Cours à domicile 77 916 55 76

Secondes S 2 – S 1 – Année scolaire: 2013 - 2014

Devoir n°1 – Sciences Physiques – 3 heures Exercice n°1: Des solutions aqueuses aux mélanges (5 points)

1. Solution d’ions nickel (II).

On désire fabriquer une solution aqueuse

A

de chlorure de nickel (II), à partir d’un solide ionique contenu dans un flacon étiqueté : «

Nickel (II) chlorure hexahydraté, [NiCl 2 ,6H 2 O], pureté 95 % »

. On prélève :

m 1

= 1,50 g de solide ionique, que l’on dissout dans 100 mL d’eau distillée. 1.1 Écrire l’équation chimique de la réaction de dissolution du chlorure de nickel (II) dans l’eau distillée. 1.2 Déterminer la concentration molaire volumique

[Ni 2+ (aq) ]

des ions nickel (II) présents dans la solution

A

. 1.3 En déduire la concentration molaire volumique solution

A

.

[Cl

−

(aq) ]

des ions chlorure présents dans la

2. Solution d’acide sulfurique.

On veut réaliser une solution aqueuse

B

décimolaire

d’acide sulfurique, à partir d’une solution concentrée contenue dans un flacon étiqueté :

« Acide sulfurique,

d

= 1,84,

% H 2 SO 4

: 80 % en masse,

M H2SO4

= 98,07 g.mol

-1

».

2.1 Montrer que la concentration molaire volumique

C i

de la solution concentrée est de 15 mol.L

-1 2.2 2.3 2.4 Quel volume

V i

de solution concentrée doit-on prélever pour fabriquer :

V B

= 750 mL de solution

B

? Proposer, le mode opératoire de préparation de la solution

B

. Quels sont les ions présents dans la solution

B

? On rappelle que l’acide sulfurique s’ionise dans l’eau selon l'équation : H 2 SO 4 + 2H 2 O ↔ 2H 3 O + + SO 4 2–

3. Mélanges de solutions aqueuses.

3.1 On mélange d’abord :

V A

= 50,0 mL de solution

A

et :

V B

= 25,0 mL de solution diluée

B

décimolaire

. 3.1.1. Faire l’inventaire des ions présents dans ce mélange. 3.2 3.1.2. 3.1.3. Déterminer leurs quantités de matière.

http://physiquechimie.sharepoint.com

On mélange à présent :

V B

= 25,0 mL de solution diluée

B

décimolaire

avec :

V C

= 25,0 mL d’une solution

décimolaire

de sulfure de sodium,

Na 2 S (s)

. Une réaction chimique exothermique se produit. Elle est modélisée par l’équation chimique réduite suivante :

H 2 SO 4 + Na 2 S (S) H 2 S (g)

+ Na 2 SO 4 .

3.2.1. Quel est le réactif limitant ? 3.2.2. Quel volume de sulfure d’hydrogène

H 2 S (g)

est produit, à la température de 19,5°C, sous la pression de 1 018 hPa ?

Données :

Masses molaires atomiques :

Ni

= 58,7 ;

Cl

= 35,5 ;

O

= 16 ;

H

= 1 g.mol

-1 . Constante des gaz parfaits :

R

= 8,31 uSI Masse volumique de l'eau  eau =1000g/L (C) Wahab Diop 2014 Ce document a été téléchargé sur le site: http://physiquechimie.sharepoint.com

Cours à domicile 77 916 55 76

Secondes S 2 – S 1 – Année scolaire: 2013 - 2014

Exercice n°2: Transformation de la matière (3 ponints)

I-

Equilibrer les équations chimiques suivantes : Fe + Cℓ 2 → Fe Cℓ 3 CuO + C → Cu + CO 2

II-

On mélange, à l'état gazeux, un volume V 1 = 0,24 L de dioxyde de soufre (SO 2 ) et un volumeV 2 de sulfure d'hydrogène (H 2 S), il se forme du soufre (S) à l'état solide et de la vapeur d'eau (H 2 O). L'équation de la réaction est SO 2 + 2 H 2 S 3 S + 2 H 2 O 1°) Donner la signification, à l'échelle macroscopique, de cette équation

.

