitesse 119959ሬሬԦ120785 et 119959ሬሬԦ120783120790 (3pts)

NB Repreacutesenter ces vecteurs vitesse en utilisant comme eacutechelle 1 cm 2 ms-1

Exercice3 (6pts)

Un disque horizontal tourne autour drsquoun axe vertical ∆ passant par son centre O Une petite lampe dont

le filament est quasi ponctuel est fixeacute sur le disque agrave la distance d=25cm du centre Elle eacutemet des

eacuteclairs tregraves brefs seacutepareacutes par des intervalles de temps eacutegaux τ =002s La figure suivante

(lrsquoenregistrement 2) reproduit la photographie des positions successives L1 L 2 helliphellip de la lampe au cours

de son mouvement agrave lrsquoeacutechelle120783

120783120782

1) Quelle est la nature du mouvement de la lampe (05pt) 2) Deacutefinir la peacuteriode et la freacutequence (1pt) 3) Calculer la peacuteriode la freacutequence et la vitesse angulaire de rotation du disque (15pt) 4) Quelle est la vitesse de la lampe (1pt)

5) Dessiner le vecteur vitesse de la lampe aux points L1 L5 et L8 en prenant pour eacutechelle 1cm rarr 1ms (15pt) Le vecteur vitesse est-il constant au cours du mouvement (05pt)

hp 43

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Document agrave rendre avec la copie

Classe 2nde S

Preacutenom(s) Nom

Lrsquoenregistrement 1

Lrsquoenregistrement 2

hp 44

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LYCEE TAMBA COMMUNE Anneacutee scolaire 2011-2012 Classes 2nde SA 2nde SB et 2nde SC Prof MDIAGNE-MCOULIBALY

DEVOIR DE SCIENCES PHYSIQUES NdegI IDU PREMIER SEMESTRE

Exercice1 1-1 Donner la structure eacutelectronique la formule eacutelectronique et le scheacutema de Lewis

des eacuteleacutements suivants F(Z=9) Na(Z=11) Mg(Z=12) Ca (Z=20) 1-2 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode du tableau de classification appartient chaque eacuteleacutement

1-3 Quels ions ont ndashils tendance agrave donner Exercice2

Soit 119927120783120787120785120785 un noyau de lrsquoatome de phosphore

2-1 Deacuteterminer le nombre de protons de neutrons et drsquoeacutelectrons de lrsquoatome

2-2 Calculer la masse du noyau et celle de lrsquoatome Faire la comparaison 2-3 Quelle est la charge de lrsquoatome 2-4 Quelle est la charge du noyau

2-5 Donner la formule eacutelectronique du phosphore son scheacutema de Lewis et sa place dans le tableau de classification peacuteriodique

Donneacutees mpasympmnasymp167 10-27kg=1u meacute=91 10-31kg e=charge eacuteleacutementaire=1610-

19C Exercice3

Une bille de poids P = 50N est maintenue en eacutequilibre le long drsquoun plan inclineacute drsquoun angle α = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontal agrave lrsquoaide drsquoun fil (voir figure)

3-1 Faire le bilan des forces qui srsquoexercent sur la bille

3-2 Repreacutesenter ces forces sans tenir compte de lrsquoordre de

Grandeur On preacutecisera si la force consideacutereacutee est une

force de contact ou agrave distance

3-3 En choisissant un repegravere orthonormeacute dont lrsquoaxe xrsquox est

parallegravele au plan inclineacute et orienteacute vers le haut et un axe yrsquoy orienteacute aussi vers le haut deacuteterminer les coordonneacutees

de chaque force dans ce repegravere

3-4 Sachant que la somme vectorielle de ces forces est nulle Calculer alors lrsquointensiteacute de

la tension du fil et de la reacuteaction du plan

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3-5 Quelles sont les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par la bille sur le plan inclineacute

Repreacutesenter cette force sur un autre scheacutema Exercice4

Dans le repegravere (O119946Ԧ119947Ԧ) sont repreacutesenteacutees des forces 119917ሬሬԦ1 119917ሬሬԦ2et 119917ሬሬԦ 3 avec F1=10N F2=15N

et F3=20N 4-1 Deacuteterminer les coordonneacutees de chaque force

4-2 En deacuteduire les coordonneacutees de 119917ሬሬԦ reacutesultante des trois forces On donne 120630=30deg y

119917ሬሬԦ2 120630 119946Ԧ

xrsquo 119947Ԧ 119917ሬሬԦ1 x

119917ሬሬԦ 3

Complexe Islamique Daroul Imane 20162017 Dureacutee 3H

Prof MDiagne

2nde S

COMPOSITION DE SCIENCES PHYSIQUES DU 1ER SEMESTRE CHIMIE (8points)

Exercice1 (5pts) Donneeacute mpasymp 119950n= 16710-27kg meacute=9110-31kg

Soit deux espegraveces chimiques repreacutesenteacutees par 119935119937120783119912120783

1 et 119935119937120784119912120784

2

1- La charge eacutelectrique du noyau X1 est eacutegale agrave 19210-18C 11 Deacuteterminer la valeur du numeacutero atomique Z1 de lrsquoespegravece X1

12 La masse du noyau de X1 est eacutegale agrave 400810-26kg Deacuteterminer le nombre de masse de A1 de lrsquoespegravece X1 En deacuteduire le nombre de neutrons N1 qursquoil contient

2- Sachant que X2 est isotope de X1 et que le nombre de neutron N2 de lrsquoespegravece X2 est tel que N2=N1 +2 Exprimer le nombre de masse A2 en fonction de N1 et de Z1 puis calculer A2

3- Etablir la formule eacutelectronique de lrsquoeacuteleacutement X2 dans quelle peacuteriode et dans quelle colonne de la classification se trouve lrsquoeacuteleacutement correspondant identifier lrsquoeacuteleacutement par

son symbole et son nom Exercice2 (3pts)

1) Ecrire les formules de Lewis des atomes suivants hydrogegravene (Z=1) carbone(Z=6)

oxygegravene(Z=8) chlore(Z=17) et soufre(Z=16) 2) Ecrire les formules de Lewis puis les formules deacuteveloppeacutees des composeacutes suivants

H2O2 H2SO4 H2CO3 PCl3 C3H6 3) Compleacuteter le tableau suivant

Nom du composeacute Formule ionique Formule statistique

Carbonate de helliphelliphellip (2Li+ + 119914119926120785120784minus)

Sulfate drsquoammonium

Phosphate de helliphelliphellip Ca3(PO4)2

( Al3+ + 3Cl-)

Oxyde de magneacutesium

Physique (12points)

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Exercice1 (4 pts) Un solide (S) de poids P=5N accrocheacute comprime un ressort de raideur k=100Nm

repose sans frottement sur une table inclineacute drsquoun angle 120514 =30deg par rapport agrave lrsquohorizontale La direction du ressort du ressort est parallegravele au plan inclineacute

1) Repreacutesenter les forces suivantes (15pt)

a) La reacuteaction 119825ሬሬԦ que la table exerce sur lrsquoobjet

b) La tension 119827ሬሬԦ que le ressort exerce sur lrsquoobjet

c) Le poids 119823ሬሬԦ que la terre exerce sur lrsquoobjet

2) Sachant que 119823ሬሬԦ + 119827ሬሬԦ + 119825ሬሬԦ =119822ሬሬԦ deacuteterminer les intensiteacutes de 119827ሬሬԦ et de 119825ሬሬԦ (2 pts) 3) En deacuteduire lrsquoallongement x du ressort (05 pt)

Exercice 2(4pts)

On eacutetalonne un ressort agrave lrsquoaide de diffeacuterentes masses marqueacutees On note l O la longueur agrave vide du ressort On dresse le tableau ci-dessous m(g) 150 300 550 700 900

l (cm) 12 20 32 42 52

1) Repreacutesenter la courbe P=f(l) en prenant g=10Nkg (1pt)

Echelle En abscisse 1cm pour l =4cm En ordonneacutee 1cm pour 05N 2) En deacuteduire une relation entre P et l (1pt)

3) Deacuteterminer la longueur agrave vide du ressort et sa constante de raideur k (1pt) 4) Quelle doit ecirctre la longueur du ressort pour une masse m=490g en deacuteduire

lrsquoallongement correspondant (1pt)

Exercice 3(4pts) Une table agrave coussin drsquoair permet drsquoeacutetudier le mouvement drsquoun solide

On a repreacutesenteacute ci-dessous les traceacutes donneacutes par deux solides A et B en mouvement sur la table La dureacutee seacuteparant deux points conseacutecutifs est de 10ms

Voici agrave lrsquoeacutechelle 120783

120783120782 la repreacutesentation des enregistrements

1) Indiquer pour chaque essai la nature du mouvement du solide Justifier (1pt) 2) Calculer la vitesse du solide A en ms arrondi agrave 001pregraves (1pt) 3) Le solide B se deacuteplace de B0 agrave B5

a) Calculer la vitesse moyenne entre B2 et B3 (1pt) b) Deacuteterminer les caracteacuteristiques du vecteur vitesse instantaneacutee du solide B au point B4

(1pt)

hp 47

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Fin de sujet

Complexe islamique Daroul Imane Anneacutee Scolaire 2016 - 2017

MDIAGNE 120784119951119941 119930

DEVOIR 1 DE SCIENCES PHYSIQUES ( SEMESTRE 2 02 HEURES)

EXERCICE 1 (5points)

On dispose drsquoune masse de 258g de fer que lrsquoon fait brucircler dans un flacon de dioxygegravene dont le volume

est 500cm3 Il se forme alors de lrsquooxyde magneacutetique de fer( Fe3O4 )

La masse volumique du dioxygegravene est eacutegale agrave 12gL-1 dans les conditions de lrsquoexpeacuterience

1- Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction

2- Dresser le tableau drsquoavancement permettant drsquoeacutetudier la transformation

3- Deacuteterminer lrsquoavancement maximale xmax Quel est reacuteactif utiliseacute en deacutefaut

4- Calculer la masse de lrsquooxyde magneacutetique de fer formeacutee

5- Quelle est la masse restante du reacuteactif en excegraves

6- En reacutealiteacute il se forme une masse m2=2g de lrsquooxyde magneacutetique de fer Calculer le rendement η de

cette reacuteaction M(Fe)=56gmol-1

Exercice2 (3points)

Equilibrer les eacutequations suivantes

a) NH3 + O2 rarr NO + H2O

b) CO + Fe3O4 rarr CO2 + Fe

c) Fe + H3O+ Fe2+ + H2 + H2O

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d) CnH2n + O2 rarr CO2 + H2O

Exercice3 (6points)

Une tension parallegravele au plan inclineacute est appliqueacutee en

A sur la circonfeacuterence dun disque de masse M = 4 kg

et de rayon R = 10 cm Si le disque roule sans glisser

autour de I (point de contact entre le plan inclineacute et le

disque)

1- En appliquant le theacuteoregraveme des moments quelle

doit ecirctre la valeur de la tension dans la corde

on donne g=10Nkg

2- Donner les caracteacuteristiques de 119929ሬሬԦ au point I

Exercice4 (6points)

Une poutre OC de poids P=100 N et de longueur L

supporte une charge de Prsquo=300 N agrave son extreacutemiteacute droite

en C Un cacircble AB relieacute agrave un mur maintient la poutre en

eacutequilibre

(a) En appliquant le theacuteoregraveme des moments quelle doit

ecirctre la tension dans le cacircble (axe est en O)

(b) Quelles sont les composantes (horizontale et verticale) de la force exerceacutee par le mur sur la

poutre

PRENOM NOM COMPLEXE ISLAMIQUE DAROUL IMANE CLASSE 2S

Juillet 2017 Dureacutee 3 h 30 Prof MDiagne

C O M P O S I T I O N N deg 2 d e S P

TOUT DOCUMENT INTERDIT Lrsquousage de calculatrices scientifiques agrave meacutemoire est autoriseacute

Les reacutesultats numeacuteriques doivent ecirctre preacuteceacutedeacutes drsquoun calcul litteacuteral La preacutesentation et la reacutedaction font partie du sujet et interviennent dans la notation

CHIMIE

Exercice 1 sur 4 points On reacutealise un meacutelange drsquooxyde de fer Fe2O3 et de poudre drsquoaluminium puis on deacuteclenche la reacuteaction on obtient du fer Fe et de lrsquooxyde drsquoaluminium Al2O3

1 Ecrire et eacutequilibrer lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction (05 point) 2 Quelles masses drsquooxyde de fer et drsquoaluminium pris en proportions stœchiomeacutetriques faut-il meacutelanger pour obtenir 196 g de fer (1 point) 3 On fait reacuteagir 200 g drsquooxyde de fer et 85 g drsquoaluminium 31 Quel est le reacuteactif limitant Justifier (1 point) 32 Calculer les masses des produits formeacutes et du reacuteactif restant (15 point) Donneacutees Masses molaires atomiques en gmol Fe 56 O 16 Al 27 Exercice 2 sur 4 points

hp 49

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Une solution A de volume VA=05L contient 012 mol de nitrate de sodium (NaNO3)Une solution B de volume VB=15L a eacuteteacute obtenue par dissolution dans lrsquoeau de 492 g de nitrate de calcium solide ionique de formule Ca(NO3)2 1 Calculer la concentration molaire de la solution A (05 point) 2 Calculer la concentration molaire de la solution B (05 point) 3 Ecrire les diffeacuterentes eacutequations de dissolution (1 point) 4 On meacutelange dans une fiole jaugeacutee 10cm3 de la solution A et 20cm3 de la solution B et on complegravete avec de lrsquoeau jusqursquoagrave ce que le volume total soit de 100cm3

41 Calculer la concentration molaire de chacun des ions preacutesents dans le meacutelange (15 point) 42 Veacuterifier la neutraliteacute eacutelectrique du meacutelange (05 point) Donneacutees Masses molaires atomiques en gmol Na 23 O 16 S 32 Ca 40 N 14

PHYSIQUE Exercice 1 sur 35 points Une tige homogegravene OA de masse m=100g de longueur l peux tourner dans un plan vertical autour drsquoun axe

horizontal (∆) passant par O un fil accrocheacute en un point B tel que BA = 120783

120785 OA exerce sur la tige une tension T

horizontale lrsquoeacutequilibre la tige forme un angle α=45deg avec la verticale

1 Repreacutesenter toutes les forces qui srsquoexercent sur la tige (075 points) 2 Calculer la tension du fil (15 points) 3 Deacuteterminer les caracteacuteristiques de la reacuteaction de lrsquoaxe en O sur la tige (125 points)

Exercice 2 sur 3 points On considegravere le circuit eacutelectrique ci-dessous On donne I = 15 A I1= 05 A I3 = 04 A et I5 = 06 A

11 Deacuteterminer les intensiteacutes I2 I4 I6 I7 I8 (125 points) 12 Quel est le nombre drsquoeacutelectrons fourni par le geacuteneacuterateur en une seconde (025 point) 2 On place un ampegraveremegravetre dans le circuit pour mesurer lrsquointensiteacute du courant principal I Sachant que lrsquoampegraveremegravetre

de classe 15 comportent 150 divisions et possegravede les calibres suivants 05A 1A 2A et 5A 21 Quel est le calibre le mieux adapteacute pour la mesure de lrsquointensiteacute du courant principal Justifier(05 point) 22 Trouver la lecture correspondante (05 point) 23 Calculer lrsquoincertitude absolue ΔI et lrsquoincertitude relative (05 point)

Exercice 3 sur 55 points Partie A

hp 50

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Dans une partie de circuit repreacutesenteacute ci-dessous on a mesureacute les tensions suivantes UAB = 20 V UAC = 60 V UAE = 48 V et UAD = 80 V 1 Preacuteciser sur le scheacutema le branchement et les bornes du voltmegravetre pour mesure la tension UAC 2 Le multimegravetre utiliseacute possegravede plusieurs calibre 1 000 V 200 V 20 V 2 V et 200 mV Quel est le calibre le mieux adapteacute agrave la mesure de UAC 3 Repreacutesenter les flegraveches correspondant aux tensions UAC et UAE 4 Calculer la valeur des tensions UBC UBE UDE UCD et UEC Partie B

1- Un geacuteneacuterateur est relieacute agrave la voie A de lrsquooscilloscope On visualise quelques oscillogrammes (voir ci-dessous) Faire correspondre le nom du geacuteneacuterateur utiliseacute (pile geacuteneacuterateur de tension sinusoiumldale geacuteneacuterateur de tension alternative)

2- Pour chaque oscillogramme deacuteterminer la valeur de la tension maximale du geacuteneacuterateur 3- Pour chaque oscillogramme donner la peacuteriode T apregraves lrsquoavoir deacutefinie et calculer la freacutequence

hp 51

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Page 17: D’EVALUATIONS SECONDE S - e-monsite

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17

3 Peut-on utiliser le calibre 2A Pourquoi Exercice 6 les parties A et B sont indeacutependantes Partie A On dispose drsquoun ampegraveremegravetre dont la graduation comporte 150 divisions et posseacutedant les calibres 10mA 30mA 100mA 300mA 1A et 3A Brancheacute en circuit sur le calibre 300mA on constate que lrsquoaiguille deacutevie jusqursquoagrave la graduation 25

1) Quelle est lrsquointensiteacute du courant 2) Sur quels autres calibres peut-on faire la mesure preacuteceacutedente 3) Sur quel calibre obtiendra-t-on la mesure la plus preacutecise

Partie B On considegravere le circuit ci-contre comportant un geacuteneacuterateur et huit dipocircles On donne I = 1A I1 = 09A I4 = 02A I8 = 03A et e = 1610-19C

1) Indiquer les sens des courants dans les diffeacuterentes branches 2) Deacuteterminer les intensiteacutes des courants qui circulent dans les

autres dipocircles Calculer la quantiteacute drsquoeacutelectriciteacute Q dans le dipocircle FC pendant

une dureacutee t = 2min En deacuteduire le nombre drsquoeacutelectrons

correspondants

Exercice 7

On donne le circuit ci-dessous

1-)Preacuteciser les nœuds du circuit

2- ) On donne I1=060A I2=0 20A I3=013A

Deacuteterminer la valeur de lrsquointensiteacute et le sens des courants dans les dipocircles

D4 D5 et D6

Exercice 8

On donne le circuit ci-dessous

1-)Nommer les diffeacuterents nœuds du circuit

2- ) On donne I1=820A I2=24A I3=3 60A I4=160A

Deacuteterminer les intensiteacutes et des courants qui circulent dans les

dipocircles D5 D6 et D7

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TENSION ELECTRIQUE

Exercice 1 Pour la portion de circuit ABC on donne les tensions UAC = 123V UCB = ndash 96V 1) Calculer la tension UAB 2) Un voltmegravetre possegravede les calibres suivants 1V 3V et 10V Son

cadran est gradueacute en 150 divisions Sur quel calibre doit-on lrsquoutiliser pour mesurer la tension UAB Faire un scheacutema en montrant comment ses bornes (+) et (-) doivent ecirctre brancheacutees

3) Sur quelle graduation lrsquoaiguille de lrsquoappareil srsquoimmobilise-t-elle dans les conditions drsquoutilisations optimales Exercice 2

Exercice 3 Le montage ci-contre estmiddot constitueacute de dipocircles reacutecepteurs ou geacuteneacuterateurs On donne les tensions UBC= 3V et UCD= -6V Caiculer les tensions UBA UAC UDA Le dipocircle D4 est une lampe peut-elle fonctionner

Exercice 4 On donne UBG = 10V UCD = 4V 1) Calculer les tensions UCF UFD UDE et UAH 2) Indiquer les nœuds du circuit le sens du courant dans chaque branche du

circuit sachant que AH est le seul dipocircle actif 3) Calculer les potentiels de tous les points du circuit

Exercice 5 Un voltmegravetre et un oscilloscope sont brancheacutes aux bornes drsquoun dipocircle parcouru par un courant Le spot deacutevie de 6 divisions vers le haut pour le branchement (B A) harr (y yrsquo) 1) Le voltmegravetre nrsquoest pas agrave zeacutero central Indiquer sur le scheacutema la borne positive

(+) ou borne drsquoentreacutee du voltmegravetre Quel est le sens du courant dans le dipocircle (AB)

2) Le voltmegravetre possegravede les calibres 3V 1V 03V et un cadran de 150 divisions utiliseacute sur le calibre 3V la deacuteviation de lrsquoaiguille est de 30

2-1 Deacuteterminer la valeur de UAB et UBA 2-2 Quel est le calibre le plus adapteacute Quelle serait la deacuteviation de lrsquoaiguille si

on utilisait ce calibre 3) Quelle serait la deacuteviation du spot si on avait UAB

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19

Exercice 6 1) Le balayage est positionneacute sur la valeur 05msdiv-1 et la sensibiliteacute

verticale sur 2Vdiv-1 Deacuteterminer la peacuteriode et la valeur maximale de la tension ci-dessous

2) Quelle est la freacutequence de cette tension 3) Quelle est la valeur efficace de cette tension

Exercice 7 1) Deacuteterminer la peacuteriode et la valeur maximale de la tension ci-contre 2) Quelle est la freacutequence de cette tension 3) Quelle est la valeur efficace de cette tension

Exercice 8 Donne la nature de chacune des tensions repreacutesenteacutees par les oscillogrammes A B C et D suivantes

Exercice 9 Soit la tension sinusoiumldale repreacutesenteacutee ci-contre LrsquoOscilloscope qui lrsquoa fourni est utiliseacute avec les reacuteglages suivants gain SV = 2 Vdiv-1 et balayage SH = 5 msdiv-1

1 Deacuteterminer la valeur maximale de la tension 2 Calculer la peacuteriode de cette tension En deacuteduire sa freacutequence

Exercice10

Dans chaque cas deacuteterminer la peacuteriode la freacutequence la valeur maximale et lintensiteacute efficace de la tension

20

DIPOLES PASSIFS ndash DIPOLES ACTIFS

Exercice 1 On donne la portion de circuit ci-contre UAB = 6V R1 = 2Ω R2 = 18 Ω R3 = 2 Ω R4 = 4 Ω 1) Trouver la reacutesistance eacutequivalente entre A et B 2) Calculer les intensiteacutes du courant I I1 I2 I3 et I4

Exercice 2 On reacutealise le circuit suivant les bornes du dipocircle sont A et B On deacutetermine expeacuterimentalement lrsquointensiteacute i du courant qui traverse le dipocircle D et la tension entre ses bornes On obtient les reacutesultats suivants

iAB mA 10 25 40 62 80 100 120

uAB (V) 25 63 10 157 20 25 30

On inverse le dipocircle D on reprend des mesures analogues on obtient les reacutesultats suivants

1) Tracer la caracteacuteristique courant-tension du dipocircle D 2) Ce dipocircle est-il symeacutetrique Ce dipocircle est-il un reacutesistor Si oui

calculer sa reacutesistance 3) Ce dipocircle ne peut supporter sans risque de deacuteteacuterioration une intensiteacute supeacuterieure agrave 200mA quelle est la tension

maximale qursquoon peut appliquer entre ses bornes Exercice 3 Lrsquoeacutequation de la caracteacuteristique drsquoun reacutesistor de reacutesistance R est iAB = 25uAB iAB en ampegraveres et uAB en volt Le reacutesistor est constitueacute par un fil conducteur homogegravene cylindrique de longueur l = 157m de section s = 00314cm2 1) Trouver R 2) Trouver la reacutesistiviteacute de la substance qui constitue le reacutesistor

Exercice 4 On considegravere la portion de circuit ci-apregraves R1= frac12 R2 = 2 Ω R3= 075 Ω 1) Calculer la reacutesistance eacutequivalente au dipocircle AB 2) Trouver lrsquointensiteacute du courant qui traverse chaque dipocircle

Exercice 5 On donne le circuit suivant R1 = 200 Ω R2 = 270 Ω UAB = 6V (D) est une diode Sa caracteacuteristique est donneacutee ci-contre Trouver les intensiteacutes du courant dans les diffeacuterentes branches du circuit Exercice 6 On a deacutetermineacute expeacuterimentalement lrsquointensiteacute i du courant deacutebiteacute par un geacuteneacuterateur et la tension u aux bornes de ce mecircme geacuteneacuterateur Les reacutesultats sont consigneacutes ci-dessous

I(A) 23 19 15 1 05 0

U(V) 10 20 30 40 4 5 48

1) Repreacutesenter la caracteacuteristique i = f(u) correspondante 2) Sur quel domaine cette caracteacuteristique est-elle lineacuteaire 3) Donner lrsquoeacutequation de la caracteacuteristique de ce domaine 4) Comparer lrsquointensiteacute theacuteorique Ith et lrsquointensiteacute reacuteelle Ir du courant de court-circuit

Exxercice 7

iAB (mA) - 10 -40 -80 -120

uAB (V) -25 -10 -20 -30

21

Exercice 8

22

AMPLIFICATEUR OPERATIONNEL

Exercice 1 1) Rappeler les proprieacuteteacutes drsquoun amplificateur opeacuterationnel ideacuteal qui fonctionne en reacutegime lineacuteaire 2) Rappeler lrsquoexpression du facteur drsquoamplification drsquoun amplificateur inverseur agrave partir des tensions drsquoentreacutee Ue et

de sortie Us Exercice2 On considegravere le montage suivant avec deux amplificateurs opeacuterationnels ideacuteaux Exprimer Vs en fonction de R1 R2 R3 et I0 Exercice3 Lamplificateur est consideacutereacute comme parfait et fonctionne en reacutegime lineacuteaire Montrer que lintensiteacute du courant dans la branche AM est proportionnel agrave la diffeacuterence V2-V1 Exercice 3 On considegravere le circuit dans lequel G est une pile de feacutem 25V de reacutesistance interne r = 10Ω La valeur de la reacutesistance R est 500 Ω 1) Calculer la tension de sortie Us 2) Calculer lrsquointensiteacute du courant I qui traverse la reacutesistance et

preacuteciser son sens 3) Expliquer lrsquoexistence drsquoun courant de sortie sachant qursquoil nrsquoentre

aucun courant par les bornes E+ et E- Exercice 4 La tension de sortie Us drsquoun montage est repreacutesenteacutee en fonction de la tension drsquoentreacutee Ue appliqueacutee agrave lrsquoentreacutee 1) Ce montage est il inverseur Justifier 2) Ce montage est il amplificateur Si oui calculer le facteur

drsquoamplification 3) Quelle est la tension de saturation

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MELANGES ET CORPS PURS

Exercice 1 Reacutepondre par vrai ou faux

1) La distillation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 2) Lrsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau est un pheacutenomegravene chimique 3) La synthegravese de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 4) Lrsquoeau de Kiregravene est un corps pur 5) La cristallisation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 6) Lrsquoalcool agrave 90deg est un corps pur composeacute 7) Le dioxygegravene est un gaz qui provoque une leacutegegravere deacutetonation en preacutesence drsquoune flamme 8) Lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene chimique 9) Lrsquoair est un meacutelange heacuteteacuterogegravene de diazote de dioxygegravene et de gaz rares 10) Le deacutecantat et le filtrat sont des corps non purs 11) Lors de lrsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau le dioxygegravene est recueilli agrave la cathode 12) Lorsque la roseacutee apparaicirct sur un arbre nous pouvons dire qursquoon a une fusion

Exercice 2 1) Pourquoi dit-on que les valeurs 0degC 100degC 1gcm-3 sont des constantes physiques de lrsquoeau 2) Que repreacutesente chacune des valeurs numeacuteriques preacuteceacutedentes 3) Qursquoappelle-t-on constante physique dans le cas geacuteneacuteral 4) Que signifie laquo critegravere de pureteacute raquo

Exercice 3 1) On meacutelange de lrsquoeau et du sucre Qursquoobtient-on 2) On veut seacuteparer les constituants du meacutelange preacuteceacutedent Deacutecrire une meacutethode possible 3) Qursquoest ce qursquoun meacutelange homogegravene Donner trois exemples 4) Qursquoest ce qursquoun meacutelange heacuteteacuterogegravene Donner trois exemples

Exercice 4 A Les meacutelanges suivants sont-ils homogegravenes ou heacuteteacuterogegravenes

1) Eau + essence 2) Huile + eau 3) Fer en poudre + eau 4) Eau + alcool

B Indiquer une meacutethode de seacuteparation pour chacun des meacutelanges 1) Sel de cuisine + charbon 2) Eau + huile 3) Alcool + eau 4) Fer en poudre + soufre en poudre 5) Fer en poudre + sel en poudre +sable

Exercice 5 Modou explique agrave Fatou comment on preacutepare du cafeacute laquo La preacuteparation du cafeacute comporte trois eacutetapes

- Premiegravere eacutetape mettre de leau dans une cafetiegravere et la porter agrave eacutebullition puis ajouter la poudre de cafeacute attendre quelques minutes

- Deuxiegraveme eacutetape faire passer le meacutelange obtenu agrave travers un tissu pour recueillir la partie liquide

- Troisiegraveme eacutetape ajouter du sucre agrave volonteacute remuer agrave laide dune cuillegravere Le cafeacute est precirct raquo 1-quel type de meacutelange obtient-on agrave la fin de la premiegravere eacutetape 2-quelle est la meacutethode de seacuteparation utiliseacutee dans la deuxiegraveme eacutetape Comment appelle-t-on le liquide obtenu est-ce un corps pur 3- quel type de meacutelange obtient-on agrave la fin de la troisiegraveme eacutetape Justifier la reacuteponse Exercice 6 Dans un eudiomegravetre on introduit 500 cm3 de dihydrogegravene 600 cm3 dioxygegravene (volumes mesureacutes dans les mecircmes conditions)

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Apregraves passage de agrave lrsquoeacutetincelle eacutelectrique et retour aux conditions initiales on demande 1) La masse drsquoeau formeacutee 2) La nature et le volume du gaz reacutesiduel

NB Dans les conditions de lrsquoexpeacuterience 1 L de dihydrogegravene a une masse de 008 g Exercice 7 Au cours drsquoune expeacuterience drsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau on recueille 170 cm3 de gaz au niveau de lrsquoeacutelectrode relieacutee agrave la borne positive 1deg) Quelle est la nature de ce gaz 2deg) Donner la nature et le volume du gaz recueilli dans lrsquoautre eacutelectrode 3deg) Comment appelle- t- on cette eacutelectrode 4deg) Comment identifie-t-on expeacuterimentalement ces deux gaz recueillis 5deg) Calculer la masse drsquoeau apregraves deacutecomposition si lrsquoexpeacuterience est faite dans les conditions ougrave 073 g de dihydrogegravene occupe un volume de 112 L Exercice 8 1) On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant 10g drsquohydrogegravene et 100g drsquooxygegravene apregraves lrsquoeacutetincelle et refroidissement

a) Quelles sont la nature et la masse du gaz restant b) Quelle est la masse drsquoeau obtenue

2) a) Calculer le volume drsquohydrogegravene neacutecessaire pour faire disparaicirctre 200ml drsquooxygegravene b) quel est le volume de vapeur drsquoeau obtenu Exercice 9 On met ensemble dans un erlenmeyer de lrsquoeacutethane du meacutethoxymeacutethane du benzegravene et du meacutethanol Apregraves agitation le milieu ne preacutesente aucune surface de seacuteparation crsquoest-agrave-dire ils se meacutelangent parfaitement 1deg) Que peut-on dire de ces quatre liquides 2deg) Quelle est la nature du meacutelange ainsi constitueacute 3deg) Deacutefinir ce type de meacutelange et citer deux autres exemples de mecircme nature 4deg) On se propose de seacuteparer les quatre liquides par distillation adeg) Deacutecrire le processus de la seacuteparation bdeg) Quel est le liquide qui sera recueilli le premier comme distillat Justifier 5deg) On deacutesire proceacuteder maintenant agrave la seacuteparation de ces quatre liquides par congeacutelation Quel est le premier liquide agrave reacutecupeacuterer sous forme de cristaux Justifier Donneacutees Tempeacuterature drsquoeacutebullition des quatre liquides

Liquide Meacutethanol Ethane Benzegravene Meacutethoxymeacutethane

T eacutebullition (degC) ndash 98 65 80 ndash 24

Exercice 10 On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant dans lrsquoeudiomegravetre 100 cm3 drsquoair et 100 cm3 drsquohydrogegravene mesureacutes dans les conditions normales de tempeacuterature et de pression On suppose que dans ces conditions 1 volume drsquoair donne 15 de volume drsquooxygegravene et 45 de volume drsquoazote En admettant que apregraves passage de lrsquoeacutetincelle eacutelectrique et refroidissement la tempeacuterature et la pression redeviennent normales

1) quel est le volume de gaz restant dans lrsquoappareil 2) quelle est la masse drsquoeau liquide formeacutee sachant que dans les conditions de lrsquoexperience 2g drsquohydrogene occupent 224

litres et 32g drsquooxygegravene occupent 224 litres Exercice 11 Dans un eudiomegravetre contenant un volume V = x cm3 dun meacutelange gazeux de dihydrogegravene et de dioxygegravene on fait passer une eacutetincelle eacutelectrique

Apregraves explosion et retour aux conditions initiales on constate que les 120785

120786 du volume initial disparaissent et il reste un gaz

dans leudiomegravetre qui entretient la combustion 1- Donner la nature du gaz reacutesiduel et son volume en fonction de x 2- Deacuteterminer la composition du meacutelange gazeux initial en fonction de x

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ELEMENTS ATOMES CLASSIFICATION PERIODIQUE

Exercice 1 Soient les nucleacuteides caracteacuteriseacutes par les couples (Z A) M(816) B(1224) C(2654) D(818) E(1226) F(2454) 1) Identifier les nucleacuteides qui sont des isotopes 2) Repreacutesenter tous les nucleacuteides par leur symbole et donner leur nom 3) Donner leurs compositions

Exercice 2 Un atome de platine (Pt) comporte 78 eacutelectrons et 117 neutrons

1) 11 Deacuteterminer son numeacutero atomique Z et son nombre de masse A

12 Ecrire le symbole du noyau correspondant

2) En deacuteduire la masse de lrsquoatome de platine (Pt)

3) Soient les cinq noyaux 119927119955120787120791120783120786120783 119927119957120789120790

120783120791120786 119927119950120788120783120783120786120787 119927119958120791120786

120784120786120786 et 119927119957120789120790120783120791120790 Quels sont les noyaux isotopes du preacuteceacutedent

4) On considegravere lrsquoion eacutetain IV (Sn4+) correspondant au noyau 119930119951120787120782120783120783120791

41 Srsquoagit-il drsquoun anion ou drsquoun cation Justifier

42 Donner la composition du noyau de cet ion

43 Combien cet ion a-t-il drsquoeacutelectrons

Donneacutees Masse drsquoun nucleacuteon mnuc = 16710-27 kg Masse de lrsquoeacutelectron me = 9110-31 kg Exercice 3

On considegravere les ions 119935120784+ 119936120784minus et les atomes Z et W Les eacuteleacutements Z et W appartiennent agrave la deuxiegraveme peacuteriode du tableau de classification peacuteriodique

1) Z est un gaz rare Ecrire la formule eacutelectronique de Z puis celle de X et de Y (Z 119935120784+ 119936120784minus ont la mecircme formule eacutelectronique)

2) Preacuteciser la place de lrsquoeacuteleacutement X

3) W a pour scheacutema de Lewis 119934ሶ Deacuteduire le nombre de charge de W

4) Deacuteterminer le nombre drsquoeacutelectrons contenus dans lrsquoion 119936120784minus et dans lrsquoatome Y Exercice 4 1) La structure eacutelectronique drsquoun atome srsquoeacutecrit (K)2(L)8(M)7 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode du tableau de la

classification appartient lrsquoeacuteleacutement correspondant 2) Un eacuteleacutement se trouve dans le tableau de classification agrave lrsquointersection de la sixiegraveme colonne et de la quatriegraveme

peacuteriode

21 Peut-on deacuteterminer avec certitude son numeacutero atomique

22 Peut-on deacuteterminer le nombre de masse de lrsquoeacuteleacutement

3) Le krypton (gaz rare) appartient agrave la peacuteriode IV Quel est son numeacutero atomique

4) Un nucleacuteide inconnu est symboliseacute par 119935120783120786120784120790

41 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode appartient cet eacuteleacutement

42 Donner la structure eacutelectronique de lrsquoatome correspondant

Exercice 5

Lrsquoatome drsquoun eacuteleacutement X agrave identifier a pour repreacutesentation de Lewis dans lrsquoeacutetat fondamental 119935ሶ 1) Combien drsquoeacutelectrons a-t-il sur sa couche externe 2) Sachant que cette couche est la couche L deacuteterminer le numeacutero atomique de X et eacutetablir la formule eacutelectronique

complegravete de son atome Identifier X par son nom et son symbole Exercice 6

On donne le rayon du noyau de lrsquoatome drsquoaluminium r = 10010-13 m Le rayon de lrsquoatome drsquoaluminium 119912119949120783120785120784120789 est

R = 15010-10 m Masse du neutron mN = 10087u Masse du proton mP = 10073u Masse de lrsquoeacutelectron me- = 05510-

3u 1) Comparer la masse de lrsquoatome agrave celle du noyau 2) Comparer le volume de lrsquoatome agrave celui du noyau 3) On dit que lrsquoatome preacutesente une structure lacunaire Est-ce justifieacute

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Donneacutees Lrsquouniteacute de masse atomique 1u = 16610-27 kg Volume drsquoune sphegravere V = 120786

120785120645R3

Exercice 7 Partie A Lrsquoatome drsquoun eacuteleacutement a pour reacutepartition eacutelectronique (K)x (L)y (M)t avec x y et t des entiers naturels non nuls La masse totale des protons dans son noyau atomique est mTp = 217110-23 g

1) 21 Deacuteterminer son nombre de charge Z

12 En deacuteduire les valeurs de x y et t

13 De quel eacuteleacutement srsquoagit-il Donner sa structure de Lewis et sa valence

2) Donner la place et le nom de famille chimique de lrsquoeacuteleacutement dans le tableau de la classification peacuteriodique restreinte

3) 31 Enoncer la regravegle de lrsquooctet

32 Quel type drsquoion lrsquoatome de cet eacuteleacutement a tendance agrave donner

33 Deacuteterminer la charge globale du noyau de cet ion

4) Repreacutesenter le scheacutema de Lewis de lrsquoion et donner sa valence Donneacutees Extrait du tableau de la classification peacuteriodique 11Na 12Mg 13Al 14Si Masse drsquoun proton mp = 16710-27 kg Valeur de la charge eacuteleacutementaire e = 1610-19 C

Partie B Un anion possegravede globalement une charge eacuteleacutementaire et 18 neutrons lrsquoatome correspondant agrave cet ion appartient agrave la troisiegraveme peacuteriode du tableau de la classification peacuteriodique 1) Deacuteterminer la structure eacutelectronique de cet atome et celle de lrsquoion 2) En deacuteduire la colonne et le nom de famille de cet eacuteleacutement 3) Donner la composition du noyau de lrsquoatome et celle de lrsquoion 4) Repreacutesenter les scheacutemas de Lewis et donner les valences de lrsquoatome et de lrsquoion 5) Deacuteterminer la charge globale du noyau de lrsquoion

Exercice 8 Lrsquoeacuteleacutement magneacutesium possegravede trois isotopes On donne ci-apregraves les abondances relatives de chacun deux

119924119944120783120784120784120786 79 119924119944120783120784

120784120787 10 119924119944120783120784120784120788 11

1- Quel est lisotope le plus abondant 2- Donner la composition de latome isoleacute de chaque isotope 3- Les structures eacutelectroniques des trois isotopes sont-elles identiques Justifier la reacuteponse 4- Quel ion monoatomique forme leacuteleacutement magneacutesium 5- Indiquer trois compositions possibles pour lrsquoion magneacutesium

Exercice9 Un atome dun eacuteleacutement X a pour formule eacutelectronique (K)x(L)Y(M)t 1 Quels sont les valeurs de x et y Justifier

2 Sachant que 119962

120784 = 2t - x calculer t En deacuteduire le numeacutero atomique Z de leacuteleacutement X Identifier X par son symbole et

son nom 3 Dans quelle peacuteriode et dans quelle colonne du tableau de classification peacuteriodique se trouve leacuteleacutement X Justifier votre reacuteponse Donner son scheacutema de 1048757ewis 4 Quel ion a-t-il tendance agrave donner 5 Sachant que la masse dun atome de X est 450910-26kg (masse des eacutelectrons est neacutegligeable) et que mpasympmnasymp 16710-27kg Calculer son nombre de masse et repreacutesenter le noyau de cet eacuteleacutement 6 Le nuage eacutelectronique de lion provenant dun atome X a une charge Q= -1610middot18CDeacuteterminer le nombre deacutelectrons contenus dans le nuage eacutelectronique de lion 7 Ecrire sa structure eacutelectronique et donner son scheacutema de Lewis

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LIAISONS CHIMIQUES

Exercice 1 1) Donner les structures de Lewis des atomes suivants C (Z=6) O (Z=8) Cl (Z=17) H (Z= 1) S (Z = 16) 2) Ecrire les formules de Lewis deacuteveloppeacutees et semi-deacuteveloppeacutees des moleacutecules suivantes

