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Notre passion, faire briller ! M.

YABRE
2023-2024 Contact : 54 01 38 38/ 73 35 73 13
Lieu : KOTYB – Wendmanégré II – oisillons Date : 2023-2024

SUJET TYPE BAC DE PHYSIQUE – CHIMIE

SUJET N°1
CHIMIE
Exercice 1 (4points)
On se propose de déterminer à partir de deux solutions différentes, le pKa du couple acide
méthanoïque/ion méthanoate. On dispose pour cela d’une solution aqueuse d’acide méthanoïque et
d’une solution de méthanoate de sodium.
[𝐻𝐶𝑂𝑂− ]
1) Le pH de la solution aqueuse d’acide méthanoïque est égal à 2,9. Pour cette solution, le rapport [𝐻𝐶𝑂𝑂𝐻]
vaut 0,125.
a) Ecrire l’équation bilan de la réaction de l’acide méthanoïque avec l’eau.
b) Calculer le pKa du couple acide méthanoïque/ion méthanoate. La valeur trouvée sera notée pKa1 :
2) Le pH de la solution aqueuse de méthanoate de sodium de concentration C2= 10-2mol/L est égal à 7,9.
a) Ecrire l’équation bilan de la réaction de l’ion méthanoate avec l’eau.
b) Faire l’inventaire des espèces chimiques présentes dans la solution aqueuse de méthanoate de sodium.
3) Calculer :
a) Les concentrations molaires de toutes les espèces chimiques en solution.
b) Le pKa du couple acide méthanoïque/ion méthanoate. On notera pKa2 la valeur trouvée.
c) Comparer pka1 et pka2
4) Le pKa du couple acide méthanoïque/ion méthanoate est égal à 3,8. On désire préparer 350 mL d’une
solution S de pH= 3,8. Pour cela, on dispose de deux solutions de concentrations différentes :
. S1 : solution aqueuse d’acide méthanoïque de concentration C1= 2.10-2 mol. L-1.
. S2 : solution aqueuse de méthanoate de sodium de concentration
C2 = 5.10-5mol.L-1.
a) Proposer un mode opératoire permettant de préparer la solution S.
b) Calculer les volumes des solutions utilisées.
c) Donner les propriétés de la solution S.
d)
Exercice 2 (4points)
L’odeur de la banane est due à un composé organique C. L’analyse de ce composé a permis d’établir sa
formule brute qui est C6H12O2. Afin de déterminer la formule semi-développée de ce composé, on réalise
les expériences suivantes :
1) L’hydrolyse de C donne un acide carboxylique A et un alcool B. l’acide carboxylique réagit avec le penta-
chlorure de phosphore (PCL5) pour donner un composé X. Le composé X obtenue est un composé
organique à chaine carbonée saturée non ramifiée dont la masse molaire est égal à 92,5g/mol.
a) Préciser les fonctions chimiques de C et X.
b) Soit n, le nombre d’atomes de carbone contenus dans X.
B1) exprimer en fonction de n, la formule générale du compose X.
B2) déterminer la formule semi – développée de X et donner son nom.
c) En déduire la formules semi – développée et le nom du composé A.
d) Ecrire l’équation – bilan de la réaction entre A et le penta-chlorure de phosphore.
2) L’alcool B est un alcool non ramifié. Il est oxydé par une solution acidifiée de permanganate de
potassium. Il se forme un composé organique E qui donne un précipité jaune avec la 2,4 –
dinitrophénylhydrazine et qui réagit avec la liqueur de Fehling
a) Préciser la fonction chimique de E
b) Donner :
• La formule semi -développée et le nom de B.
• La formule semi - développée et le nom de E.
• La formule semi - développée et le nom de C.

« Les plus grands succès demandent d’énormes sacrifices »


c) Ecrire l’équation – bilan de la réaction entre B et le permanganate de potassium en milieu acide.
3)
a) Ecrire l’équation – bilan de la réaction d’hydrolyse de C.
b) Donner les caractéristiques de cette réaction.
Donne : M(C)=12g/mol ; M (0) = 16g/mol ; M(H)=1g/mol ; M(Cl) =35,5g/mol.
PHYSIQUE

Exercice 1 ( 3points)

Un ressort, à spires non jointives et de masse négligeable, est fixé par l'une de ses
extrémités en A. (Voir figure).

La constante de raideur du ressort est k = 20 N.m-1

On accroche à l'autre extrémité du ressort, un solide S de masse m=200 g qui peut


se déplacer sans frottement le long de (AO) sur une table horizontale.