2°) a) Exprimer la quantité de matière initiale n 1 de dioxyde de soufre en fonction de V 1 et V m . b) Vérifier que n 1 = 0,01 mol. 3°) Sachant que la quantité de matière initiale de sulfure d'hydrogène est n 2 = 0,03 mol, montrer que le dioxyde de soufre (SO b) Déduire la masse m s 2 ) est le réactif limitant. 4°) a) Déterminer la quantité de matière de soufre formé. du soufre formé. On donne : Le volume molaire des gaz dans les conditions de l'expérience : V m = 24 L.mol

-1 La masse molaire atomique du soufre : M S = 32 g.mol

-1 .

Exercice n°3: Equilibre de solides (5 points)

On donne : - On donne :

g

= 10 N.Kg

-1, m = 0,4Kg, k= 200N.m

-1 , α = 30° et β = 60° . Soit le système constitué : d’un solide S, de masse est m maintenu en équilibre sur un plan incliné par l’intermédiaire d’un ressort de raideur k, d’un fil est de masse négligeable reliant l’extrémité supérieure du ressort à l’extrémité A d’une barre homogène de masse M. Le fil passe par la gorge d’une poulie à axe fixe. La barre AB peut tourner autour de l’axe passant par B et perpendiculaire au plan de la figure. Le système est représenté sur la figure de la page annexe à remettre avec la copie.

A- Etude de la condition d’équilibre du solide S :

1) Cas où le contact solide-plan est sans frottement : a) Représenter, sans échelle les forces appliquées à S. b) Par projection de la condition d’équilibre de S sur le système d’axes (Gx ,Gy), exprimer les valeurs de la tension du fil et de la réaction du plan en fonction de a, m et g c) Calculer leurs valeurs puis en déduire l’allongement x 0 du ressort. 2) Cas où le contact solide-plan est avec frottement :

http://physiquechimie.sharepoint.com

n’est que x 0 ’= 8 cm. (On se placera jusqu’à la fin de l’exercice dans le cas où le contact solide-plan est sans frottement)

B- Etude de la condition d’équilibre de la poulie :

1) Rappeler le rôle d’une poulie à axe fixe. 2)

1)

par le fil sur la barre.

C- Etude de la condition d’équilibre de la barre :

Représenter sur le schéma, sans échelle les forces appliquées à la barre.

2)

En déduire la valeur de la tension

T

' exercée Par application du théorème des moments à la barre :

a) b) c)

Déterminer la valeur du poids

P

' de la barre. Calculer la valeur de la réaction

R

' de l’axe sur la barre. En déduire la valeur de l’angle  que fait la réaction R' avec la verticale (C) Wahab Diop 2014 Ce document a été téléchargé sur le site: http://physiquechimie.sharepoint.com

Cours à domicile 77 916 55 76

Secondes S 2 – S 1 – Année scolaire: 2013 - 2014

Exercice n°4: Intensité et tension électrique (5 points)

Considérons le montage schématisé ci-contre, constitué d’un générateur et de cinq récepteurs. On donne U 1) 2) 3) AD = 6V ; U AB = 2,5V ; U CD = 3,0V. Flécher les tensions nommées ci-dessus. Faire figurer sur le schéma l’appareil qui a permis de mesurer U AB . Quelle est la valeur de U BA ? Flécher puis calculer les tensions U BD , U AC , + A 4) 5) U BC . Des points B et C, quel est celui de potentiel le plus élevé ? Justifier. En déduire le sens du courant dans la branche BC. B D On donne les intensités des courants dans les branches AB (I 1 = 0,6 A) et BC (I 2 = 0,2 A). En déduire l’intensité du courant I 3 dans la branche BD. C 6) a) b) si on relie A et B par un fil ? si on effectue une coupure de la branche AB ?

Bonne chance & bonnes vacances

(C) Wahab Diop 2014 Ce document a été téléchargé sur le site: http://physiquechimie.sharepoint.com