C2H6O C2H4O2 C2H4Cl2O CH4O C2H4 N2O2 CH2Cl2 C2H2 HClO CO2 C3H4 SOCl2 C2H4O C3H6 CH5N C3H4 C3H6O EXERCICE 2 Dans la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene HnS lrsquoatome de soufre est lieacute agrave chaque atome drsquohydrogegravene par une liaison covalente 1- Deacuteterminer n sachant que le scheacutema de Lewis du soufre est identique agrave celui de lrsquooxygegravene et que tous les atomes engageacutes dans la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene ont leur couche externe satisfaisant agrave la regravegle de lrsquooctet et du duet 2- Donner la repreacutesentation de Lewis de la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene Exercice 3 Donner la formule statistique des composeacutes ioniques suivants a) Chlorure drsquoaluminium (Al3+ Cl -) b) nitrate de plomb (Pb2+ 119925119926120785

minus ) c) Aceacutetate de cobalt (Co3+ C2H3119926120784minus ) d) Carbonate

de calcium (Ca2+ C119926120785120784minus ) e) Hydroxyde de sodium (Ag+ PO4

3-) Exercice 4 Donner les noms et preacuteciser les ions constituants les composeacutes ioniques suivants Fe2O3 ZnSO4 Na2CO3 Ca(OH)2 CuNO3 Fe(OH)3 Cu2SO4 Al2O3 FeO Fe(NO3)2 Ag2O Al2(SO4)3 Mg(NO3)2 LiCO3 Na2SO4 Exercice 5

1) La moleacutecule drsquoacide propanoique est formeacutee de 3 atomes de carbone 6 atomes drsquohydrogegravene et 2 atomes drsquooxygegravene Ecrire sa formule brute Ecrire deux formules deacutevellopeacutees isomegraveres de lrsquoacide propanoique

2) Rappeler les structures de Lewis des atomes drsquohydrogegravene de carbone et drsquoazote Donner les structures de Lewis et les formules deacuteveloppeacutees des moleacutecules suivantes

a) CH3NO b) N2 c) HCN d) CH2O2 3) Pour chacun des composeacutes ioniques suivants identifier lrsquoanion et le cation puis donner du composeacute a) Fe2(SO4)3 b)

ZnO 4) Donner la formule statistique et la formule ionique de chacun des composeacutes ioniques suivants oxyde drsquoaluminium

chlorure de magnesium Exercice 6 Donner les formules ioniques et statiques du nitrate de plomb phosphate drsquooxonium sulfate drsquoaluminium nitrate drsquooxonium sulfate de plomb et phosphate drsquoaluminium Exercice7 A -Compleacuteter le tableau ci-dessous en ajoutant soit la formule statistique du solide ionique comportant ces ions soit la formule de lrsquoanion ou soit la formule du cation qui le compose

Cation Anion

Na+

Ca2+ Zn2+

Cl- AlCl3

Al2(SO4)3

NO3-

PO43-

B-Quelles sont les formules statistiques des solides ioniques suivants 1deg) Chlorure drsquoargent nitrate drsquoargent 2deg) Sulfate de potassium permanganate de potassium phosphate de baryum et dichromate de potassium Les ions agrave utiliser sont Cl-(ion chlorure) NO3

-(ion nitrate) SO42-(ion sulfate) K+ (ion potassium) Ag+ (ion argent) Ba2+

(ion baryum) PO43-(ion phosphate) MnO4

-(ion permanganate Cr2O72-(ion dichromate)

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Exercice 8 La maille du chlorure de potassium KCl est du mecircme type que celle du chlorure de sodium les ions K+ prenant la place des ions Na+ 1) En vous inspirant de la maille de chlorure de sodium faites un dessin de la maille

du chlorure de potassium Cette maille cubique a pour arecircte a = 628 pm les ions chlorure en occupent les sommets et les centres des faces

2) Montrer agrave lrsquoaide drsquoun dessin dans le plan qursquoil existe une relation entre lrsquoarecircte a de la maille et les rayons des ions preacutesents Les ions potassium et chlorure sont assimilables agrave des boules rigides de rayons respectifs r+ et r- celles-ci sont en contact le long drsquoune arecircte En deacuteduire la valeur du rayon r- de lrsquoion Cl- sachant que le rayon r+ de lrsquoion K+ vaut 133 pm

Donneacutees Nom et formule de quelques ions

Cations formules Anions Formules

Ion fer II Fe2+ Ion sulfure S2-

Ion fer III Fe3+ Ion sulfate SO42-

Ion aluminium Al3+ Ion nitrate NO3-

Ion cuivre II Cu2+ Carbonate CO32-

Ion zinc Zn2+ Hydrogeacutenocarbonate HCO3-

Ion sodium Na+ Ion chlorure Cl-

Ion calcium Ca+ Oxyde O2-

Ion potassium K+ Hydroxyde OH-

Ion hydronium H3O+ Ion dichromate Cr2O72-

Ion magneacutesium Mg2+ Ion permanganate MnO4-

Ion argent Ag+ Ion phosphate PO43-

Ion baryum Ba2+

Ion ammonium NH4+

FORMULES ET NOMS DE QULQUES COMPOSES IONIQUES

Habituellement on nomme un composeacute ionique en premier par son non ion neacutegatif par contre lrsquoeacutecriture de sa formule

se fait en premier par lrsquoion neacutegatif

Formule ionique Formule statistique Nom

(Na+ Cl-) NaCl Chlorure de sodium

(Ag+ Cl-) AgCl Chlorure drsquoargent

(Cu2+ 2Cl-) CuCl2 Chlorure de cuivre II (cuivrique)

(Cu+ Cl-) CuCl Chlorure de cuivre I (cuivreux)

(Fe2+ 2Cl-) FeCl2 Chlorure de fer II (ferreux)

(Fe3+ 3Cl-) FeCl3 Chlorure de fer III (ferrique)

(NH4+ Cl-) NH4Cl Chlorure drsquoammonium

(Ca2+ 2Cl-) CaCl2 Chlorure de calcium

NITRATES NO3-

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Formule ionique Formule statistique Nom

(Ag+ NO3-) AgNO3 Nitrate drsquoargent

(K+ NO3-) KNO3 Nitrate de potassium

(Pb2+ 2NO3-) (PbNO3)2 Nitrate de plomb II

SULFATTES SO42-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Ba2+ SO42-) BaSO4 Sulfate de baryum

(Zn2+ SO42-) ZnSO4 Sulfate de zinc

(Cu2+ SO42-) CuSO4 Sulfate de cuivre II

(2Al3+ 3SO42-) Al2(SO4)3 Sulfate drsquoaluminium

(2NH4+ SO4

2-) (NH4)2SO4 Sulfate drsquoammonium

SULFURES S2-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Zn2+ S2-) ZnS Sulfure de zinc

(Pb2+ S2-) PbS Sulfure de plomb II

(2Cu+ S2-) Cu2S Sulfate de cuivre I

CARBONATES CO32-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Ca2+ CO32-) CaCO3 Carbonate de calcium (calcaire)

OXYDES O2-

Formule ionique Formule statistique Nom

(2Na+ O2-) Na2O Oxyde de sodium

(Mg2+ O2-) MgO Oxyde de magneacutesium

(2Al3+ 3O2-) Al2O3 Oxyde drsquoaluminium (alumine)

(Fe2+ O2-) FeO Oxyde de fer II

(2Fe3+ 3O2-) Fe2O3 Oxyde de fer III (rouille)

(Fe2+ 2Fe+ 4O2-) Fe3O4 Oxyde magneacutetique de fer

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MOLE ET GRANDEURS MOLAIRES

Exercice 1 Calculer les masses molaires des composeacutes suivants Ca(H2PO4)2 H2SO4 C6H12O6 C4H8 NH3 (NH4)4Fe(SO4)26H2O Al2(SO4)3 Exercice 2 Lrsquoeacuteleacutement lithium agrave lrsquoeacutetat naturel est formeacute par un meacutelange de deux nucleacuteides dont les pourcentages atomiques sont

les suivants 74 de 119923119946120788 et 926 de 119923119946

120789 Sachant que les masses drsquoune mole drsquoatome de ces nucleacuteides sont respectivement 60137 g et 70144 g Calculer la masse molaire atomique de lrsquoeacuteleacutement lithium naturel Exercice 3 Une moleacutecule de formule CxHy a pour atomiciteacute 10 et sa masse molaire est M = 54 gmol-1 Deacuteterminer la formule brute du composeacute Exercice 4 La nitroglyceacuterine est un explosif de formule C3H5O9N3 1) Calculer la masse molaire de la nitroglyceacuterine 2) Deacuteterminer sa composition centeacutesimale massique de chacun des eacuteleacutements preacutesents dans cette moleacutecule

Exercice 5 Un corps a pour formule CxHyO les coefficients x et y sont entiers Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de cette substance montre que les pourcentages en masse des eacuteleacutements C et H qursquoelle renferme sont C = 525 H = 130 1) Deacuteterminer le pourcentage en masse de lrsquooxygegravene En deacuteduire la masse molaire moleacuteculaire M de ce corps (M est

un nombre entier) 2) Calculer les valeurs des coefficients x et y

Exercice 6 1) On donne pour le fer masse molaire M = 56 gmol-1 masse volumique 120646 = 7800 kgm-3 Deacuteterminer le volume drsquoun morceau de fer de masse 150 g Quelle est la quantiteacute de matiegravere contenue dans ce morceau de fer 2) On donne pour lrsquoaluminium et le cuivre la masse molaire M et la masse volumique 120646 agrave lrsquoeacutetat solide Al 27 gmol-1 120646119912119949

=2700 kg m-3 Cu 635 gmol-1 120646119914119958=8900 kg m-3 Deacuteterminer pour chaque meacutetal le volume molaire (volume dune mole) agrave lrsquoeacutetat solide 3) On considegravere trois flacons qui contiennent agrave la mecircme

tempeacuterature et sous une mecircme pression un mecircme volume de gaz On a deacutetermineacute la masse de chaque gaz Les reacutesultats sont groupeacutes dans le tableau ci-dessous

Calculer la masse molaire de chaque gaz Deacuteterminer la quantiteacute de matiegravere de chaque gaz 4) En deacuteduire le volume molaire de chaque gaz

Quelle est la loi veacuterifieacutee par cette expeacuterience Enoncer cette loi C = 12 O=16 H=1 gmol-1 Exercice 7 Un composeacute organique qui ne contient que les eacuteleacutements carbone et hydrogegravene a pour masse molaire M = 42 gmol -1 Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de ce composeacute montre qursquoil renferme en masse six (6) fois plus de carbone que drsquohydrogegravene En deacuteduire la formule brute du composeacute eacutetudieacute Exercice 8 Un composeacute A ne contient que les eacuteleacutements carbones hydrogegravene et oxygegravene Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de ce composeacute montre que mc = 15mo et mc = 4mH mc mo et mH eacutetant les masses respectives de carbone de lrsquooxygegravene et de lrsquohydrogegravene contenues dans lrsquoeacutechantillon Sachant que la moleacutecule de A ne renferme qursquoun seul atome drsquooxygegravene 1) Deacuteterminer la formule de A 2) Calculer la masse molaire de A 3) Calculer le nombre de moles puis le nombre de moleacutecules contenues dans 115 g de A

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Exercice 9 Un ballon en verre fermeacute contient 40g de gaz dioxygegravene La tempeacuterature du gaz est 20degC et sa pression est 1013105Pa 1 Quelle est la quantiteacute de matiegravere de dioxygegravene dans le ballon 2 Quelle est la tempeacuterature absolue du gaz 3 Quel est le volume du gaz 4 On chauffe le ballon et son contenu La tempeacuterature atteint 50degC La variation du volume du ballon eacutetant

neacutegligeable deacuteterminer la nouvelle pression du gaz Exercice 10

Un ballon agrave parois eacutelastiques ne peut deacutepasser un volume de 30L sans eacuteclater On introduit dans ce ballon 20L dheacutelium He agrave 20degC et agrave une pression de 1013105Pa 1 Quelles sont la quantiteacute de matiegravere et la masse dheacutelium introduites dans le ballon 2 Le ballon est placeacute sous une cloche agrave vide On admet que la pression est la mecircme agrave linteacuterieur et agrave lexteacuterieur du

ballon et que la tempeacuterature est constante au cours de la transformation Quelle est la pression de lair sous la cloche au moment ougrave le ballon eacuteclate

3 Le mecircme ballon est lacirccheacute et seacutelegraveve agrave une altitude ougrave la tempeacuterature est de 15degC et la pression atmospheacuterique de 82104Pa Le ballon va-t-il eacuteclater (on suppose leacutegaliteacute des pressions agrave linteacuterieur et agrave lexteacuterieur du ballon)

Donneacutee M(He)=40gmol-1 Exercice 11 1) Calculer la masse volumique du dioxygegravene dans les conditions normales Deacuteterminer la densiteacute du dioxygegravene par

rapport agrave lrsquoair 2) On meacutelange 10 L de butane et 10 L de dioxygegravene Le volume obtenu est 20 L

21 Trouver la masse du meacutelange

22 Calculer la densiteacute du meacutelange

Les volumes sont mesureacutes dans les conditions normales Exercice 12 On meacutelange 10 L de dioxygegravene et 40 L de diazote pris dans les CNTP Le volume du meacutelange est 10 L La tempeacuterature du meacutelange est de 10deg C 1) Calculer la masse du meacutelange 2) Trouver la pression du meacutelange

Donneacutees C = 12gmol H = 1gmol O = 16gmol N = 14gmol Cl = 355gmol Exercice 13 Un professeur de Sciences Physiques trouve dans le laboratoire de son lyceacutee un flacon sans eacutetiquette contenant une substance solide de masse m = 460 g Pour deacuteterminer la nature de cette substance il procegravede agrave deux types danalyses

Une analyse qualitative lui permettant de deacuteterminer la preacutesence de trois eacuteleacutements chimiques dans la substance le carbone (C) lhydrogegravene (H) et loxygegravene (O)

Une analyse quantitative lui permettant de deacuteterminer la composition centeacutesimale massique du carbone et de lhydrogegravene dans la masse m de la substance C=26l H=435 Afin de deacuteterminer le nombre datomes de carbone dhydrogegravene et doxygegravene de la substance il eacutecrit sa formule brute sous la forme CxHyOz ougrave x y et z sont des entiers naturels non nuls Il reacutealise ensuite la sublimation de la masse m = 460 g de la substance dans les conditions ougrave la pression est P=498107 Pa et la tempeacuterature est t = 27degC A la fin du changement deacutetat physique il recueille un volume V = 500 cm3 de gaz supposeacute parfait

1) Calculer le pourcentage massique de loxygegravene 2) Est-ce que cette sublimation a eacuteteacute faite dans les conditions normales de tempeacuteratures et de pression (CNTP) Justifier 3) Deacuteterminer la quantiteacute de matiegravere de cette substance puis deacuteduire sa masse molaire et sa densiteacute 4) Deacuteterminer sa formule brute et proposer une formule deacuteveloppeacutee possible 5) Calculer le nombre de moleacutecules contenu dans cette substance

On donne M (H) = 1 gmol-1 M (C) = 12 g mol-1 M (0) = 16 g mol-1 constante des gaz parfaits R = 831 SI nombre drsquoAvogadro NA = 602102s mol-1

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REACTION CHIMIQUE EQUATION ndash BILAN

Exercice 1 Equilibrer les eacutequations suivantes

Exercice 3 Lrsquoaluminium reacuteagit avec lrsquooxyde de manganegravese MnO2 pour donner du manganegravese et de lrsquooxyde drsquoaluminium Al2O3

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan traduisant cette reacuteaction 2) Quelle est la masse drsquoaluminium neacutecessaire pour preacuteparer une masse de 1 kg de manganegravese

Exercice 4 On brucircle m = 5 g de soufre dans un flacon renfermant V =2L de dioxygegravene volume mesureacute dans les CNTP

1) Restera-t-il du soufre agrave la fin de la reacuteaction Si oui calculer la masse correspondante 2) Calculer la masse et le volume du produit obtenu

Exercice 5 On fait brucircler 20g drsquoun eacutechantillon de charbon de bois dans du dioxygegravene on obtient 616g de dioxyde de carbone

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan 2) Deacuteterminer le pourcentage de carbone pur contenu dans le morceau de charbon

Exercice 6 Le dioxyde de soufre peut ecirctre preacutepareacute par action de sulfure de fer (pyrite) sur le dioxygegravene Il se forme en mecircme temps de lrsquooxyde de fer Fe2O3

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction 2) Quel volume de dioxyde de soufre peut-on espeacuterer obtenir agrave partir drsquoune tonne de pyrite Calculer alors la masse et le

volume de dioxygegravene neacutecessaire Les volumes gazeux sont mesureacutes dans les CNTP 3) Le rendement de la reacuteaction est en reacutealiteacute eacutegal agrave 80 Calculer le volume de dioxyde de soufre effectivement obtenu agrave

partir drsquoune tonne de pyrite Exercice 7

1) La combustion dans du dioxygegravene de 224cm3 drsquoun corps pur gazeux de formule CnH2n + 2 a donneacute 176g de dioxyde de carbone et de lrsquoeau

11 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction

12 Trouver la formule brute de lrsquohydrocarbure

13 Ecrire les formules de Lewis et deacuteveloppeacutee de ce composeacute

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2) La combustion complegravete dans du dioxygegravene de 1 litre drsquoun hydrocarbure gazeux de formule CxHy a neacutecessiteacute 5 litres de dioxygegravene et a donneacute 3 litres de dioxyde de carbone

21 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction

22 Trouver la formule brute de lrsquohydrocarbure Volumes gazeux mesureacutes dans les CNTP

Donneacutees en gmol-1 M(C) = 12 M(H) = 1 M(O) = 16 M(Fe) = 56 Exercice 8 On meacutelange 1g de poudre drsquoaluminium et 6g de diiode I2 La reacuteaction est amorceacutee par quelques gouttes drsquoeau (catalyseur)

a) On donne Al (Z=13) et I est un halogegravene Trouver la formule du produit formeacute en vous aidant des repreacutesentations de Lewis des atomes drsquoaluminium et drsquoiode

b) Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction c) La reacuteaction srsquoarrecircte par manque drsquoun des reacuteactifs Lequel calculer la masse du produit formeacute d) Quelle est la masse restante du reacuteactif en excegraves

Donneacutees M(Al)=27gmol M(I)=127gmol Exercice 9 Une essence drsquoautomobile a une masse volumique de 700kg m-3 On la suppose constitueacutee uniquement drsquooctane C8H18

a) Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la combustion de lrsquooctane dans le moteur de lrsquoautomobile en supposant qursquoil se forme du dioxyde de carbone et de lrsquoeau

b) Le reacuteservoir drsquoessence drsquoune automobile a une capaciteacute de 50L Lorsque toute lrsquoessence qursquoil contient est consommeacutee calculer

La masse de vapeur drsquoeau et de dioxyde de carbone rejeteacutee dans lrsquoatmosphegravere

La masse du dioxygegravene consommeacute

La masse drsquoair qui a circuleacute dans les tubulures du moteur sachant qursquoen nombre de moles la composition de lrsquoair est 80 de diazote N2 et 20 de dioxygegravene O2 On donne en gmol les masses molaires atomiques H 1 C 12 N 14 O 16 Exercice 10 Un meacutelange des deux alcanes propane (C3H8) et butane (C4H10) est soumis agrave une combustion eudiomeacutetrique en preacutesence de 112 cm3 de dioxygegravene Apregraves la combustion et le refroidissement des produits il se produit 68cm3 dioxyde de carbone(C02) et de lrsquoeau

1) Ecrire les eacutequations des reacuteactions qui ont lieu

2) Deacuteterminer la composition du meacutelange des alcanes sachant que tous les volumes sont mesureacutes dans les mecircmes conditions de tempeacuterature et de pression On donnera le volume de chacun des alcanes ainsi que le pourcentage (en quantiteacute de matiegravere) de chacun drsquoeux dans le meacutelange Exercice 11 On dispose drsquoun meacutelange drsquooxyde de fer II FeO et drsquooxyde de Fer III Fe2O3 de masse totale m=897g On fait reacuteagir ce meacutelange agrave haute tempeacuterature avec du dihydrogegravene Il se forme alors du Fer et de lrsquoeau

1) Ecrire les eacutequations bilan des deux reacuteactions 2) On obtient 292g drsquoeau et les deux oxydes ont disparu Deacuteterminer la composition initiale du meacutelange crsquoest-agrave-dire les

masses des deux oxydes

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GENERALITES SUR LES SOLUTIONS AQUEUSES

Donneacutees en gmol-1 M(C) = 12 M(H) = 1 M(O) = 16 M(Fe) = 56 M(Al) = 27 M(S) = 32 M(Na) = 23 M(N) = 14 M(Ca) = 40 M(Cl) = 355 Exercice 1 1) Donner les noms des ions suivants K+ Mg2+ Al3+ O2- SO4

2- H3O+ MnO4- Cr2O7

2- 2) Donner les formules des composeacutes ioniques dont les noms sont chlorure de potassium chlorure de magneacutesium

oxyde de magneacutesium carbonate drsquoaluminium nitrate drsquoargent Exercice 2 1) Quelle masse de sulfate drsquoaluminium Al2(SO4)3 faut-il dissoudre dans de lrsquoeau pour obtenir 500 cm3 drsquoune solution

de concentration 002 mol L-1 en ion Al3+ 2) Quelle est alors la valeur de la concentration en ion sulfate

Exercice 3 1) On dissout 5 g de cristaux de chlorure de sodium dans de lrsquoeau On complegravete par de lrsquoeau le volume agrave 500 mL

Trouver la concentration molaire C de la solution Calculer [Na+] et [Cl-] 2) On dispose de 200 mL drsquoune solution de sulfate de sodium de concentration molaire C = 210-2 molL-1

ndash Calculer la masse de sulfate de sodium Na2SO4 contenue dans la solution ndash Calculer [Na+] et [SO4

2-] Exercice 4 1) On dissout sans variation de volume 342 g de sulfate drsquoaluminium dans 500 mL drsquoeau

ndash Calculer la concentration massique puis la concentration molaire C de la solution ndash Calculer les concentrations molaires des ions aluminium et sulfate

2) On preacutepare 250 mL de solution de sulfate de potassium en dissolvant dans lrsquoeau 435 g de solide ionique K2SO4

ndash Calculer la concentration molaire de chacun des ions preacutesents en solution ndash Quel volume drsquoeau faut-il ajouter aux 250 mL de la solution preacuteceacutedente pour obtenir une solution telle que lrsquoon

ait [SO42-] = 002 molL Exercice 5 Une solution A de volume VA = 05 L contient 012 mol de nitrate de sodium Une solution B de volume VB = 15 L a eacuteteacute obtenue par dissolution dans lrsquoeau de 125g de nitrate de calcium solide ionique de formule Ca(NO3)2 1) On preacutelegraveve agrave la pipette 10 cm3 de la solution A Calculer le nombre de moles de chacun des ions preacutesents dans

cette prise drsquoessai 2) On meacutelange dans une fiole jaugeacutee 10 cm3 A 20 cm3 de la solution B et on complegravete avec de lrsquoeau jusqursquoagrave ce que

le volume total soit de 100 cm3 Calculer la concentration de chacun des ions dans cette derniegravere solution On donne masses molaires en gmol-1 nitrate de sodium 85 nitrate de calcium 164 Exercice 6

Compleacuteter le tableau

Formule C ( molL-1) [anion] (molL-1) [cation] (molL-1)

MgSO4 0035

CaCl2 0104

Na2CO3 027

Na3PO4 0063

FeCl3 057

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SOLUTIONS AQUEUSES ACIDES

Exercice 1 Questions des cours 1-1 Parmi des produits drsquousage courant utiliseacutes comme boissons condiments ou produits drsquoentretien meacutenager que vous reconnaissez distinguer ceux qui correspondent agrave des solutions acides 1-2 Rappeler leurs couleurs prises avec un indicateur coloreacute de votre choix 2-1 Que peut-on mettre en eacutevidence expeacuterimentalement lors de la dissolution du chlorure drsquohydrogegravene dans lrsquoeau 2-2 Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction qui accompagne cette mise en solution du chlorure drsquohydrogegravene dans lrsquoeau 3- Le chlorure drsquohydrogegravene est-il un composeacute ionique ou moleacuteculaire 4- Que se passe t-il quand on verse du nitrate drsquoargent dans une solution drsquoacide chlorhydrique 5-1 Peut-on identifier un acide au laboratoire en le goucirctant ou en le touchant 5-2 Que faut-il faire dans le cas eacutecheacuteant Exercice 2 Le gaz chlorure drsquohydrogegravene est un composeacute moleacuteculaire formeacute drsquoun atome drsquohydrogegravene et drsquoun atome de chlore il est obtenu en faisant reacuteagir agrave chaud de lrsquoacide sulfurique sur du chlorure de sodium On le recueille dans un flacon en plastique par deacuteplacement drsquoair 1- Ecrire la formule du gaz chlorure drsquohydrogegravene 2- Donner le scheacutema du montage 3- Comment pouvez-vous vous assurer que le flacon est entiegraverement rempli 4- Rappeler les proprieacuteteacutes du gaz chlorhydrique Exercice 3 Texte Scientifique solution acide et solution basique Preacuteparation des solutions drsquoinfusion drsquooseille du jus de citron du jus de tamarin de solution de lessive de cendre Mettons deux centimegravetres cubes de chaque substance dans un tube agrave essai Dans chaque tube versons quelques gouttes de BBT Nous disposons de deux tubes agrave essai lrsquoun contenant de lrsquoacide chlorhydrique et lrsquoautre de lrsquoeau distilleacutee avec chacun quelques gouttes de BBT Les tubes contenant lrsquoacide chlorhydrique la solution drsquoinfusion drsquooseille du jus de citron du jus de tamarin virent au jaune avec le BBT Le tube contenant la solution de lessive de cendre donne une coloration bleue avec le BBT tandis que lrsquoeau distilleacutee reste verte avec le BBT Questions 1- Que signifie BBT 2- Le titre du texte est-il conforme Si non ameacuteliorer ce titre 3- Comment preacutepare-t- on la solution drsquoinfusion drsquooseille le jus de citron 4- Comment preacutepare-t- on la solution drsquoacide chlorhydrique agrave partir drsquoune solution commerciale tregraves concentreacutee 5- Relever les solutions acides citeacutes dans ce texte

Exercice 4

1- Une solution de volume V = 250 mL est obtenue en dissolvant 12 mmol de saccharose dans de lrsquoeau Quelle est la

concentration molaire de saccharose 2- Quelle est la quantiteacute drsquoacide benzoiumlque contenue dans un volume V = 23 mL drsquoune solution drsquoacide benzoiumlque agrave la

concentration molaire C = 1510-2 molL-1 Exercice 5 1-1 Un adolescent doit absorber 75 mg de vitamine C de masse molaire M = 176 g mol par jour Quelle est la quantiteacute de vitamine C correspondante 1-2 Un jus de fruit contient de la vitamine C agrave la concentration molaire C = 23 mmolL-1Quel volume de jus de fruit un adolescent doit-il boire dans la journeacutee pour absorber sa quantiteacute quotidienne de vitamine C 2) Les boissons au cola contiennent de lrsquoacide phosphorique H3PO4 Leur concentration molaire en acide phosphorique est de lrsquoordre de 15 mmolL-1 Quelle est la concentration massique en acide phosphorique Exercice 6 1- Les boissons au cola contiennent de lrsquoacide phosphorique H3PO4 Leur concentration molaire en acide phosphorique

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est de lrsquoordre de 15 mmolL-1 Quelle est la concentration massique en acide phosphorique

2- Lrsquohextril est une solution de bain de bouche Le principe actif de ce meacutedicament est lrsquohexeacutetidine de formule brute

C21H45N3 Calculer sa concentration molaire sachant que sa concentration massique est 1 gL-1

Exercice 7

On a un meacutelange sous forme de poudre de cuivre de zinc et daluminium On ajoute de lacide chlorhydrique en excegraves agrave 105 g de ce meacutelange Apregraves reacuteaction il reste un reacutesidu solide de 24 g et le gaz qui sest deacutegageacute lors de lattaque par lacide occupe un volume de 566 L

1- Ecrire les eacutequations entre lacide chlorhydrique les meacutetaux attaquables

2- Quelle est la nature du gaz deacutegageacute Justifier votre reacuteponse

3- Calculer la composition du meacutelange en pourcentage massique

On donne M(Cu)=635 M(Al)=27 M(Zn)=654 g mol-1 volume molaire 224 Lmol-1 on rappelle que lrsquoacide nrsquoattaque pas le cuivre Exercice 8 1) Rappeler quelques consignes de seacutecuriteacute sur la consommation et lrsquoutilisation des produits acides 2) A quels ions sont dues les proprieacuteteacutes acides drsquoune solution 3) A 20degC 1 litre drsquoeau peut dissoudre 475L de chlorure drsquohydrogegravene si la dissolution srsquoeffectue sans variation de volume (Vm = 24 Lmol-1) 3-a) Calculer la concentration de la solution (H+ Cl-) 3-b) En deacuteduire la concentration des ions responsables agrave lrsquoaciditeacute de cette solution 3-c) Quelle la concentration des ions qui preacutecipite avec le nitrate drsquoargent

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SOLUTIONS AQUEUSES BASIQUES

Exercice1 1 Recopier et compleacuteter les phrases suivantes a) Dans une solution aqueuse dhydroxyde de sodium lion responsable de la basiciteacute est lion __________ lion __________ est lion Na+ b) Il faut toujours refermer un flacon de pastilles de soude et le conserver dans un endroit sec car ces pastilles absorbent lhumiditeacute de lair elles sont donc __________ Elles sont aussi deacuteliquescentes car les pastilles se __________ lentement dans cette humiditeacute c) Lhydroxyde de sodium est un produit corrosif car il peut exercer une action destructrice sur les __________ __________ Il faut donc porter des __________ pour le manipuler d) La solution dhydroxyde de sodium conduit le courant eacutelectrique Elle contient donc des __________ Lors de la dissolution leau a totalement __________ les moleacutecules dhydroxyde de sodium selon leacutequation bilan NaOH rarr ________ + ________ e) La solution de kheacutemeacute est une solution __________ car si on y ajoute quelques gouttes de __________ elle prend une coloration rose violaceacutee 2 Reacutepondre par vrai ou faux les phrases suivantes a) En preacutesence de BBT la solution de cendre prend la couleur bleue b) Les proprieacuteteacutes basiques de la soude sont dues aux ions Na+ c) Le cuivre et les ions hydroxyde forment un preacutecipiteacute bleu d) En meacutelangeant une solution de sulfate de zinc avec un tregraves gros excegraves de soude on obtient une solution e) En preacutesence de BBT le meacutelange formeacute de 1 mL dacide chlorhydrique deacutecimolaire et de 10 mL de soude molaire est bleu 3 Recopier les propositions justes et corriger celles qui sont fausses a) En meacutelangeant une solution de nitrate de cuivre et une solution de chlorure dhydrogegravene on obtient un preacutecipiteacute bleu dhydroxyde de cuivre b) Pour preacuteparer 1L de solution de soude agrave 01 molL-1 (deacutecimolaire) Abdoulaye pegravese 04g dhydroxyde de sodium exempt dhumiditeacute Il les introduit dans une fiole jaugeacutee de 1 L et complegravete jusquau trait de jauge avec de leau distilleacutee c) En meacutelangeant une solution de sulfate de fer (III) et une solution dammoniaque on obtient un preacutecipiteacute vert dhydroxyde de fer (III) d) En introduisant un excegraves de sulfate de zinc dans une solution dilueacutee de kheacutemeacute on obtient un abondant preacutecipiteacute blanc La solution de kheacutemeacute contient donc des ions OH- qui forment avec les ions Zn(II) un preacutecipiteacute de formule Zn(OH)2 e) En preacutesence de pheacutenolphtaleacuteine le liquide de batterie prend une coloration violette Si on ajoute 10 mL de solution de kheacutemeacute concentreacutee agrave 1 mL de liquide de batterie dilueacute en preacutesence de pheacutenolphtaleacuteine on obtient une solution incolore Exercice2

3- Votre professeur vous donne deux flacons A et B sans eacutetiquette contenant des solutions incolores et vous demande de les reconnaicirctre Pour cela il vous fait reacutealiser les tests suivants a) Donner le nom de la solution A en expliquant comment vous ecirctes arriveacute agrave cette conclusion

b) Donner le nom de la solution B en expliquant comment vous ecirctes arriveacute agrave cette conclusion 4- Sur les marcheacutes du Seacuteneacutegal on trouve un produit appeleacute kheacutemeacute Il se preacutesente sous la forme deacutecailles blanches et

est fortement corrosif Il est utiliseacute pour fabriquer du savon et comme produit de nettoyage a) Vous voulez preacuteparer 500 mL de solution aqueuse agrave 4 gL-1 de kheacutemeacute (solution A) Encadrer parmi la liste dappareils suivants ceux qui vous seront neacutecessaires balance ndash pipette de 5 mL ndash ballon rond de 500 mL ndash fiole jaugeacutee de 05L ndash entonnoir ndash pissette ndash fiole jaugeacutee de 100mL ndash gants de protection ndash spatule ndash eacuteprouvette gradueacutee de 1 L Deacutecrivez le mode opeacuteratoire de la dissolution b) Le marchand affirme que le kheacutemeacute est de la soude Proposez deux tests qui vont vous permettre de veacuterifier cette affirmation

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c) En supposant que laffirmation du marchand est vraie calculer la concentration molaire de la solution A d) Pour veacuterifier si le kheacutemeacute est de lhydroxyde de sodium pur Michel propose dintroduire assez de solution de sulfate de cuivre pour preacutecipiter tous les ions OH- contenus dans 100 mL de solution A puis de peser le preacutecipiteacute sec - Ecrire leacutequation bilan traduisant la reacuteaction de preacutecipitation - La masse de preacutecipiteacute obtenue apregraves filtration et seacutechage est m = 035 g Le kheacutemeacute est-il de lhydroxyde de sodium pur 3- Au cours dun repas Marcel affirme que le jus de bissap blanc quil est en train de boire est plus acide que le jus de tamarin que boit Demba Demba nest pas daccord Pour trancher ce diffeacuterend ils amegravenent les deux solutions au laboratoire et procegravedent au test suivant - Ils introduisent 50 mL de bissap blanc dans un beacutecher A et 50 mL de jus tamarin dans un beacutecher B Ils ajoutent 5 gouttes de BBT et 50 mL de solution de soude dilueacutee La solution contenue dans le beacutecher A se colore en vert alors que la solution contenue dans le beacutecher B se colore en bleu Ils en concluent que Marcel avait raison Justifier cette affirmation Donneacutees Masses molaires en gmol-1 H 1 - O 16 - Na 23 - Cu 635 Exercice3 On meacutelange -100mldrsquoune solution de soude 10-2molL-1 -et 200ml de solution drsquohydroxyde de calcium 10-3molL-1 Faites lrsquoinventaire des diffeacuterentes espegraveces en solution calculer les concentrations molaires respectives Exercice 4 On dispose de 5 mL drsquoune solution de potasse KOH Elle renferme en masse 25 de potasse pure Sa densiteacute par rapport agrave lrsquoeau est d = 13

1) Calculer la concentration molaire C de la solution On dilue la solution preacuteceacutedente agrave 15 litre Calculer la concentration molaire Crsquo de la nouvelle solution

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NOTION DE PH INDICATEURS COLORES

Exercice 1 Deacuteterminer les pH des solutions suivantes a) Acide chlorhydrique de concentration 210-2 molL-1 b) Acide nitrique de concentration 4510-3 molL-1 c) Soude de concentration 510-2 molL-1 d) Potasse de concentration 3110-4 molL-1 Les solutions sont prises agrave 25oC Exercice 2 La concentration des ions hydroxyde dans une solution aqueuse est eacutegale agrave 10-4molL-1 Calculer 1) La concentration des ions hydronium 2) Le pH de cette solution 3) Quelle est la couleur prise dans cette solution par - le BBT - la pheacutenolphtaleacuteine - lrsquoheacutelianthine Exercice 3 On dispose drsquoune solution de soude ( Na + + HO ndash ) de concentration de pH = 12 1 Calculer 11la concentration des ions oxonium 12 la concentration des ions hydroxyde 2 On veut diluer cette solution pour obtenir une solution agrave pH = 11 Pour cela on prend un volume v1 = 50 mL de la solution concentreacute et on ajoute de lrsquoeau Quel volume drsquoeau faut-il ajouter Exercice 4 Les questions sont indeacutependantes 1 A 60degC le pH de lrsquoeau pure est 65 Calculer les concentrations des ions hydronium et hydroxyde agrave cette tempeacuterature Calculer le produit ionique de lrsquoeau agrave cette tempeacuterature

2 A 50degC le produit ionique de lrsquoeau est 5610-14 Trouver agrave cette tempeacuterature le pH de lrsquoeau pure Exercice 5 Les questions sont indeacutependantes 1 A la tempeacuterature de 37 degC le pK e est eacutegal agrave 1372 a) Quel est le pH drsquoune solution neutre agrave cette tempeacuterature b) Un sang de pH eacutegal agrave 739 est-il neutre 2 A 10cm3 drsquoune solution de chlorure drsquohydrogegravene on ajoute 40cm3 drsquoeau et on obtient alors une solution de pH=27 Quelle est la concentration de la solution de chlorure drsquohydrogegravene initiale 3 on meacutelange 20cm3 drsquoune solution chlorhydrique de pH=31 avec 10cm3 de solution chlorhydrique de pH=23 Deacuteterminer le pH du meacutelange obtenu Exercice 6 Pour eacutevaluer le pH dune solution aqueuse (S) on effectue divers preacutelegravevements agrave lrsquoaide de beacutechers On ajoute ensuite dans chacun des beacutechers un indicateur coloreacute On obtient les reacutesultats suivants

Heacutelianthine Bleu de bromocreacutesol

Bleu de bromothymol

rouge de meacutethyle

couleur de la solution orange vert jaune orange

1) Evaluer le pH de la solution (S) en utilisant les reacutesultats ci-dessus et le tableau suivant

Indicateur Teinte Zone de virage Teinte

Heacutelianthine rouge 31 - 44 jaune

Bleu de bromocreacutesol jaune 38 - 54 bleu

Bleu de bromothymol jaune 60 ndash 76 bleu

rouge de meacutethyle rouge 42 ndash 62 jaune

2) Lrsquoutilisation de lrsquoun des indicateurs coloreacutes est superflue Quel est cet indicateur Expliquer 3) Apregraves deacutetermination du pH de la solution agrave lrsquoaide drsquoun pH-megravetre on calcule la valeur de la concentration en ions hydroxyde On trouve [OH-] = 210-10 molL-1 Quelle est la valeur mesureacutee du pH de la solution (S) Cette valeur est-elle en accord avec le reacutesultat obtenu agrave lrsquoaide des indicateurs coloreacutes

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hp 42

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IA RUFISQUE LYCEE DE KOUNOUNE

DEVOIR Ndeg1 DE

SCIENCES PHYSIQUES

Classe 2nde S 20152016

Dureacutee 2 heures

Prof MDiagne

Email diagnensisyahoofr

Exercice1 (6pts)

1) On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant 20g drsquohydrogegravene et 200g drsquooxygegravene apregraves

jaillissement de lrsquoeacutetincelle et refroidissement

c) Quelles sont la nature et la masse du gaz restant (2pts) d) Quelle est la masse drsquoeau obtenue (1pt)

2) a) Calculer le volume drsquohydrogegravene neacutecessaire pour faire disparaicirctre 200ml drsquooxygegravene (1pt)

b) Si le meacutelange srsquoeffectue dans les proportions ougrave VH=2VO exprimer le volume du meacutelange gazeux

en fonction du volume de dihydrogegravene (1pt)

c) calculer le volume de ce meacutelange gazeux (1pt)

Exercice2 (8pts)

Lrsquoenregistrement 1 ci-dessous repreacutesente dans le reacutefeacuterentiel terrestre les positions Ei drsquoun enfant en

rollers sur un tremplin Ces positions sont inscrites agrave intervalles de temps eacutegaux = 020 s agrave lrsquoeacutechelle 120783

120784

1- Sans effectuer de calculs quel est le qualificatif (rectiligne circulaire ou curviligne) que lrsquoon peut attribuer aux diffeacuterentes portions de trajectoire prise successivement par le mobile Justifier la reacuteponse (15pt)

2- Entre quels points le mouvement est-il rectiligne uniforme Calculer alors sa vitesse Repreacutesenter le

vecteur vitesse instantaneacute en 119959ሬሬԦ120783120782 en E10 (25pt= 05 +1+1) 3- Calculer sa vitesse moyenne entre E0 et E6 (1pt) 4- Deacuteterminer les valeurs de 119959120785 et 119959120783120790 vitesses instantaneacutees du point E aux instants t3 et t18 Repreacutesenter

les vecteurs vitesse 119959ሬሬԦ120785 et 119959ሬሬԦ120783120790 (3pts)

NB Repreacutesenter ces vecteurs vitesse en utilisant comme eacutechelle 1 cm 2 ms-1

Exercice3 (6pts)

Un disque horizontal tourne autour drsquoun axe vertical ∆ passant par son centre O Une petite lampe dont

le filament est quasi ponctuel est fixeacute sur le disque agrave la distance d=25cm du centre Elle eacutemet des

eacuteclairs tregraves brefs seacutepareacutes par des intervalles de temps eacutegaux τ =002s La figure suivante

(lrsquoenregistrement 2) reproduit la photographie des positions successives L1 L 2 helliphellip de la lampe au cours

de son mouvement agrave lrsquoeacutechelle120783

120783120782

1) Quelle est la nature du mouvement de la lampe (05pt) 2) Deacutefinir la peacuteriode et la freacutequence (1pt) 3) Calculer la peacuteriode la freacutequence et la vitesse angulaire de rotation du disque (15pt) 4) Quelle est la vitesse de la lampe (1pt)

5) Dessiner le vecteur vitesse de la lampe aux points L1 L5 et L8 en prenant pour eacutechelle 1cm rarr 1ms (15pt) Le vecteur vitesse est-il constant au cours du mouvement (05pt)

hp 43

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Document agrave rendre avec la copie

Classe 2nde S

Preacutenom(s) Nom

Lrsquoenregistrement 1

Lrsquoenregistrement 2

hp 44

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LYCEE TAMBA COMMUNE Anneacutee scolaire 2011-2012 Classes 2nde SA 2nde SB et 2nde SC Prof MDIAGNE-MCOULIBALY

