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    Devoir III 2nde S LANL 14-15

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    IA LOUGA /LYCEE ALBOURY NDIAYE LINGUERE SECONDE S ANNEE SCOLAIRE : 2014-2015

    DEVOIR N°I DE SCIENCES PHYSIQUES/SECOND SEMESTRE


    (Durée : 03H)

    Masses molaires atomiques en g/mol : M(C)= 12 ; M(H)= 1 ; M(O)= 16 ; M(S)= 32.


    Constante des gaz parfaits : R= 8,31 S.I ; 1atm= 1,013.105Pa ; ρeau= 1kg/L ; ρair= 1,29g/L.
    EXERCICE 1 (05 points)
    1.1 Equilibrer les équations suivantes : (0,5x6 pts)
    1.a- O2 + HCℓ H20 + Cℓ2
    1.b- AℓO3 + C + Cℓ2 AℓCℓ3 + CO
    1.c- Fe + H2O Fe3O4 + H2
    1.d- C3H5N3O9 CO2 + H2O + N2.
    1.e- CnH2nO2 + O2 CO2 + H2O
    1.f- (Fe3+ + 3Cℓ-) + H2S (Fe2+ + 2Cℓ-) + S + HCℓ.
    1.2 Ecrire les équations-bilan des réactions décrites ci-dessus : (0,5x4 pts)
    2.a- On obtient du dioxygène lorsque l’oxylithe (Na2O2) est attaqué par l’eau. Il se forme en
    plus de l’hydroxyde sodium (Na+, OH-).
    2.b- On obtient du dihydrogène et du dioxygène lors de l’électrolyse de l’eau.
    2.c- La décomposition de l’éthanol (C2H6O) en présence d’un catalyseur permet de préparer
    l’éthène (C2H4) par élimination d’eau (déshydratation).
    2.d- Une des étapes de la métallurgie du cuivre consiste à faire réagir l’oxyde Cu2O sur le
    sulfure Cu2S. On obtient du cuivre métal et du dioxyde de soufre SO2.
    EXERCICE 2 (04 points)
    Dans les conditions ordinaires de température et de pression (20°C sous pression 1atm), on fait
    réagir 500mL de sulfure d’hydrogène H2S et 500mL de dioxyde de soufre SO2. Il se forme alors
    du soufre et de l’eau. Les deux réactifs sont gazeux.
    2.1 Montrer que dans les conditions ordinaires de température et pression le volume molaire
    vaut Vm= 24,0. L/mol. (0,5 pt)
    2.2 Ecrire l’équation-bilan de la réaction qui se produit. (0,5 pt)
    2.3 Calculer les quantités initiales des réactifs. En déduire le réactif limitant. (01 pt)
    2.4 Déterminer le volume restant du réactif en excès. (0,75 pt)
    2.5 Déterminer la masse de soufre qui doit, théoriquement, se former. (0,75 pt)
    2.6 En réalité, cette réaction a un rendement de 90%. Calculer alors la masse de soufre obtenu.
    (0,5 pt)
    EXERCICE 3 (05 points)
    Une sphère homogène de rayon r= 12 cm et de masse m = 2,5 Kg est
    maintenue le long d’un mur parfaitement lisse ; par un fil AB de
    longueur L = 40 cm et de masse négligeable (voir figure 1).
    3.1- Déterminer la masse volumique de la sphère. En déduire sa
    densité. (01 pt)
    3.2- Montrer par le calcul que l’angle β que fait le fil avec le mur
    vaut 13,3°. (0,5pt)
    3.3- Faire le bilan des forces extérieures à la sphère et les
    représenter qualitativement. (01 pt)
    3.4- Enoncer et écrire la condition d’équilibre de la sphère. (0,75 pt)
    3.5- Déterminer l’intensité de chacune des forces. (02 pts)
    N.B- On rappelle que le volume V d’une sphère de rayon r est donné
    par la formule V= r 3. figure 1
    EXERCICE 4 (06 points)
    Un solide (S) de poids P glisse sur un support oblique AB ( figure 2 ). La partie AC de ce plan est
    rugueuse et la partie CB lisse.
    4.1-Le solide S s’arrête entre A et C.
    4.1.a- Représenter les forces qui s’exercent
    sur le solide (S). (0,5 pt)
    4.1.b- Exprimer les composantes
    tangentielle f et normale Rn de la réaction
    du plan AC en fonction de P et α. (01,5 pts)
    4.2- On déplace le solide S et on le pose sur le
    plan CB au-delà du point C (figure 2). Il
    glisse puis se met en contact avec un ressort
    de constante de raideur k= 50N/m. Le solide
    S’ s’immobilise alors quand le ressort est figure 2
    comprimé d’une quantité x= 8 cm.
    4.2.a- Représenter les forces s’exerçant sur le solide S dans ce nouvel état d’équilibre. (0,5 pt)
    4.2.b- Exprimer l’intensité de la force exercée par le ressort sur S en fonction de P et α. (01,5pt)
    4.2.c- Considérant les résultats des questions 4.1.b) et 4.2.b), exprimer l’intensité f des forces
    de frottement du plan AC en fonction de x et de k. (0,5 pt)
    4.2.d- Calculer dans l’ordre f, Rn , la réaction R du plan AC. En déduire la masse m du solide
    S. (01,5 pt)
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