Contrôle  N° 03 bis

Etude expérimentale d'un ressort.

Glissement sur un plan incliné.

Un palet autoporteur.

Combustion du propane

Réaction de précipitation.

Action de l'acide chlorhydrique sur le calcaire.

Énoncé

Correction

 

   

 

 

I- Étude expérimentale d’un ressort. énoncé

II- Glissement sur un plan incliné. énoncé

III- Un palet autoporteur.

 Un palet autoporteur est relié à un plot fixé au milieu de la table horizontale

par un fil inextensible et de masse négligeable, comme indiqué sur la figure ci-dessous.

Le fil comporte à chaque extrémité, un anneau en matière plastique, de masse très faible,

 s’emboîtant,

avec un jeu minime sur un axe vertical, l’un en O, l’autre en A. ;

les frottements entre chaque anneau et son axe sont sans effet sur le glissement de

l’un sur l’autre.

La longueur entre les anneaux est L = OA = 20 cm ; le diamètre du palet est D = 9,2 cm .

1)- Une impulsion, orientée vers l’arrière du plan de la figure, est donnée, fil tendu au

mobile autoporteur.

a)-   Qu’est-ce qu’un mobile autoporteur ? Quel est l’intérêt d’un tel dispositif ?

2)- On enregistre les positions successives de l‘axe du palet grâce à un dispositif

produisant des étincelles à intervalles de temps égaux τ = 40 ms.

On constate que la mesure v de la vitesse du point axial est constante est telle que v = 1,00 m / s.

a)-   Représenter la trajectoire du point axial à l’échelle ½.

b)-   Placer les positions enregistrées sur une durée Δ t = 0,240 s.

c)-   Représenter les vecteurs vitesses instantanées à un instant t et à un instant t + 2τ.

-        Échelles : 1 cm 0,40 m / s ou

d)-   Dessiner le vecteur , variation du vecteur vitesse du point axial entre

les instants t et t + 2τ.

e)-   En déduire la valeur de Δv.

3)- Faire l’inventaire des forces extérieures agissant sur le palet autoporteur.

Faire un schéma.

b)-   Déterminer la résultante de ces forces.

c)-   En déduire la direction et le sens du vecteur .

Justifier en énonçant la loi de la mécanique utilisée.

4)- Le mobile étant parvenu à la dernière position, le fil casse.

a)-   Faire l’inventaire des forces agissant sur le mobile dès la cassure.

b)-   En déduire la trajectoire du centre d’inertie du mobile, la trajectoire

du point axial et la vitesse du point axial.

Justifier la réponse et si nécessaire, énoncer les lois de la mécanique utilisées.

c)-   Représenter les positions enregistrées alors pendant 0,20 s.

IV- Combustion du propane.

 L’équation chimique associée à la combustion complète du propane est la suivante :

C3H8 (g)        +   5 O2 (g)      3  CO2 (g)   +   4 H2O ()

On réalise la combustion complète d’un volume V 1 = 52,0 L de propane à la température T

et à la pression P.

Le volume de dioxygène est V2 = 128 L .

1)- Calculer la quantité de matière n1 de propane initial.

Calculer la quantité de matière n2 de dioxygène initial.

2)- À l’aide de l’avancement chimique, construire le tableau d’avancement

descriptif de la transformation.

3)- Déterminer le réactif limitant. Justifier.

4)- Quel serait le volume V3 de réactif limitant nécessaire pour un mélange

initial stœchiométrique ?

5)- Tracer sur un même graphe l’évolution des quantités de matières des réactifs

en fonction de l’avancement chimique au cours de la transformation.

Déterminer graphiquement la valeur de l’avancement maximal.

V- Réaction de précipitation.

 On verse dans un bécher un volume V0 = 20,0 mL de solution orangée de chlorure de fer III,

de concentration C0 = 0,10 mol / L.

On ajoute un volume V1 = 3,00 mL de solution incolore de soude (Na+ (aq) + HO(aq))

de concentration C = 1,0 mol / L.

Un précipité rouille d’hydroxyde de fer III se forme.

On filtre le contenu du bécher et on recueille le filtrat.

1)- Écrire l’équation de la réaction.

2)- Déterminer le réactif limitant.

3)- En déduire la composition, en quantité de matière, du système dans son état final.

4)- Déterminer les concentrations molaires des espèces chimiques en solution.

5)- Quel est la couleur du filtrat ?

Donnée : volume molaire dans les conditions de l’expérience : Vm = 24,2 L / mol.

VI- Action de l’acide chlorhydrique sur le calcaire.

 Dans un ballon, on verse un volume VS = 100 mL d’acide chlorhydrique de

concentration CS = 0,100 mol / L.

On introduit rapidement dans le ballon une masse m = 2,00 g de

carbonate de calcium CaCO3 (s).

La transformation chimique peut être modélisée par l’équation :

CaCO3 (s) +   2 H3O + (aq)   → CO2 (g) + Ca 2+(aq)   +  3 H2O (l)

1)- Déterminer les quantités de matières initiales de chacun des réactifs.

2)- Déterminer la valeur xmax de l’avancement maximal. Quel est le réactif limitant ? Justifier.

Calculer le volume de dioxyde de carbone formé ? (Vm = 24,2 L / mol).

3)- Calculer la concentration des ions présents dans la solution.

 Données : M (Ca) = 40,1 g / mol ;  M (C) = 12,0 g / mol ;  M (O) = 16,0 g / mol ; Vm = 24,2 L / mol