Contrôle  N° 02 quater

Transformations acido-basiques

La lumière

La corde

Correction

Énoncé

 

   

 

 

I- Transformations acido-basiques.

1)- Espèces conjuguées.

Déterminer l’espèce conjuguée de chacune des espèces chimiques suivantes,

en précisant s’il s’agit d’un acide ou d’une base.

a)-   H2O

b)-   CH3COO

c)-   NH4+

d)-   (CO2, H2O)

a)-   H2O acide ou base

H3O+ / H2O  ou  H2O / HO

b)-   CH3COO base

CH3COOH / CH3COO

c)-    NH4+ acide

NH4+ / NH3

d)-  (CO2, H2O) acide

(CO2, H2O) / HCO3

2)- On prépare un volume V = 500 mL de solution d’acide éthanoïque

 (CH3COOH) en dissolvant un volume V1 = 0,143 mL dans la quantité

 nécessaire d’eau distillée. On donne le pH de la solution obtenue :

pH ≈ 3,56

Données :

M(C) = 12,0 g / mol ; M(H) = 1,00 g / mol ;

M(O) = 16,0 g / mol ;

densité de l’acide éthanoïque pur : d = 1,05 ;

masse volumique de l’eau : μ0 = 1,00 g / cm 3.

a)- Indiquer le mode opératoire pour préparer cette solution.

-  Verser un peu de solution d’acide acétique pur dans un bécher

-  Utiliser les gants et les lunettes

-  Prélever 0,2 mL de solution mère avec une pipette graduée de 0,2 mL

munie de sa propipette.

-  Verser 0,143 mL de la solution dans une fiole jaugée de 500 mL

contenant un peu d’eau distillée

-  Compléter aux ¾ avec de l’eau distillée puis mélanger

-  Compléter jusqu’au trait de jauge avec l’eau distillée et homogénéiser.

-  La solution est prête.

b)-   Écrire l’équation de la réaction entre l’acide éthanoïque et l’eau.

-  Équation bilan de la réaction :

C H3COOH (aq)  +  H2O (ℓ) =  H3O+ (aq) +  C H3COO –  (aq)

c)-   Dresser le tableau d’avancement de la réaction.

Tableau d'avancement de la réaction

Équation

CH3COOH (aq)  +      

H2O (ℓ)  

=

  CH3COO –   (aq)

 + H3O+ (aq)  

état

Avancement

x (mol)

 

 

 

 

 

État initial (mol)

0

napp

excès

 

0

0

Au cours de la

transformation

x

napp – x

excès

x

x

Avancement

final

xf

napp xf

excès

xf

xf

Avancement

 maximal

xmax

napp - xmax = 0

excès

 

xmax

xmax

d)-   Calculer l’avancement maximal de cette réaction. Justifier.

-  L’eau est en large excès car c’est le solvant.

-  En conséquence, l’acide éthanoïque est le réactif limitant.

-  xmax = napp

-  or

-  x max = napp2,5 x 10 – 3  mol

e)-   Calculer l’avancement final de cette réaction. Justifier.

-  D’après le tableau d’avancement de la réaction xf = n (H3O+)

-  Par définition,

-  Or :

-  On tire : xf = n (H3O+) 1,4 x 10 – 4  mol

f)-    En déduire le taux d’avancement de la réaction entre l’acide éthanoïque

et l’eau. Commenter la réponse.

-  Par définition : 

-  

-  La réaction, entre l’acide éthanoïque et l’eau, est une réaction limitée

car τ < 1.

 

II- La lumière. correction

1)- Quelle expression est susceptible de représenter l’écart angulaire θ

lors de la diffraction d’une lumière monochromatique de longueur

d’onde λ par une ouverture circulaire de diamètre d ? Justifier.

2)- Mesure d’une longueur d’onde.

On réalise la figure de diffraction classique d’une fente, de largeur

a = 0,127 mm, avec un laser hélium-néon produisant un faisceau de l

umière horizontal.

L’écran d’observation, situé à la distance D = 3,40 m de la fente, est vertical

et perpendiculaire au faisceau.

-  Déterminer la longueur d’onde λ de la lumière laser, en utilisant le cas

 échéant l’approximation des petits angles : tan θ ≈ θ (rad).

Faire un schéma et justifier la réponse.

 

III- La corde.

Un vibreur provoque une onde périodique sinusoïdale transversale,

de fréquence f = 200 Hz.

Cette onde se propage le long d’une corde à la vitesse v = 40,0 m / s.

Il n’y a pas d’onde réfléchie.

On observe le phénomène à l’aide d’un stroboscope

(un stroboscope est un appareil qui envoie des éclairs très bref avec

une fréquence réglable de 5 Hz à 300 Hz, l’observateur ne voit

la corde que pendant la durée de l’éclair).

1)- Calculer la périodicité temporelle de l’onde.

-  Périodicité temporelle de l’onde :

- 

2)- Calculer la périodicité spatiale de l’onde.

-  Périodicité spatiale ou longueur d’onde de l’onde :

-  La relation fondamentale permet d’écrire :

- 

3)- On règle la fréquence des éclairs sur fe = 200 Hz.

Quelle est la distance d parcourue par l’onde entre deux éclairs ?

Décrire qualitativement l’observation.

-  Distance parcourue par l’onde entre deux éclairs :

- 

-  Entre deux éclairs, l’onde parcourt une distance d = 20 cm

égale à la longueur d’onde de l’onde λ.

-  L’observateur à l’impression que la position de la

corde n’a pas changée. Elle semble immobile.

 

4)- On règle la fréquence des éclairs f e = 198 Hz.

a)-   Calculer la distance d’ parcourue par l’onde entre

deux éclairs consécutifs.

-  Distance d’ parcourue par l’onde entre deux éclairs consécutifs.

- 

-  L’onde parcourt une distance d’ > λ entre deux éclairs.

 

b)-   De quelle distance apparente da un observateur voit-il

progresser l’onde entre deux éclairs.

-  Distance apparente da dont un observateur voit progresser

l’onde entre deux éclairs.

-   

c)-   Décrire qualitativement l’observation.

-  Description qualitative de l’observation.

-  Entre deux éclairs, l’observateur voir progresser l’onde

de 0,20 cm (au lieu de 20 cm).

-  Il observe au ralenti la propagation de l’onde le long de

la corde dans le sens réel.

 

5)- On règle la fréquence des éclairs fe = 202 Hz.

Décrire qualitativement l’observation dans ce cas.

-  Dans ce cas, entre deux éclairs, la distance parcourue par

l’onde est inférieure à une longueur d’onde.

-  On observe au ralenti la régression de l’onde le long de la

corde au ralenti.

-  L’onde semble progresser au ralenti dans le sens inverse

du sens réel de propagation.