5.0846 Deaton ces Examons et es Concours *Diation des amare es Concours * Brecon des Examen des Concours *Decon des Examen et des Concours BACCALAUREAT Coefficient : 4 SESSION 2007 Durée: 3h SCIENCES PHYSIQUES SERII Cette éprewve conporte quatre (04) pages numérotées 1/4, 2/4, 3/4 at 4/4. Chague candkdat recerra deux ( 02 } feuilles de papier millindtré. Toute caleulatrice est atorisée. EXERCICE N°4] Le lancer du poids Au cours d'une séance d’Education Physique et Sportive (EPS), Yao est choisi comme premier lanceur. Il souléve le « poids » de masse m = 5,00 kg, de centre dinertie G et le lance dans espace de réception. Lorsque l'objet quite sa main - le centre diinertia G se trouve au point Atel que OA =h = 1,70 m: ~ le vecteur vitesse 7, fait un angle 6 avec le plan horizontal. Lorsque le « poids » arrive au sol, G coincide avec le point B. On prendra t = 0 instant oi le « poids » quitte la main au point A. On négigera l'action de lair et on prendra g = 9,80 m.s?. 1. Etabir les équations horares du mouvement de G dans le repére (0,7,F), puis 'équation cartésienne de la trajectoire. 2. Donner la nature de la trajectore et la tracer qualitativement. Yao effectue trois essais et on retient la meileure performance. 3. Pr essai: 9 = 30°, OB =X; =8,74 m. 3.1. Déterminer expression de 3.1.1 la vitesse v, en fonction de g, 8, Xs et h 3.1.2 la hauteur maximale Hnex, par rapport au sol ateinte parle «poids». 3.2. Calculer la valeur numérique de v, et de Hnax- 14 Tournez la page S.V.P.4. Deuxiéme essai; 9 = 45°, », a la méme valeur qu’au premier lancer et OB = Xo. Déterminer Xz. Comparer X; et Xz. 5. Tmoisiéme essai: @ = 60°, , = 8,60 ms" et OB = Xs, 5.1 Déterminer Xs. 5.2 Comparer X2 et Xs. 6. 6.1 Quel le meilleur essai ? 6.2 Pour une vitesse iniale donnée, comment doiton lancer le « poids » pour obtenir la meileure performance ? EXERCICE N°2| ‘Au cours d'une séanoe de T.P., les él8ves de Terminale scientifique doivent fare 'étude d'un dipdle RLC série. Le laboraloire du lyoée dispose d'un conducteur ohmique de résistance R, d'une bobine d’inductanece L et de résistance ¢ et d'un condensateur de capacité C. Pour déterminer les caractéristiques de ces dipdles, is réalisent une série drexpériences. 1. Une tension constante U = 5V est appliquée aux bomes du conducteur ohmique et l'intensité du courant mesurée vaut Iy = 125 mA. La méme tension est ensuite appliquée aux bomes de l'ensemble {conducteur ohmique + bobine}. Lintensité du courant vaut alors fp = 100 mA. Calculer les valeurs de R et r. 2. Un générateur de tension sinusoidale et de fréquence N variable est maintenant branché aux bomes de ensemble {conducteur ohmique + bobine + condensateur } en série. La tension efficace est maintenue constante et égale & U = 8V. Pour la suite, on prendra R = 40 Q et r= 10.0 (valeurs fournies par le Professaur). La valeur de la fréquence étant fixée a N = 50 Hz, les mesures des tensions U, Ur et Uc ont permis de faire la représentation de Fresnel (voir ci-dessous). Origine des phases Ue Echelle: tom > 0,5V 2.1 Déduire de la figure les valeurs des tensions Ur et Uc. 2.2 Reproduire la figure et la compiéter par fa construction de Fresnel de la tension Us aux bomes de la bobine. 23° En déduirela valeur de Us. 24 Déterminer la phase @ygj de la tension us par rapport a lintensité i 25 Calculer la valeur efficace | de l'intensité du courant puis les valeurs de L et C. 2143. Calculer la valeur de la fréquence pour que limpédance soit égale & la résistance totale du circuit. Comment appelie-Lon cat état ? EXERCICE N°3 Votre professeur de Sciences Physiques vous propose de faire étude d'un produit commercial qui, selon ie fabriquant, contient essentiellement de I'ammoniac. 1. Il préléve 10 mL de ce produit de concentration inconnue C, qu'il dose par pHmétrie avec une solution d’acide chlorhydrique 10-1 mol.L. Les mesures sont consignées dans le tableau ci-dessous. Vatenl) [0 1 2_[3 [4 75 [6 [7 [758 [65195110 [13 | 16 | 16 pH 14,0 | 10.0 [9.7 [94 [92 [90 [87 [84 [80 [53 [25 [2,1 [20 [47 [15 [14] 1.1 Faire un schéma annoté du dispositif expérimental. 1.2 Tracer la courbe pH = f(Va) Echelle :1.om <> tmL; 1,5om <> 1 unité de pH 1.3 A partir de a courbe, montrer que l'ammoniac est une base faible. 2. Exploitation de la courbe pH = 1(Va). 24 Déterminer le point c'équivalence E. 2.2 En déduire la valeur de la concentration molaire volumique de 'ammoniac Cs. 2.3 Déterminer la demi-équivalence et le pKa du couple NHa*/NHs, 24 Quelle est la nature du mélange a 'équivalence ? Justifir. 