DEVOIR DE SCIENCES PHYSIQUES NdegI IDU PREMIER SEMESTRE

Exercice1 1-1 Donner la structure eacutelectronique la formule eacutelectronique et le scheacutema de Lewis

des eacuteleacutements suivants F(Z=9) Na(Z=11) Mg(Z=12) Ca (Z=20) 1-2 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode du tableau de classification appartient chaque eacuteleacutement

1-3 Quels ions ont ndashils tendance agrave donner Exercice2

Soit 119927120783120787120785120785 un noyau de lrsquoatome de phosphore

2-1 Deacuteterminer le nombre de protons de neutrons et drsquoeacutelectrons de lrsquoatome

2-2 Calculer la masse du noyau et celle de lrsquoatome Faire la comparaison 2-3 Quelle est la charge de lrsquoatome 2-4 Quelle est la charge du noyau

2-5 Donner la formule eacutelectronique du phosphore son scheacutema de Lewis et sa place dans le tableau de classification peacuteriodique

Donneacutees mpasympmnasymp167 10-27kg=1u meacute=91 10-31kg e=charge eacuteleacutementaire=1610-

19C Exercice3

Une bille de poids P = 50N est maintenue en eacutequilibre le long drsquoun plan inclineacute drsquoun angle α = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontal agrave lrsquoaide drsquoun fil (voir figure)

3-1 Faire le bilan des forces qui srsquoexercent sur la bille

3-2 Repreacutesenter ces forces sans tenir compte de lrsquoordre de

Grandeur On preacutecisera si la force consideacutereacutee est une

force de contact ou agrave distance

3-3 En choisissant un repegravere orthonormeacute dont lrsquoaxe xrsquox est

parallegravele au plan inclineacute et orienteacute vers le haut et un axe yrsquoy orienteacute aussi vers le haut deacuteterminer les coordonneacutees

de chaque force dans ce repegravere

3-4 Sachant que la somme vectorielle de ces forces est nulle Calculer alors lrsquointensiteacute de

la tension du fil et de la reacuteaction du plan

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3-5 Quelles sont les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par la bille sur le plan inclineacute

Repreacutesenter cette force sur un autre scheacutema Exercice4

Dans le repegravere (O119946Ԧ119947Ԧ) sont repreacutesenteacutees des forces 119917ሬሬԦ1 119917ሬሬԦ2et 119917ሬሬԦ 3 avec F1=10N F2=15N

et F3=20N 4-1 Deacuteterminer les coordonneacutees de chaque force

4-2 En deacuteduire les coordonneacutees de 119917ሬሬԦ reacutesultante des trois forces On donne 120630=30deg y

119917ሬሬԦ2 120630 119946Ԧ

xrsquo 119947Ԧ 119917ሬሬԦ1 x

119917ሬሬԦ 3

Complexe Islamique Daroul Imane 20162017 Dureacutee 3H

Prof MDiagne

2nde S

COMPOSITION DE SCIENCES PHYSIQUES DU 1ER SEMESTRE CHIMIE (8points)

Exercice1 (5pts) Donneeacute mpasymp 119950n= 16710-27kg meacute=9110-31kg

Soit deux espegraveces chimiques repreacutesenteacutees par 119935119937120783119912120783

1 et 119935119937120784119912120784

2

1- La charge eacutelectrique du noyau X1 est eacutegale agrave 19210-18C 11 Deacuteterminer la valeur du numeacutero atomique Z1 de lrsquoespegravece X1

12 La masse du noyau de X1 est eacutegale agrave 400810-26kg Deacuteterminer le nombre de masse de A1 de lrsquoespegravece X1 En deacuteduire le nombre de neutrons N1 qursquoil contient

2- Sachant que X2 est isotope de X1 et que le nombre de neutron N2 de lrsquoespegravece X2 est tel que N2=N1 +2 Exprimer le nombre de masse A2 en fonction de N1 et de Z1 puis calculer A2

3- Etablir la formule eacutelectronique de lrsquoeacuteleacutement X2 dans quelle peacuteriode et dans quelle colonne de la classification se trouve lrsquoeacuteleacutement correspondant identifier lrsquoeacuteleacutement par

son symbole et son nom Exercice2 (3pts)

1) Ecrire les formules de Lewis des atomes suivants hydrogegravene (Z=1) carbone(Z=6)

oxygegravene(Z=8) chlore(Z=17) et soufre(Z=16) 2) Ecrire les formules de Lewis puis les formules deacuteveloppeacutees des composeacutes suivants

H2O2 H2SO4 H2CO3 PCl3 C3H6 3) Compleacuteter le tableau suivant

Nom du composeacute Formule ionique Formule statistique

Carbonate de helliphelliphellip (2Li+ + 119914119926120785120784minus)

Sulfate drsquoammonium

Phosphate de helliphelliphellip Ca3(PO4)2

( Al3+ + 3Cl-)

Oxyde de magneacutesium

Physique (12points)

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Exercice1 (4 pts) Un solide (S) de poids P=5N accrocheacute comprime un ressort de raideur k=100Nm

repose sans frottement sur une table inclineacute drsquoun angle 120514 =30deg par rapport agrave lrsquohorizontale La direction du ressort du ressort est parallegravele au plan inclineacute

1) Repreacutesenter les forces suivantes (15pt)

a) La reacuteaction 119825ሬሬԦ que la table exerce sur lrsquoobjet

b) La tension 119827ሬሬԦ que le ressort exerce sur lrsquoobjet

c) Le poids 119823ሬሬԦ que la terre exerce sur lrsquoobjet

2) Sachant que 119823ሬሬԦ + 119827ሬሬԦ + 119825ሬሬԦ =119822ሬሬԦ deacuteterminer les intensiteacutes de 119827ሬሬԦ et de 119825ሬሬԦ (2 pts) 3) En deacuteduire lrsquoallongement x du ressort (05 pt)

Exercice 2(4pts)

On eacutetalonne un ressort agrave lrsquoaide de diffeacuterentes masses marqueacutees On note l O la longueur agrave vide du ressort On dresse le tableau ci-dessous m(g) 150 300 550 700 900

l (cm) 12 20 32 42 52

1) Repreacutesenter la courbe P=f(l) en prenant g=10Nkg (1pt)

Echelle En abscisse 1cm pour l =4cm En ordonneacutee 1cm pour 05N 2) En deacuteduire une relation entre P et l (1pt)

3) Deacuteterminer la longueur agrave vide du ressort et sa constante de raideur k (1pt) 4) Quelle doit ecirctre la longueur du ressort pour une masse m=490g en deacuteduire

lrsquoallongement correspondant (1pt)

Exercice 3(4pts) Une table agrave coussin drsquoair permet drsquoeacutetudier le mouvement drsquoun solide

On a repreacutesenteacute ci-dessous les traceacutes donneacutes par deux solides A et B en mouvement sur la table La dureacutee seacuteparant deux points conseacutecutifs est de 10ms

Voici agrave lrsquoeacutechelle 120783

120783120782 la repreacutesentation des enregistrements

1) Indiquer pour chaque essai la nature du mouvement du solide Justifier (1pt) 2) Calculer la vitesse du solide A en ms arrondi agrave 001pregraves (1pt) 3) Le solide B se deacuteplace de B0 agrave B5

a) Calculer la vitesse moyenne entre B2 et B3 (1pt) b) Deacuteterminer les caracteacuteristiques du vecteur vitesse instantaneacutee du solide B au point B4

(1pt)

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Fin de sujet

Complexe islamique Daroul Imane Anneacutee Scolaire 2016 - 2017

MDIAGNE 120784119951119941 119930

DEVOIR 1 DE SCIENCES PHYSIQUES ( SEMESTRE 2 02 HEURES)

EXERCICE 1 (5points)

On dispose drsquoune masse de 258g de fer que lrsquoon fait brucircler dans un flacon de dioxygegravene dont le volume

est 500cm3 Il se forme alors de lrsquooxyde magneacutetique de fer( Fe3O4 )

La masse volumique du dioxygegravene est eacutegale agrave 12gL-1 dans les conditions de lrsquoexpeacuterience

1- Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction

2- Dresser le tableau drsquoavancement permettant drsquoeacutetudier la transformation

3- Deacuteterminer lrsquoavancement maximale xmax Quel est reacuteactif utiliseacute en deacutefaut

4- Calculer la masse de lrsquooxyde magneacutetique de fer formeacutee

5- Quelle est la masse restante du reacuteactif en excegraves

6- En reacutealiteacute il se forme une masse m2=2g de lrsquooxyde magneacutetique de fer Calculer le rendement η de

cette reacuteaction M(Fe)=56gmol-1

Exercice2 (3points)

Equilibrer les eacutequations suivantes

a) NH3 + O2 rarr NO + H2O

b) CO + Fe3O4 rarr CO2 + Fe

c) Fe + H3O+ Fe2+ + H2 + H2O

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d) CnH2n + O2 rarr CO2 + H2O

Exercice3 (6points)

Une tension parallegravele au plan inclineacute est appliqueacutee en

A sur la circonfeacuterence dun disque de masse M = 4 kg

et de rayon R = 10 cm Si le disque roule sans glisser

autour de I (point de contact entre le plan inclineacute et le

disque)

1- En appliquant le theacuteoregraveme des moments quelle

doit ecirctre la valeur de la tension dans la corde

on donne g=10Nkg

2- Donner les caracteacuteristiques de 119929ሬሬԦ au point I

Exercice4 (6points)

Une poutre OC de poids P=100 N et de longueur L

supporte une charge de Prsquo=300 N agrave son extreacutemiteacute droite

en C Un cacircble AB relieacute agrave un mur maintient la poutre en

eacutequilibre

(a) En appliquant le theacuteoregraveme des moments quelle doit

ecirctre la tension dans le cacircble (axe est en O)

(b) Quelles sont les composantes (horizontale et verticale) de la force exerceacutee par le mur sur la

poutre

PRENOM NOM COMPLEXE ISLAMIQUE DAROUL IMANE CLASSE 2S

Juillet 2017 Dureacutee 3 h 30 Prof MDiagne

C O M P O S I T I O N N deg 2 d e S P

TOUT DOCUMENT INTERDIT Lrsquousage de calculatrices scientifiques agrave meacutemoire est autoriseacute

Les reacutesultats numeacuteriques doivent ecirctre preacuteceacutedeacutes drsquoun calcul litteacuteral La preacutesentation et la reacutedaction font partie du sujet et interviennent dans la notation

CHIMIE

Exercice 1 sur 4 points On reacutealise un meacutelange drsquooxyde de fer Fe2O3 et de poudre drsquoaluminium puis on deacuteclenche la reacuteaction on obtient du fer Fe et de lrsquooxyde drsquoaluminium Al2O3

1 Ecrire et eacutequilibrer lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction (05 point) 2 Quelles masses drsquooxyde de fer et drsquoaluminium pris en proportions stœchiomeacutetriques faut-il meacutelanger pour obtenir 196 g de fer (1 point) 3 On fait reacuteagir 200 g drsquooxyde de fer et 85 g drsquoaluminium 31 Quel est le reacuteactif limitant Justifier (1 point) 32 Calculer les masses des produits formeacutes et du reacuteactif restant (15 point) Donneacutees Masses molaires atomiques en gmol Fe 56 O 16 Al 27 Exercice 2 sur 4 points

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Une solution A de volume VA=05L contient 012 mol de nitrate de sodium (NaNO3)Une solution B de volume VB=15L a eacuteteacute obtenue par dissolution dans lrsquoeau de 492 g de nitrate de calcium solide ionique de formule Ca(NO3)2 1 Calculer la concentration molaire de la solution A (05 point) 2 Calculer la concentration molaire de la solution B (05 point) 3 Ecrire les diffeacuterentes eacutequations de dissolution (1 point) 4 On meacutelange dans une fiole jaugeacutee 10cm3 de la solution A et 20cm3 de la solution B et on complegravete avec de lrsquoeau jusqursquoagrave ce que le volume total soit de 100cm3

41 Calculer la concentration molaire de chacun des ions preacutesents dans le meacutelange (15 point) 42 Veacuterifier la neutraliteacute eacutelectrique du meacutelange (05 point) Donneacutees Masses molaires atomiques en gmol Na 23 O 16 S 32 Ca 40 N 14

PHYSIQUE Exercice 1 sur 35 points Une tige homogegravene OA de masse m=100g de longueur l peux tourner dans un plan vertical autour drsquoun axe

horizontal (∆) passant par O un fil accrocheacute en un point B tel que BA = 120783

120785 OA exerce sur la tige une tension T

horizontale lrsquoeacutequilibre la tige forme un angle α=45deg avec la verticale

1 Repreacutesenter toutes les forces qui srsquoexercent sur la tige (075 points) 2 Calculer la tension du fil (15 points) 3 Deacuteterminer les caracteacuteristiques de la reacuteaction de lrsquoaxe en O sur la tige (125 points)

Exercice 2 sur 3 points On considegravere le circuit eacutelectrique ci-dessous On donne I = 15 A I1= 05 A I3 = 04 A et I5 = 06 A

11 Deacuteterminer les intensiteacutes I2 I4 I6 I7 I8 (125 points) 12 Quel est le nombre drsquoeacutelectrons fourni par le geacuteneacuterateur en une seconde (025 point) 2 On place un ampegraveremegravetre dans le circuit pour mesurer lrsquointensiteacute du courant principal I Sachant que lrsquoampegraveremegravetre

de classe 15 comportent 150 divisions et possegravede les calibres suivants 05A 1A 2A et 5A 21 Quel est le calibre le mieux adapteacute pour la mesure de lrsquointensiteacute du courant principal Justifier(05 point) 22 Trouver la lecture correspondante (05 point) 23 Calculer lrsquoincertitude absolue ΔI et lrsquoincertitude relative (05 point)

Exercice 3 sur 55 points Partie A

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Dans une partie de circuit repreacutesenteacute ci-dessous on a mesureacute les tensions suivantes UAB = 20 V UAC = 60 V UAE = 48 V et UAD = 80 V 1 Preacuteciser sur le scheacutema le branchement et les bornes du voltmegravetre pour mesure la tension UAC 2 Le multimegravetre utiliseacute possegravede plusieurs calibre 1 000 V 200 V 20 V 2 V et 200 mV Quel est le calibre le mieux adapteacute agrave la mesure de UAC 3 Repreacutesenter les flegraveches correspondant aux tensions UAC et UAE 4 Calculer la valeur des tensions UBC UBE UDE UCD et UEC Partie B

1- Un geacuteneacuterateur est relieacute agrave la voie A de lrsquooscilloscope On visualise quelques oscillogrammes (voir ci-dessous) Faire correspondre le nom du geacuteneacuterateur utiliseacute (pile geacuteneacuterateur de tension sinusoiumldale geacuteneacuterateur de tension alternative)

2- Pour chaque oscillogramme deacuteterminer la valeur de la tension maximale du geacuteneacuterateur 3- Pour chaque oscillogramme donner la peacuteriode T apregraves lrsquoavoir deacutefinie et calculer la freacutequence

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Page 18: D’EVALUATIONS SECONDE S - e-monsite

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18

TENSION ELECTRIQUE

Exercice 1 Pour la portion de circuit ABC on donne les tensions UAC = 123V UCB = ndash 96V 1) Calculer la tension UAB 2) Un voltmegravetre possegravede les calibres suivants 1V 3V et 10V Son

cadran est gradueacute en 150 divisions Sur quel calibre doit-on lrsquoutiliser pour mesurer la tension UAB Faire un scheacutema en montrant comment ses bornes (+) et (-) doivent ecirctre brancheacutees

3) Sur quelle graduation lrsquoaiguille de lrsquoappareil srsquoimmobilise-t-elle dans les conditions drsquoutilisations optimales Exercice 2

Exercice 3 Le montage ci-contre estmiddot constitueacute de dipocircles reacutecepteurs ou geacuteneacuterateurs On donne les tensions UBC= 3V et UCD= -6V Caiculer les tensions UBA UAC UDA Le dipocircle D4 est une lampe peut-elle fonctionner

Exercice 4 On donne UBG = 10V UCD = 4V 1) Calculer les tensions UCF UFD UDE et UAH 2) Indiquer les nœuds du circuit le sens du courant dans chaque branche du

circuit sachant que AH est le seul dipocircle actif 3) Calculer les potentiels de tous les points du circuit

Exercice 5 Un voltmegravetre et un oscilloscope sont brancheacutes aux bornes drsquoun dipocircle parcouru par un courant Le spot deacutevie de 6 divisions vers le haut pour le branchement (B A) harr (y yrsquo) 1) Le voltmegravetre nrsquoest pas agrave zeacutero central Indiquer sur le scheacutema la borne positive

(+) ou borne drsquoentreacutee du voltmegravetre Quel est le sens du courant dans le dipocircle (AB)

2) Le voltmegravetre possegravede les calibres 3V 1V 03V et un cadran de 150 divisions utiliseacute sur le calibre 3V la deacuteviation de lrsquoaiguille est de 30

2-1 Deacuteterminer la valeur de UAB et UBA 2-2 Quel est le calibre le plus adapteacute Quelle serait la deacuteviation de lrsquoaiguille si

on utilisait ce calibre 3) Quelle serait la deacuteviation du spot si on avait UAB

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19

Exercice 6 1) Le balayage est positionneacute sur la valeur 05msdiv-1 et la sensibiliteacute

verticale sur 2Vdiv-1 Deacuteterminer la peacuteriode et la valeur maximale de la tension ci-dessous

2) Quelle est la freacutequence de cette tension 3) Quelle est la valeur efficace de cette tension

Exercice 7 1) Deacuteterminer la peacuteriode et la valeur maximale de la tension ci-contre 2) Quelle est la freacutequence de cette tension 3) Quelle est la valeur efficace de cette tension

Exercice 8 Donne la nature de chacune des tensions repreacutesenteacutees par les oscillogrammes A B C et D suivantes

Exercice 9 Soit la tension sinusoiumldale repreacutesenteacutee ci-contre LrsquoOscilloscope qui lrsquoa fourni est utiliseacute avec les reacuteglages suivants gain SV = 2 Vdiv-1 et balayage SH = 5 msdiv-1

1 Deacuteterminer la valeur maximale de la tension 2 Calculer la peacuteriode de cette tension En deacuteduire sa freacutequence

Exercice10

Dans chaque cas deacuteterminer la peacuteriode la freacutequence la valeur maximale et lintensiteacute efficace de la tension

20

DIPOLES PASSIFS ndash DIPOLES ACTIFS

Exercice 1 On donne la portion de circuit ci-contre UAB = 6V R1 = 2Ω R2 = 18 Ω R3 = 2 Ω R4 = 4 Ω 1) Trouver la reacutesistance eacutequivalente entre A et B 2) Calculer les intensiteacutes du courant I I1 I2 I3 et I4

Exercice 2 On reacutealise le circuit suivant les bornes du dipocircle sont A et B On deacutetermine expeacuterimentalement lrsquointensiteacute i du courant qui traverse le dipocircle D et la tension entre ses bornes On obtient les reacutesultats suivants

iAB mA 10 25 40 62 80 100 120

uAB (V) 25 63 10 157 20 25 30

On inverse le dipocircle D on reprend des mesures analogues on obtient les reacutesultats suivants

1) Tracer la caracteacuteristique courant-tension du dipocircle D 2) Ce dipocircle est-il symeacutetrique Ce dipocircle est-il un reacutesistor Si oui

calculer sa reacutesistance 3) Ce dipocircle ne peut supporter sans risque de deacuteteacuterioration une intensiteacute supeacuterieure agrave 200mA quelle est la tension

maximale qursquoon peut appliquer entre ses bornes Exercice 3 Lrsquoeacutequation de la caracteacuteristique drsquoun reacutesistor de reacutesistance R est iAB = 25uAB iAB en ampegraveres et uAB en volt Le reacutesistor est constitueacute par un fil conducteur homogegravene cylindrique de longueur l = 157m de section s = 00314cm2 1) Trouver R 2) Trouver la reacutesistiviteacute de la substance qui constitue le reacutesistor

Exercice 4 On considegravere la portion de circuit ci-apregraves R1= frac12 R2 = 2 Ω R3= 075 Ω 1) Calculer la reacutesistance eacutequivalente au dipocircle AB 2) Trouver lrsquointensiteacute du courant qui traverse chaque dipocircle

Exercice 5 On donne le circuit suivant R1 = 200 Ω R2 = 270 Ω UAB = 6V (D) est une diode Sa caracteacuteristique est donneacutee ci-contre Trouver les intensiteacutes du courant dans les diffeacuterentes branches du circuit Exercice 6 On a deacutetermineacute expeacuterimentalement lrsquointensiteacute i du courant deacutebiteacute par un geacuteneacuterateur et la tension u aux bornes de ce mecircme geacuteneacuterateur Les reacutesultats sont consigneacutes ci-dessous

I(A) 23 19 15 1 05 0

U(V) 10 20 30 40 4 5 48

1) Repreacutesenter la caracteacuteristique i = f(u) correspondante 2) Sur quel domaine cette caracteacuteristique est-elle lineacuteaire 3) Donner lrsquoeacutequation de la caracteacuteristique de ce domaine 4) Comparer lrsquointensiteacute theacuteorique Ith et lrsquointensiteacute reacuteelle Ir du courant de court-circuit

Exxercice 7

iAB (mA) - 10 -40 -80 -120

uAB (V) -25 -10 -20 -30

21

Exercice 8

22

AMPLIFICATEUR OPERATIONNEL

Exercice 1 1) Rappeler les proprieacuteteacutes drsquoun amplificateur opeacuterationnel ideacuteal qui fonctionne en reacutegime lineacuteaire 2) Rappeler lrsquoexpression du facteur drsquoamplification drsquoun amplificateur inverseur agrave partir des tensions drsquoentreacutee Ue et

de sortie Us Exercice2 On considegravere le montage suivant avec deux amplificateurs opeacuterationnels ideacuteaux Exprimer Vs en fonction de R1 R2 R3 et I0 Exercice3 Lamplificateur est consideacutereacute comme parfait et fonctionne en reacutegime lineacuteaire Montrer que lintensiteacute du courant dans la branche AM est proportionnel agrave la diffeacuterence V2-V1 Exercice 3 On considegravere le circuit dans lequel G est une pile de feacutem 25V de reacutesistance interne r = 10Ω La valeur de la reacutesistance R est 500 Ω 1) Calculer la tension de sortie Us 2) Calculer lrsquointensiteacute du courant I qui traverse la reacutesistance et

preacuteciser son sens 3) Expliquer lrsquoexistence drsquoun courant de sortie sachant qursquoil nrsquoentre

aucun courant par les bornes E+ et E- Exercice 4 La tension de sortie Us drsquoun montage est repreacutesenteacutee en fonction de la tension drsquoentreacutee Ue appliqueacutee agrave lrsquoentreacutee 1) Ce montage est il inverseur Justifier 2) Ce montage est il amplificateur Si oui calculer le facteur

drsquoamplification 3) Quelle est la tension de saturation

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MELANGES ET CORPS PURS

Exercice 1 Reacutepondre par vrai ou faux

1) La distillation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 2) Lrsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau est un pheacutenomegravene chimique 3) La synthegravese de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 4) Lrsquoeau de Kiregravene est un corps pur 5) La cristallisation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 6) Lrsquoalcool agrave 90deg est un corps pur composeacute 7) Le dioxygegravene est un gaz qui provoque une leacutegegravere deacutetonation en preacutesence drsquoune flamme 8) Lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene chimique 9) Lrsquoair est un meacutelange heacuteteacuterogegravene de diazote de dioxygegravene et de gaz rares 10) Le deacutecantat et le filtrat sont des corps non purs 11) Lors de lrsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau le dioxygegravene est recueilli agrave la cathode 12) Lorsque la roseacutee apparaicirct sur un arbre nous pouvons dire qursquoon a une fusion

Exercice 2 1) Pourquoi dit-on que les valeurs 0degC 100degC 1gcm-3 sont des constantes physiques de lrsquoeau 2) Que repreacutesente chacune des valeurs numeacuteriques preacuteceacutedentes 3) Qursquoappelle-t-on constante physique dans le cas geacuteneacuteral 4) Que signifie laquo critegravere de pureteacute raquo

Exercice 3 1) On meacutelange de lrsquoeau et du sucre Qursquoobtient-on 2) On veut seacuteparer les constituants du meacutelange preacuteceacutedent Deacutecrire une meacutethode possible 3) Qursquoest ce qursquoun meacutelange homogegravene Donner trois exemples 4) Qursquoest ce qursquoun meacutelange heacuteteacuterogegravene Donner trois exemples

Exercice 4 A Les meacutelanges suivants sont-ils homogegravenes ou heacuteteacuterogegravenes

1) Eau + essence 2) Huile + eau 3) Fer en poudre + eau 4) Eau + alcool

B Indiquer une meacutethode de seacuteparation pour chacun des meacutelanges 1) Sel de cuisine + charbon 2) Eau + huile 3) Alcool + eau 4) Fer en poudre + soufre en poudre 5) Fer en poudre + sel en poudre +sable

Exercice 5 Modou explique agrave Fatou comment on preacutepare du cafeacute laquo La preacuteparation du cafeacute comporte trois eacutetapes

- Premiegravere eacutetape mettre de leau dans une cafetiegravere et la porter agrave eacutebullition puis ajouter la poudre de cafeacute attendre quelques minutes

- Deuxiegraveme eacutetape faire passer le meacutelange obtenu agrave travers un tissu pour recueillir la partie liquide

- Troisiegraveme eacutetape ajouter du sucre agrave volonteacute remuer agrave laide dune cuillegravere Le cafeacute est precirct raquo 1-quel type de meacutelange obtient-on agrave la fin de la premiegravere eacutetape 2-quelle est la meacutethode de seacuteparation utiliseacutee dans la deuxiegraveme eacutetape Comment appelle-t-on le liquide obtenu est-ce un corps pur 3- quel type de meacutelange obtient-on agrave la fin de la troisiegraveme eacutetape Justifier la reacuteponse Exercice 6 Dans un eudiomegravetre on introduit 500 cm3 de dihydrogegravene 600 cm3 dioxygegravene (volumes mesureacutes dans les mecircmes conditions)

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Apregraves passage de agrave lrsquoeacutetincelle eacutelectrique et retour aux conditions initiales on demande 1) La masse drsquoeau formeacutee 2) La nature et le volume du gaz reacutesiduel

NB Dans les conditions de lrsquoexpeacuterience 1 L de dihydrogegravene a une masse de 008 g Exercice 7 Au cours drsquoune expeacuterience drsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau on recueille 170 cm3 de gaz au niveau de lrsquoeacutelectrode relieacutee agrave la borne positive 1deg) Quelle est la nature de ce gaz 2deg) Donner la nature et le volume du gaz recueilli dans lrsquoautre eacutelectrode 3deg) Comment appelle- t- on cette eacutelectrode 4deg) Comment identifie-t-on expeacuterimentalement ces deux gaz recueillis 5deg) Calculer la masse drsquoeau apregraves deacutecomposition si lrsquoexpeacuterience est faite dans les conditions ougrave 073 g de dihydrogegravene occupe un volume de 112 L Exercice 8 1) On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant 10g drsquohydrogegravene et 100g drsquooxygegravene apregraves lrsquoeacutetincelle et refroidissement

a) Quelles sont la nature et la masse du gaz restant b) Quelle est la masse drsquoeau obtenue

2) a) Calculer le volume drsquohydrogegravene neacutecessaire pour faire disparaicirctre 200ml drsquooxygegravene b) quel est le volume de vapeur drsquoeau obtenu Exercice 9 On met ensemble dans un erlenmeyer de lrsquoeacutethane du meacutethoxymeacutethane du benzegravene et du meacutethanol Apregraves agitation le milieu ne preacutesente aucune surface de seacuteparation crsquoest-agrave-dire ils se meacutelangent parfaitement 1deg) Que peut-on dire de ces quatre liquides 2deg) Quelle est la nature du meacutelange ainsi constitueacute 3deg) Deacutefinir ce type de meacutelange et citer deux autres exemples de mecircme nature 4deg) On se propose de seacuteparer les quatre liquides par distillation adeg) Deacutecrire le processus de la seacuteparation bdeg) Quel est le liquide qui sera recueilli le premier comme distillat Justifier 5deg) On deacutesire proceacuteder maintenant agrave la seacuteparation de ces quatre liquides par congeacutelation Quel est le premier liquide agrave reacutecupeacuterer sous forme de cristaux Justifier Donneacutees Tempeacuterature drsquoeacutebullition des quatre liquides

Liquide Meacutethanol Ethane Benzegravene Meacutethoxymeacutethane

T eacutebullition (degC) ndash 98 65 80 ndash 24

Exercice 10 On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant dans lrsquoeudiomegravetre 100 cm3 drsquoair et 100 cm3 drsquohydrogegravene mesureacutes dans les conditions normales de tempeacuterature et de pression On suppose que dans ces conditions 1 volume drsquoair donne 15 de volume drsquooxygegravene et 45 de volume drsquoazote En admettant que apregraves passage de lrsquoeacutetincelle eacutelectrique et refroidissement la tempeacuterature et la pression redeviennent normales

1) quel est le volume de gaz restant dans lrsquoappareil 2) quelle est la masse drsquoeau liquide formeacutee sachant que dans les conditions de lrsquoexperience 2g drsquohydrogene occupent 224

litres et 32g drsquooxygegravene occupent 224 litres Exercice 11 Dans un eudiomegravetre contenant un volume V = x cm3 dun meacutelange gazeux de dihydrogegravene et de dioxygegravene on fait passer une eacutetincelle eacutelectrique

Apregraves explosion et retour aux conditions initiales on constate que les 120785

120786 du volume initial disparaissent et il reste un gaz

dans leudiomegravetre qui entretient la combustion 1- Donner la nature du gaz reacutesiduel et son volume en fonction de x 2- Deacuteterminer la composition du meacutelange gazeux initial en fonction de x

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ELEMENTS ATOMES CLASSIFICATION PERIODIQUE

Exercice 1 Soient les nucleacuteides caracteacuteriseacutes par les couples (Z A) M(816) B(1224) C(2654) D(818) E(1226) F(2454) 1) Identifier les nucleacuteides qui sont des isotopes 2) Repreacutesenter tous les nucleacuteides par leur symbole et donner leur nom 3) Donner leurs compositions

Exercice 2 Un atome de platine (Pt) comporte 78 eacutelectrons et 117 neutrons

1) 11 Deacuteterminer son numeacutero atomique Z et son nombre de masse A

12 Ecrire le symbole du noyau correspondant

2) En deacuteduire la masse de lrsquoatome de platine (Pt)

3) Soient les cinq noyaux 119927119955120787120791120783120786120783 119927119957120789120790

120783120791120786 119927119950120788120783120783120786120787 119927119958120791120786

120784120786120786 et 119927119957120789120790120783120791120790 Quels sont les noyaux isotopes du preacuteceacutedent

4) On considegravere lrsquoion eacutetain IV (Sn4+) correspondant au noyau 119930119951120787120782120783120783120791

41 Srsquoagit-il drsquoun anion ou drsquoun cation Justifier

42 Donner la composition du noyau de cet ion

43 Combien cet ion a-t-il drsquoeacutelectrons

Donneacutees Masse drsquoun nucleacuteon mnuc = 16710-27 kg Masse de lrsquoeacutelectron me = 9110-31 kg Exercice 3

On considegravere les ions 119935120784+ 119936120784minus et les atomes Z et W Les eacuteleacutements Z et W appartiennent agrave la deuxiegraveme peacuteriode du tableau de classification peacuteriodique

1) Z est un gaz rare Ecrire la formule eacutelectronique de Z puis celle de X et de Y (Z 119935120784+ 119936120784minus ont la mecircme formule eacutelectronique)

2) Preacuteciser la place de lrsquoeacuteleacutement X

3) W a pour scheacutema de Lewis 119934ሶ Deacuteduire le nombre de charge de W

4) Deacuteterminer le nombre drsquoeacutelectrons contenus dans lrsquoion 119936120784minus et dans lrsquoatome Y Exercice 4 1) La structure eacutelectronique drsquoun atome srsquoeacutecrit (K)2(L)8(M)7 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode du tableau de la

classification appartient lrsquoeacuteleacutement correspondant 2) Un eacuteleacutement se trouve dans le tableau de classification agrave lrsquointersection de la sixiegraveme colonne et de la quatriegraveme

peacuteriode

21 Peut-on deacuteterminer avec certitude son numeacutero atomique

22 Peut-on deacuteterminer le nombre de masse de lrsquoeacuteleacutement

3) Le krypton (gaz rare) appartient agrave la peacuteriode IV Quel est son numeacutero atomique

4) Un nucleacuteide inconnu est symboliseacute par 119935120783120786120784120790

41 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode appartient cet eacuteleacutement

42 Donner la structure eacutelectronique de lrsquoatome correspondant

Exercice 5

Lrsquoatome drsquoun eacuteleacutement X agrave identifier a pour repreacutesentation de Lewis dans lrsquoeacutetat fondamental 119935ሶ 1) Combien drsquoeacutelectrons a-t-il sur sa couche externe 2) Sachant que cette couche est la couche L deacuteterminer le numeacutero atomique de X et eacutetablir la formule eacutelectronique

complegravete de son atome Identifier X par son nom et son symbole Exercice 6

On donne le rayon du noyau de lrsquoatome drsquoaluminium r = 10010-13 m Le rayon de lrsquoatome drsquoaluminium 119912119949120783120785120784120789 est

R = 15010-10 m Masse du neutron mN = 10087u Masse du proton mP = 10073u Masse de lrsquoeacutelectron me- = 05510-

3u 1) Comparer la masse de lrsquoatome agrave celle du noyau 2) Comparer le volume de lrsquoatome agrave celui du noyau 3) On dit que lrsquoatome preacutesente une structure lacunaire Est-ce justifieacute

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Donneacutees Lrsquouniteacute de masse atomique 1u = 16610-27 kg Volume drsquoune sphegravere V = 120786

120785120645R3

Exercice 7 Partie A Lrsquoatome drsquoun eacuteleacutement a pour reacutepartition eacutelectronique (K)x (L)y (M)t avec x y et t des entiers naturels non nuls La masse totale des protons dans son noyau atomique est mTp = 217110-23 g

1) 21 Deacuteterminer son nombre de charge Z

12 En deacuteduire les valeurs de x y et t

13 De quel eacuteleacutement srsquoagit-il Donner sa structure de Lewis et sa valence

2) Donner la place et le nom de famille chimique de lrsquoeacuteleacutement dans le tableau de la classification peacuteriodique restreinte

3) 31 Enoncer la regravegle de lrsquooctet

32 Quel type drsquoion lrsquoatome de cet eacuteleacutement a tendance agrave donner

33 Deacuteterminer la charge globale du noyau de cet ion

4) Repreacutesenter le scheacutema de Lewis de lrsquoion et donner sa valence Donneacutees Extrait du tableau de la classification peacuteriodique 11Na 12Mg 13Al 14Si Masse drsquoun proton mp = 16710-27 kg Valeur de la charge eacuteleacutementaire e = 1610-19 C

Partie B Un anion possegravede globalement une charge eacuteleacutementaire et 18 neutrons lrsquoatome correspondant agrave cet ion appartient agrave la troisiegraveme peacuteriode du tableau de la classification peacuteriodique 1) Deacuteterminer la structure eacutelectronique de cet atome et celle de lrsquoion 2) En deacuteduire la colonne et le nom de famille de cet eacuteleacutement 3) Donner la composition du noyau de lrsquoatome et celle de lrsquoion 4) Repreacutesenter les scheacutemas de Lewis et donner les valences de lrsquoatome et de lrsquoion 5) Deacuteterminer la charge globale du noyau de lrsquoion

Exercice 8 Lrsquoeacuteleacutement magneacutesium possegravede trois isotopes On donne ci-apregraves les abondances relatives de chacun deux

119924119944120783120784120784120786 79 119924119944120783120784

120784120787 10 119924119944120783120784120784120788 11

1- Quel est lisotope le plus abondant 2- Donner la composition de latome isoleacute de chaque isotope 3- Les structures eacutelectroniques des trois isotopes sont-elles identiques Justifier la reacuteponse 4- Quel ion monoatomique forme leacuteleacutement magneacutesium 5- Indiquer trois compositions possibles pour lrsquoion magneacutesium

Exercice9 Un atome dun eacuteleacutement X a pour formule eacutelectronique (K)x(L)Y(M)t 1 Quels sont les valeurs de x et y Justifier

2 Sachant que 119962

120784 = 2t - x calculer t En deacuteduire le numeacutero atomique Z de leacuteleacutement X Identifier X par son symbole et

son nom 3 Dans quelle peacuteriode et dans quelle colonne du tableau de classification peacuteriodique se trouve leacuteleacutement X Justifier votre reacuteponse Donner son scheacutema de 1048757ewis 4 Quel ion a-t-il tendance agrave donner 5 Sachant que la masse dun atome de X est 450910-26kg (masse des eacutelectrons est neacutegligeable) et que mpasympmnasymp 16710-27kg Calculer son nombre de masse et repreacutesenter le noyau de cet eacuteleacutement 6 Le nuage eacutelectronique de lion provenant dun atome X a une charge Q= -1610middot18CDeacuteterminer le nombre deacutelectrons contenus dans le nuage eacutelectronique de lion 7 Ecrire sa structure eacutelectronique et donner son scheacutema de Lewis

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LIAISONS CHIMIQUES

Exercice 1 1) Donner les structures de Lewis des atomes suivants C (Z=6) O (Z=8) Cl (Z=17) H (Z= 1) S (Z = 16) 2) Ecrire les formules de Lewis deacuteveloppeacutees et semi-deacuteveloppeacutees des moleacutecules suivantes

C2H6O C2H4O2 C2H4Cl2O CH4O C2H4 N2O2 CH2Cl2 C2H2 HClO CO2 C3H4 SOCl2 C2H4O C3H6 CH5N C3H4 C3H6O EXERCICE 2 Dans la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene HnS lrsquoatome de soufre est lieacute agrave chaque atome drsquohydrogegravene par une liaison covalente 1- Deacuteterminer n sachant que le scheacutema de Lewis du soufre est identique agrave celui de lrsquooxygegravene et que tous les atomes engageacutes dans la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene ont leur couche externe satisfaisant agrave la regravegle de lrsquooctet et du duet 2- Donner la repreacutesentation de Lewis de la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene Exercice 3 Donner la formule statistique des composeacutes ioniques suivants a) Chlorure drsquoaluminium (Al3+ Cl -) b) nitrate de plomb (Pb2+ 119925119926120785

minus ) c) Aceacutetate de cobalt (Co3+ C2H3119926120784minus ) d) Carbonate

de calcium (Ca2+ C119926120785120784minus ) e) Hydroxyde de sodium (Ag+ PO4

3-) Exercice 4 Donner les noms et preacuteciser les ions constituants les composeacutes ioniques suivants Fe2O3 ZnSO4 Na2CO3 Ca(OH)2 CuNO3 Fe(OH)3 Cu2SO4 Al2O3 FeO Fe(NO3)2 Ag2O Al2(SO4)3 Mg(NO3)2 LiCO3 Na2SO4 Exercice 5

1) La moleacutecule drsquoacide propanoique est formeacutee de 3 atomes de carbone 6 atomes drsquohydrogegravene et 2 atomes drsquooxygegravene Ecrire sa formule brute Ecrire deux formules deacutevellopeacutees isomegraveres de lrsquoacide propanoique

2) Rappeler les structures de Lewis des atomes drsquohydrogegravene de carbone et drsquoazote Donner les structures de Lewis et les formules deacuteveloppeacutees des moleacutecules suivantes

a) CH3NO b) N2 c) HCN d) CH2O2 3) Pour chacun des composeacutes ioniques suivants identifier lrsquoanion et le cation puis donner du composeacute a) Fe2(SO4)3 b)

ZnO 4) Donner la formule statistique et la formule ionique de chacun des composeacutes ioniques suivants oxyde drsquoaluminium

chlorure de magnesium Exercice 6 Donner les formules ioniques et statiques du nitrate de plomb phosphate drsquooxonium sulfate drsquoaluminium nitrate drsquooxonium sulfate de plomb et phosphate drsquoaluminium Exercice7 A -Compleacuteter le tableau ci-dessous en ajoutant soit la formule statistique du solide ionique comportant ces ions soit la formule de lrsquoanion ou soit la formule du cation qui le compose

Cation Anion

Na+

Ca2+ Zn2+

Cl- AlCl3

Al2(SO4)3

NO3-

PO43-

B-Quelles sont les formules statistiques des solides ioniques suivants 1deg) Chlorure drsquoargent nitrate drsquoargent 2deg) Sulfate de potassium permanganate de potassium phosphate de baryum et dichromate de potassium Les ions agrave utiliser sont Cl-(ion chlorure) NO3

-(ion nitrate) SO42-(ion sulfate) K+ (ion potassium) Ag+ (ion argent) Ba2+

(ion baryum) PO43-(ion phosphate) MnO4

-(ion permanganate Cr2O72-(ion dichromate)

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Exercice 8 La maille du chlorure de potassium KCl est du mecircme type que celle du chlorure de sodium les ions K+ prenant la place des ions Na+ 1) En vous inspirant de la maille de chlorure de sodium faites un dessin de la maille

du chlorure de potassium Cette maille cubique a pour arecircte a = 628 pm les ions chlorure en occupent les sommets et les centres des faces

2) Montrer agrave lrsquoaide drsquoun dessin dans le plan qursquoil existe une relation entre lrsquoarecircte a de la maille et les rayons des ions preacutesents Les ions potassium et chlorure sont assimilables agrave des boules rigides de rayons respectifs r+ et r- celles-ci sont en contact le long drsquoune arecircte En deacuteduire la valeur du rayon r- de lrsquoion Cl- sachant que le rayon r+ de lrsquoion K+ vaut 133 pm