1) Le solide S étant en équilibre en O, on comprime le ressort suivant son axe dans


le sens opposé à 𝑖⃗ puis on lâche S sans vitesse initiale. Le solide passe en O avec
une vitesse 𝑉⃗⃗0 de norme 𝑉0 =0,8 m.s-1 à la date t = 0 s.

a. Calculer le raccourcissement 𝑥0 du ressort.

b. Calculer l'énergie mécanique 𝐸𝑚 du solide.

2) A l’instant où le solide S passe par sa position d'équilibre dans le sens positif, il


se détache du ressort et poursuit son mouvement sur le trajet OB.

L'ensemble des forces de frottement sur OB est équivalent à une force constante
d'intensité 𝑓.

a. Déterminer I' intensité 𝑓 sachant que le solide S arrive en B avec une vitesse de
valeur 𝑉𝐵 =0,4 m.s-1. On donne OB =ℓ= 10 cm.

b. Déterminer la valeur de l’accélération du solide sur le trajet OB.

3)Le solide S quitte la table en B et tombe en chute libre sur le sol au point 𝐹.

a. Etablir les équations horaires du mouvement du solide dans le repère (𝐵 ; 𝑖⃗, ⃗⃗).
𝑗
en déduire l’équation cartésienne de sa trajectoire.

b. Déterminer l’abscisse 𝑥𝐹 du point de chute 𝐹 dans le repère (𝐵 ; 𝑖⃗, ⃗⃗)


𝑗 sachant que
BE=h=1,25m.

Exercice 2 ( 5points)

Un dipôle AD associant en série un conducteur de résistance R= 20 𝛺 et une bobine


d'inductance L et de résistance interne r est alimenté par une tension sinusoïdale

𝑢𝐴𝐷(𝑡) = 𝑢𝐴𝐷 √2 sin(2𝜋𝑓𝑡) avec 𝑓 = 50𝐻𝑧.

« Les plus grands succès demandent d’énormes sacrifices »


Les tensions efficaces mesurées à l'aide d'un voltmètre ont donné les résultats
suivants : 𝑈𝐷𝐵 =50 V, 𝑈𝐴𝐷 =90V, 𝑈𝐴𝐵 = 60 V.

1) Calculer :
a- L’intensité efficace I du courant,
b- L’impédance Zb de la bobine et l’impédance Z du circuit.

2) a-Construire qualitativement le diagramme de Fresnel des tensions.

b- Retrouver par le calcul les valeurs de r et L.

3) Ecrire numériquement les expressions de 𝑖 (𝑡) ; 𝑈𝐵𝐷 (𝑡); 𝑈𝐴𝐵 (𝑡)

4) On ajoute en série avec la bobine précédente, un condensateur de capacité C


réglable. La même tension alternative sinusoïdale est appliquée aux bornes de
l'ensemble. Pour la valeur C’de la capacité l'intensité efficace est maximale.

a- Comment appelle-t-on ce phénomène ?

b-Calculer dans ce cas :

* la capacité C’du condensateur.

*la puissance consommée dans le circuit.

Exercice 3 (4points)
210
On considère le radionucléide suivant polonium 𝑃𝑜 appelé polonium 210.
84
1) a) Que représentent les nombres qui figure à gauche de ce symbole ?

b) Définir et calculer en MeV, l’énergie de liaison du polonium 210.

Données : Mproton = 1.00727 u ; mneuton 1,00866 u:

Mnoyau= 2 10,0857 u ;1u=931,5 MeV/C²


210
2) Le radionucléide 𝑃𝑜 subit une désintégration nucléaire selon l’équation
84
suivante :
210 4 206 0
𝑃𝑜 → He + 𝑃𝑏 + 𝑦
84 2 82 0
a) De quel type de radioactivité s'agit-il ?

b) Cette réaction nucléaire est-elle provoquée ou spontanée ?


0
c) Expliquer l’émission du photon 𝑦 dans cette réaction nucléaire.
0
d) Calculer en MeV, l'énergie libérée lors de cette désintégration nucléaire.

« Les plus grands succès demandent d’énormes sacrifices »


3)La demi-vie du polonium est T =140 jours. On dispose d'une masse mo =2 g de
polonium 210 à la date t= 0

a) Définir la demi-vie.

b) Calculer en Bq, et en curu l’activité Ao de cet échantillon.

c) Au bout de combien de temps l’activité sera réduite au tiers de sa valeur initiale ?

d) Quel sera le volume d'hélium libéré dans les conditions normales de température
et de pression à la date de t=280 jours ?

Données : m(He) = 4,0026 u; mPb) = 206,0782 u ; 1u=931,5 MeV/C² ;


N=602,1023mol-1: Vm= 22,4 L/mol.

« Les plus grands succès demandent d’énormes sacrifices »

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