Contrôle 1 Terminal PC Biof - Chimie et Physique - www.pc1.ma PDF

:::3&0$ CHIMIE (7pts) Action du détartrant sur le tartre On cherche à déterminer le temps nécessaire à un détartrage efficace, en étudiant la cinétique d'une transformation réalisée au laboratoire. Le tartre est essentiellement constitué d'un dépôt de carbonate...

:::3&0$ CHIMIE (7pts) Action du détartrant sur le tartre On cherche à déterminer le temps nécessaire à un détartrage efficace, en étudiant la cinétique d'une transformation réalisée au laboratoire. Le tartre est essentiellement constitué d'un dépôt de carbonate de calcium CaCO3 Lors du détartrage, l'acide lactique noté (AH) réagit sur le carbonate de clacium suivant la réaction d'équation : CaCO3(s) + 2AHaq CO2(g) + Ca2+aq + 2A-aq + H2O(l) Dans un ballon on verse un volume V' = 10,0 mL de la solution diluée de détartrant précédemment dosée. On introduit rapidement une masse m = 0,20 g de carbonate de calcium. On ferme hermétiquement le ballon avec un bouchon muni d'un tube à dégagement relié à un capteur de pression. Ce capteur mesure la surpression due au dégagement de dioxyde de carbone à la température constante T = 298 K. Cette surpression est équivalente à la pression du dioxyde de carbone seul dans le ballon. Le tableau suivant donne quelques valeurs de la pression du dioxyde de carbone au cours du temps. A chaque instant l'avancement x de la réaction est égal à la quantité de matière n(CO2) de dioxyde de carbone formé. Un logiciel permet de calculer ses valeurs. Données :  loi des gaz parfaits : P.V = n.R.T ; on rappelle que dans cette expression, la pression P est en pascals (Pa), le volume V en mètres cubes (m3), la quantité de matière n en moles (mol) et la température T en kelvins (K) ;  température lors de l’expérience : T = 298 K ;  constante des gaz parfaits : R = 8,314 SI ;  volume occupé par le dioxyde de carbone à l’état final : Vg = 310 mL ; 1 dx  vitesse volumique de réaction : v  ' (t ) V dt. Questions 1-Dressez le tableau d’avancement et donner l'expression de l'avancement x en fonction de la pression du dioxyde de carbone et du volume Vg. (1,5pt) 2-On donne la courbe représentant l'évolution de l'avancement (figure. 1) au cours du temps, déterminer la valeur de l’avancement maximal Xmax graphiquement. (0,5pt) 3-Calculer la valeur de l'avancement Xmax à l'état final, cette valeur est en accord avec la valeur trouvée en Q.2 (1pt) 4- Déterminer graphiquement le temps de demi-réaction t1/2. La méthode doit apparaître sur la figure 1 (recopier le sur votre copie sans tenir compte des échelles) (0,75pt) 5- Comment évolue la vitesse volumique de réaction au cours du temps ? Justifier qualitativement votre réponse à l’aide de la figure 1 (0,75pt) Vg dPCO2 6- montrer que la vitesse volumique s’écrit sous la forme : v(t )  ' (t ) (0,75pt) V RT dt 7- calculer v(0) (0,75pt) 8- Lors du détartrage d’une cafetière, le mode d’emploi proposé conduit à utiliser une solution un peu plus concentrée en acide lactique et à chauffer cette solution. Quelle est en effet la conséquence sur la durée de détartrage ? (1pt) PHYSIQUE 1 : ONDES SONORES GÉNÉRÉES PAR UN VENTILATEUR Un ventilateur est constitué de six pales régulièrement disposées qui tournent à la fréquence f. On place, devant ce ventilateur, un micro sensible à la valeur de la pression de l'air. Le passage d'une pale devant le micro provoque une perturbation sinusoïdale de la pression, le maximum étant atteint lorsqu'une pale est devant le micro, et il se forme une onde sonore. On enregistre le signal du micro avec un oscilloscope. Le signal obtenu est représenté sur la figure ci-contre. Base de temps : 20 ms / div. 1. Quelle est la nature de l’onde sonore ? (0,5pt) 2. Déterminer la fréquence ν du son émis par le ventilateur. (0,5pt) 3. En déduire la fréquence f de rotation du ventilateur. (0,25pt) 4. La célérité du son dans l'air est : v = 340 m.s-1. Calculer la valeur de la longueur d'onde de l'onde sonore générée (0,5pt) 5- Le ventilateur est placé face à un mur. La distance entre le ventilateur et le mur est notée D. 5.1. Donner une condition sur D pour que l'amplitude de l'onde soit maximale au niveau du mur et au niveau du ventilateur au même instant. (0,5pt) 5.2. Proposer deux valeurs numériques pour la distance D. (0,5pt) 5.3. Quel phénomène physique peut se produire lorsque l’onde sonore passe par l’entrebâillement d’une porte située à la distance D du ventilateur ? (0,75pt) 5.4. Quelle doit être la valeur de l’entrebâillement de la porte pour que ce phénomène soit sensible ? (0,75pt) PHYSIQUE 2 : DIFFRACTION ET DISPERSION  Partie 1 : diffraction de la lumière On place perpendiculairement au faisceau lumineux de couleur rouge, émise par un laser, de longueur d'onde dans le vide  = 633 nm et à quelques centimètres du laser, une fente fine et horizontale de largeur a. Un écran situé à une distance D de la fente, montre des taches lumineuses réparties sur une ligne verticale. La tache centrale plus lumineuse que les autres, est la plus large 1.1. Quel phénomène subit la lumière émise par le laser dans cette expérience ? Que peut-on en conclure par analogie avec les ondes mécaniques ? (1pt) 1.2. L'angle (de la figure 1) est donné par la relation: =  / a 1.2.1. Que représente cet angle ? (0,5pt) 1.2.2. Préciser les unités de chaque terme intervenant dans cette relation. (0,75pt) 1.2.3. Comment évolue la largeur de la tache centrale lorsqu'on réduit la largeur de la fente ? (0,5pt) 1.3. Exprimer  en fonction de la largeur L de la tache centrale et de la distance D. L'angle  étant faible, on pourra utiliser l'approximation tan  = .(0,5pt) 2.3. Montrer que la largeur a de la fente s'exprime par le relation : a = (2. D) / L (1pt) Calculer a. On donne : L = 38 mm et D = 3,00 m. Partie 2 : Dispersion 0,012 L’indice de verre est donné par la relation : n 1,6 avec 0 longueur d’onde dans le vide ou dans 02 l’air exprimé en micromètre. 1) calculer la valeur de l’indice pour deux raies du mercure de longueur d’onde 433nm et 570nm (1pt) 2) calculer la longueur d’onde et la célérité des ondes lumineuses correspondante, dans ce verre (2pt) 3) le verre est-il dispersif ? Pourquoi (0,75pt) Donnée : c  3.108 ms 1 Partie 3 : Diffraction d'une onde sonore Un hautparleur émet un son de fréquence 800 Hz devant une porte de largeur : a = 0,700 m (voir Figure ci-dessous). Donnée : vitesse de propagation du son dans l’air v= 340m/s 5.2.1. Évaluer l'angle d’ouverture θ du faisceau sonore diffractée par la porte. (0,75pt) 5.2.2. Une personne située en A peut-elle entendre le son ? (0,75pt) 5.2.3. On remplace la source sonore par un projecteur éclairant l'ouverture de la porte selon un faisceau parallèle. La personne située en A sera-t-elle éclairée ? Justifier. (0,75pt) :::3&0$