3. Caleuler la concentration massique volumique en ammmoniac en g/L en we ¢'étiqueter le produit Ma = 1 gumol! ; My = 14 g.mol, EXERCICE N°4| Les parties | etl! sont indépendantes. |. Détormination de la formule brute, Un composé organique A de formule brute C:Hj0.contient 64,86 % en masse de carbone. 4.Déterminer sa formule brute, sachant que M, = 74 g.mot, 2.Ectire toutes les formules semi-développées possibies sachant que A est un alcool. Nommar chaque isomére ot préciser sa classe. Mc =12 mol ; Mi = 1 gmat ; Mo = 16.q.mot-* 34'T Lorydaton ménagée d'un compose A’ de formule brute CateO par une solution de dichromate de potassium acide, conduit & un composé organique B a chatne ramifiée et de formule brute Cat4s0, 1 cre la formule semi-développée de B et le nommer. 2.crre la formule semi-développée de A’. 3.Loxydation ménagée de 8 donne un composé organique C. On fat réagir C avec du chlorure de thionyle, on obtient un composé organique D. Ect les formules semi-développées et les noms des composés organiques C et D. 4.0n fait réagir de éthanol sur C. 4.1 Nommer cette réaction et préciser ses caractéristiques. 4.2. Ecrire '’équation-bilan de cette réaction et nommer le composé organique E. 43° Acquele amie apparent E 9 Préiser son groupe fonctionnel ou groupe caractérstque. 445.0878 ecto de Exemens ot des Concours *Dreton des Examen et des Concours“ Diecton des Examense es Concours“ Diectn des Eamens et ds Concours BACCALAUREAT Coefficient : 4 SESSION 2008 Durée: 3h SERI Carte épreure conporte trois (03) pages namérotées 1/3, 2/3 et 3/3. ‘Chaque candidat recevra une ( 01 ) feuille de papier millimétré. Toute calculatrice est autorisée. EXERCICE N° 4 Le saut de 'ange Pour se baigner, des enfants sautent du point O d'un pont et plongent dans la riviére dont le niveau est 3 m plus bas. On se propose d’étudier le mouvement du centre d'inertie d'un plongeur. On négligera dans tout 'exercice le mouvement de rotation du plongeur autour de son centre d'inertie G ainsi que les frottements avec lair. Le repere d’étude est (0, 7, 7’) (voir schéma). On prendra g= 9,8 m2. Aprés s’étre lancé, le plongeur quitte le pont qui sert de tremplin a la date t = 0 avec un vecteur vitesse @, incliné de @ = 20° par rapport aia vericale. Son centre d'inertie est alors au point Ge de coordonnées x,= 0m, y,= 1m. 1. Etablir les équations horaires x(t) et »{t) du mouvement du centre d'nertie dans le repre (O, 7”, En déduire 'équation cartésienne de la trajectoir. 2. Le plongeur est au sommet de sa trajectoire au point S d'abscisse x5 = 1,1 m. Déterminer 2.4 expression de v, en fonction de xs, g et 8, puis calculer sa valeur. 2.2. Vordonnée du sommet S. 3. Le plongeur pénétre dans eau en C. (On prendra »,=5 m.s-') 3.1 Déterminer la distance d entre ies verticales passant par O et C. 3.2 Calculer ia durée du saut. 3.3. Déterminer la valeur de sa vitesse en C ? (On appliquera le théoréme de I’énergie cinétique) 18 ‘Tournez le page S.V.P.EXERCICE N° 2 Le montage ci-dessous comprend : ~ uncondensateur de capacité C = 0,10 UF ; ~ une bobine d'inductance L = 1,0 H et de résistance négligeable. A la date t= 0, le condensateur, initialement chargé sous une tension U, = 12 V, est connecté a la bobine. On note i( Fintensité algébrique du courant & instant tet q(t) la charge portée par l'armature du condensateur reliée au point A. LS CS i) 4 c uta ult) 3 f Calculer énergie emmagasinée dans le condensateur en fin de charge. 24. Etablir 'équation diftrentielle Sat =0 du circuit, od q est la charge poriée par armature A. 2.2. Verifier que la solution de cette equation différentelle est de la forme = Coserep ate q(t) = Ancosy Te ®). 23. Déterminer Qn et @. 24 Calculer la pulsation propre «x et la période propre To du circuit. . On se propose maintenant d’étudier évolution des énergies emmagasinées dans le condensateur et dans la bobine au cours du temps. 3.1. Déterminer ies expressions en fonction du temps de : 3.1.1 intensité () du courant électrique ; 3.1.2 énergie E, () emmagasinée dans le condensateur; 3.1.3 énergie E, (f) emmagasinée dans la bobine. 3.2. Monier qu’a chaque instant énergie tolale E est conservée.EXERCICE N° 3] Dans cet exercice, les solutions sont prises & 25° C et e produit ionique de eau & cette température Ke = 10-4, 1. Lasolution d'acide bromhydrique (HBr) Une solution A d'acide bromhydrique centimolaire (10° moV/L) a un pH = 2. 1.1 Montrer que 'acide bromhydrique est un acide fort. 1.2 Ecrire l’équation-bilan de la réaction avec l'eau. 1.3. Citer un autre exemple d'acide fort. 2. Lasolution de méthylamine (CH3NH:) On dispose de Sm. d'une solution B de méthylamine de concentration molaire volumique Ce =8,2.102 moll. de pH = 11,8. 