Donneacutees Nom et formule de quelques ions

Cations formules Anions Formules

Ion fer II Fe2+ Ion sulfure S2-

Ion fer III Fe3+ Ion sulfate SO42-

Ion aluminium Al3+ Ion nitrate NO3-

Ion cuivre II Cu2+ Carbonate CO32-

Ion zinc Zn2+ Hydrogeacutenocarbonate HCO3-

Ion sodium Na+ Ion chlorure Cl-

Ion calcium Ca+ Oxyde O2-

Ion potassium K+ Hydroxyde OH-

Ion hydronium H3O+ Ion dichromate Cr2O72-

Ion magneacutesium Mg2+ Ion permanganate MnO4-

Ion argent Ag+ Ion phosphate PO43-

Ion baryum Ba2+

Ion ammonium NH4+

FORMULES ET NOMS DE QULQUES COMPOSES IONIQUES

Habituellement on nomme un composeacute ionique en premier par son non ion neacutegatif par contre lrsquoeacutecriture de sa formule

se fait en premier par lrsquoion neacutegatif

Formule ionique Formule statistique Nom

(Na+ Cl-) NaCl Chlorure de sodium

(Ag+ Cl-) AgCl Chlorure drsquoargent

(Cu2+ 2Cl-) CuCl2 Chlorure de cuivre II (cuivrique)

(Cu+ Cl-) CuCl Chlorure de cuivre I (cuivreux)

(Fe2+ 2Cl-) FeCl2 Chlorure de fer II (ferreux)

(Fe3+ 3Cl-) FeCl3 Chlorure de fer III (ferrique)

(NH4+ Cl-) NH4Cl Chlorure drsquoammonium

(Ca2+ 2Cl-) CaCl2 Chlorure de calcium

NITRATES NO3-

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Formule ionique Formule statistique Nom

(Ag+ NO3-) AgNO3 Nitrate drsquoargent

(K+ NO3-) KNO3 Nitrate de potassium

(Pb2+ 2NO3-) (PbNO3)2 Nitrate de plomb II

SULFATTES SO42-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Ba2+ SO42-) BaSO4 Sulfate de baryum

(Zn2+ SO42-) ZnSO4 Sulfate de zinc

(Cu2+ SO42-) CuSO4 Sulfate de cuivre II

(2Al3+ 3SO42-) Al2(SO4)3 Sulfate drsquoaluminium

(2NH4+ SO4

2-) (NH4)2SO4 Sulfate drsquoammonium

SULFURES S2-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Zn2+ S2-) ZnS Sulfure de zinc

(Pb2+ S2-) PbS Sulfure de plomb II

(2Cu+ S2-) Cu2S Sulfate de cuivre I

CARBONATES CO32-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Ca2+ CO32-) CaCO3 Carbonate de calcium (calcaire)

OXYDES O2-

Formule ionique Formule statistique Nom

(2Na+ O2-) Na2O Oxyde de sodium

(Mg2+ O2-) MgO Oxyde de magneacutesium

(2Al3+ 3O2-) Al2O3 Oxyde drsquoaluminium (alumine)

(Fe2+ O2-) FeO Oxyde de fer II

(2Fe3+ 3O2-) Fe2O3 Oxyde de fer III (rouille)

(Fe2+ 2Fe+ 4O2-) Fe3O4 Oxyde magneacutetique de fer

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MOLE ET GRANDEURS MOLAIRES

Exercice 1 Calculer les masses molaires des composeacutes suivants Ca(H2PO4)2 H2SO4 C6H12O6 C4H8 NH3 (NH4)4Fe(SO4)26H2O Al2(SO4)3 Exercice 2 Lrsquoeacuteleacutement lithium agrave lrsquoeacutetat naturel est formeacute par un meacutelange de deux nucleacuteides dont les pourcentages atomiques sont

les suivants 74 de 119923119946120788 et 926 de 119923119946

120789 Sachant que les masses drsquoune mole drsquoatome de ces nucleacuteides sont respectivement 60137 g et 70144 g Calculer la masse molaire atomique de lrsquoeacuteleacutement lithium naturel Exercice 3 Une moleacutecule de formule CxHy a pour atomiciteacute 10 et sa masse molaire est M = 54 gmol-1 Deacuteterminer la formule brute du composeacute Exercice 4 La nitroglyceacuterine est un explosif de formule C3H5O9N3 1) Calculer la masse molaire de la nitroglyceacuterine 2) Deacuteterminer sa composition centeacutesimale massique de chacun des eacuteleacutements preacutesents dans cette moleacutecule

Exercice 5 Un corps a pour formule CxHyO les coefficients x et y sont entiers Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de cette substance montre que les pourcentages en masse des eacuteleacutements C et H qursquoelle renferme sont C = 525 H = 130 1) Deacuteterminer le pourcentage en masse de lrsquooxygegravene En deacuteduire la masse molaire moleacuteculaire M de ce corps (M est

un nombre entier) 2) Calculer les valeurs des coefficients x et y

Exercice 6 1) On donne pour le fer masse molaire M = 56 gmol-1 masse volumique 120646 = 7800 kgm-3 Deacuteterminer le volume drsquoun morceau de fer de masse 150 g Quelle est la quantiteacute de matiegravere contenue dans ce morceau de fer 2) On donne pour lrsquoaluminium et le cuivre la masse molaire M et la masse volumique 120646 agrave lrsquoeacutetat solide Al 27 gmol-1 120646119912119949

=2700 kg m-3 Cu 635 gmol-1 120646119914119958=8900 kg m-3 Deacuteterminer pour chaque meacutetal le volume molaire (volume dune mole) agrave lrsquoeacutetat solide 3) On considegravere trois flacons qui contiennent agrave la mecircme

tempeacuterature et sous une mecircme pression un mecircme volume de gaz On a deacutetermineacute la masse de chaque gaz Les reacutesultats sont groupeacutes dans le tableau ci-dessous

Calculer la masse molaire de chaque gaz Deacuteterminer la quantiteacute de matiegravere de chaque gaz 4) En deacuteduire le volume molaire de chaque gaz

Quelle est la loi veacuterifieacutee par cette expeacuterience Enoncer cette loi C = 12 O=16 H=1 gmol-1 Exercice 7 Un composeacute organique qui ne contient que les eacuteleacutements carbone et hydrogegravene a pour masse molaire M = 42 gmol -1 Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de ce composeacute montre qursquoil renferme en masse six (6) fois plus de carbone que drsquohydrogegravene En deacuteduire la formule brute du composeacute eacutetudieacute Exercice 8 Un composeacute A ne contient que les eacuteleacutements carbones hydrogegravene et oxygegravene Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de ce composeacute montre que mc = 15mo et mc = 4mH mc mo et mH eacutetant les masses respectives de carbone de lrsquooxygegravene et de lrsquohydrogegravene contenues dans lrsquoeacutechantillon Sachant que la moleacutecule de A ne renferme qursquoun seul atome drsquooxygegravene 1) Deacuteterminer la formule de A 2) Calculer la masse molaire de A 3) Calculer le nombre de moles puis le nombre de moleacutecules contenues dans 115 g de A

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Exercice 9 Un ballon en verre fermeacute contient 40g de gaz dioxygegravene La tempeacuterature du gaz est 20degC et sa pression est 1013105Pa 1 Quelle est la quantiteacute de matiegravere de dioxygegravene dans le ballon 2 Quelle est la tempeacuterature absolue du gaz 3 Quel est le volume du gaz 4 On chauffe le ballon et son contenu La tempeacuterature atteint 50degC La variation du volume du ballon eacutetant

neacutegligeable deacuteterminer la nouvelle pression du gaz Exercice 10

Un ballon agrave parois eacutelastiques ne peut deacutepasser un volume de 30L sans eacuteclater On introduit dans ce ballon 20L dheacutelium He agrave 20degC et agrave une pression de 1013105Pa 1 Quelles sont la quantiteacute de matiegravere et la masse dheacutelium introduites dans le ballon 2 Le ballon est placeacute sous une cloche agrave vide On admet que la pression est la mecircme agrave linteacuterieur et agrave lexteacuterieur du

ballon et que la tempeacuterature est constante au cours de la transformation Quelle est la pression de lair sous la cloche au moment ougrave le ballon eacuteclate

3 Le mecircme ballon est lacirccheacute et seacutelegraveve agrave une altitude ougrave la tempeacuterature est de 15degC et la pression atmospheacuterique de 82104Pa Le ballon va-t-il eacuteclater (on suppose leacutegaliteacute des pressions agrave linteacuterieur et agrave lexteacuterieur du ballon)

Donneacutee M(He)=40gmol-1 Exercice 11 1) Calculer la masse volumique du dioxygegravene dans les conditions normales Deacuteterminer la densiteacute du dioxygegravene par

rapport agrave lrsquoair 2) On meacutelange 10 L de butane et 10 L de dioxygegravene Le volume obtenu est 20 L

21 Trouver la masse du meacutelange

22 Calculer la densiteacute du meacutelange

Les volumes sont mesureacutes dans les conditions normales Exercice 12 On meacutelange 10 L de dioxygegravene et 40 L de diazote pris dans les CNTP Le volume du meacutelange est 10 L La tempeacuterature du meacutelange est de 10deg C 1) Calculer la masse du meacutelange 2) Trouver la pression du meacutelange

Donneacutees C = 12gmol H = 1gmol O = 16gmol N = 14gmol Cl = 355gmol Exercice 13 Un professeur de Sciences Physiques trouve dans le laboratoire de son lyceacutee un flacon sans eacutetiquette contenant une substance solide de masse m = 460 g Pour deacuteterminer la nature de cette substance il procegravede agrave deux types danalyses

Une analyse qualitative lui permettant de deacuteterminer la preacutesence de trois eacuteleacutements chimiques dans la substance le carbone (C) lhydrogegravene (H) et loxygegravene (O)

Une analyse quantitative lui permettant de deacuteterminer la composition centeacutesimale massique du carbone et de lhydrogegravene dans la masse m de la substance C=26l H=435 Afin de deacuteterminer le nombre datomes de carbone dhydrogegravene et doxygegravene de la substance il eacutecrit sa formule brute sous la forme CxHyOz ougrave x y et z sont des entiers naturels non nuls Il reacutealise ensuite la sublimation de la masse m = 460 g de la substance dans les conditions ougrave la pression est P=498107 Pa et la tempeacuterature est t = 27degC A la fin du changement deacutetat physique il recueille un volume V = 500 cm3 de gaz supposeacute parfait

1) Calculer le pourcentage massique de loxygegravene 2) Est-ce que cette sublimation a eacuteteacute faite dans les conditions normales de tempeacuteratures et de pression (CNTP) Justifier 3) Deacuteterminer la quantiteacute de matiegravere de cette substance puis deacuteduire sa masse molaire et sa densiteacute 4) Deacuteterminer sa formule brute et proposer une formule deacuteveloppeacutee possible 5) Calculer le nombre de moleacutecules contenu dans cette substance

On donne M (H) = 1 gmol-1 M (C) = 12 g mol-1 M (0) = 16 g mol-1 constante des gaz parfaits R = 831 SI nombre drsquoAvogadro NA = 602102s mol-1

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REACTION CHIMIQUE EQUATION ndash BILAN

Exercice 1 Equilibrer les eacutequations suivantes

Exercice 3 Lrsquoaluminium reacuteagit avec lrsquooxyde de manganegravese MnO2 pour donner du manganegravese et de lrsquooxyde drsquoaluminium Al2O3

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan traduisant cette reacuteaction 2) Quelle est la masse drsquoaluminium neacutecessaire pour preacuteparer une masse de 1 kg de manganegravese

Exercice 4 On brucircle m = 5 g de soufre dans un flacon renfermant V =2L de dioxygegravene volume mesureacute dans les CNTP

1) Restera-t-il du soufre agrave la fin de la reacuteaction Si oui calculer la masse correspondante 2) Calculer la masse et le volume du produit obtenu

Exercice 5 On fait brucircler 20g drsquoun eacutechantillon de charbon de bois dans du dioxygegravene on obtient 616g de dioxyde de carbone

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan 2) Deacuteterminer le pourcentage de carbone pur contenu dans le morceau de charbon

Exercice 6 Le dioxyde de soufre peut ecirctre preacutepareacute par action de sulfure de fer (pyrite) sur le dioxygegravene Il se forme en mecircme temps de lrsquooxyde de fer Fe2O3

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction 2) Quel volume de dioxyde de soufre peut-on espeacuterer obtenir agrave partir drsquoune tonne de pyrite Calculer alors la masse et le

volume de dioxygegravene neacutecessaire Les volumes gazeux sont mesureacutes dans les CNTP 3) Le rendement de la reacuteaction est en reacutealiteacute eacutegal agrave 80 Calculer le volume de dioxyde de soufre effectivement obtenu agrave

partir drsquoune tonne de pyrite Exercice 7

1) La combustion dans du dioxygegravene de 224cm3 drsquoun corps pur gazeux de formule CnH2n + 2 a donneacute 176g de dioxyde de carbone et de lrsquoeau

11 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction

12 Trouver la formule brute de lrsquohydrocarbure

13 Ecrire les formules de Lewis et deacuteveloppeacutee de ce composeacute

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2) La combustion complegravete dans du dioxygegravene de 1 litre drsquoun hydrocarbure gazeux de formule CxHy a neacutecessiteacute 5 litres de dioxygegravene et a donneacute 3 litres de dioxyde de carbone

21 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction

22 Trouver la formule brute de lrsquohydrocarbure Volumes gazeux mesureacutes dans les CNTP

Donneacutees en gmol-1 M(C) = 12 M(H) = 1 M(O) = 16 M(Fe) = 56 Exercice 8 On meacutelange 1g de poudre drsquoaluminium et 6g de diiode I2 La reacuteaction est amorceacutee par quelques gouttes drsquoeau (catalyseur)

a) On donne Al (Z=13) et I est un halogegravene Trouver la formule du produit formeacute en vous aidant des repreacutesentations de Lewis des atomes drsquoaluminium et drsquoiode

b) Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction c) La reacuteaction srsquoarrecircte par manque drsquoun des reacuteactifs Lequel calculer la masse du produit formeacute d) Quelle est la masse restante du reacuteactif en excegraves

Donneacutees M(Al)=27gmol M(I)=127gmol Exercice 9 Une essence drsquoautomobile a une masse volumique de 700kg m-3 On la suppose constitueacutee uniquement drsquooctane C8H18

a) Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la combustion de lrsquooctane dans le moteur de lrsquoautomobile en supposant qursquoil se forme du dioxyde de carbone et de lrsquoeau

b) Le reacuteservoir drsquoessence drsquoune automobile a une capaciteacute de 50L Lorsque toute lrsquoessence qursquoil contient est consommeacutee calculer

La masse de vapeur drsquoeau et de dioxyde de carbone rejeteacutee dans lrsquoatmosphegravere

La masse du dioxygegravene consommeacute

La masse drsquoair qui a circuleacute dans les tubulures du moteur sachant qursquoen nombre de moles la composition de lrsquoair est 80 de diazote N2 et 20 de dioxygegravene O2 On donne en gmol les masses molaires atomiques H 1 C 12 N 14 O 16 Exercice 10 Un meacutelange des deux alcanes propane (C3H8) et butane (C4H10) est soumis agrave une combustion eudiomeacutetrique en preacutesence de 112 cm3 de dioxygegravene Apregraves la combustion et le refroidissement des produits il se produit 68cm3 dioxyde de carbone(C02) et de lrsquoeau

1) Ecrire les eacutequations des reacuteactions qui ont lieu

2) Deacuteterminer la composition du meacutelange des alcanes sachant que tous les volumes sont mesureacutes dans les mecircmes conditions de tempeacuterature et de pression On donnera le volume de chacun des alcanes ainsi que le pourcentage (en quantiteacute de matiegravere) de chacun drsquoeux dans le meacutelange Exercice 11 On dispose drsquoun meacutelange drsquooxyde de fer II FeO et drsquooxyde de Fer III Fe2O3 de masse totale m=897g On fait reacuteagir ce meacutelange agrave haute tempeacuterature avec du dihydrogegravene Il se forme alors du Fer et de lrsquoeau

1) Ecrire les eacutequations bilan des deux reacuteactions 2) On obtient 292g drsquoeau et les deux oxydes ont disparu Deacuteterminer la composition initiale du meacutelange crsquoest-agrave-dire les

masses des deux oxydes

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GENERALITES SUR LES SOLUTIONS AQUEUSES

Donneacutees en gmol-1 M(C) = 12 M(H) = 1 M(O) = 16 M(Fe) = 56 M(Al) = 27 M(S) = 32 M(Na) = 23 M(N) = 14 M(Ca) = 40 M(Cl) = 355 Exercice 1 1) Donner les noms des ions suivants K+ Mg2+ Al3+ O2- SO4

2- H3O+ MnO4- Cr2O7

2- 2) Donner les formules des composeacutes ioniques dont les noms sont chlorure de potassium chlorure de magneacutesium

oxyde de magneacutesium carbonate drsquoaluminium nitrate drsquoargent Exercice 2 1) Quelle masse de sulfate drsquoaluminium Al2(SO4)3 faut-il dissoudre dans de lrsquoeau pour obtenir 500 cm3 drsquoune solution

de concentration 002 mol L-1 en ion Al3+ 2) Quelle est alors la valeur de la concentration en ion sulfate

Exercice 3 1) On dissout 5 g de cristaux de chlorure de sodium dans de lrsquoeau On complegravete par de lrsquoeau le volume agrave 500 mL

Trouver la concentration molaire C de la solution Calculer [Na+] et [Cl-] 2) On dispose de 200 mL drsquoune solution de sulfate de sodium de concentration molaire C = 210-2 molL-1

ndash Calculer la masse de sulfate de sodium Na2SO4 contenue dans la solution ndash Calculer [Na+] et [SO4

2-] Exercice 4 1) On dissout sans variation de volume 342 g de sulfate drsquoaluminium dans 500 mL drsquoeau

ndash Calculer la concentration massique puis la concentration molaire C de la solution ndash Calculer les concentrations molaires des ions aluminium et sulfate

2) On preacutepare 250 mL de solution de sulfate de potassium en dissolvant dans lrsquoeau 435 g de solide ionique K2SO4

ndash Calculer la concentration molaire de chacun des ions preacutesents en solution ndash Quel volume drsquoeau faut-il ajouter aux 250 mL de la solution preacuteceacutedente pour obtenir une solution telle que lrsquoon

ait [SO42-] = 002 molL Exercice 5 Une solution A de volume VA = 05 L contient 012 mol de nitrate de sodium Une solution B de volume VB = 15 L a eacuteteacute obtenue par dissolution dans lrsquoeau de 125g de nitrate de calcium solide ionique de formule Ca(NO3)2 1) On preacutelegraveve agrave la pipette 10 cm3 de la solution A Calculer le nombre de moles de chacun des ions preacutesents dans

cette prise drsquoessai 2) On meacutelange dans une fiole jaugeacutee 10 cm3 A 20 cm3 de la solution B et on complegravete avec de lrsquoeau jusqursquoagrave ce que

le volume total soit de 100 cm3 Calculer la concentration de chacun des ions dans cette derniegravere solution On donne masses molaires en gmol-1 nitrate de sodium 85 nitrate de calcium 164 Exercice 6

Compleacuteter le tableau

Formule C ( molL-1) [anion] (molL-1) [cation] (molL-1)

MgSO4 0035

CaCl2 0104

Na2CO3 027

Na3PO4 0063

FeCl3 057

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SOLUTIONS AQUEUSES ACIDES

Exercice 1 Questions des cours 1-1 Parmi des produits drsquousage courant utiliseacutes comme boissons condiments ou produits drsquoentretien meacutenager que vous reconnaissez distinguer ceux qui correspondent agrave des solutions acides 1-2 Rappeler leurs couleurs prises avec un indicateur coloreacute de votre choix 2-1 Que peut-on mettre en eacutevidence expeacuterimentalement lors de la dissolution du chlorure drsquohydrogegravene dans lrsquoeau 2-2 Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction qui accompagne cette mise en solution du chlorure drsquohydrogegravene dans lrsquoeau 3- Le chlorure drsquohydrogegravene est-il un composeacute ionique ou moleacuteculaire 4- Que se passe t-il quand on verse du nitrate drsquoargent dans une solution drsquoacide chlorhydrique 5-1 Peut-on identifier un acide au laboratoire en le goucirctant ou en le touchant 5-2 Que faut-il faire dans le cas eacutecheacuteant Exercice 2 Le gaz chlorure drsquohydrogegravene est un composeacute moleacuteculaire formeacute drsquoun atome drsquohydrogegravene et drsquoun atome de chlore il est obtenu en faisant reacuteagir agrave chaud de lrsquoacide sulfurique sur du chlorure de sodium On le recueille dans un flacon en plastique par deacuteplacement drsquoair 1- Ecrire la formule du gaz chlorure drsquohydrogegravene 2- Donner le scheacutema du montage 3- Comment pouvez-vous vous assurer que le flacon est entiegraverement rempli 4- Rappeler les proprieacuteteacutes du gaz chlorhydrique Exercice 3 Texte Scientifique solution acide et solution basique Preacuteparation des solutions drsquoinfusion drsquooseille du jus de citron du jus de tamarin de solution de lessive de cendre Mettons deux centimegravetres cubes de chaque substance dans un tube agrave essai Dans chaque tube versons quelques gouttes de BBT Nous disposons de deux tubes agrave essai lrsquoun contenant de lrsquoacide chlorhydrique et lrsquoautre de lrsquoeau distilleacutee avec chacun quelques gouttes de BBT Les tubes contenant lrsquoacide chlorhydrique la solution drsquoinfusion drsquooseille du jus de citron du jus de tamarin virent au jaune avec le BBT Le tube contenant la solution de lessive de cendre donne une coloration bleue avec le BBT tandis que lrsquoeau distilleacutee reste verte avec le BBT Questions 1- Que signifie BBT 2- Le titre du texte est-il conforme Si non ameacuteliorer ce titre 3- Comment preacutepare-t- on la solution drsquoinfusion drsquooseille le jus de citron 4- Comment preacutepare-t- on la solution drsquoacide chlorhydrique agrave partir drsquoune solution commerciale tregraves concentreacutee 5- Relever les solutions acides citeacutes dans ce texte

Exercice 4

1- Une solution de volume V = 250 mL est obtenue en dissolvant 12 mmol de saccharose dans de lrsquoeau Quelle est la

concentration molaire de saccharose 2- Quelle est la quantiteacute drsquoacide benzoiumlque contenue dans un volume V = 23 mL drsquoune solution drsquoacide benzoiumlque agrave la

concentration molaire C = 1510-2 molL-1 Exercice 5 1-1 Un adolescent doit absorber 75 mg de vitamine C de masse molaire M = 176 g mol par jour Quelle est la quantiteacute de vitamine C correspondante 1-2 Un jus de fruit contient de la vitamine C agrave la concentration molaire C = 23 mmolL-1Quel volume de jus de fruit un adolescent doit-il boire dans la journeacutee pour absorber sa quantiteacute quotidienne de vitamine C 2) Les boissons au cola contiennent de lrsquoacide phosphorique H3PO4 Leur concentration molaire en acide phosphorique est de lrsquoordre de 15 mmolL-1 Quelle est la concentration massique en acide phosphorique Exercice 6 1- Les boissons au cola contiennent de lrsquoacide phosphorique H3PO4 Leur concentration molaire en acide phosphorique

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est de lrsquoordre de 15 mmolL-1 Quelle est la concentration massique en acide phosphorique

2- Lrsquohextril est une solution de bain de bouche Le principe actif de ce meacutedicament est lrsquohexeacutetidine de formule brute

C21H45N3 Calculer sa concentration molaire sachant que sa concentration massique est 1 gL-1

Exercice 7

On a un meacutelange sous forme de poudre de cuivre de zinc et daluminium On ajoute de lacide chlorhydrique en excegraves agrave 105 g de ce meacutelange Apregraves reacuteaction il reste un reacutesidu solide de 24 g et le gaz qui sest deacutegageacute lors de lattaque par lacide occupe un volume de 566 L

1- Ecrire les eacutequations entre lacide chlorhydrique les meacutetaux attaquables

2- Quelle est la nature du gaz deacutegageacute Justifier votre reacuteponse

3- Calculer la composition du meacutelange en pourcentage massique

On donne M(Cu)=635 M(Al)=27 M(Zn)=654 g mol-1 volume molaire 224 Lmol-1 on rappelle que lrsquoacide nrsquoattaque pas le cuivre Exercice 8 1) Rappeler quelques consignes de seacutecuriteacute sur la consommation et lrsquoutilisation des produits acides 2) A quels ions sont dues les proprieacuteteacutes acides drsquoune solution 3) A 20degC 1 litre drsquoeau peut dissoudre 475L de chlorure drsquohydrogegravene si la dissolution srsquoeffectue sans variation de volume (Vm = 24 Lmol-1) 3-a) Calculer la concentration de la solution (H+ Cl-) 3-b) En deacuteduire la concentration des ions responsables agrave lrsquoaciditeacute de cette solution 3-c) Quelle la concentration des ions qui preacutecipite avec le nitrate drsquoargent

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SOLUTIONS AQUEUSES BASIQUES

Exercice1 1 Recopier et compleacuteter les phrases suivantes a) Dans une solution aqueuse dhydroxyde de sodium lion responsable de la basiciteacute est lion __________ lion __________ est lion Na+ b) Il faut toujours refermer un flacon de pastilles de soude et le conserver dans un endroit sec car ces pastilles absorbent lhumiditeacute de lair elles sont donc __________ Elles sont aussi deacuteliquescentes car les pastilles se __________ lentement dans cette humiditeacute c) Lhydroxyde de sodium est un produit corrosif car il peut exercer une action destructrice sur les __________ __________ Il faut donc porter des __________ pour le manipuler d) La solution dhydroxyde de sodium conduit le courant eacutelectrique Elle contient donc des __________ Lors de la dissolution leau a totalement __________ les moleacutecules dhydroxyde de sodium selon leacutequation bilan NaOH rarr ________ + ________ e) La solution de kheacutemeacute est une solution __________ car si on y ajoute quelques gouttes de __________ elle prend une coloration rose violaceacutee 2 Reacutepondre par vrai ou faux les phrases suivantes a) En preacutesence de BBT la solution de cendre prend la couleur bleue b) Les proprieacuteteacutes basiques de la soude sont dues aux ions Na+ c) Le cuivre et les ions hydroxyde forment un preacutecipiteacute bleu d) En meacutelangeant une solution de sulfate de zinc avec un tregraves gros excegraves de soude on obtient une solution e) En preacutesence de BBT le meacutelange formeacute de 1 mL dacide chlorhydrique deacutecimolaire et de 10 mL de soude molaire est bleu 3 Recopier les propositions justes et corriger celles qui sont fausses a) En meacutelangeant une solution de nitrate de cuivre et une solution de chlorure dhydrogegravene on obtient un preacutecipiteacute bleu dhydroxyde de cuivre b) Pour preacuteparer 1L de solution de soude agrave 01 molL-1 (deacutecimolaire) Abdoulaye pegravese 04g dhydroxyde de sodium exempt dhumiditeacute Il les introduit dans une fiole jaugeacutee de 1 L et complegravete jusquau trait de jauge avec de leau distilleacutee c) En meacutelangeant une solution de sulfate de fer (III) et une solution dammoniaque on obtient un preacutecipiteacute vert dhydroxyde de fer (III) d) En introduisant un excegraves de sulfate de zinc dans une solution dilueacutee de kheacutemeacute on obtient un abondant preacutecipiteacute blanc La solution de kheacutemeacute contient donc des ions OH- qui forment avec les ions Zn(II) un preacutecipiteacute de formule Zn(OH)2 e) En preacutesence de pheacutenolphtaleacuteine le liquide de batterie prend une coloration violette Si on ajoute 10 mL de solution de kheacutemeacute concentreacutee agrave 1 mL de liquide de batterie dilueacute en preacutesence de pheacutenolphtaleacuteine on obtient une solution incolore Exercice2

3- Votre professeur vous donne deux flacons A et B sans eacutetiquette contenant des solutions incolores et vous demande de les reconnaicirctre Pour cela il vous fait reacutealiser les tests suivants a) Donner le nom de la solution A en expliquant comment vous ecirctes arriveacute agrave cette conclusion

b) Donner le nom de la solution B en expliquant comment vous ecirctes arriveacute agrave cette conclusion 4- Sur les marcheacutes du Seacuteneacutegal on trouve un produit appeleacute kheacutemeacute Il se preacutesente sous la forme deacutecailles blanches et

est fortement corrosif Il est utiliseacute pour fabriquer du savon et comme produit de nettoyage a) Vous voulez preacuteparer 500 mL de solution aqueuse agrave 4 gL-1 de kheacutemeacute (solution A) Encadrer parmi la liste dappareils suivants ceux qui vous seront neacutecessaires balance ndash pipette de 5 mL ndash ballon rond de 500 mL ndash fiole jaugeacutee de 05L ndash entonnoir ndash pissette ndash fiole jaugeacutee de 100mL ndash gants de protection ndash spatule ndash eacuteprouvette gradueacutee de 1 L Deacutecrivez le mode opeacuteratoire de la dissolution b) Le marchand affirme que le kheacutemeacute est de la soude Proposez deux tests qui vont vous permettre de veacuterifier cette affirmation

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c) En supposant que laffirmation du marchand est vraie calculer la concentration molaire de la solution A d) Pour veacuterifier si le kheacutemeacute est de lhydroxyde de sodium pur Michel propose dintroduire assez de solution de sulfate de cuivre pour preacutecipiter tous les ions OH- contenus dans 100 mL de solution A puis de peser le preacutecipiteacute sec - Ecrire leacutequation bilan traduisant la reacuteaction de preacutecipitation - La masse de preacutecipiteacute obtenue apregraves filtration et seacutechage est m = 035 g Le kheacutemeacute est-il de lhydroxyde de sodium pur 3- Au cours dun repas Marcel affirme que le jus de bissap blanc quil est en train de boire est plus acide que le jus de tamarin que boit Demba Demba nest pas daccord Pour trancher ce diffeacuterend ils amegravenent les deux solutions au laboratoire et procegravedent au test suivant - Ils introduisent 50 mL de bissap blanc dans un beacutecher A et 50 mL de jus tamarin dans un beacutecher B Ils ajoutent 5 gouttes de BBT et 50 mL de solution de soude dilueacutee La solution contenue dans le beacutecher A se colore en vert alors que la solution contenue dans le beacutecher B se colore en bleu Ils en concluent que Marcel avait raison Justifier cette affirmation Donneacutees Masses molaires en gmol-1 H 1 - O 16 - Na 23 - Cu 635 Exercice3 On meacutelange -100mldrsquoune solution de soude 10-2molL-1 -et 200ml de solution drsquohydroxyde de calcium 10-3molL-1 Faites lrsquoinventaire des diffeacuterentes espegraveces en solution calculer les concentrations molaires respectives Exercice 4 On dispose de 5 mL drsquoune solution de potasse KOH Elle renferme en masse 25 de potasse pure Sa densiteacute par rapport agrave lrsquoeau est d = 13

1) Calculer la concentration molaire C de la solution On dilue la solution preacuteceacutedente agrave 15 litre Calculer la concentration molaire Crsquo de la nouvelle solution

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NOTION DE PH INDICATEURS COLORES

Exercice 1 Deacuteterminer les pH des solutions suivantes a) Acide chlorhydrique de concentration 210-2 molL-1 b) Acide nitrique de concentration 4510-3 molL-1 c) Soude de concentration 510-2 molL-1 d) Potasse de concentration 3110-4 molL-1 Les solutions sont prises agrave 25oC Exercice 2 La concentration des ions hydroxyde dans une solution aqueuse est eacutegale agrave 10-4molL-1 Calculer 1) La concentration des ions hydronium 2) Le pH de cette solution 3) Quelle est la couleur prise dans cette solution par - le BBT - la pheacutenolphtaleacuteine - lrsquoheacutelianthine Exercice 3 On dispose drsquoune solution de soude ( Na + + HO ndash ) de concentration de pH = 12 1 Calculer 11la concentration des ions oxonium 12 la concentration des ions hydroxyde 2 On veut diluer cette solution pour obtenir une solution agrave pH = 11 Pour cela on prend un volume v1 = 50 mL de la solution concentreacute et on ajoute de lrsquoeau Quel volume drsquoeau faut-il ajouter Exercice 4 Les questions sont indeacutependantes 1 A 60degC le pH de lrsquoeau pure est 65 Calculer les concentrations des ions hydronium et hydroxyde agrave cette tempeacuterature Calculer le produit ionique de lrsquoeau agrave cette tempeacuterature

2 A 50degC le produit ionique de lrsquoeau est 5610-14 Trouver agrave cette tempeacuterature le pH de lrsquoeau pure Exercice 5 Les questions sont indeacutependantes 1 A la tempeacuterature de 37 degC le pK e est eacutegal agrave 1372 a) Quel est le pH drsquoune solution neutre agrave cette tempeacuterature b) Un sang de pH eacutegal agrave 739 est-il neutre 2 A 10cm3 drsquoune solution de chlorure drsquohydrogegravene on ajoute 40cm3 drsquoeau et on obtient alors une solution de pH=27 Quelle est la concentration de la solution de chlorure drsquohydrogegravene initiale 3 on meacutelange 20cm3 drsquoune solution chlorhydrique de pH=31 avec 10cm3 de solution chlorhydrique de pH=23 Deacuteterminer le pH du meacutelange obtenu Exercice 6 Pour eacutevaluer le pH dune solution aqueuse (S) on effectue divers preacutelegravevements agrave lrsquoaide de beacutechers On ajoute ensuite dans chacun des beacutechers un indicateur coloreacute On obtient les reacutesultats suivants

Heacutelianthine Bleu de bromocreacutesol

Bleu de bromothymol

rouge de meacutethyle

couleur de la solution orange vert jaune orange

1) Evaluer le pH de la solution (S) en utilisant les reacutesultats ci-dessus et le tableau suivant

Indicateur Teinte Zone de virage Teinte

Heacutelianthine rouge 31 - 44 jaune

Bleu de bromocreacutesol jaune 38 - 54 bleu

Bleu de bromothymol jaune 60 ndash 76 bleu

rouge de meacutethyle rouge 42 ndash 62 jaune

2) Lrsquoutilisation de lrsquoun des indicateurs coloreacutes est superflue Quel est cet indicateur Expliquer 3) Apregraves deacutetermination du pH de la solution agrave lrsquoaide drsquoun pH-megravetre on calcule la valeur de la concentration en ions hydroxyde On trouve [OH-] = 210-10 molL-1 Quelle est la valeur mesureacutee du pH de la solution (S) Cette valeur est-elle en accord avec le reacutesultat obtenu agrave lrsquoaide des indicateurs coloreacutes

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hp 42

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IA RUFISQUE LYCEE DE KOUNOUNE

DEVOIR Ndeg1 DE

SCIENCES PHYSIQUES

Classe 2nde S 20152016

Dureacutee 2 heures

Prof MDiagne

Email diagnensisyahoofr

Exercice1 (6pts)

1) On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant 20g drsquohydrogegravene et 200g drsquooxygegravene apregraves

jaillissement de lrsquoeacutetincelle et refroidissement

c) Quelles sont la nature et la masse du gaz restant (2pts) d) Quelle est la masse drsquoeau obtenue (1pt)

2) a) Calculer le volume drsquohydrogegravene neacutecessaire pour faire disparaicirctre 200ml drsquooxygegravene (1pt)

b) Si le meacutelange srsquoeffectue dans les proportions ougrave VH=2VO exprimer le volume du meacutelange gazeux

en fonction du volume de dihydrogegravene (1pt)

c) calculer le volume de ce meacutelange gazeux (1pt)

Exercice2 (8pts)

Lrsquoenregistrement 1 ci-dessous repreacutesente dans le reacutefeacuterentiel terrestre les positions Ei drsquoun enfant en

rollers sur un tremplin Ces positions sont inscrites agrave intervalles de temps eacutegaux = 020 s agrave lrsquoeacutechelle 120783

120784

1- Sans effectuer de calculs quel est le qualificatif (rectiligne circulaire ou curviligne) que lrsquoon peut attribuer aux diffeacuterentes portions de trajectoire prise successivement par le mobile Justifier la reacuteponse (15pt)

2- Entre quels points le mouvement est-il rectiligne uniforme Calculer alors sa vitesse Repreacutesenter le

vecteur vitesse instantaneacute en 119959ሬሬԦ120783120782 en E10 (25pt= 05 +1+1) 3- Calculer sa vitesse moyenne entre E0 et E6 (1pt) 4- Deacuteterminer les valeurs de 119959120785 et 119959120783120790 vitesses instantaneacutees du point E aux instants t3 et t18 Repreacutesenter

les vecteurs vitesse 119959ሬሬԦ120785 et 119959ሬሬԦ120783120790 (3pts)

NB Repreacutesenter ces vecteurs vitesse en utilisant comme eacutechelle 1 cm 2 ms-1

Exercice3 (6pts)

Un disque horizontal tourne autour drsquoun axe vertical ∆ passant par son centre O Une petite lampe dont

le filament est quasi ponctuel est fixeacute sur le disque agrave la distance d=25cm du centre Elle eacutemet des

eacuteclairs tregraves brefs seacutepareacutes par des intervalles de temps eacutegaux τ =002s La figure suivante

(lrsquoenregistrement 2) reproduit la photographie des positions successives L1 L 2 helliphellip de la lampe au cours

de son mouvement agrave lrsquoeacutechelle120783

120783120782

1) Quelle est la nature du mouvement de la lampe (05pt) 2) Deacutefinir la peacuteriode et la freacutequence (1pt) 3) Calculer la peacuteriode la freacutequence et la vitesse angulaire de rotation du disque (15pt) 4) Quelle est la vitesse de la lampe (1pt)

5) Dessiner le vecteur vitesse de la lampe aux points L1 L5 et L8 en prenant pour eacutechelle 1cm rarr 1ms (15pt) Le vecteur vitesse est-il constant au cours du mouvement (05pt)

hp 43

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Document agrave rendre avec la copie

Classe 2nde S

Preacutenom(s) Nom

Lrsquoenregistrement 1

Lrsquoenregistrement 2

hp 44

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LYCEE TAMBA COMMUNE Anneacutee scolaire 2011-2012 Classes 2nde SA 2nde SB et 2nde SC Prof MDIAGNE-MCOULIBALY

DEVOIR DE SCIENCES PHYSIQUES NdegI IDU PREMIER SEMESTRE

Exercice1 1-1 Donner la structure eacutelectronique la formule eacutelectronique et le scheacutema de Lewis

des eacuteleacutements suivants F(Z=9) Na(Z=11) Mg(Z=12) Ca (Z=20) 1-2 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode du tableau de classification appartient chaque eacuteleacutement

1-3 Quels ions ont ndashils tendance agrave donner Exercice2

Soit 119927120783120787120785120785 un noyau de lrsquoatome de phosphore

2-1 Deacuteterminer le nombre de protons de neutrons et drsquoeacutelectrons de lrsquoatome

2-2 Calculer la masse du noyau et celle de lrsquoatome Faire la comparaison 2-3 Quelle est la charge de lrsquoatome 2-4 Quelle est la charge du noyau

2-5 Donner la formule eacutelectronique du phosphore son scheacutema de Lewis et sa place dans le tableau de classification peacuteriodique

Donneacutees mpasympmnasymp167 10-27kg=1u meacute=91 10-31kg e=charge eacuteleacutementaire=1610-

19C Exercice3

Une bille de poids P = 50N est maintenue en eacutequilibre le long drsquoun plan inclineacute drsquoun angle α = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontal agrave lrsquoaide drsquoun fil (voir figure)

3-1 Faire le bilan des forces qui srsquoexercent sur la bille

3-2 Repreacutesenter ces forces sans tenir compte de lrsquoordre de

Grandeur On preacutecisera si la force consideacutereacutee est une

force de contact ou agrave distance

3-3 En choisissant un repegravere orthonormeacute dont lrsquoaxe xrsquox est

parallegravele au plan inclineacute et orienteacute vers le haut et un axe yrsquoy orienteacute aussi vers le haut deacuteterminer les coordonneacutees

de chaque force dans ce repegravere

3-4 Sachant que la somme vectorielle de ces forces est nulle Calculer alors lrsquointensiteacute de

la tension du fil et de la reacuteaction du plan

hp 45

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3-5 Quelles sont les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par la bille sur le plan inclineacute

Repreacutesenter cette force sur un autre scheacutema Exercice4

Dans le repegravere (O119946Ԧ119947Ԧ) sont repreacutesenteacutees des forces 119917ሬሬԦ1 119917ሬሬԦ2et 119917ሬሬԦ 3 avec F1=10N F2=15N

et F3=20N 4-1 Deacuteterminer les coordonneacutees de chaque force

4-2 En deacuteduire les coordonneacutees de 119917ሬሬԦ reacutesultante des trois forces On donne 120630=30deg y

119917ሬሬԦ2 120630 119946Ԧ

xrsquo 119947Ԧ 119917ሬሬԦ1 x

119917ሬሬԦ 3

Complexe Islamique Daroul Imane 20162017 Dureacutee 3H

Prof MDiagne

2nde S

COMPOSITION DE SCIENCES PHYSIQUES DU 1ER SEMESTRE CHIMIE (8points)

Exercice1 (5pts) Donneeacute mpasymp 119950n= 16710-27kg meacute=9110-31kg

Soit deux espegraveces chimiques repreacutesenteacutees par 119935119937120783119912120783

1 et 119935119937120784119912120784

2

1- La charge eacutelectrique du noyau X1 est eacutegale agrave 19210-18C 11 Deacuteterminer la valeur du numeacutero atomique Z1 de lrsquoespegravece X1

