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Séries : SN Epreuve : Physique -chimie Durée : 4 heures

I-Chimie

Coefficient : 7

20 /03/2013

Exercice 1(4points) L’eau de Javel est une solution équimolaire ) et de d’hypochlorite de sodium ( + + chlorure de sodium. A la maison, elle est Figure 1  surtout utilisée comme comme antiseptique ou comme décolorant dans le blanchissage. Elle doit êt re conservée en emballage opaque à l’abri de la chaleur pour éviter l’accélération de sa décomposition. On se propose d’étudier la cinétique de la réaction de décomposition d’une eau de Javel +. L’équation catalysée par des ions cobalt de cette réaction est : → +   A une date t = 0 s, s, on dispose d’une eau de Javel de volume V1 = 100 cm3, de concentration initiale en ions hypochlorite  . [ ] = , .  Afin de suivre suivre l’évolution de la réaction, réaction, on mesure à t empérature empérature et pression constantes, le volume V(O2) d e dioxygène , dans des dégagé au cours du temps, en conditions où le volume molaire est   = 22,4 . L On détermine, à divers instants, le volume V(O2) de dioxygène dégagé et on en déduit la ] restant en fonction du temps ; on obtient la courbe [ ] (t) = f(t) (figure 1) concentration [ ] (t) en fonction de 1- Etablir la r elation qui permet de calculer la concentration [ ], V(O2),  et . (1 ,5 point) [[ 2- Définir Définir la vitesse volumique volumique instantanée de disparition de l’ion hypochlorite { la date t ; la calculer à t = 240 s. (1,5 point)  ? (1point) 3- A quelle date le volume V(O2) de dioxygène est-il égal à 200 EXERCICE 2 (5 points) 1- Une solution aqueuse d’un monoacide note AH de  concentration molaire = , . .  a un pH = 2,1. 2-Le monoacide AH est-il un acide fort ou faible? Justifier la réponse. (0,5 point) 3- Ecrire alors l’équationl’équation-bilan de sa réaction avec l’eau. (0,5point) 4- On prépare une solution en d issolvant une masse m d’un monoacide fort de masse molaire M dans un volume V d’eau pure. Exprimer Exprimer le pH de la solution en fonction de m, M et V. (1 point) 5- On mesure les p H de plusieurs solutions obtenues chacune par dissolution d’une masse m de cet acide dans un volume V Figure2 = 1L d’eau. Le graphe pH = f(logm) f(logm) est représenter représenter dans( la figure 2). a) Montrer, a partir du graphe, que le pH peut se mettre sous la forme : pH = a logm + b ou a et b sont des constantes dont on déterminera les valeurs. (1 point) b) Déduire des r ésultats précédentes la masse molaire M de l’acide et l’identifier parmi les acides de formules : HCl ; HNO3 ; H2SO4 ; HClO3 (0,5 point)  : M(H) = 1 ; M(O) =16 ; Données : masses molaires en . M(S) = 32 ; M(N) = 14 ; M(Cl) = 35,5 6- On prélève un volume Va = 20 mL d’une des solutions de l’acide de pH = 2,1 et on y ajoute un volume  = 30 mL d’une solution  . . d’hydroxyde sodium de concentration concentration molaire  = . a) Le mélange obtenu est-il acide, basique, ou neutre ? Justifier la réponse. (0,5 point) b) Calculer le pH de ce mélange. (0,5 point) c) Quel volume de l a solution d’hydroxyde sodium devrait -on ajouter pour neutraliser neutraliser exactement le volume d’acide prélève? (0,5 point)

 

 

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    

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II-Physique EXERCICE 1 (5 points) Un sportif dans son véhicule démarre sans vitesse, en D, un mouvement sur une route rectiligne et horizontale (figure 3 ). La masse totale (sportif et véhicule) est de 90 kg. 1- La phase de démarrage, considérée comme une translation rectiligne, a lieu sur un parcours DE d’une longueur de 50 m. Au point E, la vitesse .  atteint la valeur de Pendant cette phase, la vitesse est proportionnelle au temps compté à partir de l’instant de démarrage. a) Quelle est l a nature du mouvement sur le parcours DE ? Justifier la réponse. Vérifier que l’accélération du mouvement sur ce parcours a .   (0,5 point) pour valeur , Figure3 b) Etablir l’équation horaire du mouvement sur ce parcours. (0,5point) c) Calculer la durée de la phase de démarrage. (0,25 point) 2- En admettant que le mouvement est dû { la résultante d’une force motrice constante parallèle au mouvement et d’une force de frottement constante, de norme égale au quart de la force motrice, de sens contraire au mouvement, calculer l’intensité de l a force de frottement.(1 point) 3- A partir du point E, le véhicule parcourt la distance EF = 1100 m à la vitesse constante de 5 m/s. A partir du point F, le sportif supprime la force motrice : le véhicule roule alors en roue libre et les frottements ont une valeur constante et égale à 7,5 N sur le parcours FA. a)Le véhicule parcourt la distance FA et arrive au point A avec une vitesse nulle . Déterminer la distance FA. (0,5 point) b)Calculer la durée totale du parcours du point D au point A. (0,5 po int) 4- Le véhicule aborde en A, sans vitesse initiale, une piste AB, parfaitement polie, de forme circulaire et de plan vertical. Sa position M est repérée par l’angle . Exprimer en fonction de , r et g la vitesse du véhicule en M et exprimer l’intensité de la réaction du plan en ce point en fonction de m, g et . (0,75 point) 5-a) Déterminer la valeur de l’angle quand le véhicule quitte la piste. (0,5 point). b) Montrer que le véhicule quitte la piste quand son accélération est égale { l’accélération de la pesanteur g. (0, 5 point).

 

−

   

−









Exercice2(6poits)

  

Un skier de masse m=80kg glisse le long de la ligne de plus grand pante d’une piste inclinée d’un angle = ° par rapport a l’horizontal .Ce skier lâché sans vitesse initiale et ce mouvement de son centre d’inertie a été d éclenché lorsque celui-ci passait en  on prend cette instant comme instant initial. On donne = . − La position      





t(s)

 () (. −)  ( −)











0

1

.2

3

4

5

0

3

8

15

15

24

  

Les intervalles du temps qui se parent deux mesures Consécutives sont suffisamment courts pour qu’on puisse Con fondre les valeur des vitesses instantanées et moyennes 1-Calculer la vitesse aux points :  ;  ; et  compléter



   

 + −− le tableau on rappelle que  = + −−

(1point)

Figure4

2- Calculer la variation de l ’énergie cinétique entre les positions  et (1point) 3-Calculer la travail du poids entre l es positions  et  Déduire que la frottement ne peuvent pas être négligeable pendant le mouvement du mobile 4-=Mont re que la relation relier l’abscisse  du skier au point  quelconque et sa vitesse est :











  = −   +  (1point) (où  la vitesse du skier au point  ) 5-La figure ci contre est la courbe représentative de   = () et en déduire la valeur de  et la force de frottement  a)Le skier arrive au point   avec une vitesse  à partir de la graphe déterminer  ?(0.5point) b)Arrivé au point   le skier continu son mouvement dans le vide avec la vitesse   .(figure5) On prend maintenait t=0 la position   montre que l’équation de la trajectoire du skier dan le repère (  ;  ; ) est donner  pare :

 =       +  (1.5point) .

.

c)Déterminer les caractéristiques de

la vitesse du skier au point K sachant qu’il passe par K si t=1s.(1point)