24. Eorire'équation-bilan dela réaction de la méthylamine avec eau. 22. Faire linventaire des espéces chimiques et calculer leur concentration. 2.3 Calculer le pKa du couple CHsNHs'/ CHsNHo 3. Mélange de solutions (On métange les deux solutions précédentes. 3.1 Ecrire 'équation-bilan de la réaction quia lieu entre acide bromhydrique et la méthyiamine. 3.2. Quel volume Vj— de solution A d'acide bromhydrique faut verser dans 5 mL. de la solution B de méthylamine pour atieindre Iéquivalence acido-basique ? 3.3 Quelle est la nature du mélange & '6quivalence ? Justfier. 3.4 On mélange un volume V, = 20,5 ml de solution A un volume Vs = 5 mL de la solution B. Donner le H, le nom et les proprétés de ce mélange. 3.5 Donner fallure de la courbe de dosage B par A (préciser les points caractristiques) EXERCICE N° 4) A est un composé organique de formule brute CsHeO2. 1. Aquelles familles le composé A peut-il appartenir ? 2. Eorire toutes les formules semi-développées possibles et les nommer. 3. La solution aqueuse du composé A conduit le courant électrique et jaunit le bleu de bromothymol. Identifier le composé A. 4. Le composé A se transforme, en présence du pentachlorure de phosphore, en un composé B. 4.41 Aquelle famille appartient B? 4.2 Préciserle groupe fonctionnel. 4.3 Donner la formule semi-développée et le nom de B. 5. On fait réagir B sur un alcool (R-OH). 5.1 Ecrire léquation-bilan et donner les caractéristiques de cette réaction, 5.2 La densité de la vapeur par rapport a I'air de I'ester formé est d = 3,51. Quelles sont les formules semi- développées de lester et de Falcool ? Donner leur nom et préciser la classe de Talcool. Mg = 12gimol; M,= 1 glmol; M.= 16 g/mol. 385.9212. & GL~M. EN. Direction des Examens et Concours * Direction des Examens et Concours * R. C.-M. E. N. BACCALAUREAT Coefficient : 4 SESSION 2009 Durée : 3h SERIE: D Cette épreuve comporte quatre (03) pages mmérotées 1/3, 2/3, 3/3 et une feuille amexe & rendre avec la copie. Cheque candidat recewa deux ( 02 ) feuilies de papier millinétré. Toute caleulatrice est autorisée. EXERCICE N° 4 Le jeu de Volley-ball Les parties | et Il sont indépendantes. On prendra g = 9,8 m.s2. ‘Au cours d'un match de volley-ball, un joueur effectue le service. Le service est réussi si la balle passe au dessus du filet et tombe & moins de 9 m derriére celui-ci. |, Promiére phase Le joueur lance la balle verticalement vers fe haut dun point A situé & une hauteur ha = OA = 1,80 m du sol. La balls atten le sommet de sa trajectoire au point B tel que he = O8 = 3,10 m. (voir igure). 1. Déterminer la vitesse 1 avec laquelle la balle a été lancée en A. 2. Etablir expression de la vitesse o(t) du centre d’inertie G de la balle dans le repére (0, F), 3. Déterminer la durée du trajet AB. ll, Deuxiéme phase Il frappe la bale quand calle-ci est au point B et lui communique une vitesse x,’ horizontale. Etablir tes équations horaires x(t) et z(t) du mouvement de G dans le repére (0,7, &’) (Voir feuille annexe). En déduire léquation cartésienne de la trajectoire. L'instant ol [a balle quitte le pent B est choisi comme origine des dates. La balle passe par le point C de coordonnées xe = 9,3m et zp = 2,5 m, situé a la verticale du filet. 2.1 Exprimer la vitesse » en fonction de g , xo, 2 et Zs. 2.2 Représenter sur la courbe en annexe les vecteurs vitesse 1 et se. selon une échelle de votre choix. |. La balle tombe sur le sol au point D. 3.1. Calculer labscisse x, du point D. On prendra 1 = 26,6 mas 3.2. Le service est-il réussi ? Justifiez votre réponse. 113 Tournez la page S.V.P.EXERCICE N° 2] Etude du champ magnétique créé par un solénoide long Les deux parties A et B sont indépendantes. Partie A Da solénoide long parcoury par un courant continu d’intensité | erée un champ magnétiqueB 1. Reproduire le schéma du solénoide ci-dessous et représenter : 4.1. le sens choisi du courant ; 1.2. les lignes de champ et leur sens ; 1.3. le champ magnétique a rintérieur du solénoide (lection et sens). 2. Compléter le schéma en y indiquant les faces du solénoide. Partie B Pour utiliser ce soléncide, on se propose de déterminer le nombre de spires qui n'est malheureusement pas indiqué. Pour oe faire, on mesure la valeur du champ magnétique Ba lintérieur du solénoide en faisant varier fintensité du courant | qui le traverse. 