12 La masse du noyau de X1 est eacutegale agrave 400810-26kg Deacuteterminer le nombre de masse de A1 de lrsquoespegravece X1 En deacuteduire le nombre de neutrons N1 qursquoil contient

2- Sachant que X2 est isotope de X1 et que le nombre de neutron N2 de lrsquoespegravece X2 est tel que N2=N1 +2 Exprimer le nombre de masse A2 en fonction de N1 et de Z1 puis calculer A2

3- Etablir la formule eacutelectronique de lrsquoeacuteleacutement X2 dans quelle peacuteriode et dans quelle colonne de la classification se trouve lrsquoeacuteleacutement correspondant identifier lrsquoeacuteleacutement par

son symbole et son nom Exercice2 (3pts)

1) Ecrire les formules de Lewis des atomes suivants hydrogegravene (Z=1) carbone(Z=6)

oxygegravene(Z=8) chlore(Z=17) et soufre(Z=16) 2) Ecrire les formules de Lewis puis les formules deacuteveloppeacutees des composeacutes suivants

H2O2 H2SO4 H2CO3 PCl3 C3H6 3) Compleacuteter le tableau suivant

Nom du composeacute Formule ionique Formule statistique

Carbonate de helliphelliphellip (2Li+ + 119914119926120785120784minus)

Sulfate drsquoammonium

Phosphate de helliphelliphellip Ca3(PO4)2

( Al3+ + 3Cl-)

Oxyde de magneacutesium

Physique (12points)

hp 46

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Exercice1 (4 pts) Un solide (S) de poids P=5N accrocheacute comprime un ressort de raideur k=100Nm

repose sans frottement sur une table inclineacute drsquoun angle 120514 =30deg par rapport agrave lrsquohorizontale La direction du ressort du ressort est parallegravele au plan inclineacute

1) Repreacutesenter les forces suivantes (15pt)

a) La reacuteaction 119825ሬሬԦ que la table exerce sur lrsquoobjet

b) La tension 119827ሬሬԦ que le ressort exerce sur lrsquoobjet

c) Le poids 119823ሬሬԦ que la terre exerce sur lrsquoobjet

2) Sachant que 119823ሬሬԦ + 119827ሬሬԦ + 119825ሬሬԦ =119822ሬሬԦ deacuteterminer les intensiteacutes de 119827ሬሬԦ et de 119825ሬሬԦ (2 pts) 3) En deacuteduire lrsquoallongement x du ressort (05 pt)

Exercice 2(4pts)

On eacutetalonne un ressort agrave lrsquoaide de diffeacuterentes masses marqueacutees On note l O la longueur agrave vide du ressort On dresse le tableau ci-dessous m(g) 150 300 550 700 900

l (cm) 12 20 32 42 52

1) Repreacutesenter la courbe P=f(l) en prenant g=10Nkg (1pt)

Echelle En abscisse 1cm pour l =4cm En ordonneacutee 1cm pour 05N 2) En deacuteduire une relation entre P et l (1pt)

3) Deacuteterminer la longueur agrave vide du ressort et sa constante de raideur k (1pt) 4) Quelle doit ecirctre la longueur du ressort pour une masse m=490g en deacuteduire

lrsquoallongement correspondant (1pt)

Exercice 3(4pts) Une table agrave coussin drsquoair permet drsquoeacutetudier le mouvement drsquoun solide

On a repreacutesenteacute ci-dessous les traceacutes donneacutes par deux solides A et B en mouvement sur la table La dureacutee seacuteparant deux points conseacutecutifs est de 10ms

Voici agrave lrsquoeacutechelle 120783

120783120782 la repreacutesentation des enregistrements

1) Indiquer pour chaque essai la nature du mouvement du solide Justifier (1pt) 2) Calculer la vitesse du solide A en ms arrondi agrave 001pregraves (1pt) 3) Le solide B se deacuteplace de B0 agrave B5

a) Calculer la vitesse moyenne entre B2 et B3 (1pt) b) Deacuteterminer les caracteacuteristiques du vecteur vitesse instantaneacutee du solide B au point B4

(1pt)

hp 47

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Fin de sujet

Complexe islamique Daroul Imane Anneacutee Scolaire 2016 - 2017

MDIAGNE 120784119951119941 119930

DEVOIR 1 DE SCIENCES PHYSIQUES ( SEMESTRE 2 02 HEURES)

EXERCICE 1 (5points)

On dispose drsquoune masse de 258g de fer que lrsquoon fait brucircler dans un flacon de dioxygegravene dont le volume

est 500cm3 Il se forme alors de lrsquooxyde magneacutetique de fer( Fe3O4 )

La masse volumique du dioxygegravene est eacutegale agrave 12gL-1 dans les conditions de lrsquoexpeacuterience

1- Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction

2- Dresser le tableau drsquoavancement permettant drsquoeacutetudier la transformation

3- Deacuteterminer lrsquoavancement maximale xmax Quel est reacuteactif utiliseacute en deacutefaut

4- Calculer la masse de lrsquooxyde magneacutetique de fer formeacutee

5- Quelle est la masse restante du reacuteactif en excegraves

6- En reacutealiteacute il se forme une masse m2=2g de lrsquooxyde magneacutetique de fer Calculer le rendement η de

cette reacuteaction M(Fe)=56gmol-1

Exercice2 (3points)

Equilibrer les eacutequations suivantes

a) NH3 + O2 rarr NO + H2O

b) CO + Fe3O4 rarr CO2 + Fe

c) Fe + H3O+ Fe2+ + H2 + H2O

hp 48

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d) CnH2n + O2 rarr CO2 + H2O

Exercice3 (6points)

Une tension parallegravele au plan inclineacute est appliqueacutee en

A sur la circonfeacuterence dun disque de masse M = 4 kg

et de rayon R = 10 cm Si le disque roule sans glisser

autour de I (point de contact entre le plan inclineacute et le

disque)

1- En appliquant le theacuteoregraveme des moments quelle

doit ecirctre la valeur de la tension dans la corde

on donne g=10Nkg

2- Donner les caracteacuteristiques de 119929ሬሬԦ au point I

Exercice4 (6points)

Une poutre OC de poids P=100 N et de longueur L

supporte une charge de Prsquo=300 N agrave son extreacutemiteacute droite

en C Un cacircble AB relieacute agrave un mur maintient la poutre en

eacutequilibre

(a) En appliquant le theacuteoregraveme des moments quelle doit

ecirctre la tension dans le cacircble (axe est en O)

(b) Quelles sont les composantes (horizontale et verticale) de la force exerceacutee par le mur sur la

poutre

PRENOM NOM COMPLEXE ISLAMIQUE DAROUL IMANE CLASSE 2S

Juillet 2017 Dureacutee 3 h 30 Prof MDiagne

C O M P O S I T I O N N deg 2 d e S P

TOUT DOCUMENT INTERDIT Lrsquousage de calculatrices scientifiques agrave meacutemoire est autoriseacute

Les reacutesultats numeacuteriques doivent ecirctre preacuteceacutedeacutes drsquoun calcul litteacuteral La preacutesentation et la reacutedaction font partie du sujet et interviennent dans la notation

CHIMIE

Exercice 1 sur 4 points On reacutealise un meacutelange drsquooxyde de fer Fe2O3 et de poudre drsquoaluminium puis on deacuteclenche la reacuteaction on obtient du fer Fe et de lrsquooxyde drsquoaluminium Al2O3

1 Ecrire et eacutequilibrer lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction (05 point) 2 Quelles masses drsquooxyde de fer et drsquoaluminium pris en proportions stœchiomeacutetriques faut-il meacutelanger pour obtenir 196 g de fer (1 point) 3 On fait reacuteagir 200 g drsquooxyde de fer et 85 g drsquoaluminium 31 Quel est le reacuteactif limitant Justifier (1 point) 32 Calculer les masses des produits formeacutes et du reacuteactif restant (15 point) Donneacutees Masses molaires atomiques en gmol Fe 56 O 16 Al 27 Exercice 2 sur 4 points

hp 49

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Une solution A de volume VA=05L contient 012 mol de nitrate de sodium (NaNO3)Une solution B de volume VB=15L a eacuteteacute obtenue par dissolution dans lrsquoeau de 492 g de nitrate de calcium solide ionique de formule Ca(NO3)2 1 Calculer la concentration molaire de la solution A (05 point) 2 Calculer la concentration molaire de la solution B (05 point) 3 Ecrire les diffeacuterentes eacutequations de dissolution (1 point) 4 On meacutelange dans une fiole jaugeacutee 10cm3 de la solution A et 20cm3 de la solution B et on complegravete avec de lrsquoeau jusqursquoagrave ce que le volume total soit de 100cm3

41 Calculer la concentration molaire de chacun des ions preacutesents dans le meacutelange (15 point) 42 Veacuterifier la neutraliteacute eacutelectrique du meacutelange (05 point) Donneacutees Masses molaires atomiques en gmol Na 23 O 16 S 32 Ca 40 N 14

PHYSIQUE Exercice 1 sur 35 points Une tige homogegravene OA de masse m=100g de longueur l peux tourner dans un plan vertical autour drsquoun axe

horizontal (∆) passant par O un fil accrocheacute en un point B tel que BA = 120783

120785 OA exerce sur la tige une tension T

horizontale lrsquoeacutequilibre la tige forme un angle α=45deg avec la verticale

1 Repreacutesenter toutes les forces qui srsquoexercent sur la tige (075 points) 2 Calculer la tension du fil (15 points) 3 Deacuteterminer les caracteacuteristiques de la reacuteaction de lrsquoaxe en O sur la tige (125 points)

Exercice 2 sur 3 points On considegravere le circuit eacutelectrique ci-dessous On donne I = 15 A I1= 05 A I3 = 04 A et I5 = 06 A

11 Deacuteterminer les intensiteacutes I2 I4 I6 I7 I8 (125 points) 12 Quel est le nombre drsquoeacutelectrons fourni par le geacuteneacuterateur en une seconde (025 point) 2 On place un ampegraveremegravetre dans le circuit pour mesurer lrsquointensiteacute du courant principal I Sachant que lrsquoampegraveremegravetre

de classe 15 comportent 150 divisions et possegravede les calibres suivants 05A 1A 2A et 5A 21 Quel est le calibre le mieux adapteacute pour la mesure de lrsquointensiteacute du courant principal Justifier(05 point) 22 Trouver la lecture correspondante (05 point) 23 Calculer lrsquoincertitude absolue ΔI et lrsquoincertitude relative (05 point)

Exercice 3 sur 55 points Partie A

hp 50

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Dans une partie de circuit repreacutesenteacute ci-dessous on a mesureacute les tensions suivantes UAB = 20 V UAC = 60 V UAE = 48 V et UAD = 80 V 1 Preacuteciser sur le scheacutema le branchement et les bornes du voltmegravetre pour mesure la tension UAC 2 Le multimegravetre utiliseacute possegravede plusieurs calibre 1 000 V 200 V 20 V 2 V et 200 mV Quel est le calibre le mieux adapteacute agrave la mesure de UAC 3 Repreacutesenter les flegraveches correspondant aux tensions UAC et UAE 4 Calculer la valeur des tensions UBC UBE UDE UCD et UEC Partie B

1- Un geacuteneacuterateur est relieacute agrave la voie A de lrsquooscilloscope On visualise quelques oscillogrammes (voir ci-dessous) Faire correspondre le nom du geacuteneacuterateur utiliseacute (pile geacuteneacuterateur de tension sinusoiumldale geacuteneacuterateur de tension alternative)

2- Pour chaque oscillogramme deacuteterminer la valeur de la tension maximale du geacuteneacuterateur 3- Pour chaque oscillogramme donner la peacuteriode T apregraves lrsquoavoir deacutefinie et calculer la freacutequence

hp 51

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Page 19: D’EVALUATIONS SECONDE S - e-monsite

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19

Exercice 6 1) Le balayage est positionneacute sur la valeur 05msdiv-1 et la sensibiliteacute

verticale sur 2Vdiv-1 Deacuteterminer la peacuteriode et la valeur maximale de la tension ci-dessous

2) Quelle est la freacutequence de cette tension 3) Quelle est la valeur efficace de cette tension

Exercice 7 1) Deacuteterminer la peacuteriode et la valeur maximale de la tension ci-contre 2) Quelle est la freacutequence de cette tension 3) Quelle est la valeur efficace de cette tension

Exercice 8 Donne la nature de chacune des tensions repreacutesenteacutees par les oscillogrammes A B C et D suivantes

Exercice 9 Soit la tension sinusoiumldale repreacutesenteacutee ci-contre LrsquoOscilloscope qui lrsquoa fourni est utiliseacute avec les reacuteglages suivants gain SV = 2 Vdiv-1 et balayage SH = 5 msdiv-1

1 Deacuteterminer la valeur maximale de la tension 2 Calculer la peacuteriode de cette tension En deacuteduire sa freacutequence

Exercice10

Dans chaque cas deacuteterminer la peacuteriode la freacutequence la valeur maximale et lintensiteacute efficace de la tension

20

DIPOLES PASSIFS ndash DIPOLES ACTIFS

Exercice 1 On donne la portion de circuit ci-contre UAB = 6V R1 = 2Ω R2 = 18 Ω R3 = 2 Ω R4 = 4 Ω 1) Trouver la reacutesistance eacutequivalente entre A et B 2) Calculer les intensiteacutes du courant I I1 I2 I3 et I4

Exercice 2 On reacutealise le circuit suivant les bornes du dipocircle sont A et B On deacutetermine expeacuterimentalement lrsquointensiteacute i du courant qui traverse le dipocircle D et la tension entre ses bornes On obtient les reacutesultats suivants

iAB mA 10 25 40 62 80 100 120

uAB (V) 25 63 10 157 20 25 30

On inverse le dipocircle D on reprend des mesures analogues on obtient les reacutesultats suivants

1) Tracer la caracteacuteristique courant-tension du dipocircle D 2) Ce dipocircle est-il symeacutetrique Ce dipocircle est-il un reacutesistor Si oui

calculer sa reacutesistance 3) Ce dipocircle ne peut supporter sans risque de deacuteteacuterioration une intensiteacute supeacuterieure agrave 200mA quelle est la tension

maximale qursquoon peut appliquer entre ses bornes Exercice 3 Lrsquoeacutequation de la caracteacuteristique drsquoun reacutesistor de reacutesistance R est iAB = 25uAB iAB en ampegraveres et uAB en volt Le reacutesistor est constitueacute par un fil conducteur homogegravene cylindrique de longueur l = 157m de section s = 00314cm2 1) Trouver R 2) Trouver la reacutesistiviteacute de la substance qui constitue le reacutesistor

Exercice 4 On considegravere la portion de circuit ci-apregraves R1= frac12 R2 = 2 Ω R3= 075 Ω 1) Calculer la reacutesistance eacutequivalente au dipocircle AB 2) Trouver lrsquointensiteacute du courant qui traverse chaque dipocircle

Exercice 5 On donne le circuit suivant R1 = 200 Ω R2 = 270 Ω UAB = 6V (D) est une diode Sa caracteacuteristique est donneacutee ci-contre Trouver les intensiteacutes du courant dans les diffeacuterentes branches du circuit Exercice 6 On a deacutetermineacute expeacuterimentalement lrsquointensiteacute i du courant deacutebiteacute par un geacuteneacuterateur et la tension u aux bornes de ce mecircme geacuteneacuterateur Les reacutesultats sont consigneacutes ci-dessous

I(A) 23 19 15 1 05 0

U(V) 10 20 30 40 4 5 48

1) Repreacutesenter la caracteacuteristique i = f(u) correspondante 2) Sur quel domaine cette caracteacuteristique est-elle lineacuteaire 3) Donner lrsquoeacutequation de la caracteacuteristique de ce domaine 4) Comparer lrsquointensiteacute theacuteorique Ith et lrsquointensiteacute reacuteelle Ir du courant de court-circuit

Exxercice 7

iAB (mA) - 10 -40 -80 -120

uAB (V) -25 -10 -20 -30

21

Exercice 8

22

AMPLIFICATEUR OPERATIONNEL

Exercice 1 1) Rappeler les proprieacuteteacutes drsquoun amplificateur opeacuterationnel ideacuteal qui fonctionne en reacutegime lineacuteaire 2) Rappeler lrsquoexpression du facteur drsquoamplification drsquoun amplificateur inverseur agrave partir des tensions drsquoentreacutee Ue et

de sortie Us Exercice2 On considegravere le montage suivant avec deux amplificateurs opeacuterationnels ideacuteaux Exprimer Vs en fonction de R1 R2 R3 et I0 Exercice3 Lamplificateur est consideacutereacute comme parfait et fonctionne en reacutegime lineacuteaire Montrer que lintensiteacute du courant dans la branche AM est proportionnel agrave la diffeacuterence V2-V1 Exercice 3 On considegravere le circuit dans lequel G est une pile de feacutem 25V de reacutesistance interne r = 10Ω La valeur de la reacutesistance R est 500 Ω 1) Calculer la tension de sortie Us 2) Calculer lrsquointensiteacute du courant I qui traverse la reacutesistance et

preacuteciser son sens 3) Expliquer lrsquoexistence drsquoun courant de sortie sachant qursquoil nrsquoentre

aucun courant par les bornes E+ et E- Exercice 4 La tension de sortie Us drsquoun montage est repreacutesenteacutee en fonction de la tension drsquoentreacutee Ue appliqueacutee agrave lrsquoentreacutee 1) Ce montage est il inverseur Justifier 2) Ce montage est il amplificateur Si oui calculer le facteur

drsquoamplification 3) Quelle est la tension de saturation

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MELANGES ET CORPS PURS

Exercice 1 Reacutepondre par vrai ou faux

1) La distillation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 2) Lrsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau est un pheacutenomegravene chimique 3) La synthegravese de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 4) Lrsquoeau de Kiregravene est un corps pur 5) La cristallisation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 6) Lrsquoalcool agrave 90deg est un corps pur composeacute 7) Le dioxygegravene est un gaz qui provoque une leacutegegravere deacutetonation en preacutesence drsquoune flamme 8) Lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene chimique 9) Lrsquoair est un meacutelange heacuteteacuterogegravene de diazote de dioxygegravene et de gaz rares 10) Le deacutecantat et le filtrat sont des corps non purs 11) Lors de lrsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau le dioxygegravene est recueilli agrave la cathode 12) Lorsque la roseacutee apparaicirct sur un arbre nous pouvons dire qursquoon a une fusion

Exercice 2 1) Pourquoi dit-on que les valeurs 0degC 100degC 1gcm-3 sont des constantes physiques de lrsquoeau 2) Que repreacutesente chacune des valeurs numeacuteriques preacuteceacutedentes 3) Qursquoappelle-t-on constante physique dans le cas geacuteneacuteral 4) Que signifie laquo critegravere de pureteacute raquo

Exercice 3 1) On meacutelange de lrsquoeau et du sucre Qursquoobtient-on 2) On veut seacuteparer les constituants du meacutelange preacuteceacutedent Deacutecrire une meacutethode possible 3) Qursquoest ce qursquoun meacutelange homogegravene Donner trois exemples 4) Qursquoest ce qursquoun meacutelange heacuteteacuterogegravene Donner trois exemples

Exercice 4 A Les meacutelanges suivants sont-ils homogegravenes ou heacuteteacuterogegravenes

1) Eau + essence 2) Huile + eau 3) Fer en poudre + eau 4) Eau + alcool

B Indiquer une meacutethode de seacuteparation pour chacun des meacutelanges 1) Sel de cuisine + charbon 2) Eau + huile 3) Alcool + eau 4) Fer en poudre + soufre en poudre 5) Fer en poudre + sel en poudre +sable

Exercice 5 Modou explique agrave Fatou comment on preacutepare du cafeacute laquo La preacuteparation du cafeacute comporte trois eacutetapes

- Premiegravere eacutetape mettre de leau dans une cafetiegravere et la porter agrave eacutebullition puis ajouter la poudre de cafeacute attendre quelques minutes

- Deuxiegraveme eacutetape faire passer le meacutelange obtenu agrave travers un tissu pour recueillir la partie liquide

- Troisiegraveme eacutetape ajouter du sucre agrave volonteacute remuer agrave laide dune cuillegravere Le cafeacute est precirct raquo 1-quel type de meacutelange obtient-on agrave la fin de la premiegravere eacutetape 2-quelle est la meacutethode de seacuteparation utiliseacutee dans la deuxiegraveme eacutetape Comment appelle-t-on le liquide obtenu est-ce un corps pur 3- quel type de meacutelange obtient-on agrave la fin de la troisiegraveme eacutetape Justifier la reacuteponse Exercice 6 Dans un eudiomegravetre on introduit 500 cm3 de dihydrogegravene 600 cm3 dioxygegravene (volumes mesureacutes dans les mecircmes conditions)

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Apregraves passage de agrave lrsquoeacutetincelle eacutelectrique et retour aux conditions initiales on demande 1) La masse drsquoeau formeacutee 2) La nature et le volume du gaz reacutesiduel

NB Dans les conditions de lrsquoexpeacuterience 1 L de dihydrogegravene a une masse de 008 g Exercice 7 Au cours drsquoune expeacuterience drsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau on recueille 170 cm3 de gaz au niveau de lrsquoeacutelectrode relieacutee agrave la borne positive 1deg) Quelle est la nature de ce gaz 2deg) Donner la nature et le volume du gaz recueilli dans lrsquoautre eacutelectrode 3deg) Comment appelle- t- on cette eacutelectrode 4deg) Comment identifie-t-on expeacuterimentalement ces deux gaz recueillis 5deg) Calculer la masse drsquoeau apregraves deacutecomposition si lrsquoexpeacuterience est faite dans les conditions ougrave 073 g de dihydrogegravene occupe un volume de 112 L Exercice 8 1) On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant 10g drsquohydrogegravene et 100g drsquooxygegravene apregraves lrsquoeacutetincelle et refroidissement

a) Quelles sont la nature et la masse du gaz restant b) Quelle est la masse drsquoeau obtenue

2) a) Calculer le volume drsquohydrogegravene neacutecessaire pour faire disparaicirctre 200ml drsquooxygegravene b) quel est le volume de vapeur drsquoeau obtenu Exercice 9 On met ensemble dans un erlenmeyer de lrsquoeacutethane du meacutethoxymeacutethane du benzegravene et du meacutethanol Apregraves agitation le milieu ne preacutesente aucune surface de seacuteparation crsquoest-agrave-dire ils se meacutelangent parfaitement 1deg) Que peut-on dire de ces quatre liquides 2deg) Quelle est la nature du meacutelange ainsi constitueacute 3deg) Deacutefinir ce type de meacutelange et citer deux autres exemples de mecircme nature 4deg) On se propose de seacuteparer les quatre liquides par distillation adeg) Deacutecrire le processus de la seacuteparation bdeg) Quel est le liquide qui sera recueilli le premier comme distillat Justifier 5deg) On deacutesire proceacuteder maintenant agrave la seacuteparation de ces quatre liquides par congeacutelation Quel est le premier liquide agrave reacutecupeacuterer sous forme de cristaux Justifier Donneacutees Tempeacuterature drsquoeacutebullition des quatre liquides

Liquide Meacutethanol Ethane Benzegravene Meacutethoxymeacutethane

T eacutebullition (degC) ndash 98 65 80 ndash 24

Exercice 10 On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant dans lrsquoeudiomegravetre 100 cm3 drsquoair et 100 cm3 drsquohydrogegravene mesureacutes dans les conditions normales de tempeacuterature et de pression On suppose que dans ces conditions 1 volume drsquoair donne 15 de volume drsquooxygegravene et 45 de volume drsquoazote En admettant que apregraves passage de lrsquoeacutetincelle eacutelectrique et refroidissement la tempeacuterature et la pression redeviennent normales

1) quel est le volume de gaz restant dans lrsquoappareil 2) quelle est la masse drsquoeau liquide formeacutee sachant que dans les conditions de lrsquoexperience 2g drsquohydrogene occupent 224

litres et 32g drsquooxygegravene occupent 224 litres Exercice 11 Dans un eudiomegravetre contenant un volume V = x cm3 dun meacutelange gazeux de dihydrogegravene et de dioxygegravene on fait passer une eacutetincelle eacutelectrique

Apregraves explosion et retour aux conditions initiales on constate que les 120785

120786 du volume initial disparaissent et il reste un gaz

dans leudiomegravetre qui entretient la combustion 1- Donner la nature du gaz reacutesiduel et son volume en fonction de x 2- Deacuteterminer la composition du meacutelange gazeux initial en fonction de x

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26

ELEMENTS ATOMES CLASSIFICATION PERIODIQUE

Exercice 1 Soient les nucleacuteides caracteacuteriseacutes par les couples (Z A) M(816) B(1224) C(2654) D(818) E(1226) F(2454) 1) Identifier les nucleacuteides qui sont des isotopes 2) Repreacutesenter tous les nucleacuteides par leur symbole et donner leur nom 3) Donner leurs compositions

Exercice 2 Un atome de platine (Pt) comporte 78 eacutelectrons et 117 neutrons

1) 11 Deacuteterminer son numeacutero atomique Z et son nombre de masse A

12 Ecrire le symbole du noyau correspondant

2) En deacuteduire la masse de lrsquoatome de platine (Pt)

3) Soient les cinq noyaux 119927119955120787120791120783120786120783 119927119957120789120790

120783120791120786 119927119950120788120783120783120786120787 119927119958120791120786

120784120786120786 et 119927119957120789120790120783120791120790 Quels sont les noyaux isotopes du preacuteceacutedent

4) On considegravere lrsquoion eacutetain IV (Sn4+) correspondant au noyau 119930119951120787120782120783120783120791

41 Srsquoagit-il drsquoun anion ou drsquoun cation Justifier

42 Donner la composition du noyau de cet ion

43 Combien cet ion a-t-il drsquoeacutelectrons

Donneacutees Masse drsquoun nucleacuteon mnuc = 16710-27 kg Masse de lrsquoeacutelectron me = 9110-31 kg Exercice 3

On considegravere les ions 119935120784+ 119936120784minus et les atomes Z et W Les eacuteleacutements Z et W appartiennent agrave la deuxiegraveme peacuteriode du tableau de classification peacuteriodique

1) Z est un gaz rare Ecrire la formule eacutelectronique de Z puis celle de X et de Y (Z 119935120784+ 119936120784minus ont la mecircme formule eacutelectronique)

2) Preacuteciser la place de lrsquoeacuteleacutement X

3) W a pour scheacutema de Lewis 119934ሶ Deacuteduire le nombre de charge de W

4) Deacuteterminer le nombre drsquoeacutelectrons contenus dans lrsquoion 119936120784minus et dans lrsquoatome Y Exercice 4 1) La structure eacutelectronique drsquoun atome srsquoeacutecrit (K)2(L)8(M)7 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode du tableau de la

classification appartient lrsquoeacuteleacutement correspondant 2) Un eacuteleacutement se trouve dans le tableau de classification agrave lrsquointersection de la sixiegraveme colonne et de la quatriegraveme

peacuteriode

21 Peut-on deacuteterminer avec certitude son numeacutero atomique

22 Peut-on deacuteterminer le nombre de masse de lrsquoeacuteleacutement

3) Le krypton (gaz rare) appartient agrave la peacuteriode IV Quel est son numeacutero atomique

4) Un nucleacuteide inconnu est symboliseacute par 119935120783120786120784120790

41 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode appartient cet eacuteleacutement

42 Donner la structure eacutelectronique de lrsquoatome correspondant

Exercice 5

Lrsquoatome drsquoun eacuteleacutement X agrave identifier a pour repreacutesentation de Lewis dans lrsquoeacutetat fondamental 119935ሶ 1) Combien drsquoeacutelectrons a-t-il sur sa couche externe 2) Sachant que cette couche est la couche L deacuteterminer le numeacutero atomique de X et eacutetablir la formule eacutelectronique

complegravete de son atome Identifier X par son nom et son symbole Exercice 6

On donne le rayon du noyau de lrsquoatome drsquoaluminium r = 10010-13 m Le rayon de lrsquoatome drsquoaluminium 119912119949120783120785120784120789 est

R = 15010-10 m Masse du neutron mN = 10087u Masse du proton mP = 10073u Masse de lrsquoeacutelectron me- = 05510-

3u 1) Comparer la masse de lrsquoatome agrave celle du noyau 2) Comparer le volume de lrsquoatome agrave celui du noyau 3) On dit que lrsquoatome preacutesente une structure lacunaire Est-ce justifieacute

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27

Donneacutees Lrsquouniteacute de masse atomique 1u = 16610-27 kg Volume drsquoune sphegravere V = 120786

120785120645R3

Exercice 7 Partie A Lrsquoatome drsquoun eacuteleacutement a pour reacutepartition eacutelectronique (K)x (L)y (M)t avec x y et t des entiers naturels non nuls La masse totale des protons dans son noyau atomique est mTp = 217110-23 g

1) 21 Deacuteterminer son nombre de charge Z

12 En deacuteduire les valeurs de x y et t

13 De quel eacuteleacutement srsquoagit-il Donner sa structure de Lewis et sa valence

2) Donner la place et le nom de famille chimique de lrsquoeacuteleacutement dans le tableau de la classification peacuteriodique restreinte

3) 31 Enoncer la regravegle de lrsquooctet

32 Quel type drsquoion lrsquoatome de cet eacuteleacutement a tendance agrave donner

33 Deacuteterminer la charge globale du noyau de cet ion

4) Repreacutesenter le scheacutema de Lewis de lrsquoion et donner sa valence Donneacutees Extrait du tableau de la classification peacuteriodique 11Na 12Mg 13Al 14Si Masse drsquoun proton mp = 16710-27 kg Valeur de la charge eacuteleacutementaire e = 1610-19 C

Partie B Un anion possegravede globalement une charge eacuteleacutementaire et 18 neutrons lrsquoatome correspondant agrave cet ion appartient agrave la troisiegraveme peacuteriode du tableau de la classification peacuteriodique 1) Deacuteterminer la structure eacutelectronique de cet atome et celle de lrsquoion 2) En deacuteduire la colonne et le nom de famille de cet eacuteleacutement 3) Donner la composition du noyau de lrsquoatome et celle de lrsquoion 4) Repreacutesenter les scheacutemas de Lewis et donner les valences de lrsquoatome et de lrsquoion 5) Deacuteterminer la charge globale du noyau de lrsquoion

Exercice 8 Lrsquoeacuteleacutement magneacutesium possegravede trois isotopes On donne ci-apregraves les abondances relatives de chacun deux

119924119944120783120784120784120786 79 119924119944120783120784

120784120787 10 119924119944120783120784120784120788 11

1- Quel est lisotope le plus abondant 2- Donner la composition de latome isoleacute de chaque isotope 3- Les structures eacutelectroniques des trois isotopes sont-elles identiques Justifier la reacuteponse 4- Quel ion monoatomique forme leacuteleacutement magneacutesium 5- Indiquer trois compositions possibles pour lrsquoion magneacutesium

Exercice9 Un atome dun eacuteleacutement X a pour formule eacutelectronique (K)x(L)Y(M)t 1 Quels sont les valeurs de x et y Justifier

2 Sachant que 119962

120784 = 2t - x calculer t En deacuteduire le numeacutero atomique Z de leacuteleacutement X Identifier X par son symbole et

son nom 3 Dans quelle peacuteriode et dans quelle colonne du tableau de classification peacuteriodique se trouve leacuteleacutement X Justifier votre reacuteponse Donner son scheacutema de 1048757ewis 4 Quel ion a-t-il tendance agrave donner 5 Sachant que la masse dun atome de X est 450910-26kg (masse des eacutelectrons est neacutegligeable) et que mpasympmnasymp 16710-27kg Calculer son nombre de masse et repreacutesenter le noyau de cet eacuteleacutement 6 Le nuage eacutelectronique de lion provenant dun atome X a une charge Q= -1610middot18CDeacuteterminer le nombre deacutelectrons contenus dans le nuage eacutelectronique de lion 7 Ecrire sa structure eacutelectronique et donner son scheacutema de Lewis

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LIAISONS CHIMIQUES

Exercice 1 1) Donner les structures de Lewis des atomes suivants C (Z=6) O (Z=8) Cl (Z=17) H (Z= 1) S (Z = 16) 2) Ecrire les formules de Lewis deacuteveloppeacutees et semi-deacuteveloppeacutees des moleacutecules suivantes

C2H6O C2H4O2 C2H4Cl2O CH4O C2H4 N2O2 CH2Cl2 C2H2 HClO CO2 C3H4 SOCl2 C2H4O C3H6 CH5N C3H4 C3H6O EXERCICE 2 Dans la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene HnS lrsquoatome de soufre est lieacute agrave chaque atome drsquohydrogegravene par une liaison covalente 1- Deacuteterminer n sachant que le scheacutema de Lewis du soufre est identique agrave celui de lrsquooxygegravene et que tous les atomes engageacutes dans la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene ont leur couche externe satisfaisant agrave la regravegle de lrsquooctet et du duet 2- Donner la repreacutesentation de Lewis de la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene Exercice 3 Donner la formule statistique des composeacutes ioniques suivants a) Chlorure drsquoaluminium (Al3+ Cl -) b) nitrate de plomb (Pb2+ 119925119926120785

minus ) c) Aceacutetate de cobalt (Co3+ C2H3119926120784minus ) d) Carbonate

de calcium (Ca2+ C119926120785120784minus ) e) Hydroxyde de sodium (Ag+ PO4

3-) Exercice 4 Donner les noms et preacuteciser les ions constituants les composeacutes ioniques suivants Fe2O3 ZnSO4 Na2CO3 Ca(OH)2 CuNO3 Fe(OH)3 Cu2SO4 Al2O3 FeO Fe(NO3)2 Ag2O Al2(SO4)3 Mg(NO3)2 LiCO3 Na2SO4 Exercice 5

1) La moleacutecule drsquoacide propanoique est formeacutee de 3 atomes de carbone 6 atomes drsquohydrogegravene et 2 atomes drsquooxygegravene Ecrire sa formule brute Ecrire deux formules deacutevellopeacutees isomegraveres de lrsquoacide propanoique

2) Rappeler les structures de Lewis des atomes drsquohydrogegravene de carbone et drsquoazote Donner les structures de Lewis et les formules deacuteveloppeacutees des moleacutecules suivantes

a) CH3NO b) N2 c) HCN d) CH2O2 3) Pour chacun des composeacutes ioniques suivants identifier lrsquoanion et le cation puis donner du composeacute a) Fe2(SO4)3 b)

ZnO 4) Donner la formule statistique et la formule ionique de chacun des composeacutes ioniques suivants oxyde drsquoaluminium

chlorure de magnesium Exercice 6 Donner les formules ioniques et statiques du nitrate de plomb phosphate drsquooxonium sulfate drsquoaluminium nitrate drsquooxonium sulfate de plomb et phosphate drsquoaluminium Exercice7 A -Compleacuteter le tableau ci-dessous en ajoutant soit la formule statistique du solide ionique comportant ces ions soit la formule de lrsquoanion ou soit la formule du cation qui le compose

Cation Anion

Na+

Ca2+ Zn2+

Cl- AlCl3

Al2(SO4)3

NO3-

PO43-

B-Quelles sont les formules statistiques des solides ioniques suivants 1deg) Chlorure drsquoargent nitrate drsquoargent 2deg) Sulfate de potassium permanganate de potassium phosphate de baryum et dichromate de potassium Les ions agrave utiliser sont Cl-(ion chlorure) NO3

-(ion nitrate) SO42-(ion sulfate) K+ (ion potassium) Ag+ (ion argent) Ba2+

(ion baryum) PO43-(ion phosphate) MnO4

-(ion permanganate Cr2O72-(ion dichromate)

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Exercice 8 La maille du chlorure de potassium KCl est du mecircme type que celle du chlorure de sodium les ions K+ prenant la place des ions Na+ 1) En vous inspirant de la maille de chlorure de sodium faites un dessin de la maille

du chlorure de potassium Cette maille cubique a pour arecircte a = 628 pm les ions chlorure en occupent les sommets et les centres des faces

2) Montrer agrave lrsquoaide drsquoun dessin dans le plan qursquoil existe une relation entre lrsquoarecircte a de la maille et les rayons des ions preacutesents Les ions potassium et chlorure sont assimilables agrave des boules rigides de rayons respectifs r+ et r- celles-ci sont en contact le long drsquoune arecircte En deacuteduire la valeur du rayon r- de lrsquoion Cl- sachant que le rayon r+ de lrsquoion K+ vaut 133 pm

Donneacutees Nom et formule de quelques ions

Cations formules Anions Formules

Ion fer II Fe2+ Ion sulfure S2-

Ion fer III Fe3+ Ion sulfate SO42-

Ion aluminium Al3+ Ion nitrate NO3-

Ion cuivre II Cu2+ Carbonate CO32-

Ion zinc Zn2+ Hydrogeacutenocarbonate HCO3-

Ion sodium Na+ Ion chlorure Cl-

Ion calcium Ca+ Oxyde O2-

Ion potassium K+ Hydroxyde OH-

Ion hydronium H3O+ Ion dichromate Cr2O72-

Ion magneacutesium Mg2+ Ion permanganate MnO4-

Ion argent Ag+ Ion phosphate PO43-

Ion baryum Ba2+

Ion ammonium NH4+

FORMULES ET NOMS DE QULQUES COMPOSES IONIQUES

Habituellement on nomme un composeacute ionique en premier par son non ion neacutegatif par contre lrsquoeacutecriture de sa formule

se fait en premier par lrsquoion neacutegatif

Formule ionique Formule statistique Nom

(Na+ Cl-) NaCl Chlorure de sodium

(Ag+ Cl-) AgCl Chlorure drsquoargent

(Cu2+ 2Cl-) CuCl2 Chlorure de cuivre II (cuivrique)

(Cu+ Cl-) CuCl Chlorure de cuivre I (cuivreux)

(Fe2+ 2Cl-) FeCl2 Chlorure de fer II (ferreux)

(Fe3+ 3Cl-) FeCl3 Chlorure de fer III (ferrique)

(NH4+ Cl-) NH4Cl Chlorure drsquoammonium

(Ca2+ 2Cl-) CaCl2 Chlorure de calcium

NITRATES NO3-

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Formule ionique Formule statistique Nom

(Ag+ NO3-) AgNO3 Nitrate drsquoargent

(K+ NO3-) KNO3 Nitrate de potassium

(Pb2+ 2NO3-) (PbNO3)2 Nitrate de plomb II

SULFATTES SO42-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Ba2+ SO42-) BaSO4 Sulfate de baryum

(Zn2+ SO42-) ZnSO4 Sulfate de zinc

(Cu2+ SO42-) CuSO4 Sulfate de cuivre II

(2Al3+ 3SO42-) Al2(SO4)3 Sulfate drsquoaluminium

(2NH4+ SO4

2-) (NH4)2SO4 Sulfate drsquoammonium

SULFURES S2-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Zn2+ S2-) ZnS Sulfure de zinc

(Pb2+ S2-) PbS Sulfure de plomb II

(2Cu+ S2-) Cu2S Sulfate de cuivre I

CARBONATES CO32-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Ca2+ CO32-) CaCO3 Carbonate de calcium (calcaire)

OXYDES O2-

Formule ionique Formule statistique Nom

(2Na+ O2-) Na2O Oxyde de sodium

(Mg2+ O2-) MgO Oxyde de magneacutesium

(2Al3+ 3O2-) Al2O3 Oxyde drsquoaluminium (alumine)

(Fe2+ O2-) FeO Oxyde de fer II

(2Fe3+ 3O2-) Fe2O3 Oxyde de fer III (rouille)

(Fe2+ 2Fe+ 4O2-) Fe3O4 Oxyde magneacutetique de fer

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MOLE ET GRANDEURS MOLAIRES

Exercice 1 Calculer les masses molaires des composeacutes suivants Ca(H2PO4)2 H2SO4 C6H12O6 C4H8 NH3 (NH4)4Fe(SO4)26H2O Al2(SO4)3 Exercice 2 Lrsquoeacuteleacutement lithium agrave lrsquoeacutetat naturel est formeacute par un meacutelange de deux nucleacuteides dont les pourcentages atomiques sont

les suivants 74 de 119923119946120788 et 926 de 119923119946

120789 Sachant que les masses drsquoune mole drsquoatome de ces nucleacuteides sont respectivement 60137 g et 70144 g Calculer la masse molaire atomique de lrsquoeacuteleacutement lithium naturel Exercice 3 Une moleacutecule de formule CxHy a pour atomiciteacute 10 et sa masse molaire est M = 54 gmol-1 Deacuteterminer la formule brute du composeacute Exercice 4 La nitroglyceacuterine est un explosif de formule C3H5O9N3 1) Calculer la masse molaire de la nitroglyceacuterine 2) Deacuteterminer sa composition centeacutesimale massique de chacun des eacuteleacutements preacutesents dans cette moleacutecule

Exercice 5 Un corps a pour formule CxHyO les coefficients x et y sont entiers Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de cette substance montre que les pourcentages en masse des eacuteleacutements C et H qursquoelle renferme sont C = 525 H = 130 1) Deacuteterminer le pourcentage en masse de lrsquooxygegravene En deacuteduire la masse molaire moleacuteculaire M de ce corps (M est

un nombre entier) 2) Calculer les valeurs des coefficients x et y

Exercice 6 1) On donne pour le fer masse molaire M = 56 gmol-1 masse volumique 120646 = 7800 kgm-3 Deacuteterminer le volume drsquoun morceau de fer de masse 150 g Quelle est la quantiteacute de matiegravere contenue dans ce morceau de fer 2) On donne pour lrsquoaluminium et le cuivre la masse molaire M et la masse volumique 120646 agrave lrsquoeacutetat solide Al 27 gmol-1 120646119912119949