4, Faire un schémma annoté du dispositf expérimental 2. Les résultats sont consignés dans le tableau suivant : IA) Bm) Tracer la courbe B = {(!). Echelle : 1m <+0,5 Act 1 om es 0,5mT 4 15 2 25 3 3,5 4 45 0,63 094 11,25 [155 [189 [215 [248 [2,80 0 0 Déduire de la courbe que B est proportionnel 2 | et déterminer le coeficient de proportionnalté k (en unité Si). Donner expression de B en fonction de la longueur du solénolde 4, du nombre de spires N, de Fintensité du courant | et de la perméabilté du vide yi, Déterminer le nombre de spires N. Données : 1 = 4rc10-’ (unité Sl); ¢ = 40 om ; section de base $ = 20 om. 3. Donner expression de inductance de ce solénoide et calculer sa valeur (prendre N = 200 spires).EXERCICE N° 3] On dose 10 mL dune solution d'acide benzoique CéHsCOOH de concentration Ca inconnue par une solution dhydroxyde de sodium (soude) décimolaire (0,1 molL). On note les résuitats suivants : v(m) O71] 27375] 6 7] 8] 9195/98/99] 10] 101] 11 | 12] 14 | 16 pH | 2.6[ 3.2) 36 [381421 44148151155 | 59/62/84 | 10,7] 11,7 | 12] 124] 127 ‘Schématiser et annoter le dispositif expérimental Ecrire équation-bilan de la réaction de dosage. nN | . 1 om pour {mL Construire la courbe pH =f(V) échelle { 1 eapae unité de pH 4.4 Ataide de la courbe, déterminer le point d’équivaience E et le point de demi-équivalence E’. 4.2 En déduire la concentration molaire volumique Ca de la solution d'acide benzoique ainsi que la valeur du pKa du couple AB. 5. Pour V = 3 mL de soude versée, faire l'inventaire des espéces et calculer leur concentration molaire volumique. Retrouver la valeur du pKa. 8. On dispose des indicateurs colorés suivants indicateur Zone de virage Aipha-naphtolohtaléine | 75-86 Phénolphialéine 82-100 8.1 Montrer que oes deux indicateurs colorés conviennent au dosage précédent 8.2 Lequel est le plus précis ? Justffer votre reponse. EXERCICE N° 4] On veut établir la carte d'identité (nom, formule semi développée, fonction chimique) d’un composé D de formule ‘brute CsHi202. Pour cela, on réalise une série d'expériences. 1. Le comps D est obtenu par action d'un chlorure d’acyle A sur un alcool B. Donner a formule et le nom de l'autre corps obtenu au cours de cette réaction. Donner les caractéristiques de cette reaction chimique 2. Le corps D subit ensuite une hydrolyse qui donne deux composés E et F. E est un acide carboxylique contenant en élément oxygéne 53,3% de sa masse molaire. Déterminer la formule semi-développée de E. Donner le nom de E. En déduire la formule brute de F. 3. On obtient un corps G par action de rion permanganate en milieu acide sur F. La solution de nitrate d'argent ‘ammoniacal est sans action sur G. Donner la formule semi-développée, le nom et la famille de F. En déduire la formule semi-développée et le nom de G. Ecrire féquation de la réaction de lion permanganate sur le comps F. Donner la formule semi-développée, la fonction chimique et le nom du composé D. 38Feuille annexe & rendre avec la copie ~ ANONYMAT. J.9212-BSoe J. 10 0642 RC L-M.E.N. Direction des Exainens et Concours * Direction des Examens et Concours * R. C.1.-M. E. N. BACCALAUREAT Coefficient : 4 SESSION 2010 Durée : 3k SCIENCES PHYSIQUES SERIE : D Cette épreuve comporte quatre (04) pages numérotées 1/4, 2/4, 3/4 et 4/4, Lacalculatrice scientifique est autorisée. EXERCICE 1 GS points) 0 c Une bille B; supposée ponctuelle, de masse m,, est abandonnée sans vitesse initiale en A. Elle glisse alors sur la piste AOC représentée par la figure ci-dessus. On donne : m; = 100 g ; g= 9,8 mvs”; a= 30°; OA=1 met f=03N. 1- Lors du parcours AO, la bille B, est soumise a une force de frottement /” 1.1. Faire 'inventaire des forces qui agissent sur la bille B,. 1.2. Représenter ces forces sur un schéma. . Déterminer l'accélération a; de la bille By En déduire la nature du mouvement de la bille By. 1.5. Déterminer la valeur de la vitesse 1 de la bille B, & son arrivée au point O. 2+ Lors du parcours OC, les forces de frottements sont supposées négligeables. 2.1, Faire l"inventaire des forces appliquées sur la bille By, 2.2, Déterminer l’accélération ay’ de la bille By. 2.3. En déduire la nature du mouvement de la bille B, . 2.4, Donner ia valeur 1 de la vitesse en C. 3+ Ala verticale passant par le point C, a une hauteur # = 2 m, on accroche une bille Bz de masse mz = my. ‘Au passage de B; en O, on liche sans vitesse initiale la bille Bz. On choisit comme origine des espaces le point O et origine des dates I’instant r ot la bille B, arrive au point O. 3.1, Déterminer les équations horaires du mouvement de la bille By. 3.2. Déterminer les équations horaires du mouvement de la bille B, 3.3. Déterminer la distance OC pour que les billes B, et Bz se croisent en C. ua ‘Tournez ia nage 8.V.P.EXERCICE 2 (5 points) Un faisceau de protons est émis en un point $ avec une vitesse suffisamment faible pour étre négligée. ‘A une certaine distance de S, est disposée une plaque métallique horizontale (P) percée dun petit trou Ao, tel que la droite SAo soit verticale. (Voir figure ci-dessous). y On établit entre S et P une différence de potentiel Up = Vs — Ve = 250 V. Le faisceau se déplace dans le vide et on néglige le poids des protons devant les autres forces. On donne : charge du proton e=1,6.10'%C ; Masse du proton m= 1,67. 