=2700 kg m-3 Cu 635 gmol-1 120646119914119958=8900 kg m-3 Deacuteterminer pour chaque meacutetal le volume molaire (volume dune mole) agrave lrsquoeacutetat solide 3) On considegravere trois flacons qui contiennent agrave la mecircme

tempeacuterature et sous une mecircme pression un mecircme volume de gaz On a deacutetermineacute la masse de chaque gaz Les reacutesultats sont groupeacutes dans le tableau ci-dessous

Calculer la masse molaire de chaque gaz Deacuteterminer la quantiteacute de matiegravere de chaque gaz 4) En deacuteduire le volume molaire de chaque gaz

Quelle est la loi veacuterifieacutee par cette expeacuterience Enoncer cette loi C = 12 O=16 H=1 gmol-1 Exercice 7 Un composeacute organique qui ne contient que les eacuteleacutements carbone et hydrogegravene a pour masse molaire M = 42 gmol -1 Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de ce composeacute montre qursquoil renferme en masse six (6) fois plus de carbone que drsquohydrogegravene En deacuteduire la formule brute du composeacute eacutetudieacute Exercice 8 Un composeacute A ne contient que les eacuteleacutements carbones hydrogegravene et oxygegravene Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de ce composeacute montre que mc = 15mo et mc = 4mH mc mo et mH eacutetant les masses respectives de carbone de lrsquooxygegravene et de lrsquohydrogegravene contenues dans lrsquoeacutechantillon Sachant que la moleacutecule de A ne renferme qursquoun seul atome drsquooxygegravene 1) Deacuteterminer la formule de A 2) Calculer la masse molaire de A 3) Calculer le nombre de moles puis le nombre de moleacutecules contenues dans 115 g de A

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Exercice 9 Un ballon en verre fermeacute contient 40g de gaz dioxygegravene La tempeacuterature du gaz est 20degC et sa pression est 1013105Pa 1 Quelle est la quantiteacute de matiegravere de dioxygegravene dans le ballon 2 Quelle est la tempeacuterature absolue du gaz 3 Quel est le volume du gaz 4 On chauffe le ballon et son contenu La tempeacuterature atteint 50degC La variation du volume du ballon eacutetant

neacutegligeable deacuteterminer la nouvelle pression du gaz Exercice 10

Un ballon agrave parois eacutelastiques ne peut deacutepasser un volume de 30L sans eacuteclater On introduit dans ce ballon 20L dheacutelium He agrave 20degC et agrave une pression de 1013105Pa 1 Quelles sont la quantiteacute de matiegravere et la masse dheacutelium introduites dans le ballon 2 Le ballon est placeacute sous une cloche agrave vide On admet que la pression est la mecircme agrave linteacuterieur et agrave lexteacuterieur du

ballon et que la tempeacuterature est constante au cours de la transformation Quelle est la pression de lair sous la cloche au moment ougrave le ballon eacuteclate

3 Le mecircme ballon est lacirccheacute et seacutelegraveve agrave une altitude ougrave la tempeacuterature est de 15degC et la pression atmospheacuterique de 82104Pa Le ballon va-t-il eacuteclater (on suppose leacutegaliteacute des pressions agrave linteacuterieur et agrave lexteacuterieur du ballon)

Donneacutee M(He)=40gmol-1 Exercice 11 1) Calculer la masse volumique du dioxygegravene dans les conditions normales Deacuteterminer la densiteacute du dioxygegravene par

rapport agrave lrsquoair 2) On meacutelange 10 L de butane et 10 L de dioxygegravene Le volume obtenu est 20 L

21 Trouver la masse du meacutelange

22 Calculer la densiteacute du meacutelange

Les volumes sont mesureacutes dans les conditions normales Exercice 12 On meacutelange 10 L de dioxygegravene et 40 L de diazote pris dans les CNTP Le volume du meacutelange est 10 L La tempeacuterature du meacutelange est de 10deg C 1) Calculer la masse du meacutelange 2) Trouver la pression du meacutelange

Donneacutees C = 12gmol H = 1gmol O = 16gmol N = 14gmol Cl = 355gmol Exercice 13 Un professeur de Sciences Physiques trouve dans le laboratoire de son lyceacutee un flacon sans eacutetiquette contenant une substance solide de masse m = 460 g Pour deacuteterminer la nature de cette substance il procegravede agrave deux types danalyses

Une analyse qualitative lui permettant de deacuteterminer la preacutesence de trois eacuteleacutements chimiques dans la substance le carbone (C) lhydrogegravene (H) et loxygegravene (O)

Une analyse quantitative lui permettant de deacuteterminer la composition centeacutesimale massique du carbone et de lhydrogegravene dans la masse m de la substance C=26l H=435 Afin de deacuteterminer le nombre datomes de carbone dhydrogegravene et doxygegravene de la substance il eacutecrit sa formule brute sous la forme CxHyOz ougrave x y et z sont des entiers naturels non nuls Il reacutealise ensuite la sublimation de la masse m = 460 g de la substance dans les conditions ougrave la pression est P=498107 Pa et la tempeacuterature est t = 27degC A la fin du changement deacutetat physique il recueille un volume V = 500 cm3 de gaz supposeacute parfait

1) Calculer le pourcentage massique de loxygegravene 2) Est-ce que cette sublimation a eacuteteacute faite dans les conditions normales de tempeacuteratures et de pression (CNTP) Justifier 3) Deacuteterminer la quantiteacute de matiegravere de cette substance puis deacuteduire sa masse molaire et sa densiteacute 4) Deacuteterminer sa formule brute et proposer une formule deacuteveloppeacutee possible 5) Calculer le nombre de moleacutecules contenu dans cette substance

On donne M (H) = 1 gmol-1 M (C) = 12 g mol-1 M (0) = 16 g mol-1 constante des gaz parfaits R = 831 SI nombre drsquoAvogadro NA = 602102s mol-1

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REACTION CHIMIQUE EQUATION ndash BILAN

Exercice 1 Equilibrer les eacutequations suivantes

Exercice 3 Lrsquoaluminium reacuteagit avec lrsquooxyde de manganegravese MnO2 pour donner du manganegravese et de lrsquooxyde drsquoaluminium Al2O3

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan traduisant cette reacuteaction 2) Quelle est la masse drsquoaluminium neacutecessaire pour preacuteparer une masse de 1 kg de manganegravese

Exercice 4 On brucircle m = 5 g de soufre dans un flacon renfermant V =2L de dioxygegravene volume mesureacute dans les CNTP

1) Restera-t-il du soufre agrave la fin de la reacuteaction Si oui calculer la masse correspondante 2) Calculer la masse et le volume du produit obtenu

Exercice 5 On fait brucircler 20g drsquoun eacutechantillon de charbon de bois dans du dioxygegravene on obtient 616g de dioxyde de carbone

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan 2) Deacuteterminer le pourcentage de carbone pur contenu dans le morceau de charbon

Exercice 6 Le dioxyde de soufre peut ecirctre preacutepareacute par action de sulfure de fer (pyrite) sur le dioxygegravene Il se forme en mecircme temps de lrsquooxyde de fer Fe2O3

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction 2) Quel volume de dioxyde de soufre peut-on espeacuterer obtenir agrave partir drsquoune tonne de pyrite Calculer alors la masse et le

volume de dioxygegravene neacutecessaire Les volumes gazeux sont mesureacutes dans les CNTP 3) Le rendement de la reacuteaction est en reacutealiteacute eacutegal agrave 80 Calculer le volume de dioxyde de soufre effectivement obtenu agrave

partir drsquoune tonne de pyrite Exercice 7

1) La combustion dans du dioxygegravene de 224cm3 drsquoun corps pur gazeux de formule CnH2n + 2 a donneacute 176g de dioxyde de carbone et de lrsquoeau

11 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction

12 Trouver la formule brute de lrsquohydrocarbure

13 Ecrire les formules de Lewis et deacuteveloppeacutee de ce composeacute

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2) La combustion complegravete dans du dioxygegravene de 1 litre drsquoun hydrocarbure gazeux de formule CxHy a neacutecessiteacute 5 litres de dioxygegravene et a donneacute 3 litres de dioxyde de carbone

21 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction

22 Trouver la formule brute de lrsquohydrocarbure Volumes gazeux mesureacutes dans les CNTP

Donneacutees en gmol-1 M(C) = 12 M(H) = 1 M(O) = 16 M(Fe) = 56 Exercice 8 On meacutelange 1g de poudre drsquoaluminium et 6g de diiode I2 La reacuteaction est amorceacutee par quelques gouttes drsquoeau (catalyseur)

a) On donne Al (Z=13) et I est un halogegravene Trouver la formule du produit formeacute en vous aidant des repreacutesentations de Lewis des atomes drsquoaluminium et drsquoiode

b) Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction c) La reacuteaction srsquoarrecircte par manque drsquoun des reacuteactifs Lequel calculer la masse du produit formeacute d) Quelle est la masse restante du reacuteactif en excegraves

Donneacutees M(Al)=27gmol M(I)=127gmol Exercice 9 Une essence drsquoautomobile a une masse volumique de 700kg m-3 On la suppose constitueacutee uniquement drsquooctane C8H18

a) Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la combustion de lrsquooctane dans le moteur de lrsquoautomobile en supposant qursquoil se forme du dioxyde de carbone et de lrsquoeau

b) Le reacuteservoir drsquoessence drsquoune automobile a une capaciteacute de 50L Lorsque toute lrsquoessence qursquoil contient est consommeacutee calculer

La masse de vapeur drsquoeau et de dioxyde de carbone rejeteacutee dans lrsquoatmosphegravere

La masse du dioxygegravene consommeacute

La masse drsquoair qui a circuleacute dans les tubulures du moteur sachant qursquoen nombre de moles la composition de lrsquoair est 80 de diazote N2 et 20 de dioxygegravene O2 On donne en gmol les masses molaires atomiques H 1 C 12 N 14 O 16 Exercice 10 Un meacutelange des deux alcanes propane (C3H8) et butane (C4H10) est soumis agrave une combustion eudiomeacutetrique en preacutesence de 112 cm3 de dioxygegravene Apregraves la combustion et le refroidissement des produits il se produit 68cm3 dioxyde de carbone(C02) et de lrsquoeau

1) Ecrire les eacutequations des reacuteactions qui ont lieu

2) Deacuteterminer la composition du meacutelange des alcanes sachant que tous les volumes sont mesureacutes dans les mecircmes conditions de tempeacuterature et de pression On donnera le volume de chacun des alcanes ainsi que le pourcentage (en quantiteacute de matiegravere) de chacun drsquoeux dans le meacutelange Exercice 11 On dispose drsquoun meacutelange drsquooxyde de fer II FeO et drsquooxyde de Fer III Fe2O3 de masse totale m=897g On fait reacuteagir ce meacutelange agrave haute tempeacuterature avec du dihydrogegravene Il se forme alors du Fer et de lrsquoeau

1) Ecrire les eacutequations bilan des deux reacuteactions 2) On obtient 292g drsquoeau et les deux oxydes ont disparu Deacuteterminer la composition initiale du meacutelange crsquoest-agrave-dire les

masses des deux oxydes

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GENERALITES SUR LES SOLUTIONS AQUEUSES

Donneacutees en gmol-1 M(C) = 12 M(H) = 1 M(O) = 16 M(Fe) = 56 M(Al) = 27 M(S) = 32 M(Na) = 23 M(N) = 14 M(Ca) = 40 M(Cl) = 355 Exercice 1 1) Donner les noms des ions suivants K+ Mg2+ Al3+ O2- SO4

2- H3O+ MnO4- Cr2O7

2- 2) Donner les formules des composeacutes ioniques dont les noms sont chlorure de potassium chlorure de magneacutesium

oxyde de magneacutesium carbonate drsquoaluminium nitrate drsquoargent Exercice 2 1) Quelle masse de sulfate drsquoaluminium Al2(SO4)3 faut-il dissoudre dans de lrsquoeau pour obtenir 500 cm3 drsquoune solution

de concentration 002 mol L-1 en ion Al3+ 2) Quelle est alors la valeur de la concentration en ion sulfate

Exercice 3 1) On dissout 5 g de cristaux de chlorure de sodium dans de lrsquoeau On complegravete par de lrsquoeau le volume agrave 500 mL

Trouver la concentration molaire C de la solution Calculer [Na+] et [Cl-] 2) On dispose de 200 mL drsquoune solution de sulfate de sodium de concentration molaire C = 210-2 molL-1

ndash Calculer la masse de sulfate de sodium Na2SO4 contenue dans la solution ndash Calculer [Na+] et [SO4

2-] Exercice 4 1) On dissout sans variation de volume 342 g de sulfate drsquoaluminium dans 500 mL drsquoeau

ndash Calculer la concentration massique puis la concentration molaire C de la solution ndash Calculer les concentrations molaires des ions aluminium et sulfate

2) On preacutepare 250 mL de solution de sulfate de potassium en dissolvant dans lrsquoeau 435 g de solide ionique K2SO4

ndash Calculer la concentration molaire de chacun des ions preacutesents en solution ndash Quel volume drsquoeau faut-il ajouter aux 250 mL de la solution preacuteceacutedente pour obtenir une solution telle que lrsquoon

ait [SO42-] = 002 molL Exercice 5 Une solution A de volume VA = 05 L contient 012 mol de nitrate de sodium Une solution B de volume VB = 15 L a eacuteteacute obtenue par dissolution dans lrsquoeau de 125g de nitrate de calcium solide ionique de formule Ca(NO3)2 1) On preacutelegraveve agrave la pipette 10 cm3 de la solution A Calculer le nombre de moles de chacun des ions preacutesents dans

cette prise drsquoessai 2) On meacutelange dans une fiole jaugeacutee 10 cm3 A 20 cm3 de la solution B et on complegravete avec de lrsquoeau jusqursquoagrave ce que

le volume total soit de 100 cm3 Calculer la concentration de chacun des ions dans cette derniegravere solution On donne masses molaires en gmol-1 nitrate de sodium 85 nitrate de calcium 164 Exercice 6

Compleacuteter le tableau

Formule C ( molL-1) [anion] (molL-1) [cation] (molL-1)

MgSO4 0035

CaCl2 0104

Na2CO3 027

Na3PO4 0063

FeCl3 057

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SOLUTIONS AQUEUSES ACIDES

Exercice 1 Questions des cours 1-1 Parmi des produits drsquousage courant utiliseacutes comme boissons condiments ou produits drsquoentretien meacutenager que vous reconnaissez distinguer ceux qui correspondent agrave des solutions acides 1-2 Rappeler leurs couleurs prises avec un indicateur coloreacute de votre choix 2-1 Que peut-on mettre en eacutevidence expeacuterimentalement lors de la dissolution du chlorure drsquohydrogegravene dans lrsquoeau 2-2 Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction qui accompagne cette mise en solution du chlorure drsquohydrogegravene dans lrsquoeau 3- Le chlorure drsquohydrogegravene est-il un composeacute ionique ou moleacuteculaire 4- Que se passe t-il quand on verse du nitrate drsquoargent dans une solution drsquoacide chlorhydrique 5-1 Peut-on identifier un acide au laboratoire en le goucirctant ou en le touchant 5-2 Que faut-il faire dans le cas eacutecheacuteant Exercice 2 Le gaz chlorure drsquohydrogegravene est un composeacute moleacuteculaire formeacute drsquoun atome drsquohydrogegravene et drsquoun atome de chlore il est obtenu en faisant reacuteagir agrave chaud de lrsquoacide sulfurique sur du chlorure de sodium On le recueille dans un flacon en plastique par deacuteplacement drsquoair 1- Ecrire la formule du gaz chlorure drsquohydrogegravene 2- Donner le scheacutema du montage 3- Comment pouvez-vous vous assurer que le flacon est entiegraverement rempli 4- Rappeler les proprieacuteteacutes du gaz chlorhydrique Exercice 3 Texte Scientifique solution acide et solution basique Preacuteparation des solutions drsquoinfusion drsquooseille du jus de citron du jus de tamarin de solution de lessive de cendre Mettons deux centimegravetres cubes de chaque substance dans un tube agrave essai Dans chaque tube versons quelques gouttes de BBT Nous disposons de deux tubes agrave essai lrsquoun contenant de lrsquoacide chlorhydrique et lrsquoautre de lrsquoeau distilleacutee avec chacun quelques gouttes de BBT Les tubes contenant lrsquoacide chlorhydrique la solution drsquoinfusion drsquooseille du jus de citron du jus de tamarin virent au jaune avec le BBT Le tube contenant la solution de lessive de cendre donne une coloration bleue avec le BBT tandis que lrsquoeau distilleacutee reste verte avec le BBT Questions 1- Que signifie BBT 2- Le titre du texte est-il conforme Si non ameacuteliorer ce titre 3- Comment preacutepare-t- on la solution drsquoinfusion drsquooseille le jus de citron 4- Comment preacutepare-t- on la solution drsquoacide chlorhydrique agrave partir drsquoune solution commerciale tregraves concentreacutee 5- Relever les solutions acides citeacutes dans ce texte

Exercice 4

1- Une solution de volume V = 250 mL est obtenue en dissolvant 12 mmol de saccharose dans de lrsquoeau Quelle est la

concentration molaire de saccharose 2- Quelle est la quantiteacute drsquoacide benzoiumlque contenue dans un volume V = 23 mL drsquoune solution drsquoacide benzoiumlque agrave la

concentration molaire C = 1510-2 molL-1 Exercice 5 1-1 Un adolescent doit absorber 75 mg de vitamine C de masse molaire M = 176 g mol par jour Quelle est la quantiteacute de vitamine C correspondante 1-2 Un jus de fruit contient de la vitamine C agrave la concentration molaire C = 23 mmolL-1Quel volume de jus de fruit un adolescent doit-il boire dans la journeacutee pour absorber sa quantiteacute quotidienne de vitamine C 2) Les boissons au cola contiennent de lrsquoacide phosphorique H3PO4 Leur concentration molaire en acide phosphorique est de lrsquoordre de 15 mmolL-1 Quelle est la concentration massique en acide phosphorique Exercice 6 1- Les boissons au cola contiennent de lrsquoacide phosphorique H3PO4 Leur concentration molaire en acide phosphorique

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est de lrsquoordre de 15 mmolL-1 Quelle est la concentration massique en acide phosphorique

2- Lrsquohextril est une solution de bain de bouche Le principe actif de ce meacutedicament est lrsquohexeacutetidine de formule brute

C21H45N3 Calculer sa concentration molaire sachant que sa concentration massique est 1 gL-1

Exercice 7

On a un meacutelange sous forme de poudre de cuivre de zinc et daluminium On ajoute de lacide chlorhydrique en excegraves agrave 105 g de ce meacutelange Apregraves reacuteaction il reste un reacutesidu solide de 24 g et le gaz qui sest deacutegageacute lors de lattaque par lacide occupe un volume de 566 L

1- Ecrire les eacutequations entre lacide chlorhydrique les meacutetaux attaquables

2- Quelle est la nature du gaz deacutegageacute Justifier votre reacuteponse

3- Calculer la composition du meacutelange en pourcentage massique

On donne M(Cu)=635 M(Al)=27 M(Zn)=654 g mol-1 volume molaire 224 Lmol-1 on rappelle que lrsquoacide nrsquoattaque pas le cuivre Exercice 8 1) Rappeler quelques consignes de seacutecuriteacute sur la consommation et lrsquoutilisation des produits acides 2) A quels ions sont dues les proprieacuteteacutes acides drsquoune solution 3) A 20degC 1 litre drsquoeau peut dissoudre 475L de chlorure drsquohydrogegravene si la dissolution srsquoeffectue sans variation de volume (Vm = 24 Lmol-1) 3-a) Calculer la concentration de la solution (H+ Cl-) 3-b) En deacuteduire la concentration des ions responsables agrave lrsquoaciditeacute de cette solution 3-c) Quelle la concentration des ions qui preacutecipite avec le nitrate drsquoargent

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SOLUTIONS AQUEUSES BASIQUES

Exercice1 1 Recopier et compleacuteter les phrases suivantes a) Dans une solution aqueuse dhydroxyde de sodium lion responsable de la basiciteacute est lion __________ lion __________ est lion Na+ b) Il faut toujours refermer un flacon de pastilles de soude et le conserver dans un endroit sec car ces pastilles absorbent lhumiditeacute de lair elles sont donc __________ Elles sont aussi deacuteliquescentes car les pastilles se __________ lentement dans cette humiditeacute c) Lhydroxyde de sodium est un produit corrosif car il peut exercer une action destructrice sur les __________ __________ Il faut donc porter des __________ pour le manipuler d) La solution dhydroxyde de sodium conduit le courant eacutelectrique Elle contient donc des __________ Lors de la dissolution leau a totalement __________ les moleacutecules dhydroxyde de sodium selon leacutequation bilan NaOH rarr ________ + ________ e) La solution de kheacutemeacute est une solution __________ car si on y ajoute quelques gouttes de __________ elle prend une coloration rose violaceacutee 2 Reacutepondre par vrai ou faux les phrases suivantes a) En preacutesence de BBT la solution de cendre prend la couleur bleue b) Les proprieacuteteacutes basiques de la soude sont dues aux ions Na+ c) Le cuivre et les ions hydroxyde forment un preacutecipiteacute bleu d) En meacutelangeant une solution de sulfate de zinc avec un tregraves gros excegraves de soude on obtient une solution e) En preacutesence de BBT le meacutelange formeacute de 1 mL dacide chlorhydrique deacutecimolaire et de 10 mL de soude molaire est bleu 3 Recopier les propositions justes et corriger celles qui sont fausses a) En meacutelangeant une solution de nitrate de cuivre et une solution de chlorure dhydrogegravene on obtient un preacutecipiteacute bleu dhydroxyde de cuivre b) Pour preacuteparer 1L de solution de soude agrave 01 molL-1 (deacutecimolaire) Abdoulaye pegravese 04g dhydroxyde de sodium exempt dhumiditeacute Il les introduit dans une fiole jaugeacutee de 1 L et complegravete jusquau trait de jauge avec de leau distilleacutee c) En meacutelangeant une solution de sulfate de fer (III) et une solution dammoniaque on obtient un preacutecipiteacute vert dhydroxyde de fer (III) d) En introduisant un excegraves de sulfate de zinc dans une solution dilueacutee de kheacutemeacute on obtient un abondant preacutecipiteacute blanc La solution de kheacutemeacute contient donc des ions OH- qui forment avec les ions Zn(II) un preacutecipiteacute de formule Zn(OH)2 e) En preacutesence de pheacutenolphtaleacuteine le liquide de batterie prend une coloration violette Si on ajoute 10 mL de solution de kheacutemeacute concentreacutee agrave 1 mL de liquide de batterie dilueacute en preacutesence de pheacutenolphtaleacuteine on obtient une solution incolore Exercice2

3- Votre professeur vous donne deux flacons A et B sans eacutetiquette contenant des solutions incolores et vous demande de les reconnaicirctre Pour cela il vous fait reacutealiser les tests suivants a) Donner le nom de la solution A en expliquant comment vous ecirctes arriveacute agrave cette conclusion

b) Donner le nom de la solution B en expliquant comment vous ecirctes arriveacute agrave cette conclusion 4- Sur les marcheacutes du Seacuteneacutegal on trouve un produit appeleacute kheacutemeacute Il se preacutesente sous la forme deacutecailles blanches et

est fortement corrosif Il est utiliseacute pour fabriquer du savon et comme produit de nettoyage a) Vous voulez preacuteparer 500 mL de solution aqueuse agrave 4 gL-1 de kheacutemeacute (solution A) Encadrer parmi la liste dappareils suivants ceux qui vous seront neacutecessaires balance ndash pipette de 5 mL ndash ballon rond de 500 mL ndash fiole jaugeacutee de 05L ndash entonnoir ndash pissette ndash fiole jaugeacutee de 100mL ndash gants de protection ndash spatule ndash eacuteprouvette gradueacutee de 1 L Deacutecrivez le mode opeacuteratoire de la dissolution b) Le marchand affirme que le kheacutemeacute est de la soude Proposez deux tests qui vont vous permettre de veacuterifier cette affirmation

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c) En supposant que laffirmation du marchand est vraie calculer la concentration molaire de la solution A d) Pour veacuterifier si le kheacutemeacute est de lhydroxyde de sodium pur Michel propose dintroduire assez de solution de sulfate de cuivre pour preacutecipiter tous les ions OH- contenus dans 100 mL de solution A puis de peser le preacutecipiteacute sec - Ecrire leacutequation bilan traduisant la reacuteaction de preacutecipitation - La masse de preacutecipiteacute obtenue apregraves filtration et seacutechage est m = 035 g Le kheacutemeacute est-il de lhydroxyde de sodium pur 3- Au cours dun repas Marcel affirme que le jus de bissap blanc quil est en train de boire est plus acide que le jus de tamarin que boit Demba Demba nest pas daccord Pour trancher ce diffeacuterend ils amegravenent les deux solutions au laboratoire et procegravedent au test suivant - Ils introduisent 50 mL de bissap blanc dans un beacutecher A et 50 mL de jus tamarin dans un beacutecher B Ils ajoutent 5 gouttes de BBT et 50 mL de solution de soude dilueacutee La solution contenue dans le beacutecher A se colore en vert alors que la solution contenue dans le beacutecher B se colore en bleu Ils en concluent que Marcel avait raison Justifier cette affirmation Donneacutees Masses molaires en gmol-1 H 1 - O 16 - Na 23 - Cu 635 Exercice3 On meacutelange -100mldrsquoune solution de soude 10-2molL-1 -et 200ml de solution drsquohydroxyde de calcium 10-3molL-1 Faites lrsquoinventaire des diffeacuterentes espegraveces en solution calculer les concentrations molaires respectives Exercice 4 On dispose de 5 mL drsquoune solution de potasse KOH Elle renferme en masse 25 de potasse pure Sa densiteacute par rapport agrave lrsquoeau est d = 13

1) Calculer la concentration molaire C de la solution On dilue la solution preacuteceacutedente agrave 15 litre Calculer la concentration molaire Crsquo de la nouvelle solution

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NOTION DE PH INDICATEURS COLORES

Exercice 1 Deacuteterminer les pH des solutions suivantes a) Acide chlorhydrique de concentration 210-2 molL-1 b) Acide nitrique de concentration 4510-3 molL-1 c) Soude de concentration 510-2 molL-1 d) Potasse de concentration 3110-4 molL-1 Les solutions sont prises agrave 25oC Exercice 2 La concentration des ions hydroxyde dans une solution aqueuse est eacutegale agrave 10-4molL-1 Calculer 1) La concentration des ions hydronium 2) Le pH de cette solution 3) Quelle est la couleur prise dans cette solution par - le BBT - la pheacutenolphtaleacuteine - lrsquoheacutelianthine Exercice 3 On dispose drsquoune solution de soude ( Na + + HO ndash ) de concentration de pH = 12 1 Calculer 11la concentration des ions oxonium 12 la concentration des ions hydroxyde 2 On veut diluer cette solution pour obtenir une solution agrave pH = 11 Pour cela on prend un volume v1 = 50 mL de la solution concentreacute et on ajoute de lrsquoeau Quel volume drsquoeau faut-il ajouter Exercice 4 Les questions sont indeacutependantes 1 A 60degC le pH de lrsquoeau pure est 65 Calculer les concentrations des ions hydronium et hydroxyde agrave cette tempeacuterature Calculer le produit ionique de lrsquoeau agrave cette tempeacuterature

2 A 50degC le produit ionique de lrsquoeau est 5610-14 Trouver agrave cette tempeacuterature le pH de lrsquoeau pure Exercice 5 Les questions sont indeacutependantes 1 A la tempeacuterature de 37 degC le pK e est eacutegal agrave 1372 a) Quel est le pH drsquoune solution neutre agrave cette tempeacuterature b) Un sang de pH eacutegal agrave 739 est-il neutre 2 A 10cm3 drsquoune solution de chlorure drsquohydrogegravene on ajoute 40cm3 drsquoeau et on obtient alors une solution de pH=27 Quelle est la concentration de la solution de chlorure drsquohydrogegravene initiale 3 on meacutelange 20cm3 drsquoune solution chlorhydrique de pH=31 avec 10cm3 de solution chlorhydrique de pH=23 Deacuteterminer le pH du meacutelange obtenu Exercice 6 Pour eacutevaluer le pH dune solution aqueuse (S) on effectue divers preacutelegravevements agrave lrsquoaide de beacutechers On ajoute ensuite dans chacun des beacutechers un indicateur coloreacute On obtient les reacutesultats suivants

Heacutelianthine Bleu de bromocreacutesol

Bleu de bromothymol

rouge de meacutethyle

couleur de la solution orange vert jaune orange

1) Evaluer le pH de la solution (S) en utilisant les reacutesultats ci-dessus et le tableau suivant

Indicateur Teinte Zone de virage Teinte

Heacutelianthine rouge 31 - 44 jaune

Bleu de bromocreacutesol jaune 38 - 54 bleu

Bleu de bromothymol jaune 60 ndash 76 bleu

rouge de meacutethyle rouge 42 ndash 62 jaune

2) Lrsquoutilisation de lrsquoun des indicateurs coloreacutes est superflue Quel est cet indicateur Expliquer 3) Apregraves deacutetermination du pH de la solution agrave lrsquoaide drsquoun pH-megravetre on calcule la valeur de la concentration en ions hydroxyde On trouve [OH-] = 210-10 molL-1 Quelle est la valeur mesureacutee du pH de la solution (S) Cette valeur est-elle en accord avec le reacutesultat obtenu agrave lrsquoaide des indicateurs coloreacutes

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hp 42

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IA RUFISQUE LYCEE DE KOUNOUNE

DEVOIR Ndeg1 DE

SCIENCES PHYSIQUES

Classe 2nde S 20152016

Dureacutee 2 heures

Prof MDiagne

Email diagnensisyahoofr

Exercice1 (6pts)

1) On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant 20g drsquohydrogegravene et 200g drsquooxygegravene apregraves

jaillissement de lrsquoeacutetincelle et refroidissement

c) Quelles sont la nature et la masse du gaz restant (2pts) d) Quelle est la masse drsquoeau obtenue (1pt)

2) a) Calculer le volume drsquohydrogegravene neacutecessaire pour faire disparaicirctre 200ml drsquooxygegravene (1pt)

b) Si le meacutelange srsquoeffectue dans les proportions ougrave VH=2VO exprimer le volume du meacutelange gazeux

en fonction du volume de dihydrogegravene (1pt)

c) calculer le volume de ce meacutelange gazeux (1pt)

Exercice2 (8pts)

Lrsquoenregistrement 1 ci-dessous repreacutesente dans le reacutefeacuterentiel terrestre les positions Ei drsquoun enfant en

rollers sur un tremplin Ces positions sont inscrites agrave intervalles de temps eacutegaux = 020 s agrave lrsquoeacutechelle 120783

120784

1- Sans effectuer de calculs quel est le qualificatif (rectiligne circulaire ou curviligne) que lrsquoon peut attribuer aux diffeacuterentes portions de trajectoire prise successivement par le mobile Justifier la reacuteponse (15pt)

2- Entre quels points le mouvement est-il rectiligne uniforme Calculer alors sa vitesse Repreacutesenter le

vecteur vitesse instantaneacute en 119959ሬሬԦ120783120782 en E10 (25pt= 05 +1+1) 3- Calculer sa vitesse moyenne entre E0 et E6 (1pt) 4- Deacuteterminer les valeurs de 119959120785 et 119959120783120790 vitesses instantaneacutees du point E aux instants t3 et t18 Repreacutesenter

les vecteurs vitesse 119959ሬሬԦ120785 et 119959ሬሬԦ120783120790 (3pts)

NB Repreacutesenter ces vecteurs vitesse en utilisant comme eacutechelle 1 cm 2 ms-1

Exercice3 (6pts)

Un disque horizontal tourne autour drsquoun axe vertical ∆ passant par son centre O Une petite lampe dont

le filament est quasi ponctuel est fixeacute sur le disque agrave la distance d=25cm du centre Elle eacutemet des

eacuteclairs tregraves brefs seacutepareacutes par des intervalles de temps eacutegaux τ =002s La figure suivante

(lrsquoenregistrement 2) reproduit la photographie des positions successives L1 L 2 helliphellip de la lampe au cours

de son mouvement agrave lrsquoeacutechelle120783

120783120782

1) Quelle est la nature du mouvement de la lampe (05pt) 2) Deacutefinir la peacuteriode et la freacutequence (1pt) 3) Calculer la peacuteriode la freacutequence et la vitesse angulaire de rotation du disque (15pt) 4) Quelle est la vitesse de la lampe (1pt)

5) Dessiner le vecteur vitesse de la lampe aux points L1 L5 et L8 en prenant pour eacutechelle 1cm rarr 1ms (15pt) Le vecteur vitesse est-il constant au cours du mouvement (05pt)

hp 43

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Document agrave rendre avec la copie

Classe 2nde S

Preacutenom(s) Nom

Lrsquoenregistrement 1

Lrsquoenregistrement 2

hp 44

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LYCEE TAMBA COMMUNE Anneacutee scolaire 2011-2012 Classes 2nde SA 2nde SB et 2nde SC Prof MDIAGNE-MCOULIBALY

DEVOIR DE SCIENCES PHYSIQUES NdegI IDU PREMIER SEMESTRE

Exercice1 1-1 Donner la structure eacutelectronique la formule eacutelectronique et le scheacutema de Lewis

des eacuteleacutements suivants F(Z=9) Na(Z=11) Mg(Z=12) Ca (Z=20) 1-2 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode du tableau de classification appartient chaque eacuteleacutement

1-3 Quels ions ont ndashils tendance agrave donner Exercice2

Soit 119927120783120787120785120785 un noyau de lrsquoatome de phosphore

2-1 Deacuteterminer le nombre de protons de neutrons et drsquoeacutelectrons de lrsquoatome

2-2 Calculer la masse du noyau et celle de lrsquoatome Faire la comparaison 2-3 Quelle est la charge de lrsquoatome 2-4 Quelle est la charge du noyau

2-5 Donner la formule eacutelectronique du phosphore son scheacutema de Lewis et sa place dans le tableau de classification peacuteriodique

Donneacutees mpasympmnasymp167 10-27kg=1u meacute=91 10-31kg e=charge eacuteleacutementaire=1610-

19C Exercice3

Une bille de poids P = 50N est maintenue en eacutequilibre le long drsquoun plan inclineacute drsquoun angle α = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontal agrave lrsquoaide drsquoun fil (voir figure)

3-1 Faire le bilan des forces qui srsquoexercent sur la bille

3-2 Repreacutesenter ces forces sans tenir compte de lrsquoordre de

Grandeur On preacutecisera si la force consideacutereacutee est une

force de contact ou agrave distance

3-3 En choisissant un repegravere orthonormeacute dont lrsquoaxe xrsquox est

parallegravele au plan inclineacute et orienteacute vers le haut et un axe yrsquoy orienteacute aussi vers le haut deacuteterminer les coordonneacutees

de chaque force dans ce repegravere

3-4 Sachant que la somme vectorielle de ces forces est nulle Calculer alors lrsquointensiteacute de

la tension du fil et de la reacuteaction du plan

hp 45

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3-5 Quelles sont les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par la bille sur le plan inclineacute

Repreacutesenter cette force sur un autre scheacutema Exercice4

Dans le repegravere (O119946Ԧ119947Ԧ) sont repreacutesenteacutees des forces 119917ሬሬԦ1 119917ሬሬԦ2et 119917ሬሬԦ 3 avec F1=10N F2=15N

et F3=20N 4-1 Deacuteterminer les coordonneacutees de chaque force

4-2 En deacuteduire les coordonneacutees de 119917ሬሬԦ reacutesultante des trois forces On donne 120630=30deg y

119917ሬሬԦ2 120630 119946Ԧ

xrsquo 119947Ԧ 119917ሬሬԦ1 x

119917ሬሬԦ 3

Complexe Islamique Daroul Imane 20162017 Dureacutee 3H

Prof MDiagne

2nde S

COMPOSITION DE SCIENCES PHYSIQUES DU 1ER SEMESTRE CHIMIE (8points)

Exercice1 (5pts) Donneeacute mpasymp 119950n= 16710-27kg meacute=9110-31kg

Soit deux espegraveces chimiques repreacutesenteacutees par 119935119937120783119912120783

1 et 119935119937120784119912120784

2

1- La charge eacutelectrique du noyau X1 est eacutegale agrave 19210-18C 11 Deacuteterminer la valeur du numeacutero atomique Z1 de lrsquoespegravece X1

12 La masse du noyau de X1 est eacutegale agrave 400810-26kg Deacuteterminer le nombre de masse de A1 de lrsquoespegravece X1 En deacuteduire le nombre de neutrons N1 qursquoil contient

2- Sachant que X2 est isotope de X1 et que le nombre de neutron N2 de lrsquoespegravece X2 est tel que N2=N1 +2 Exprimer le nombre de masse A2 en fonction de N1 et de Z1 puis calculer A2

3- Etablir la formule eacutelectronique de lrsquoeacuteleacutement X2 dans quelle peacuteriode et dans quelle colonne de la classification se trouve lrsquoeacuteleacutement correspondant identifier lrsquoeacuteleacutement par

son symbole et son nom Exercice2 (3pts)

1) Ecrire les formules de Lewis des atomes suivants hydrogegravene (Z=1) carbone(Z=6)

oxygegravene(Z=8) chlore(Z=17) et soufre(Z=16) 2) Ecrire les formules de Lewis puis les formules deacuteveloppeacutees des composeacutes suivants

H2O2 H2SO4 H2CO3 PCl3 C3H6 3) Compleacuteter le tableau suivant

Nom du composeacute Formule ionique Formule statistique

Carbonate de helliphelliphellip (2Li+ + 119914119926120785120784minus)

Sulfate drsquoammonium

Phosphate de helliphelliphellip Ca3(PO4)2

( Al3+ + 3Cl-)

Oxyde de magneacutesium

Physique (12points)

hp 46

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Exercice1 (4 pts) Un solide (S) de poids P=5N accrocheacute comprime un ressort de raideur k=100Nm

repose sans frottement sur une table inclineacute drsquoun angle 120514 =30deg par rapport agrave lrsquohorizontale La direction du ressort du ressort est parallegravele au plan inclineacute

1) Repreacutesenter les forces suivantes (15pt)

a) La reacuteaction 119825ሬሬԦ que la table exerce sur lrsquoobjet

b) La tension 119827ሬሬԦ que le ressort exerce sur lrsquoobjet

c) Le poids 119823ሬሬԦ que la terre exerce sur lrsquoobjet

2) Sachant que 119823ሬሬԦ + 119827ሬሬԦ + 119825ሬሬԦ =119822ሬሬԦ deacuteterminer les intensiteacutes de 119827ሬሬԦ et de 119825ሬሬԦ (2 pts) 3) En deacuteduire lrsquoallongement x du ressort (05 pt)

Exercice 2(4pts)

On eacutetalonne un ressort agrave lrsquoaide de diffeacuterentes masses marqueacutees On note l O la longueur agrave vide du ressort On dresse le tableau ci-dessous m(g) 150 300 550 700 900

l (cm) 12 20 32 42 52

1) Repreacutesenter la courbe P=f(l) en prenant g=10Nkg (1pt)

Echelle En abscisse 1cm pour l =4cm En ordonneacutee 1cm pour 05N 2) En deacuteduire une relation entre P et l (1pt)

3) Deacuteterminer la longueur agrave vide du ressort et sa constante de raideur k (1pt) 4) Quelle doit ecirctre la longueur du ressort pour une masse m=490g en deacuteduire

lrsquoallongement correspondant (1pt)

Exercice 3(4pts) Une table agrave coussin drsquoair permet drsquoeacutetudier le mouvement drsquoun solide

On a repreacutesenteacute ci-dessous les traceacutes donneacutes par deux solides A et B en mouvement sur la table La dureacutee seacuteparant deux points conseacutecutifs est de 10ms

Voici agrave lrsquoeacutechelle 120783

120783120782 la repreacutesentation des enregistrements

1) Indiquer pour chaque essai la nature du mouvement du solide Justifier (1pt) 2) Calculer la vitesse du solide A en ms arrondi agrave 001pregraves (1pt) 3) Le solide B se deacuteplace de B0 agrave B5

a) Calculer la vitesse moyenne entre B2 et B3 (1pt) b) Deacuteterminer les caracteacuteristiques du vecteur vitesse instantaneacutee du solide B au point B4

(1pt)

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Fin de sujet

Complexe islamique Daroul Imane Anneacutee Scolaire 2016 - 2017

MDIAGNE 120784119951119941 119930

DEVOIR 1 DE SCIENCES PHYSIQUES ( SEMESTRE 2 02 HEURES)

EXERCICE 1 (5points)

On dispose drsquoune masse de 258g de fer que lrsquoon fait brucircler dans un flacon de dioxygegravene dont le volume

est 500cm3 Il se forme alors de lrsquooxyde magneacutetique de fer( Fe3O4 )

La masse volumique du dioxygegravene est eacutegale agrave 12gL-1 dans les conditions de lrsquoexpeacuterience

1- Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction

2- Dresser le tableau drsquoavancement permettant drsquoeacutetudier la transformation

3- Deacuteterminer lrsquoavancement maximale xmax Quel est reacuteactif utiliseacute en deacutefaut

4- Calculer la masse de lrsquooxyde magneacutetique de fer formeacutee

5- Quelle est la masse restante du reacuteactif en excegraves

6- En reacutealiteacute il se forme une masse m2=2g de lrsquooxyde magneacutetique de fer Calculer le rendement η de

cette reacuteaction M(Fe)=56gmol-1

Exercice2 (3points)

Equilibrer les eacutequations suivantes

a) NH3 + O2 rarr NO + H2O

b) CO + Fe3O4 rarr CO2 + Fe

c) Fe + H3O+ Fe2+ + H2 + H2O

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d) CnH2n + O2 rarr CO2 + H2O

Exercice3 (6points)