107 kg. 1 Exprimer la vitesse vo des protons lorsqu’ils traversent ie trou Ag en fonction de m, eet Uo. Calculer sa valeur. 2 Le faisceau pénétre ensuite dans une région od régne un champ magnétique BB’. Les protons décrivent un quart de cercle de rayon R = 12 cm et sortent par le trou Au. 2.1. Indiquer sur un schéma le sens du vecteur champ magnétique B 2.2. Exprimer B en fonction de R, m, Uo et e. Calculer sa valeur. 2.3. Donner les caractéristiques du vecteur vitesse vy des protons a la traversée du trou A, 3- Le faisceau de protons pénéire en A; dans une région of régne un champ électrostatique uniforme FE paralléle a l’axe Oy. (Voir figure ci-dessus). 3.1. Faire Vinventaire des forces extérieures appliquées & un proton et les représenter sur un schéma. 3.2. Btablir les équations horaires du mouvement d’un proton. L’origine des espaces est le point O. Lorigine des dates est "instant oi le proton arrive en Ar. 3.3. En déduire I’équation cartésienne de la trajectoire du proton. 3.4, Donner la nature de la trajectoire des protons. 3,5. Le proton vient frapper enfin la plaque (P) au point A. Déterminer les coordonnées du point Az. On donne : E = 5.10° Vim"EXERCICE3 —(5 points) Sali, une éléve de terminale D regoit un flacon contenant une solution So limpide. Son professeur de sciences physiques lui demande d' identifier cette solution. Elle procéde aux tests suivants : Test_1: Elle fait tomber une goutte de solution So sur une flamme de bec bunsen : la flamme devient jaune. Test 2 : Elle verse quelques gouttes de sulfate de cuivre I dans un échantilion de Sp ; elle observe la formation d'un précipité bieu d’hydroxyde de cuivre Il. Le LLL. Analyser les résultats du test 1 et du test 2. 1.2. En déduire la nature de la solution So. 2. Koff, un autre éléve de la méme classe préléve vy = 5 mL. de solution Sp. Illa dilue cent (100) fois pour obtenir une solution S; de concentration molaire volumique C;. Il mesure le pH de S; et trouve la valeur 12. 2.1. A partir de la liste de matériel ci-dessous, indiquer la liste des matériels nécessaires 4 Koffi pour préparer la solution S;. Matériel mis a la disposition de Koffi ‘Agitateur magnétique Eprouvettes graduées Béchers : 100 mL ; 200 mi Pipettes : 5 mL ; 10 mL ; 20 mL. Verres & pied Pissette + eau distiliée Fioles jaugées : 100 mL ; 250 mL. ; 500 mL. 2.2. Proposer un mode opératoire & Koffi lui permettant de préparer la solution Sy. 2.3. $1 est une solution de base forte. 2.3.1. Calculer la concentration molaire volumique C; de S1. 2.3.2. En déduire la concentration molaire volumique Co de So. 3- Dans le but de déterminer !a concentration C2 d’une solution Sz d’acide méthanoique, Koffi dose un volume v, = 10 mL de Sz, additionné de quelques gouttes de phénolphtaléine, par une solution $ de soude de concentration C= 107 moL.L*, Quand Iindicateur coloré vire au rose, Koffi a versé un volume v, = 20 mL de soude S. 3.1, La valeur du pH a l’équivalence montre que le mélange est basique. Expliquer pourquoi le mélange est basique. 3.2, Déterminer la concentration molaire volumique C2. 4- Sali se propose d’énudier la solution d’acide méthanotque avant le dosage. Soit la solution initiale constituée uniquement d’acide méthanoique de concentration C’= 107 moL.L”' et de pH = 2,9. 4.1. Faire Vinventaire des espaces chimiques présentes dans cette solution. 4.2. Caleuler la concentration molaire volumique de chaque espéce. 4.3, Déterminer le pKa du couple acide/base HCO,H/ HCO>” 34 ‘Tournez iz page S.V.P.EXERCICE 4 ( points) Un alcool saturé A a pour densité de vapeur par rapport a |’air d= 2,07. I~ On désire déterminer sa formule semi-développée. 1.1. Donner la formule générale d’un alcool saturé dont la molécule renferme n atomes de carbone. 1.2, Déterminer la masse molaire moléculaire M, de I’alcool A. Montrer que la formule brute de l’alcool A est CHO. 1.4. Ecrire les formules semi-développées possibies de I’alcool A et les nommer. 2- L’oxydation ménagée de alcool A en miliew acide par les ions dichromates Cr,0;" en défaut doane un composé B. Le composé B donne un précipité jaune avec la 2,4-D.N.P.H et posside des propridtés réductrices. 2.1. Donner la fonction chimique du composé B. 2.2, En déduire les formules semi- développées et les noms des composés B et A, 2.3. Btablir [’équation bilan de l'oxydation de A par les ions dichromate Cr,0;* en milieu acide pour donner le composé B. On donne le couple Cr;0,/Cr* 3+ L’oxydation ménagée du composé B donne un composé C. Le composé C réagit avec l’éthanol pour donner un ester E. 3.1. Donner la formule semi- développée et le nom du composé C. 3.2. Ecrire !’équation bilan de la réaction entre le composé C et I’éthanol. 3.3. Donner les caractéristiques de cette réaction. 3.4, Donner le nom de Wester E. Ondonne: — —C: 12 gimol; —H: 1 gimol; —0: 16 g/mol. 4aJAE 1162 RC L-M.E.N. Direction des Examens et Concours * Direction des Exemens et Concours * R. C. I. -M.E.N. BACCALAUREAT Coefficient : 4 SESSION 2011 Durée : 3h SCIENCES PHYSIQUES SERIE: D Cette épreuve comporte quatre (04) pages numérotées 1/4, 2/4, 3/4 et 4/4, millimétré. Le candidat recevra deux: (02) feuilles de papier La calculatrice scientifique est autorisée. EXERCICE 1 (S points) Un circuit électrique comporte en série un générateur basse fréquence (GBF), un résistor de résistance R, un condensateur de capacité C et une bobine d’ inductance L et de résistance inteme r. On donne L = 0,1 H. 1- On se propose de mesurer les tensions efficaces U et Ux respectivement aux bomes du dipdle (RLC) et aux bomes du résistor ainsi que lintensité I du courant dans le circuit. Faire fe schéma du montage avec les différents branchements. 2- Le montage étant fait, on régle le GBF sur la fréquence N = 159 Hz. Les mesures effectuées donnent les résultats suivants : U=45 V; Un=3,5 Vet I=0,1 A. 21 Determiner: 2.1.1. La résistance R du résistor. 2.1.2. L’impédance Z du circuit. 2.2 Sans changer le montage, on se propose de visualiser, a l’aide d’un oscilloscope bicourbe, la tension u(t) aux bores du circuit RLC sur la voie ¥; et le courant i(t) dans le circuit sur lavoie Y2. 2.2.1. Refaire le schéma du montage en indiquant le branchement de l’oscilloscope. 2.2.2. L’oscillogramme obtenu montre que u(t) et i(t) sont en phase. a) Donner le nom du phénoméne observé. b) Déterminer Ia résistance r de la bobine et la capacité C du condensateur. 3- La tension U est toujours fixée @ 4,5 V et on impose cette fois la fréquence N; = 100 Hz au circuit, Pour la suite de l’exercice, on prendra R= 35.Q etr= 100 3.1 Determiner 3.1.1. L'impédance Z; du circuit 1 donne: 2nLN = 632 et —-—= 1590 en , 2ACN, 3.1.2, L’intensité I; du courant dans le circuit. 3.2, Faire la construction de FRESNEL en utilisant les impédances. Echelle : tom ++ 102 3.3, Déterminer : 3.3.1. la phase gy de la tension u(t) par rapport & l'intensité i(t). 3.3.2. Le circuit est-il inductif ou capacitif ? Justifier la réponse. va Tournez la page S.V.P.EXERCICE 2 (S points) Pour pallier le manque de matériel, le garyon de laboratoire de ton lycée décide de fabriquer sur une table un dispositif d’étude de la chute parabolique. Pour ce faire, il utilise un ressort 4 spires non jointives, de raideur k= 25 N/m et de masse négligeable et une bille B de masse m= g. Pour tout |’exercice, on prendra le niveau de la table comme niveau de référence des énergies potentielles de pesanteur. PHASE I : Etude des oscillations. Le gargon de laboratoire accroche la bille B 4 |’extrémité libre du resort. IL l’écarte de sa position d’équilibre de a = 2 cm et l’abandonne sans vitesse initiale. Le systéme (ressort-bille) se met & osciller. lL 1.1. Faire linventaire des forces extéricures appliquées 4 la bille et les représenter sur un schéma. 1.2, Etablir l'équation différentielle du mouvement du centre d’inertie de la bille B. 2- Btablir I’équation horaire du mouvement de la bille B. On prendra instant du lacher comme origine des dates. 3- Calculer l'énergie mécanique du systéme (Terre- bille B- ressort). PHASE Il : Etude de la chute parabolique. y L’expérience consiste & lancer la bille B posée sur la table & l'aide du ressort précédent et & déterminer son point d’impact I sur le sol. Le garyon de laboratoire met la bille B en contact avec Vextrémité libre du ressort, Le ressort est comprimé de 2 cm et l'ensemble (bille B- ressort) est abandonné sans vitesse initiale. La bille B quitte le ressort au point O et arrive au point D. On négligera tous les frottements. 241. Etablir l’expression de la vitesse Vp de ia bille B au point D en utilisant la conservation de l’énergie mécanique du systéme (Terre- bille- ressort). 2- Calculer la valeur de cette vitesse Vp. 3- La bille B quitte te point D avec la vitesse Vp horizontale de valeur Vp = 1,4 m/s. ‘On étudie son mouvement ultérieur. 