Une tension parallegravele au plan inclineacute est appliqueacutee en

A sur la circonfeacuterence dun disque de masse M = 4 kg

et de rayon R = 10 cm Si le disque roule sans glisser

autour de I (point de contact entre le plan inclineacute et le

disque)

1- En appliquant le theacuteoregraveme des moments quelle

doit ecirctre la valeur de la tension dans la corde

on donne g=10Nkg

2- Donner les caracteacuteristiques de 119929ሬሬԦ au point I

Exercice4 (6points)

Une poutre OC de poids P=100 N et de longueur L

supporte une charge de Prsquo=300 N agrave son extreacutemiteacute droite

en C Un cacircble AB relieacute agrave un mur maintient la poutre en

eacutequilibre

(a) En appliquant le theacuteoregraveme des moments quelle doit

ecirctre la tension dans le cacircble (axe est en O)

(b) Quelles sont les composantes (horizontale et verticale) de la force exerceacutee par le mur sur la

poutre

PRENOM NOM COMPLEXE ISLAMIQUE DAROUL IMANE CLASSE 2S

Juillet 2017 Dureacutee 3 h 30 Prof MDiagne

C O M P O S I T I O N N deg 2 d e S P

TOUT DOCUMENT INTERDIT Lrsquousage de calculatrices scientifiques agrave meacutemoire est autoriseacute

Les reacutesultats numeacuteriques doivent ecirctre preacuteceacutedeacutes drsquoun calcul litteacuteral La preacutesentation et la reacutedaction font partie du sujet et interviennent dans la notation

CHIMIE

Exercice 1 sur 4 points On reacutealise un meacutelange drsquooxyde de fer Fe2O3 et de poudre drsquoaluminium puis on deacuteclenche la reacuteaction on obtient du fer Fe et de lrsquooxyde drsquoaluminium Al2O3

1 Ecrire et eacutequilibrer lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction (05 point) 2 Quelles masses drsquooxyde de fer et drsquoaluminium pris en proportions stœchiomeacutetriques faut-il meacutelanger pour obtenir 196 g de fer (1 point) 3 On fait reacuteagir 200 g drsquooxyde de fer et 85 g drsquoaluminium 31 Quel est le reacuteactif limitant Justifier (1 point) 32 Calculer les masses des produits formeacutes et du reacuteactif restant (15 point) Donneacutees Masses molaires atomiques en gmol Fe 56 O 16 Al 27 Exercice 2 sur 4 points

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Une solution A de volume VA=05L contient 012 mol de nitrate de sodium (NaNO3)Une solution B de volume VB=15L a eacuteteacute obtenue par dissolution dans lrsquoeau de 492 g de nitrate de calcium solide ionique de formule Ca(NO3)2 1 Calculer la concentration molaire de la solution A (05 point) 2 Calculer la concentration molaire de la solution B (05 point) 3 Ecrire les diffeacuterentes eacutequations de dissolution (1 point) 4 On meacutelange dans une fiole jaugeacutee 10cm3 de la solution A et 20cm3 de la solution B et on complegravete avec de lrsquoeau jusqursquoagrave ce que le volume total soit de 100cm3

41 Calculer la concentration molaire de chacun des ions preacutesents dans le meacutelange (15 point) 42 Veacuterifier la neutraliteacute eacutelectrique du meacutelange (05 point) Donneacutees Masses molaires atomiques en gmol Na 23 O 16 S 32 Ca 40 N 14

PHYSIQUE Exercice 1 sur 35 points Une tige homogegravene OA de masse m=100g de longueur l peux tourner dans un plan vertical autour drsquoun axe

horizontal (∆) passant par O un fil accrocheacute en un point B tel que BA = 120783

120785 OA exerce sur la tige une tension T

horizontale lrsquoeacutequilibre la tige forme un angle α=45deg avec la verticale

1 Repreacutesenter toutes les forces qui srsquoexercent sur la tige (075 points) 2 Calculer la tension du fil (15 points) 3 Deacuteterminer les caracteacuteristiques de la reacuteaction de lrsquoaxe en O sur la tige (125 points)

Exercice 2 sur 3 points On considegravere le circuit eacutelectrique ci-dessous On donne I = 15 A I1= 05 A I3 = 04 A et I5 = 06 A

11 Deacuteterminer les intensiteacutes I2 I4 I6 I7 I8 (125 points) 12 Quel est le nombre drsquoeacutelectrons fourni par le geacuteneacuterateur en une seconde (025 point) 2 On place un ampegraveremegravetre dans le circuit pour mesurer lrsquointensiteacute du courant principal I Sachant que lrsquoampegraveremegravetre

de classe 15 comportent 150 divisions et possegravede les calibres suivants 05A 1A 2A et 5A 21 Quel est le calibre le mieux adapteacute pour la mesure de lrsquointensiteacute du courant principal Justifier(05 point) 22 Trouver la lecture correspondante (05 point) 23 Calculer lrsquoincertitude absolue ΔI et lrsquoincertitude relative (05 point)

Exercice 3 sur 55 points Partie A

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Dans une partie de circuit repreacutesenteacute ci-dessous on a mesureacute les tensions suivantes UAB = 20 V UAC = 60 V UAE = 48 V et UAD = 80 V 1 Preacuteciser sur le scheacutema le branchement et les bornes du voltmegravetre pour mesure la tension UAC 2 Le multimegravetre utiliseacute possegravede plusieurs calibre 1 000 V 200 V 20 V 2 V et 200 mV Quel est le calibre le mieux adapteacute agrave la mesure de UAC 3 Repreacutesenter les flegraveches correspondant aux tensions UAC et UAE 4 Calculer la valeur des tensions UBC UBE UDE UCD et UEC Partie B

1- Un geacuteneacuterateur est relieacute agrave la voie A de lrsquooscilloscope On visualise quelques oscillogrammes (voir ci-dessous) Faire correspondre le nom du geacuteneacuterateur utiliseacute (pile geacuteneacuterateur de tension sinusoiumldale geacuteneacuterateur de tension alternative)

2- Pour chaque oscillogramme deacuteterminer la valeur de la tension maximale du geacuteneacuterateur 3- Pour chaque oscillogramme donner la peacuteriode T apregraves lrsquoavoir deacutefinie et calculer la freacutequence

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Page 20: D’EVALUATIONS SECONDE S - e-monsite

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DIPOLES PASSIFS ndash DIPOLES ACTIFS

Exercice 1 On donne la portion de circuit ci-contre UAB = 6V R1 = 2Ω R2 = 18 Ω R3 = 2 Ω R4 = 4 Ω 1) Trouver la reacutesistance eacutequivalente entre A et B 2) Calculer les intensiteacutes du courant I I1 I2 I3 et I4

Exercice 2 On reacutealise le circuit suivant les bornes du dipocircle sont A et B On deacutetermine expeacuterimentalement lrsquointensiteacute i du courant qui traverse le dipocircle D et la tension entre ses bornes On obtient les reacutesultats suivants

iAB mA 10 25 40 62 80 100 120

uAB (V) 25 63 10 157 20 25 30

On inverse le dipocircle D on reprend des mesures analogues on obtient les reacutesultats suivants

1) Tracer la caracteacuteristique courant-tension du dipocircle D 2) Ce dipocircle est-il symeacutetrique Ce dipocircle est-il un reacutesistor Si oui

calculer sa reacutesistance 3) Ce dipocircle ne peut supporter sans risque de deacuteteacuterioration une intensiteacute supeacuterieure agrave 200mA quelle est la tension

maximale qursquoon peut appliquer entre ses bornes Exercice 3 Lrsquoeacutequation de la caracteacuteristique drsquoun reacutesistor de reacutesistance R est iAB = 25uAB iAB en ampegraveres et uAB en volt Le reacutesistor est constitueacute par un fil conducteur homogegravene cylindrique de longueur l = 157m de section s = 00314cm2 1) Trouver R 2) Trouver la reacutesistiviteacute de la substance qui constitue le reacutesistor

Exercice 4 On considegravere la portion de circuit ci-apregraves R1= frac12 R2 = 2 Ω R3= 075 Ω 1) Calculer la reacutesistance eacutequivalente au dipocircle AB 2) Trouver lrsquointensiteacute du courant qui traverse chaque dipocircle

Exercice 5 On donne le circuit suivant R1 = 200 Ω R2 = 270 Ω UAB = 6V (D) est une diode Sa caracteacuteristique est donneacutee ci-contre Trouver les intensiteacutes du courant dans les diffeacuterentes branches du circuit Exercice 6 On a deacutetermineacute expeacuterimentalement lrsquointensiteacute i du courant deacutebiteacute par un geacuteneacuterateur et la tension u aux bornes de ce mecircme geacuteneacuterateur Les reacutesultats sont consigneacutes ci-dessous

I(A) 23 19 15 1 05 0

U(V) 10 20 30 40 4 5 48

1) Repreacutesenter la caracteacuteristique i = f(u) correspondante 2) Sur quel domaine cette caracteacuteristique est-elle lineacuteaire 3) Donner lrsquoeacutequation de la caracteacuteristique de ce domaine 4) Comparer lrsquointensiteacute theacuteorique Ith et lrsquointensiteacute reacuteelle Ir du courant de court-circuit

Exxercice 7

iAB (mA) - 10 -40 -80 -120

uAB (V) -25 -10 -20 -30

21

Exercice 8

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AMPLIFICATEUR OPERATIONNEL

Exercice 1 1) Rappeler les proprieacuteteacutes drsquoun amplificateur opeacuterationnel ideacuteal qui fonctionne en reacutegime lineacuteaire 2) Rappeler lrsquoexpression du facteur drsquoamplification drsquoun amplificateur inverseur agrave partir des tensions drsquoentreacutee Ue et

de sortie Us Exercice2 On considegravere le montage suivant avec deux amplificateurs opeacuterationnels ideacuteaux Exprimer Vs en fonction de R1 R2 R3 et I0 Exercice3 Lamplificateur est consideacutereacute comme parfait et fonctionne en reacutegime lineacuteaire Montrer que lintensiteacute du courant dans la branche AM est proportionnel agrave la diffeacuterence V2-V1 Exercice 3 On considegravere le circuit dans lequel G est une pile de feacutem 25V de reacutesistance interne r = 10Ω La valeur de la reacutesistance R est 500 Ω 1) Calculer la tension de sortie Us 2) Calculer lrsquointensiteacute du courant I qui traverse la reacutesistance et

preacuteciser son sens 3) Expliquer lrsquoexistence drsquoun courant de sortie sachant qursquoil nrsquoentre

aucun courant par les bornes E+ et E- Exercice 4 La tension de sortie Us drsquoun montage est repreacutesenteacutee en fonction de la tension drsquoentreacutee Ue appliqueacutee agrave lrsquoentreacutee 1) Ce montage est il inverseur Justifier 2) Ce montage est il amplificateur Si oui calculer le facteur

drsquoamplification 3) Quelle est la tension de saturation

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MELANGES ET CORPS PURS

Exercice 1 Reacutepondre par vrai ou faux

1) La distillation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 2) Lrsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau est un pheacutenomegravene chimique 3) La synthegravese de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 4) Lrsquoeau de Kiregravene est un corps pur 5) La cristallisation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene physique 6) Lrsquoalcool agrave 90deg est un corps pur composeacute 7) Le dioxygegravene est un gaz qui provoque une leacutegegravere deacutetonation en preacutesence drsquoune flamme 8) Lrsquoeacutevaporation de lrsquoeau est un pheacutenomegravene chimique 9) Lrsquoair est un meacutelange heacuteteacuterogegravene de diazote de dioxygegravene et de gaz rares 10) Le deacutecantat et le filtrat sont des corps non purs 11) Lors de lrsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau le dioxygegravene est recueilli agrave la cathode 12) Lorsque la roseacutee apparaicirct sur un arbre nous pouvons dire qursquoon a une fusion

Exercice 2 1) Pourquoi dit-on que les valeurs 0degC 100degC 1gcm-3 sont des constantes physiques de lrsquoeau 2) Que repreacutesente chacune des valeurs numeacuteriques preacuteceacutedentes 3) Qursquoappelle-t-on constante physique dans le cas geacuteneacuteral 4) Que signifie laquo critegravere de pureteacute raquo

Exercice 3 1) On meacutelange de lrsquoeau et du sucre Qursquoobtient-on 2) On veut seacuteparer les constituants du meacutelange preacuteceacutedent Deacutecrire une meacutethode possible 3) Qursquoest ce qursquoun meacutelange homogegravene Donner trois exemples 4) Qursquoest ce qursquoun meacutelange heacuteteacuterogegravene Donner trois exemples

Exercice 4 A Les meacutelanges suivants sont-ils homogegravenes ou heacuteteacuterogegravenes

1) Eau + essence 2) Huile + eau 3) Fer en poudre + eau 4) Eau + alcool

B Indiquer une meacutethode de seacuteparation pour chacun des meacutelanges 1) Sel de cuisine + charbon 2) Eau + huile 3) Alcool + eau 4) Fer en poudre + soufre en poudre 5) Fer en poudre + sel en poudre +sable

Exercice 5 Modou explique agrave Fatou comment on preacutepare du cafeacute laquo La preacuteparation du cafeacute comporte trois eacutetapes

- Premiegravere eacutetape mettre de leau dans une cafetiegravere et la porter agrave eacutebullition puis ajouter la poudre de cafeacute attendre quelques minutes

- Deuxiegraveme eacutetape faire passer le meacutelange obtenu agrave travers un tissu pour recueillir la partie liquide

- Troisiegraveme eacutetape ajouter du sucre agrave volonteacute remuer agrave laide dune cuillegravere Le cafeacute est precirct raquo 1-quel type de meacutelange obtient-on agrave la fin de la premiegravere eacutetape 2-quelle est la meacutethode de seacuteparation utiliseacutee dans la deuxiegraveme eacutetape Comment appelle-t-on le liquide obtenu est-ce un corps pur 3- quel type de meacutelange obtient-on agrave la fin de la troisiegraveme eacutetape Justifier la reacuteponse Exercice 6 Dans un eudiomegravetre on introduit 500 cm3 de dihydrogegravene 600 cm3 dioxygegravene (volumes mesureacutes dans les mecircmes conditions)

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Apregraves passage de agrave lrsquoeacutetincelle eacutelectrique et retour aux conditions initiales on demande 1) La masse drsquoeau formeacutee 2) La nature et le volume du gaz reacutesiduel

NB Dans les conditions de lrsquoexpeacuterience 1 L de dihydrogegravene a une masse de 008 g Exercice 7 Au cours drsquoune expeacuterience drsquoeacutelectrolyse de lrsquoeau on recueille 170 cm3 de gaz au niveau de lrsquoeacutelectrode relieacutee agrave la borne positive 1deg) Quelle est la nature de ce gaz 2deg) Donner la nature et le volume du gaz recueilli dans lrsquoautre eacutelectrode 3deg) Comment appelle- t- on cette eacutelectrode 4deg) Comment identifie-t-on expeacuterimentalement ces deux gaz recueillis 5deg) Calculer la masse drsquoeau apregraves deacutecomposition si lrsquoexpeacuterience est faite dans les conditions ougrave 073 g de dihydrogegravene occupe un volume de 112 L Exercice 8 1) On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant 10g drsquohydrogegravene et 100g drsquooxygegravene apregraves lrsquoeacutetincelle et refroidissement

a) Quelles sont la nature et la masse du gaz restant b) Quelle est la masse drsquoeau obtenue

2) a) Calculer le volume drsquohydrogegravene neacutecessaire pour faire disparaicirctre 200ml drsquooxygegravene b) quel est le volume de vapeur drsquoeau obtenu Exercice 9 On met ensemble dans un erlenmeyer de lrsquoeacutethane du meacutethoxymeacutethane du benzegravene et du meacutethanol Apregraves agitation le milieu ne preacutesente aucune surface de seacuteparation crsquoest-agrave-dire ils se meacutelangent parfaitement 1deg) Que peut-on dire de ces quatre liquides 2deg) Quelle est la nature du meacutelange ainsi constitueacute 3deg) Deacutefinir ce type de meacutelange et citer deux autres exemples de mecircme nature 4deg) On se propose de seacuteparer les quatre liquides par distillation adeg) Deacutecrire le processus de la seacuteparation bdeg) Quel est le liquide qui sera recueilli le premier comme distillat Justifier 5deg) On deacutesire proceacuteder maintenant agrave la seacuteparation de ces quatre liquides par congeacutelation Quel est le premier liquide agrave reacutecupeacuterer sous forme de cristaux Justifier Donneacutees Tempeacuterature drsquoeacutebullition des quatre liquides

Liquide Meacutethanol Ethane Benzegravene Meacutethoxymeacutethane

T eacutebullition (degC) ndash 98 65 80 ndash 24

Exercice 10 On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant dans lrsquoeudiomegravetre 100 cm3 drsquoair et 100 cm3 drsquohydrogegravene mesureacutes dans les conditions normales de tempeacuterature et de pression On suppose que dans ces conditions 1 volume drsquoair donne 15 de volume drsquooxygegravene et 45 de volume drsquoazote En admettant que apregraves passage de lrsquoeacutetincelle eacutelectrique et refroidissement la tempeacuterature et la pression redeviennent normales

1) quel est le volume de gaz restant dans lrsquoappareil 2) quelle est la masse drsquoeau liquide formeacutee sachant que dans les conditions de lrsquoexperience 2g drsquohydrogene occupent 224

litres et 32g drsquooxygegravene occupent 224 litres Exercice 11 Dans un eudiomegravetre contenant un volume V = x cm3 dun meacutelange gazeux de dihydrogegravene et de dioxygegravene on fait passer une eacutetincelle eacutelectrique

Apregraves explosion et retour aux conditions initiales on constate que les 120785

120786 du volume initial disparaissent et il reste un gaz

dans leudiomegravetre qui entretient la combustion 1- Donner la nature du gaz reacutesiduel et son volume en fonction de x 2- Deacuteterminer la composition du meacutelange gazeux initial en fonction de x

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ELEMENTS ATOMES CLASSIFICATION PERIODIQUE

Exercice 1 Soient les nucleacuteides caracteacuteriseacutes par les couples (Z A) M(816) B(1224) C(2654) D(818) E(1226) F(2454) 1) Identifier les nucleacuteides qui sont des isotopes 2) Repreacutesenter tous les nucleacuteides par leur symbole et donner leur nom 3) Donner leurs compositions

Exercice 2 Un atome de platine (Pt) comporte 78 eacutelectrons et 117 neutrons

1) 11 Deacuteterminer son numeacutero atomique Z et son nombre de masse A

12 Ecrire le symbole du noyau correspondant

2) En deacuteduire la masse de lrsquoatome de platine (Pt)

3) Soient les cinq noyaux 119927119955120787120791120783120786120783 119927119957120789120790

120783120791120786 119927119950120788120783120783120786120787 119927119958120791120786

120784120786120786 et 119927119957120789120790120783120791120790 Quels sont les noyaux isotopes du preacuteceacutedent

4) On considegravere lrsquoion eacutetain IV (Sn4+) correspondant au noyau 119930119951120787120782120783120783120791

41 Srsquoagit-il drsquoun anion ou drsquoun cation Justifier

42 Donner la composition du noyau de cet ion

43 Combien cet ion a-t-il drsquoeacutelectrons

Donneacutees Masse drsquoun nucleacuteon mnuc = 16710-27 kg Masse de lrsquoeacutelectron me = 9110-31 kg Exercice 3

On considegravere les ions 119935120784+ 119936120784minus et les atomes Z et W Les eacuteleacutements Z et W appartiennent agrave la deuxiegraveme peacuteriode du tableau de classification peacuteriodique

1) Z est un gaz rare Ecrire la formule eacutelectronique de Z puis celle de X et de Y (Z 119935120784+ 119936120784minus ont la mecircme formule eacutelectronique)

2) Preacuteciser la place de lrsquoeacuteleacutement X

3) W a pour scheacutema de Lewis 119934ሶ Deacuteduire le nombre de charge de W

4) Deacuteterminer le nombre drsquoeacutelectrons contenus dans lrsquoion 119936120784minus et dans lrsquoatome Y Exercice 4 1) La structure eacutelectronique drsquoun atome srsquoeacutecrit (K)2(L)8(M)7 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode du tableau de la

classification appartient lrsquoeacuteleacutement correspondant 2) Un eacuteleacutement se trouve dans le tableau de classification agrave lrsquointersection de la sixiegraveme colonne et de la quatriegraveme

peacuteriode

21 Peut-on deacuteterminer avec certitude son numeacutero atomique

22 Peut-on deacuteterminer le nombre de masse de lrsquoeacuteleacutement

3) Le krypton (gaz rare) appartient agrave la peacuteriode IV Quel est son numeacutero atomique

4) Un nucleacuteide inconnu est symboliseacute par 119935120783120786120784120790

41 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode appartient cet eacuteleacutement

42 Donner la structure eacutelectronique de lrsquoatome correspondant

Exercice 5

Lrsquoatome drsquoun eacuteleacutement X agrave identifier a pour repreacutesentation de Lewis dans lrsquoeacutetat fondamental 119935ሶ 1) Combien drsquoeacutelectrons a-t-il sur sa couche externe 2) Sachant que cette couche est la couche L deacuteterminer le numeacutero atomique de X et eacutetablir la formule eacutelectronique

complegravete de son atome Identifier X par son nom et son symbole Exercice 6

On donne le rayon du noyau de lrsquoatome drsquoaluminium r = 10010-13 m Le rayon de lrsquoatome drsquoaluminium 119912119949120783120785120784120789 est

R = 15010-10 m Masse du neutron mN = 10087u Masse du proton mP = 10073u Masse de lrsquoeacutelectron me- = 05510-

3u 1) Comparer la masse de lrsquoatome agrave celle du noyau 2) Comparer le volume de lrsquoatome agrave celui du noyau 3) On dit que lrsquoatome preacutesente une structure lacunaire Est-ce justifieacute

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Donneacutees Lrsquouniteacute de masse atomique 1u = 16610-27 kg Volume drsquoune sphegravere V = 120786

120785120645R3

Exercice 7 Partie A Lrsquoatome drsquoun eacuteleacutement a pour reacutepartition eacutelectronique (K)x (L)y (M)t avec x y et t des entiers naturels non nuls La masse totale des protons dans son noyau atomique est mTp = 217110-23 g

1) 21 Deacuteterminer son nombre de charge Z

12 En deacuteduire les valeurs de x y et t

13 De quel eacuteleacutement srsquoagit-il Donner sa structure de Lewis et sa valence

2) Donner la place et le nom de famille chimique de lrsquoeacuteleacutement dans le tableau de la classification peacuteriodique restreinte

3) 31 Enoncer la regravegle de lrsquooctet

32 Quel type drsquoion lrsquoatome de cet eacuteleacutement a tendance agrave donner

33 Deacuteterminer la charge globale du noyau de cet ion

4) Repreacutesenter le scheacutema de Lewis de lrsquoion et donner sa valence Donneacutees Extrait du tableau de la classification peacuteriodique 11Na 12Mg 13Al 14Si Masse drsquoun proton mp = 16710-27 kg Valeur de la charge eacuteleacutementaire e = 1610-19 C

Partie B Un anion possegravede globalement une charge eacuteleacutementaire et 18 neutrons lrsquoatome correspondant agrave cet ion appartient agrave la troisiegraveme peacuteriode du tableau de la classification peacuteriodique 1) Deacuteterminer la structure eacutelectronique de cet atome et celle de lrsquoion 2) En deacuteduire la colonne et le nom de famille de cet eacuteleacutement 3) Donner la composition du noyau de lrsquoatome et celle de lrsquoion 4) Repreacutesenter les scheacutemas de Lewis et donner les valences de lrsquoatome et de lrsquoion 5) Deacuteterminer la charge globale du noyau de lrsquoion

Exercice 8 Lrsquoeacuteleacutement magneacutesium possegravede trois isotopes On donne ci-apregraves les abondances relatives de chacun deux

119924119944120783120784120784120786 79 119924119944120783120784

120784120787 10 119924119944120783120784120784120788 11

1- Quel est lisotope le plus abondant 2- Donner la composition de latome isoleacute de chaque isotope 3- Les structures eacutelectroniques des trois isotopes sont-elles identiques Justifier la reacuteponse 4- Quel ion monoatomique forme leacuteleacutement magneacutesium 5- Indiquer trois compositions possibles pour lrsquoion magneacutesium

Exercice9 Un atome dun eacuteleacutement X a pour formule eacutelectronique (K)x(L)Y(M)t 1 Quels sont les valeurs de x et y Justifier

2 Sachant que 119962

120784 = 2t - x calculer t En deacuteduire le numeacutero atomique Z de leacuteleacutement X Identifier X par son symbole et

son nom 3 Dans quelle peacuteriode et dans quelle colonne du tableau de classification peacuteriodique se trouve leacuteleacutement X Justifier votre reacuteponse Donner son scheacutema de 1048757ewis 4 Quel ion a-t-il tendance agrave donner 5 Sachant que la masse dun atome de X est 450910-26kg (masse des eacutelectrons est neacutegligeable) et que mpasympmnasymp 16710-27kg Calculer son nombre de masse et repreacutesenter le noyau de cet eacuteleacutement 6 Le nuage eacutelectronique de lion provenant dun atome X a une charge Q= -1610middot18CDeacuteterminer le nombre deacutelectrons contenus dans le nuage eacutelectronique de lion 7 Ecrire sa structure eacutelectronique et donner son scheacutema de Lewis

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LIAISONS CHIMIQUES

Exercice 1 1) Donner les structures de Lewis des atomes suivants C (Z=6) O (Z=8) Cl (Z=17) H (Z= 1) S (Z = 16) 2) Ecrire les formules de Lewis deacuteveloppeacutees et semi-deacuteveloppeacutees des moleacutecules suivantes

C2H6O C2H4O2 C2H4Cl2O CH4O C2H4 N2O2 CH2Cl2 C2H2 HClO CO2 C3H4 SOCl2 C2H4O C3H6 CH5N C3H4 C3H6O EXERCICE 2 Dans la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene HnS lrsquoatome de soufre est lieacute agrave chaque atome drsquohydrogegravene par une liaison covalente 1- Deacuteterminer n sachant que le scheacutema de Lewis du soufre est identique agrave celui de lrsquooxygegravene et que tous les atomes engageacutes dans la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene ont leur couche externe satisfaisant agrave la regravegle de lrsquooctet et du duet 2- Donner la repreacutesentation de Lewis de la moleacutecule de sulfure drsquohydrogegravene Exercice 3 Donner la formule statistique des composeacutes ioniques suivants a) Chlorure drsquoaluminium (Al3+ Cl -) b) nitrate de plomb (Pb2+ 119925119926120785

minus ) c) Aceacutetate de cobalt (Co3+ C2H3119926120784minus ) d) Carbonate

de calcium (Ca2+ C119926120785120784minus ) e) Hydroxyde de sodium (Ag+ PO4

3-) Exercice 4 Donner les noms et preacuteciser les ions constituants les composeacutes ioniques suivants Fe2O3 ZnSO4 Na2CO3 Ca(OH)2 CuNO3 Fe(OH)3 Cu2SO4 Al2O3 FeO Fe(NO3)2 Ag2O Al2(SO4)3 Mg(NO3)2 LiCO3 Na2SO4 Exercice 5

1) La moleacutecule drsquoacide propanoique est formeacutee de 3 atomes de carbone 6 atomes drsquohydrogegravene et 2 atomes drsquooxygegravene Ecrire sa formule brute Ecrire deux formules deacutevellopeacutees isomegraveres de lrsquoacide propanoique

2) Rappeler les structures de Lewis des atomes drsquohydrogegravene de carbone et drsquoazote Donner les structures de Lewis et les formules deacuteveloppeacutees des moleacutecules suivantes

a) CH3NO b) N2 c) HCN d) CH2O2 3) Pour chacun des composeacutes ioniques suivants identifier lrsquoanion et le cation puis donner du composeacute a) Fe2(SO4)3 b)

ZnO 4) Donner la formule statistique et la formule ionique de chacun des composeacutes ioniques suivants oxyde drsquoaluminium

chlorure de magnesium Exercice 6 Donner les formules ioniques et statiques du nitrate de plomb phosphate drsquooxonium sulfate drsquoaluminium nitrate drsquooxonium sulfate de plomb et phosphate drsquoaluminium Exercice7 A -Compleacuteter le tableau ci-dessous en ajoutant soit la formule statistique du solide ionique comportant ces ions soit la formule de lrsquoanion ou soit la formule du cation qui le compose

Cation Anion

Na+

Ca2+ Zn2+

Cl- AlCl3

Al2(SO4)3

NO3-

PO43-

B-Quelles sont les formules statistiques des solides ioniques suivants 1deg) Chlorure drsquoargent nitrate drsquoargent 2deg) Sulfate de potassium permanganate de potassium phosphate de baryum et dichromate de potassium Les ions agrave utiliser sont Cl-(ion chlorure) NO3

-(ion nitrate) SO42-(ion sulfate) K+ (ion potassium) Ag+ (ion argent) Ba2+

(ion baryum) PO43-(ion phosphate) MnO4

-(ion permanganate Cr2O72-(ion dichromate)

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Exercice 8 La maille du chlorure de potassium KCl est du mecircme type que celle du chlorure de sodium les ions K+ prenant la place des ions Na+ 1) En vous inspirant de la maille de chlorure de sodium faites un dessin de la maille

du chlorure de potassium Cette maille cubique a pour arecircte a = 628 pm les ions chlorure en occupent les sommets et les centres des faces

2) Montrer agrave lrsquoaide drsquoun dessin dans le plan qursquoil existe une relation entre lrsquoarecircte a de la maille et les rayons des ions preacutesents Les ions potassium et chlorure sont assimilables agrave des boules rigides de rayons respectifs r+ et r- celles-ci sont en contact le long drsquoune arecircte En deacuteduire la valeur du rayon r- de lrsquoion Cl- sachant que le rayon r+ de lrsquoion K+ vaut 133 pm

Donneacutees Nom et formule de quelques ions

Cations formules Anions Formules

Ion fer II Fe2+ Ion sulfure S2-

Ion fer III Fe3+ Ion sulfate SO42-

Ion aluminium Al3+ Ion nitrate NO3-

Ion cuivre II Cu2+ Carbonate CO32-

Ion zinc Zn2+ Hydrogeacutenocarbonate HCO3-

Ion sodium Na+ Ion chlorure Cl-

Ion calcium Ca+ Oxyde O2-

Ion potassium K+ Hydroxyde OH-

Ion hydronium H3O+ Ion dichromate Cr2O72-

Ion magneacutesium Mg2+ Ion permanganate MnO4-

Ion argent Ag+ Ion phosphate PO43-

Ion baryum Ba2+

Ion ammonium NH4+

FORMULES ET NOMS DE QULQUES COMPOSES IONIQUES

Habituellement on nomme un composeacute ionique en premier par son non ion neacutegatif par contre lrsquoeacutecriture de sa formule

se fait en premier par lrsquoion neacutegatif

Formule ionique Formule statistique Nom

(Na+ Cl-) NaCl Chlorure de sodium

(Ag+ Cl-) AgCl Chlorure drsquoargent

(Cu2+ 2Cl-) CuCl2 Chlorure de cuivre II (cuivrique)

(Cu+ Cl-) CuCl Chlorure de cuivre I (cuivreux)

(Fe2+ 2Cl-) FeCl2 Chlorure de fer II (ferreux)

(Fe3+ 3Cl-) FeCl3 Chlorure de fer III (ferrique)

(NH4+ Cl-) NH4Cl Chlorure drsquoammonium

(Ca2+ 2Cl-) CaCl2 Chlorure de calcium

NITRATES NO3-

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Formule ionique Formule statistique Nom

(Ag+ NO3-) AgNO3 Nitrate drsquoargent

(K+ NO3-) KNO3 Nitrate de potassium

(Pb2+ 2NO3-) (PbNO3)2 Nitrate de plomb II

SULFATTES SO42-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Ba2+ SO42-) BaSO4 Sulfate de baryum

(Zn2+ SO42-) ZnSO4 Sulfate de zinc

(Cu2+ SO42-) CuSO4 Sulfate de cuivre II

(2Al3+ 3SO42-) Al2(SO4)3 Sulfate drsquoaluminium

(2NH4+ SO4

2-) (NH4)2SO4 Sulfate drsquoammonium

SULFURES S2-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Zn2+ S2-) ZnS Sulfure de zinc

(Pb2+ S2-) PbS Sulfure de plomb II

(2Cu+ S2-) Cu2S Sulfate de cuivre I

CARBONATES CO32-

Formule ionique Formule statistique Nom

(Ca2+ CO32-) CaCO3 Carbonate de calcium (calcaire)

OXYDES O2-

Formule ionique Formule statistique Nom

(2Na+ O2-) Na2O Oxyde de sodium

(Mg2+ O2-) MgO Oxyde de magneacutesium

(2Al3+ 3O2-) Al2O3 Oxyde drsquoaluminium (alumine)

(Fe2+ O2-) FeO Oxyde de fer II

(2Fe3+ 3O2-) Fe2O3 Oxyde de fer III (rouille)

(Fe2+ 2Fe+ 4O2-) Fe3O4 Oxyde magneacutetique de fer

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MOLE ET GRANDEURS MOLAIRES

Exercice 1 Calculer les masses molaires des composeacutes suivants Ca(H2PO4)2 H2SO4 C6H12O6 C4H8 NH3 (NH4)4Fe(SO4)26H2O Al2(SO4)3 Exercice 2 Lrsquoeacuteleacutement lithium agrave lrsquoeacutetat naturel est formeacute par un meacutelange de deux nucleacuteides dont les pourcentages atomiques sont

les suivants 74 de 119923119946120788 et 926 de 119923119946

120789 Sachant que les masses drsquoune mole drsquoatome de ces nucleacuteides sont respectivement 60137 g et 70144 g Calculer la masse molaire atomique de lrsquoeacuteleacutement lithium naturel Exercice 3 Une moleacutecule de formule CxHy a pour atomiciteacute 10 et sa masse molaire est M = 54 gmol-1 Deacuteterminer la formule brute du composeacute Exercice 4 La nitroglyceacuterine est un explosif de formule C3H5O9N3 1) Calculer la masse molaire de la nitroglyceacuterine 2) Deacuteterminer sa composition centeacutesimale massique de chacun des eacuteleacutements preacutesents dans cette moleacutecule

Exercice 5 Un corps a pour formule CxHyO les coefficients x et y sont entiers Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de cette substance montre que les pourcentages en masse des eacuteleacutements C et H qursquoelle renferme sont C = 525 H = 130 1) Deacuteterminer le pourcentage en masse de lrsquooxygegravene En deacuteduire la masse molaire moleacuteculaire M de ce corps (M est

un nombre entier) 2) Calculer les valeurs des coefficients x et y

Exercice 6 1) On donne pour le fer masse molaire M = 56 gmol-1 masse volumique 120646 = 7800 kgm-3 Deacuteterminer le volume drsquoun morceau de fer de masse 150 g Quelle est la quantiteacute de matiegravere contenue dans ce morceau de fer 2) On donne pour lrsquoaluminium et le cuivre la masse molaire M et la masse volumique 120646 agrave lrsquoeacutetat solide Al 27 gmol-1 120646119912119949

=2700 kg m-3 Cu 635 gmol-1 120646119914119958=8900 kg m-3 Deacuteterminer pour chaque meacutetal le volume molaire (volume dune mole) agrave lrsquoeacutetat solide 3) On considegravere trois flacons qui contiennent agrave la mecircme

tempeacuterature et sous une mecircme pression un mecircme volume de gaz On a deacutetermineacute la masse de chaque gaz Les reacutesultats sont groupeacutes dans le tableau ci-dessous

Calculer la masse molaire de chaque gaz Deacuteterminer la quantiteacute de matiegravere de chaque gaz 4) En deacuteduire le volume molaire de chaque gaz

Quelle est la loi veacuterifieacutee par cette expeacuterience Enoncer cette loi C = 12 O=16 H=1 gmol-1 Exercice 7 Un composeacute organique qui ne contient que les eacuteleacutements carbone et hydrogegravene a pour masse molaire M = 42 gmol -1 Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de ce composeacute montre qursquoil renferme en masse six (6) fois plus de carbone que drsquohydrogegravene En deacuteduire la formule brute du composeacute eacutetudieacute Exercice 8 Un composeacute A ne contient que les eacuteleacutements carbones hydrogegravene et oxygegravene Lrsquoanalyse drsquoun eacutechantillon de ce composeacute montre que mc = 15mo et mc = 4mH mc mo et mH eacutetant les masses respectives de carbone de lrsquooxygegravene et de lrsquohydrogegravene contenues dans lrsquoeacutechantillon Sachant que la moleacutecule de A ne renferme qursquoun seul atome drsquooxygegravene 1) Deacuteterminer la formule de A 2) Calculer la masse molaire de A 3) Calculer le nombre de moles puis le nombre de moleacutecules contenues dans 115 g de A

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Exercice 9 Un ballon en verre fermeacute contient 40g de gaz dioxygegravene La tempeacuterature du gaz est 20degC et sa pression est 1013105Pa 1 Quelle est la quantiteacute de matiegravere de dioxygegravene dans le ballon 2 Quelle est la tempeacuterature absolue du gaz 3 Quel est le volume du gaz 4 On chauffe le ballon et son contenu La tempeacuterature atteint 50degC La variation du volume du ballon eacutetant

neacutegligeable deacuteterminer la nouvelle pression du gaz Exercice 10

Un ballon agrave parois eacutelastiques ne peut deacutepasser un volume de 30L sans eacuteclater On introduit dans ce ballon 20L dheacutelium He agrave 20degC et agrave une pression de 1013105Pa 1 Quelles sont la quantiteacute de matiegravere et la masse dheacutelium introduites dans le ballon 2 Le ballon est placeacute sous une cloche agrave vide On admet que la pression est la mecircme agrave linteacuterieur et agrave lexteacuterieur du

ballon et que la tempeacuterature est constante au cours de la transformation Quelle est la pression de lair sous la cloche au moment ougrave le ballon eacuteclate

3 Le mecircme ballon est lacirccheacute et seacutelegraveve agrave une altitude ougrave la tempeacuterature est de 15degC et la pression atmospheacuterique de 82104Pa Le ballon va-t-il eacuteclater (on suppose leacutegaliteacute des pressions agrave linteacuterieur et agrave lexteacuterieur du ballon)

Donneacutee M(He)=40gmol-1 Exercice 11 1) Calculer la masse volumique du dioxygegravene dans les conditions normales Deacuteterminer la densiteacute du dioxygegravene par

rapport agrave lrsquoair 2) On meacutelange 10 L de butane et 10 L de dioxygegravene Le volume obtenu est 20 L

21 Trouver la masse du meacutelange

22 Calculer la densiteacute du meacutelange

Les volumes sont mesureacutes dans les conditions normales Exercice 12 On meacutelange 10 L de dioxygegravene et 40 L de diazote pris dans les CNTP Le volume du meacutelange est 10 L La tempeacuterature du meacutelange est de 10deg C 1) Calculer la masse du meacutelange 2) Trouver la pression du meacutelange

Donneacutees C = 12gmol H = 1gmol O = 16gmol N = 14gmol Cl = 355gmol Exercice 13 Un professeur de Sciences Physiques trouve dans le laboratoire de son lyceacutee un flacon sans eacutetiquette contenant une substance solide de masse m = 460 g Pour deacuteterminer la nature de cette substance il procegravede agrave deux types danalyses

Une analyse qualitative lui permettant de deacuteterminer la preacutesence de trois eacuteleacutements chimiques dans la substance le carbone (C) lhydrogegravene (H) et loxygegravene (O)

Une analyse quantitative lui permettant de deacuteterminer la composition centeacutesimale massique du carbone et de lhydrogegravene dans la masse m de la substance C=26l H=435 Afin de deacuteterminer le nombre datomes de carbone dhydrogegravene et doxygegravene de la substance il eacutecrit sa formule brute sous la forme CxHyOz ougrave x y et z sont des entiers naturels non nuls Il reacutealise ensuite la sublimation de la masse m = 460 g de la substance dans les conditions ougrave la pression est P=498107 Pa et la tempeacuterature est t = 27degC A la fin du changement deacutetat physique il recueille un volume V = 500 cm3 de gaz supposeacute parfait

1) Calculer le pourcentage massique de loxygegravene 2) Est-ce que cette sublimation a eacuteteacute faite dans les conditions normales de tempeacuteratures et de pression (CNTP) Justifier 3) Deacuteterminer la quantiteacute de matiegravere de cette substance puis deacuteduire sa masse molaire et sa densiteacute 4) Deacuteterminer sa formule brute et proposer une formule deacuteveloppeacutee possible 5) Calculer le nombre de moleacutecules contenu dans cette substance

On donne M (H) = 1 gmol-1 M (C) = 12 g mol-1 M (0) = 16 g mol-1 constante des gaz parfaits R = 831 SI nombre drsquoAvogadro NA = 602102s mol-1

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REACTION CHIMIQUE EQUATION ndash BILAN

Exercice 1 Equilibrer les eacutequations suivantes

Exercice 3 Lrsquoaluminium reacuteagit avec lrsquooxyde de manganegravese MnO2 pour donner du manganegravese et de lrsquooxyde drsquoaluminium Al2O3

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan traduisant cette reacuteaction 2) Quelle est la masse drsquoaluminium neacutecessaire pour preacuteparer une masse de 1 kg de manganegravese

Exercice 4 On brucircle m = 5 g de soufre dans un flacon renfermant V =2L de dioxygegravene volume mesureacute dans les CNTP

1) Restera-t-il du soufre agrave la fin de la reacuteaction Si oui calculer la masse correspondante 2) Calculer la masse et le volume du produit obtenu

Exercice 5 On fait brucircler 20g drsquoun eacutechantillon de charbon de bois dans du dioxygegravene on obtient 616g de dioxyde de carbone