3.1. Faire le bilan des forces extérieures appliquées 4 la bille B et les représenter sur un schéma. 3.2. Btablir les équations horaires du mouvement de la bille B dans le repére (D, 1, ). 3.3. Déduire I’équation cartésienne de le trajectoire et donner sa nature. 34. 3.4.1, Déterminer le temps t; mis par la bille B pour atteindre le sol au point I. 3.4.2, Déterminer tes coordonnées du point d’impact I de la bille B sur le sol. On donne DE=1m; g= 10 mvs”, EXERCICE 3 G points) Afin d’identifier un acide carboxylique A, on le dose par une solution aqueuse B d’hydroxyde de sodium NaOH (soude) de concentration molaire volumique Ca = 0,1 moV/L. On prépare 1L de solution de A en introduisant une masse ma = 4,6 g dans une fiole jaugée. On préléve dans un bécher un volume V4 = 30 ml de la solution A que I’on dose par la solution de soude B. Les variations du pH en fonction du volume Vg de soude versée sont données dans le tableau ci-dessous. Vatmb) [0 [5 [10 [is [20 [24 [28 [30 [32 [34 [36 [40 [pH 24 [34 136 [37 [39 143 [5 [55 [109 [ita [115 [116 1- Tracer la courbe pH = (Vs) Echelles : lem «+ 5 mL en abscisse lem > { unité de pH en ordonnée 2- Déterminer graphiquement le point d’équivalence E et donner ses coordonnées, % 3.1. Déterminer la valeur de la concentration C, de la solution A d’acide. 3.2. 3.2.1 La formule générale brute de l’'acide carboxylique A en fonction du nombre n d’atomes de carbone est CzH2x0z. Déterminer la masse molaire et la formule brute de acide carboxylique A. 3.2.2 Donner la formule semi-développée et le nom de l’acide A. 3.3, Déterminer graphiquement fe pKa du couple acide carboxylique / ion carboxylate considéré. 4 On considére le mélange pour lequel Ve = 15 ml. et pH = 3,7. 4.1, Faire l’inventaire des espéces chimiques présentes dans le mélange et caiculer leurs concentrations, 4.2. En déduire le pKa du couple acide carboxylique/ion carboxylate. 43, Donner 43.1. La nature du mélange. 43.2. Les propriétés du mélange. Données: C: 12 g/mol H:1 g/mol 0:16 g/mol. 3/4 Tournez Ia page S.V.P.EXERCICE 4 (S points) Le propanoate d’éthyle et I”éthanoate de propyle sont deux (02) isoméres d’un ester G de formule brute CsHioOz. En séance de travaux pratiques, le professeur de sciences physiques se propose de préparer avec ses éléves, I’un de ces deux isoméres, I- Le professeur met a leur disposition trois (03) flacons@,®,® contenant respectivement : - @ Alcool A, te propan-2-ol - @ Alcool B, le propan-l-ol - @ Une solution aqueuse de dichromate de potassium acidifi¢e. 1.1 Ecrire les formules semi-développées des alcools A et B. 1.2 Les éléves font réagir en exces du dichromate de potassium sur les composés A et B. Is obtiennent ies composés C et C’, + Le composé C réagit positivement au test de la DNPH. + Le composé C’ réagit avec le bleu de Bromothymol (BBT) pour donner une coloration jaune. 1.2.1 Donner la famille des composés C et C’. 1.2.2 Donner les formules semi-développées des composés C et C’. 2- En plus des composés C et C” précédeats, le professeur leur donne deux (02) autres flacons contenant I'un de {'éthanol (E) et l'autre du chlorure de propanoyle (F). Une bonne combinaison des composés CC’ , E et F permet de préparer lester G. 2.1 Ecrire les formules semi-développées des composés E et de F. 2.2 Donner les noms des composés que les éléves peuvent utiliser pour préparer I’ester G. 2.3 Ecrire les équations bilans des réactions qui donnent lester G, 4 partir des composés de la question 2.2. 44 = Wap doses ous IMP RIMERID NATIONALE3.12 1331 RCL-M.E.N. Direction des Exaiens et Concours * Direction des Examens et Concours * R. C.1.-M.E.N. BACCALAUREAT Coefficient : 4 SESSION 2012 Durée : 3h CES PHYSIQUE SERIE : D Cone doreve comport quatre (00 page muméroies I UM, 3M et VA. Le candidat recevra une (01) feuille de papier millimétré. La calculatrice scientifique est autorisée. SCI EXERCICE 1 Les forces de frottement dues a l’air sont négligées et le ballon est assimilé @ un point matériel de masse m. ‘Au cours d’une phase de jeu de football, Bilé, un attaquant, voyant la position avancée du gardien de but adverse, tente de marquer le but en lobant ce dernier. Le gardien de but se trouve a une distance d = 5 m de la ligne de but. oO i Bilé communique au ballon placé au point O, a une distance D = 35 m de la ligne de but, une vitesse Vo" dont la direction fait un angle @ avec le plan horizontal. On prendra comme origine des dates |’instant ob Bilé frappe le ballon et comme origine des espaces le point O. 1. Etablir les équations horaires x(t) et z(t) en fonction de vo , g et @ du mouvement du centre — d’inertie G du ballon dans le repére(O, i, K ). Faire l'application numérique. x 3. En déduire I’équation cartésienne de la trajectoire et donner sa nature. 