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan 2) Deacuteterminer le pourcentage de carbone pur contenu dans le morceau de charbon

Exercice 6 Le dioxyde de soufre peut ecirctre preacutepareacute par action de sulfure de fer (pyrite) sur le dioxygegravene Il se forme en mecircme temps de lrsquooxyde de fer Fe2O3

1) Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction 2) Quel volume de dioxyde de soufre peut-on espeacuterer obtenir agrave partir drsquoune tonne de pyrite Calculer alors la masse et le

volume de dioxygegravene neacutecessaire Les volumes gazeux sont mesureacutes dans les CNTP 3) Le rendement de la reacuteaction est en reacutealiteacute eacutegal agrave 80 Calculer le volume de dioxyde de soufre effectivement obtenu agrave

partir drsquoune tonne de pyrite Exercice 7

1) La combustion dans du dioxygegravene de 224cm3 drsquoun corps pur gazeux de formule CnH2n + 2 a donneacute 176g de dioxyde de carbone et de lrsquoeau

11 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction

12 Trouver la formule brute de lrsquohydrocarbure

13 Ecrire les formules de Lewis et deacuteveloppeacutee de ce composeacute

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2) La combustion complegravete dans du dioxygegravene de 1 litre drsquoun hydrocarbure gazeux de formule CxHy a neacutecessiteacute 5 litres de dioxygegravene et a donneacute 3 litres de dioxyde de carbone

21 Ecrire lrsquoeacutequation de la reacuteaction

22 Trouver la formule brute de lrsquohydrocarbure Volumes gazeux mesureacutes dans les CNTP

Donneacutees en gmol-1 M(C) = 12 M(H) = 1 M(O) = 16 M(Fe) = 56 Exercice 8 On meacutelange 1g de poudre drsquoaluminium et 6g de diiode I2 La reacuteaction est amorceacutee par quelques gouttes drsquoeau (catalyseur)

a) On donne Al (Z=13) et I est un halogegravene Trouver la formule du produit formeacute en vous aidant des repreacutesentations de Lewis des atomes drsquoaluminium et drsquoiode

b) Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction c) La reacuteaction srsquoarrecircte par manque drsquoun des reacuteactifs Lequel calculer la masse du produit formeacute d) Quelle est la masse restante du reacuteactif en excegraves

Donneacutees M(Al)=27gmol M(I)=127gmol Exercice 9 Une essence drsquoautomobile a une masse volumique de 700kg m-3 On la suppose constitueacutee uniquement drsquooctane C8H18

a) Ecrire lrsquoeacutequation bilan de la combustion de lrsquooctane dans le moteur de lrsquoautomobile en supposant qursquoil se forme du dioxyde de carbone et de lrsquoeau

b) Le reacuteservoir drsquoessence drsquoune automobile a une capaciteacute de 50L Lorsque toute lrsquoessence qursquoil contient est consommeacutee calculer

La masse de vapeur drsquoeau et de dioxyde de carbone rejeteacutee dans lrsquoatmosphegravere

La masse du dioxygegravene consommeacute

La masse drsquoair qui a circuleacute dans les tubulures du moteur sachant qursquoen nombre de moles la composition de lrsquoair est 80 de diazote N2 et 20 de dioxygegravene O2 On donne en gmol les masses molaires atomiques H 1 C 12 N 14 O 16 Exercice 10 Un meacutelange des deux alcanes propane (C3H8) et butane (C4H10) est soumis agrave une combustion eudiomeacutetrique en preacutesence de 112 cm3 de dioxygegravene Apregraves la combustion et le refroidissement des produits il se produit 68cm3 dioxyde de carbone(C02) et de lrsquoeau

1) Ecrire les eacutequations des reacuteactions qui ont lieu

2) Deacuteterminer la composition du meacutelange des alcanes sachant que tous les volumes sont mesureacutes dans les mecircmes conditions de tempeacuterature et de pression On donnera le volume de chacun des alcanes ainsi que le pourcentage (en quantiteacute de matiegravere) de chacun drsquoeux dans le meacutelange Exercice 11 On dispose drsquoun meacutelange drsquooxyde de fer II FeO et drsquooxyde de Fer III Fe2O3 de masse totale m=897g On fait reacuteagir ce meacutelange agrave haute tempeacuterature avec du dihydrogegravene Il se forme alors du Fer et de lrsquoeau

1) Ecrire les eacutequations bilan des deux reacuteactions 2) On obtient 292g drsquoeau et les deux oxydes ont disparu Deacuteterminer la composition initiale du meacutelange crsquoest-agrave-dire les

masses des deux oxydes

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GENERALITES SUR LES SOLUTIONS AQUEUSES

Donneacutees en gmol-1 M(C) = 12 M(H) = 1 M(O) = 16 M(Fe) = 56 M(Al) = 27 M(S) = 32 M(Na) = 23 M(N) = 14 M(Ca) = 40 M(Cl) = 355 Exercice 1 1) Donner les noms des ions suivants K+ Mg2+ Al3+ O2- SO4

2- H3O+ MnO4- Cr2O7

2- 2) Donner les formules des composeacutes ioniques dont les noms sont chlorure de potassium chlorure de magneacutesium

oxyde de magneacutesium carbonate drsquoaluminium nitrate drsquoargent Exercice 2 1) Quelle masse de sulfate drsquoaluminium Al2(SO4)3 faut-il dissoudre dans de lrsquoeau pour obtenir 500 cm3 drsquoune solution

de concentration 002 mol L-1 en ion Al3+ 2) Quelle est alors la valeur de la concentration en ion sulfate

Exercice 3 1) On dissout 5 g de cristaux de chlorure de sodium dans de lrsquoeau On complegravete par de lrsquoeau le volume agrave 500 mL

Trouver la concentration molaire C de la solution Calculer [Na+] et [Cl-] 2) On dispose de 200 mL drsquoune solution de sulfate de sodium de concentration molaire C = 210-2 molL-1

ndash Calculer la masse de sulfate de sodium Na2SO4 contenue dans la solution ndash Calculer [Na+] et [SO4

2-] Exercice 4 1) On dissout sans variation de volume 342 g de sulfate drsquoaluminium dans 500 mL drsquoeau

ndash Calculer la concentration massique puis la concentration molaire C de la solution ndash Calculer les concentrations molaires des ions aluminium et sulfate

2) On preacutepare 250 mL de solution de sulfate de potassium en dissolvant dans lrsquoeau 435 g de solide ionique K2SO4

ndash Calculer la concentration molaire de chacun des ions preacutesents en solution ndash Quel volume drsquoeau faut-il ajouter aux 250 mL de la solution preacuteceacutedente pour obtenir une solution telle que lrsquoon

ait [SO42-] = 002 molL Exercice 5 Une solution A de volume VA = 05 L contient 012 mol de nitrate de sodium Une solution B de volume VB = 15 L a eacuteteacute obtenue par dissolution dans lrsquoeau de 125g de nitrate de calcium solide ionique de formule Ca(NO3)2 1) On preacutelegraveve agrave la pipette 10 cm3 de la solution A Calculer le nombre de moles de chacun des ions preacutesents dans

cette prise drsquoessai 2) On meacutelange dans une fiole jaugeacutee 10 cm3 A 20 cm3 de la solution B et on complegravete avec de lrsquoeau jusqursquoagrave ce que

le volume total soit de 100 cm3 Calculer la concentration de chacun des ions dans cette derniegravere solution On donne masses molaires en gmol-1 nitrate de sodium 85 nitrate de calcium 164 Exercice 6

Compleacuteter le tableau

Formule C ( molL-1) [anion] (molL-1) [cation] (molL-1)

MgSO4 0035

CaCl2 0104

Na2CO3 027

Na3PO4 0063

FeCl3 057

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SOLUTIONS AQUEUSES ACIDES

Exercice 1 Questions des cours 1-1 Parmi des produits drsquousage courant utiliseacutes comme boissons condiments ou produits drsquoentretien meacutenager que vous reconnaissez distinguer ceux qui correspondent agrave des solutions acides 1-2 Rappeler leurs couleurs prises avec un indicateur coloreacute de votre choix 2-1 Que peut-on mettre en eacutevidence expeacuterimentalement lors de la dissolution du chlorure drsquohydrogegravene dans lrsquoeau 2-2 Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction qui accompagne cette mise en solution du chlorure drsquohydrogegravene dans lrsquoeau 3- Le chlorure drsquohydrogegravene est-il un composeacute ionique ou moleacuteculaire 4- Que se passe t-il quand on verse du nitrate drsquoargent dans une solution drsquoacide chlorhydrique 5-1 Peut-on identifier un acide au laboratoire en le goucirctant ou en le touchant 5-2 Que faut-il faire dans le cas eacutecheacuteant Exercice 2 Le gaz chlorure drsquohydrogegravene est un composeacute moleacuteculaire formeacute drsquoun atome drsquohydrogegravene et drsquoun atome de chlore il est obtenu en faisant reacuteagir agrave chaud de lrsquoacide sulfurique sur du chlorure de sodium On le recueille dans un flacon en plastique par deacuteplacement drsquoair 1- Ecrire la formule du gaz chlorure drsquohydrogegravene 2- Donner le scheacutema du montage 3- Comment pouvez-vous vous assurer que le flacon est entiegraverement rempli 4- Rappeler les proprieacuteteacutes du gaz chlorhydrique Exercice 3 Texte Scientifique solution acide et solution basique Preacuteparation des solutions drsquoinfusion drsquooseille du jus de citron du jus de tamarin de solution de lessive de cendre Mettons deux centimegravetres cubes de chaque substance dans un tube agrave essai Dans chaque tube versons quelques gouttes de BBT Nous disposons de deux tubes agrave essai lrsquoun contenant de lrsquoacide chlorhydrique et lrsquoautre de lrsquoeau distilleacutee avec chacun quelques gouttes de BBT Les tubes contenant lrsquoacide chlorhydrique la solution drsquoinfusion drsquooseille du jus de citron du jus de tamarin virent au jaune avec le BBT Le tube contenant la solution de lessive de cendre donne une coloration bleue avec le BBT tandis que lrsquoeau distilleacutee reste verte avec le BBT Questions 1- Que signifie BBT 2- Le titre du texte est-il conforme Si non ameacuteliorer ce titre 3- Comment preacutepare-t- on la solution drsquoinfusion drsquooseille le jus de citron 4- Comment preacutepare-t- on la solution drsquoacide chlorhydrique agrave partir drsquoune solution commerciale tregraves concentreacutee 5- Relever les solutions acides citeacutes dans ce texte

Exercice 4

1- Une solution de volume V = 250 mL est obtenue en dissolvant 12 mmol de saccharose dans de lrsquoeau Quelle est la

concentration molaire de saccharose 2- Quelle est la quantiteacute drsquoacide benzoiumlque contenue dans un volume V = 23 mL drsquoune solution drsquoacide benzoiumlque agrave la

concentration molaire C = 1510-2 molL-1 Exercice 5 1-1 Un adolescent doit absorber 75 mg de vitamine C de masse molaire M = 176 g mol par jour Quelle est la quantiteacute de vitamine C correspondante 1-2 Un jus de fruit contient de la vitamine C agrave la concentration molaire C = 23 mmolL-1Quel volume de jus de fruit un adolescent doit-il boire dans la journeacutee pour absorber sa quantiteacute quotidienne de vitamine C 2) Les boissons au cola contiennent de lrsquoacide phosphorique H3PO4 Leur concentration molaire en acide phosphorique est de lrsquoordre de 15 mmolL-1 Quelle est la concentration massique en acide phosphorique Exercice 6 1- Les boissons au cola contiennent de lrsquoacide phosphorique H3PO4 Leur concentration molaire en acide phosphorique

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est de lrsquoordre de 15 mmolL-1 Quelle est la concentration massique en acide phosphorique

2- Lrsquohextril est une solution de bain de bouche Le principe actif de ce meacutedicament est lrsquohexeacutetidine de formule brute

C21H45N3 Calculer sa concentration molaire sachant que sa concentration massique est 1 gL-1

Exercice 7

On a un meacutelange sous forme de poudre de cuivre de zinc et daluminium On ajoute de lacide chlorhydrique en excegraves agrave 105 g de ce meacutelange Apregraves reacuteaction il reste un reacutesidu solide de 24 g et le gaz qui sest deacutegageacute lors de lattaque par lacide occupe un volume de 566 L

1- Ecrire les eacutequations entre lacide chlorhydrique les meacutetaux attaquables

2- Quelle est la nature du gaz deacutegageacute Justifier votre reacuteponse

3- Calculer la composition du meacutelange en pourcentage massique

On donne M(Cu)=635 M(Al)=27 M(Zn)=654 g mol-1 volume molaire 224 Lmol-1 on rappelle que lrsquoacide nrsquoattaque pas le cuivre Exercice 8 1) Rappeler quelques consignes de seacutecuriteacute sur la consommation et lrsquoutilisation des produits acides 2) A quels ions sont dues les proprieacuteteacutes acides drsquoune solution 3) A 20degC 1 litre drsquoeau peut dissoudre 475L de chlorure drsquohydrogegravene si la dissolution srsquoeffectue sans variation de volume (Vm = 24 Lmol-1) 3-a) Calculer la concentration de la solution (H+ Cl-) 3-b) En deacuteduire la concentration des ions responsables agrave lrsquoaciditeacute de cette solution 3-c) Quelle la concentration des ions qui preacutecipite avec le nitrate drsquoargent

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SOLUTIONS AQUEUSES BASIQUES

Exercice1 1 Recopier et compleacuteter les phrases suivantes a) Dans une solution aqueuse dhydroxyde de sodium lion responsable de la basiciteacute est lion __________ lion __________ est lion Na+ b) Il faut toujours refermer un flacon de pastilles de soude et le conserver dans un endroit sec car ces pastilles absorbent lhumiditeacute de lair elles sont donc __________ Elles sont aussi deacuteliquescentes car les pastilles se __________ lentement dans cette humiditeacute c) Lhydroxyde de sodium est un produit corrosif car il peut exercer une action destructrice sur les __________ __________ Il faut donc porter des __________ pour le manipuler d) La solution dhydroxyde de sodium conduit le courant eacutelectrique Elle contient donc des __________ Lors de la dissolution leau a totalement __________ les moleacutecules dhydroxyde de sodium selon leacutequation bilan NaOH rarr ________ + ________ e) La solution de kheacutemeacute est une solution __________ car si on y ajoute quelques gouttes de __________ elle prend une coloration rose violaceacutee 2 Reacutepondre par vrai ou faux les phrases suivantes a) En preacutesence de BBT la solution de cendre prend la couleur bleue b) Les proprieacuteteacutes basiques de la soude sont dues aux ions Na+ c) Le cuivre et les ions hydroxyde forment un preacutecipiteacute bleu d) En meacutelangeant une solution de sulfate de zinc avec un tregraves gros excegraves de soude on obtient une solution e) En preacutesence de BBT le meacutelange formeacute de 1 mL dacide chlorhydrique deacutecimolaire et de 10 mL de soude molaire est bleu 3 Recopier les propositions justes et corriger celles qui sont fausses a) En meacutelangeant une solution de nitrate de cuivre et une solution de chlorure dhydrogegravene on obtient un preacutecipiteacute bleu dhydroxyde de cuivre b) Pour preacuteparer 1L de solution de soude agrave 01 molL-1 (deacutecimolaire) Abdoulaye pegravese 04g dhydroxyde de sodium exempt dhumiditeacute Il les introduit dans une fiole jaugeacutee de 1 L et complegravete jusquau trait de jauge avec de leau distilleacutee c) En meacutelangeant une solution de sulfate de fer (III) et une solution dammoniaque on obtient un preacutecipiteacute vert dhydroxyde de fer (III) d) En introduisant un excegraves de sulfate de zinc dans une solution dilueacutee de kheacutemeacute on obtient un abondant preacutecipiteacute blanc La solution de kheacutemeacute contient donc des ions OH- qui forment avec les ions Zn(II) un preacutecipiteacute de formule Zn(OH)2 e) En preacutesence de pheacutenolphtaleacuteine le liquide de batterie prend une coloration violette Si on ajoute 10 mL de solution de kheacutemeacute concentreacutee agrave 1 mL de liquide de batterie dilueacute en preacutesence de pheacutenolphtaleacuteine on obtient une solution incolore Exercice2

3- Votre professeur vous donne deux flacons A et B sans eacutetiquette contenant des solutions incolores et vous demande de les reconnaicirctre Pour cela il vous fait reacutealiser les tests suivants a) Donner le nom de la solution A en expliquant comment vous ecirctes arriveacute agrave cette conclusion

b) Donner le nom de la solution B en expliquant comment vous ecirctes arriveacute agrave cette conclusion 4- Sur les marcheacutes du Seacuteneacutegal on trouve un produit appeleacute kheacutemeacute Il se preacutesente sous la forme deacutecailles blanches et

est fortement corrosif Il est utiliseacute pour fabriquer du savon et comme produit de nettoyage a) Vous voulez preacuteparer 500 mL de solution aqueuse agrave 4 gL-1 de kheacutemeacute (solution A) Encadrer parmi la liste dappareils suivants ceux qui vous seront neacutecessaires balance ndash pipette de 5 mL ndash ballon rond de 500 mL ndash fiole jaugeacutee de 05L ndash entonnoir ndash pissette ndash fiole jaugeacutee de 100mL ndash gants de protection ndash spatule ndash eacuteprouvette gradueacutee de 1 L Deacutecrivez le mode opeacuteratoire de la dissolution b) Le marchand affirme que le kheacutemeacute est de la soude Proposez deux tests qui vont vous permettre de veacuterifier cette affirmation

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c) En supposant que laffirmation du marchand est vraie calculer la concentration molaire de la solution A d) Pour veacuterifier si le kheacutemeacute est de lhydroxyde de sodium pur Michel propose dintroduire assez de solution de sulfate de cuivre pour preacutecipiter tous les ions OH- contenus dans 100 mL de solution A puis de peser le preacutecipiteacute sec - Ecrire leacutequation bilan traduisant la reacuteaction de preacutecipitation - La masse de preacutecipiteacute obtenue apregraves filtration et seacutechage est m = 035 g Le kheacutemeacute est-il de lhydroxyde de sodium pur 3- Au cours dun repas Marcel affirme que le jus de bissap blanc quil est en train de boire est plus acide que le jus de tamarin que boit Demba Demba nest pas daccord Pour trancher ce diffeacuterend ils amegravenent les deux solutions au laboratoire et procegravedent au test suivant - Ils introduisent 50 mL de bissap blanc dans un beacutecher A et 50 mL de jus tamarin dans un beacutecher B Ils ajoutent 5 gouttes de BBT et 50 mL de solution de soude dilueacutee La solution contenue dans le beacutecher A se colore en vert alors que la solution contenue dans le beacutecher B se colore en bleu Ils en concluent que Marcel avait raison Justifier cette affirmation Donneacutees Masses molaires en gmol-1 H 1 - O 16 - Na 23 - Cu 635 Exercice3 On meacutelange -100mldrsquoune solution de soude 10-2molL-1 -et 200ml de solution drsquohydroxyde de calcium 10-3molL-1 Faites lrsquoinventaire des diffeacuterentes espegraveces en solution calculer les concentrations molaires respectives Exercice 4 On dispose de 5 mL drsquoune solution de potasse KOH Elle renferme en masse 25 de potasse pure Sa densiteacute par rapport agrave lrsquoeau est d = 13

1) Calculer la concentration molaire C de la solution On dilue la solution preacuteceacutedente agrave 15 litre Calculer la concentration molaire Crsquo de la nouvelle solution

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NOTION DE PH INDICATEURS COLORES

Exercice 1 Deacuteterminer les pH des solutions suivantes a) Acide chlorhydrique de concentration 210-2 molL-1 b) Acide nitrique de concentration 4510-3 molL-1 c) Soude de concentration 510-2 molL-1 d) Potasse de concentration 3110-4 molL-1 Les solutions sont prises agrave 25oC Exercice 2 La concentration des ions hydroxyde dans une solution aqueuse est eacutegale agrave 10-4molL-1 Calculer 1) La concentration des ions hydronium 2) Le pH de cette solution 3) Quelle est la couleur prise dans cette solution par - le BBT - la pheacutenolphtaleacuteine - lrsquoheacutelianthine Exercice 3 On dispose drsquoune solution de soude ( Na + + HO ndash ) de concentration de pH = 12 1 Calculer 11la concentration des ions oxonium 12 la concentration des ions hydroxyde 2 On veut diluer cette solution pour obtenir une solution agrave pH = 11 Pour cela on prend un volume v1 = 50 mL de la solution concentreacute et on ajoute de lrsquoeau Quel volume drsquoeau faut-il ajouter Exercice 4 Les questions sont indeacutependantes 1 A 60degC le pH de lrsquoeau pure est 65 Calculer les concentrations des ions hydronium et hydroxyde agrave cette tempeacuterature Calculer le produit ionique de lrsquoeau agrave cette tempeacuterature

2 A 50degC le produit ionique de lrsquoeau est 5610-14 Trouver agrave cette tempeacuterature le pH de lrsquoeau pure Exercice 5 Les questions sont indeacutependantes 1 A la tempeacuterature de 37 degC le pK e est eacutegal agrave 1372 a) Quel est le pH drsquoune solution neutre agrave cette tempeacuterature b) Un sang de pH eacutegal agrave 739 est-il neutre 2 A 10cm3 drsquoune solution de chlorure drsquohydrogegravene on ajoute 40cm3 drsquoeau et on obtient alors une solution de pH=27 Quelle est la concentration de la solution de chlorure drsquohydrogegravene initiale 3 on meacutelange 20cm3 drsquoune solution chlorhydrique de pH=31 avec 10cm3 de solution chlorhydrique de pH=23 Deacuteterminer le pH du meacutelange obtenu Exercice 6 Pour eacutevaluer le pH dune solution aqueuse (S) on effectue divers preacutelegravevements agrave lrsquoaide de beacutechers On ajoute ensuite dans chacun des beacutechers un indicateur coloreacute On obtient les reacutesultats suivants

Heacutelianthine Bleu de bromocreacutesol

Bleu de bromothymol

rouge de meacutethyle

couleur de la solution orange vert jaune orange

1) Evaluer le pH de la solution (S) en utilisant les reacutesultats ci-dessus et le tableau suivant

Indicateur Teinte Zone de virage Teinte

Heacutelianthine rouge 31 - 44 jaune

Bleu de bromocreacutesol jaune 38 - 54 bleu

Bleu de bromothymol jaune 60 ndash 76 bleu

rouge de meacutethyle rouge 42 ndash 62 jaune

2) Lrsquoutilisation de lrsquoun des indicateurs coloreacutes est superflue Quel est cet indicateur Expliquer 3) Apregraves deacutetermination du pH de la solution agrave lrsquoaide drsquoun pH-megravetre on calcule la valeur de la concentration en ions hydroxyde On trouve [OH-] = 210-10 molL-1 Quelle est la valeur mesureacutee du pH de la solution (S) Cette valeur est-elle en accord avec le reacutesultat obtenu agrave lrsquoaide des indicateurs coloreacutes

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hp 42

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IA RUFISQUE LYCEE DE KOUNOUNE

DEVOIR Ndeg1 DE

SCIENCES PHYSIQUES

Classe 2nde S 20152016

Dureacutee 2 heures

Prof MDiagne

Email diagnensisyahoofr

Exercice1 (6pts)

1) On reacutealise la synthegravese de lrsquoeau en introduisant 20g drsquohydrogegravene et 200g drsquooxygegravene apregraves

jaillissement de lrsquoeacutetincelle et refroidissement

c) Quelles sont la nature et la masse du gaz restant (2pts) d) Quelle est la masse drsquoeau obtenue (1pt)

2) a) Calculer le volume drsquohydrogegravene neacutecessaire pour faire disparaicirctre 200ml drsquooxygegravene (1pt)

b) Si le meacutelange srsquoeffectue dans les proportions ougrave VH=2VO exprimer le volume du meacutelange gazeux

en fonction du volume de dihydrogegravene (1pt)

c) calculer le volume de ce meacutelange gazeux (1pt)

Exercice2 (8pts)

Lrsquoenregistrement 1 ci-dessous repreacutesente dans le reacutefeacuterentiel terrestre les positions Ei drsquoun enfant en

rollers sur un tremplin Ces positions sont inscrites agrave intervalles de temps eacutegaux = 020 s agrave lrsquoeacutechelle 120783

120784

1- Sans effectuer de calculs quel est le qualificatif (rectiligne circulaire ou curviligne) que lrsquoon peut attribuer aux diffeacuterentes portions de trajectoire prise successivement par le mobile Justifier la reacuteponse (15pt)

2- Entre quels points le mouvement est-il rectiligne uniforme Calculer alors sa vitesse Repreacutesenter le

vecteur vitesse instantaneacute en 119959ሬሬԦ120783120782 en E10 (25pt= 05 +1+1) 3- Calculer sa vitesse moyenne entre E0 et E6 (1pt) 4- Deacuteterminer les valeurs de 119959120785 et 119959120783120790 vitesses instantaneacutees du point E aux instants t3 et t18 Repreacutesenter

les vecteurs vitesse 119959ሬሬԦ120785 et 119959ሬሬԦ120783120790 (3pts)

NB Repreacutesenter ces vecteurs vitesse en utilisant comme eacutechelle 1 cm 2 ms-1

Exercice3 (6pts)

Un disque horizontal tourne autour drsquoun axe vertical ∆ passant par son centre O Une petite lampe dont

le filament est quasi ponctuel est fixeacute sur le disque agrave la distance d=25cm du centre Elle eacutemet des

eacuteclairs tregraves brefs seacutepareacutes par des intervalles de temps eacutegaux τ =002s La figure suivante

(lrsquoenregistrement 2) reproduit la photographie des positions successives L1 L 2 helliphellip de la lampe au cours

de son mouvement agrave lrsquoeacutechelle120783

120783120782

1) Quelle est la nature du mouvement de la lampe (05pt) 2) Deacutefinir la peacuteriode et la freacutequence (1pt) 3) Calculer la peacuteriode la freacutequence et la vitesse angulaire de rotation du disque (15pt) 4) Quelle est la vitesse de la lampe (1pt)

5) Dessiner le vecteur vitesse de la lampe aux points L1 L5 et L8 en prenant pour eacutechelle 1cm rarr 1ms (15pt) Le vecteur vitesse est-il constant au cours du mouvement (05pt)

hp 43

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Document agrave rendre avec la copie

Classe 2nde S

Preacutenom(s) Nom

Lrsquoenregistrement 1

Lrsquoenregistrement 2

hp 44

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LYCEE TAMBA COMMUNE Anneacutee scolaire 2011-2012 Classes 2nde SA 2nde SB et 2nde SC Prof MDIAGNE-MCOULIBALY

DEVOIR DE SCIENCES PHYSIQUES NdegI IDU PREMIER SEMESTRE

Exercice1 1-1 Donner la structure eacutelectronique la formule eacutelectronique et le scheacutema de Lewis

des eacuteleacutements suivants F(Z=9) Na(Z=11) Mg(Z=12) Ca (Z=20) 1-2 A quel groupe et agrave quelle peacuteriode du tableau de classification appartient chaque eacuteleacutement

1-3 Quels ions ont ndashils tendance agrave donner Exercice2

Soit 119927120783120787120785120785 un noyau de lrsquoatome de phosphore

2-1 Deacuteterminer le nombre de protons de neutrons et drsquoeacutelectrons de lrsquoatome

2-2 Calculer la masse du noyau et celle de lrsquoatome Faire la comparaison 2-3 Quelle est la charge de lrsquoatome 2-4 Quelle est la charge du noyau

2-5 Donner la formule eacutelectronique du phosphore son scheacutema de Lewis et sa place dans le tableau de classification peacuteriodique

Donneacutees mpasympmnasymp167 10-27kg=1u meacute=91 10-31kg e=charge eacuteleacutementaire=1610-

19C Exercice3

Une bille de poids P = 50N est maintenue en eacutequilibre le long drsquoun plan inclineacute drsquoun angle α = 30deg par rapport agrave lrsquohorizontal agrave lrsquoaide drsquoun fil (voir figure)

3-1 Faire le bilan des forces qui srsquoexercent sur la bille

3-2 Repreacutesenter ces forces sans tenir compte de lrsquoordre de

Grandeur On preacutecisera si la force consideacutereacutee est une

force de contact ou agrave distance

3-3 En choisissant un repegravere orthonormeacute dont lrsquoaxe xrsquox est

parallegravele au plan inclineacute et orienteacute vers le haut et un axe yrsquoy orienteacute aussi vers le haut deacuteterminer les coordonneacutees

de chaque force dans ce repegravere

3-4 Sachant que la somme vectorielle de ces forces est nulle Calculer alors lrsquointensiteacute de

la tension du fil et de la reacuteaction du plan

hp 45

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3-5 Quelles sont les caracteacuteristiques de la force exerceacutee par la bille sur le plan inclineacute

Repreacutesenter cette force sur un autre scheacutema Exercice4

Dans le repegravere (O119946Ԧ119947Ԧ) sont repreacutesenteacutees des forces 119917ሬሬԦ1 119917ሬሬԦ2et 119917ሬሬԦ 3 avec F1=10N F2=15N

et F3=20N 4-1 Deacuteterminer les coordonneacutees de chaque force

4-2 En deacuteduire les coordonneacutees de 119917ሬሬԦ reacutesultante des trois forces On donne 120630=30deg y

119917ሬሬԦ2 120630 119946Ԧ

xrsquo 119947Ԧ 119917ሬሬԦ1 x

119917ሬሬԦ 3

Complexe Islamique Daroul Imane 20162017 Dureacutee 3H

Prof MDiagne

2nde S

COMPOSITION DE SCIENCES PHYSIQUES DU 1ER SEMESTRE CHIMIE (8points)

Exercice1 (5pts) Donneeacute mpasymp 119950n= 16710-27kg meacute=9110-31kg

Soit deux espegraveces chimiques repreacutesenteacutees par 119935119937120783119912120783

1 et 119935119937120784119912120784

2

1- La charge eacutelectrique du noyau X1 est eacutegale agrave 19210-18C 11 Deacuteterminer la valeur du numeacutero atomique Z1 de lrsquoespegravece X1

12 La masse du noyau de X1 est eacutegale agrave 400810-26kg Deacuteterminer le nombre de masse de A1 de lrsquoespegravece X1 En deacuteduire le nombre de neutrons N1 qursquoil contient

2- Sachant que X2 est isotope de X1 et que le nombre de neutron N2 de lrsquoespegravece X2 est tel que N2=N1 +2 Exprimer le nombre de masse A2 en fonction de N1 et de Z1 puis calculer A2

3- Etablir la formule eacutelectronique de lrsquoeacuteleacutement X2 dans quelle peacuteriode et dans quelle colonne de la classification se trouve lrsquoeacuteleacutement correspondant identifier lrsquoeacuteleacutement par

son symbole et son nom Exercice2 (3pts)

1) Ecrire les formules de Lewis des atomes suivants hydrogegravene (Z=1) carbone(Z=6)

oxygegravene(Z=8) chlore(Z=17) et soufre(Z=16) 2) Ecrire les formules de Lewis puis les formules deacuteveloppeacutees des composeacutes suivants

H2O2 H2SO4 H2CO3 PCl3 C3H6 3) Compleacuteter le tableau suivant

Nom du composeacute Formule ionique Formule statistique

Carbonate de helliphelliphellip (2Li+ + 119914119926120785120784minus)

Sulfate drsquoammonium

Phosphate de helliphelliphellip Ca3(PO4)2

( Al3+ + 3Cl-)

Oxyde de magneacutesium

Physique (12points)

hp 46

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Exercice1 (4 pts) Un solide (S) de poids P=5N accrocheacute comprime un ressort de raideur k=100Nm

repose sans frottement sur une table inclineacute drsquoun angle 120514 =30deg par rapport agrave lrsquohorizontale La direction du ressort du ressort est parallegravele au plan inclineacute

1) Repreacutesenter les forces suivantes (15pt)

a) La reacuteaction 119825ሬሬԦ que la table exerce sur lrsquoobjet

b) La tension 119827ሬሬԦ que le ressort exerce sur lrsquoobjet

c) Le poids 119823ሬሬԦ que la terre exerce sur lrsquoobjet

2) Sachant que 119823ሬሬԦ + 119827ሬሬԦ + 119825ሬሬԦ =119822ሬሬԦ deacuteterminer les intensiteacutes de 119827ሬሬԦ et de 119825ሬሬԦ (2 pts) 3) En deacuteduire lrsquoallongement x du ressort (05 pt)

Exercice 2(4pts)

On eacutetalonne un ressort agrave lrsquoaide de diffeacuterentes masses marqueacutees On note l O la longueur agrave vide du ressort On dresse le tableau ci-dessous m(g) 150 300 550 700 900

l (cm) 12 20 32 42 52

1) Repreacutesenter la courbe P=f(l) en prenant g=10Nkg (1pt)

Echelle En abscisse 1cm pour l =4cm En ordonneacutee 1cm pour 05N 2) En deacuteduire une relation entre P et l (1pt)

3) Deacuteterminer la longueur agrave vide du ressort et sa constante de raideur k (1pt) 4) Quelle doit ecirctre la longueur du ressort pour une masse m=490g en deacuteduire

lrsquoallongement correspondant (1pt)

Exercice 3(4pts) Une table agrave coussin drsquoair permet drsquoeacutetudier le mouvement drsquoun solide

On a repreacutesenteacute ci-dessous les traceacutes donneacutes par deux solides A et B en mouvement sur la table La dureacutee seacuteparant deux points conseacutecutifs est de 10ms

Voici agrave lrsquoeacutechelle 120783

120783120782 la repreacutesentation des enregistrements

1) Indiquer pour chaque essai la nature du mouvement du solide Justifier (1pt) 2) Calculer la vitesse du solide A en ms arrondi agrave 001pregraves (1pt) 3) Le solide B se deacuteplace de B0 agrave B5

a) Calculer la vitesse moyenne entre B2 et B3 (1pt) b) Deacuteterminer les caracteacuteristiques du vecteur vitesse instantaneacutee du solide B au point B4

(1pt)

hp 47

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Fin de sujet

Complexe islamique Daroul Imane Anneacutee Scolaire 2016 - 2017

MDIAGNE 120784119951119941 119930

DEVOIR 1 DE SCIENCES PHYSIQUES ( SEMESTRE 2 02 HEURES)

EXERCICE 1 (5points)

On dispose drsquoune masse de 258g de fer que lrsquoon fait brucircler dans un flacon de dioxygegravene dont le volume

est 500cm3 Il se forme alors de lrsquooxyde magneacutetique de fer( Fe3O4 )

La masse volumique du dioxygegravene est eacutegale agrave 12gL-1 dans les conditions de lrsquoexpeacuterience

1- Ecrire lrsquoeacutequation-bilan de la reacuteaction

2- Dresser le tableau drsquoavancement permettant drsquoeacutetudier la transformation

3- Deacuteterminer lrsquoavancement maximale xmax Quel est reacuteactif utiliseacute en deacutefaut

4- Calculer la masse de lrsquooxyde magneacutetique de fer formeacutee

5- Quelle est la masse restante du reacuteactif en excegraves

6- En reacutealiteacute il se forme une masse m2=2g de lrsquooxyde magneacutetique de fer Calculer le rendement η de

cette reacuteaction M(Fe)=56gmol-1

Exercice2 (3points)

Equilibrer les eacutequations suivantes

a) NH3 + O2 rarr NO + H2O

b) CO + Fe3O4 rarr CO2 + Fe

c) Fe + H3O+ Fe2+ + H2 + H2O

hp 48

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d) CnH2n + O2 rarr CO2 + H2O

Exercice3 (6points)

Une tension parallegravele au plan inclineacute est appliqueacutee en

A sur la circonfeacuterence dun disque de masse M = 4 kg

et de rayon R = 10 cm Si le disque roule sans glisser

autour de I (point de contact entre le plan inclineacute et le

disque)

1- En appliquant le theacuteoregraveme des moments quelle

doit ecirctre la valeur de la tension dans la corde

on donne g=10Nkg

2- Donner les caracteacuteristiques de 119929ሬሬԦ au point I

Exercice4 (6points)

Une poutre OC de poids P=100 N et de longueur L

supporte une charge de Prsquo=300 N agrave son extreacutemiteacute droite

en C Un cacircble AB relieacute agrave un mur maintient la poutre en

eacutequilibre

(a) En appliquant le theacuteoregraveme des moments quelle doit

ecirctre la tension dans le cacircble (axe est en O)

(b) Quelles sont les composantes (horizontale et verticale) de la force exerceacutee par le mur sur la

poutre

PRENOM NOM COMPLEXE ISLAMIQUE DAROUL IMANE CLASSE 2S

Juillet 2017 Dureacutee 3 h 30 Prof MDiagne

C O M P O S I T I O N N deg 2 d e S P

TOUT DOCUMENT INTERDIT Lrsquousage de calculatrices scientifiques agrave meacutemoire est autoriseacute

Les reacutesultats numeacuteriques doivent ecirctre preacuteceacutedeacutes drsquoun calcul litteacuteral La preacutesentation et la reacutedaction font partie du sujet et interviennent dans la notation

CHIMIE

Exercice 1 sur 4 points On reacutealise un meacutelange drsquooxyde de fer Fe2O3 et de poudre drsquoaluminium puis on deacuteclenche la reacuteaction on obtient du fer Fe et de lrsquooxyde drsquoaluminium Al2O3

1 Ecrire et eacutequilibrer lrsquoeacutequation bilan de la reacuteaction (05 point) 2 Quelles masses drsquooxyde de fer et drsquoaluminium pris en proportions stœchiomeacutetriques faut-il meacutelanger pour obtenir 196 g de fer (1 point) 3 On fait reacuteagir 200 g drsquooxyde de fer et 85 g drsquoaluminium 31 Quel est le reacuteactif limitant Justifier (1 point) 32 Calculer les masses des produits formeacutes et du reacuteactif restant (15 point) Donneacutees Masses molaires atomiques en gmol Fe 56 O 16 Al 27 Exercice 2 sur 4 points

hp 49

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Une solution A de volume VA=05L contient 012 mol de nitrate de sodium (NaNO3)Une solution B de volume VB=15L a eacuteteacute obtenue par dissolution dans lrsquoeau de 492 g de nitrate de calcium solide ionique de formule Ca(NO3)2 1 Calculer la concentration molaire de la solution A (05 point) 2 Calculer la concentration molaire de la solution B (05 point) 3 Ecrire les diffeacuterentes eacutequations de dissolution (1 point) 4 On meacutelange dans une fiole jaugeacutee 10cm3 de la solution A et 20cm3 de la solution B et on complegravete avec de lrsquoeau jusqursquoagrave ce que le volume total soit de 100cm3

41 Calculer la concentration molaire de chacun des ions preacutesents dans le meacutelange (15 point) 42 Veacuterifier la neutraliteacute eacutelectrique du meacutelange (05 point) Donneacutees Masses molaires atomiques en gmol Na 23 O 16 S 32 Ca 40 N 14

PHYSIQUE Exercice 1 sur 35 points Une tige homogegravene OA de masse m=100g de longueur l peux tourner dans un plan vertical autour drsquoun axe

horizontal (∆) passant par O un fil accrocheacute en un point B tel que BA = 120783

120785 OA exerce sur la tige une tension T

horizontale lrsquoeacutequilibre la tige forme un angle α=45deg avec la verticale

1 Repreacutesenter toutes les forces qui srsquoexercent sur la tige (075 points) 2 Calculer la tension du fil (15 points) 3 Deacuteterminer les caracteacuteristiques de la reacuteaction de lrsquoaxe en O sur la tige (125 points)

Exercice 2 sur 3 points On considegravere le circuit eacutelectrique ci-dessous On donne I = 15 A I1= 05 A I3 = 04 A et I5 = 06 A

11 Deacuteterminer les intensiteacutes I2 I4 I6 I7 I8 (125 points) 12 Quel est le nombre drsquoeacutelectrons fourni par le geacuteneacuterateur en une seconde (025 point) 2 On place un ampegraveremegravetre dans le circuit pour mesurer lrsquointensiteacute du courant principal I Sachant que lrsquoampegraveremegravetre

de classe 15 comportent 150 divisions et possegravede les calibres suivants 05A 1A 2A et 5A 21 Quel est le calibre le mieux adapteacute pour la mesure de lrsquointensiteacute du courant principal Justifier(05 point) 22 Trouver la lecture correspondante (05 point) 23 Calculer lrsquoincertitude absolue ΔI et lrsquoincertitude relative (05 point)

Exercice 3 sur 55 points Partie A

hp 50

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Dans une partie de circuit repreacutesenteacute ci-dessous on a mesureacute les tensions suivantes UAB = 20 V UAC = 60 V UAE = 48 V et UAD = 80 V 1 Preacuteciser sur le scheacutema le branchement et les bornes du voltmegravetre pour mesure la tension UAC 2 Le multimegravetre utiliseacute possegravede plusieurs calibre 1 000 V 200 V 20 V 2 V et 200 mV Quel est le calibre le mieux adapteacute agrave la mesure de UAC 3 Repreacutesenter les flegraveches correspondant aux tensions UAC et UAE 4 Calculer la valeur des tensions UBC UBE UDE UCD et UEC Partie B

1- Un geacuteneacuterateur est relieacute agrave la voie A de lrsquooscilloscope On visualise quelques oscillogrammes (voir ci-dessous) Faire correspondre le nom du geacuteneacuterateur utiliseacute (pile geacuteneacuterateur de tension sinusoiumldale geacuteneacuterateur de tension alternative)

2- Pour chaque oscillogramme deacuteterminer la valeur de la tension maximale du geacuteneacuterateur 3- Pour chaque oscillogramme donner la peacuteriode T apregraves lrsquoavoir deacutefinie et calculer la freacutequence

hp 51

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