4, Déterminer : 4.1 le date t; a laquelle le ballon arrive sur la ligne de but. 4.2 la hauteur h par rapport au sol A cette date t. ua Tournez la page S.V.P.5. A Ia date t= 0 oft Bilé frappe le ballon, un défenseur de l"équipe du gardien qui se trouvait sur la méme ligne que lui 4 la distance d de la ligne de but, s’élance sans vitesse initiale vers Jes buts avec une accélération a= 3 m1.s”. Il voudrait empécher le but. Pour cela, il faut qu’il arrive avant le ballon sur la ligne de but. ‘Son mouvement est rectiligne suivant I'axe (O x). 5.1 Montrer que I’équation horaire du mouvement du centre d’inertie du défenseur selon Vaxe (Ox) est: x(t) = 1,5? +30. 5.2. Déterminer la date 2 a laquelle le défenseur arrive sur la ligne de but. 5.3, Le but est-il marqué ? Justifiez votre réponse. =Sm. Données: g=10 ms?; @=30°; vo=2i ms"; D=35m; EXERCICE 2 Des élaves d’une classe de terminale scientifique désirent déterminer I"inductance L et la résistance r d'une bobine. our ce faire, ils appliquent aux bomes de la bobine une tension alternative sinusofdale u=12-2 cos(100n.t + 0,92), délivrée par un générateur basses fréquences (GBF). Un ampéremétre branché dans le circuit électrique indique la valeur efficace I= 1,2A de l’intensité du courant Slectrique. 1. Donner les valeurs de : L.1 la tension efficace U du GBF ; 1.2 la pulsation « du GBF ; 1.3. la phase Qn de {a tension u par rapport a lintensité i du courant électrique. 2. Calculer l'impédance Z du dipole. 3.1. Rappeler les expressions de cos (facteur de puissance) et de tang 3.2. Déterminer les valeurs de : 3.2.1 la résistance r de la bobine ; 3.22 inductance L exp de la bobine. (On prendra 9 = 52,7°) 4. Ils veulent obtenir le phénoméne de la résonance d’intensité du courant électrique en insérant dans le circuit électrique un condensateur de capacité C afin de déterminer la valeur du facteur de qualité Q du circuit r LC ainsi constitué. 4.1 Déterminer la valeur de la capacité C du condensateur. 4.2. Pour la suite de l’exercice, on prendra C= 400 uF ; r= 6,00. 4.2.1 Déterminer la valeur maximale Ip de l’intensité efficace dans le circuit. 422 En déduire la valeur efficace Uc de la tension aux bornes du condensateur. 4.2.3 Calculer le facteur de qualité Q 5. Le groupe d’élaves désire vérifier par calcul la valeur de |'inductance L de la bobine. Sur la bobine de longueur € = 40 cm et de section s = 3,18 .107 m’, ils lisent N = 500 spires. 5.1. Donner l’expression de l"inductance L de la bobine en fonction de N, Ho, € et s. 5.2 Calculer la valeur de l’inductance L de !a bobine. 5.3 Comparer les deux valeurs de L. Domnée : [lp = 47.107 SI 24EXERCICE 3 Dans cet exercice, toutes les solutions sont prises & 25°C. Dans le laboratoire de chimie du lycée, votre professeur constate qu’une bouteille contenant une solution aqueuse d'une base B, a perdu son étiquette. Afin de ranger la bouteille dans le bon casier, le professeur vous demande de déterminer le nom et la concentration de cette base. Pour cela, il réalise un dosage pH-méirique d’un volume Vs = 10 mL de la solution précédente, per une solution d’acide chlorhydrique de concentration molaire volumique C, = 10' mol.L". Les résultats obtenus lors du dosage figurent dans le tableau suivant : Vem) [0 1 2 3 47 3 6 7 8 9 pH | i9 [ 15 | 12 | to [ 109 | tos [107 [105 [ios | ior Vim] 10 | u [ius] 2 [as], 3 14 15 18 20] pH | 99 [95 [92 759 [27 | 23 [21 [is [ie [1s] 1. Ecrire 1'équation-bilan de la réaction entre la base B et l’acide chlorhydrique (le candidat notera I’acide conjugué de la base B : BH’). 2. Tracer, sur le papier millimétré, la courbe pH = f(V,). Bohelles : Lom > 1 mL Lem ol unité de pH 3. Déterminer graphiquement le point d’équivalence E (Vae ; pHe). 4. En déduire que B est une base faible en justifiant votre réponse. 5. Calculer la concentration molaire volumique Cy de la solution aqueuse basique. 6.1 Déterminer graphiquement le pKa du couple acide-base BH /B. 6.2 En déduire le Ka. 6.3 Identifier la base B cn utilisant le tableau suivant : Diméthyiamine Bthylamine Mathyianik a 107 16.10 2.107 64 Quelles indications doit-on porter sur I’étiquette de la solution de base B? 6.5 Donner le nom et la formule de I’acide conjugué de la base B. 6.6 Pour V,=5 mL d’acide versé : 6.6.1 faire l’inventaire des espéces chimiques présentes dans le mélange ; 6.6.2 calculer les concentrations molaires volumiques de ces espéces chimiques et retrouver la valeur du pka déterminé graphiquement. 314 Tournez le page S.V.P.EXERCICE 4 Cet exercice comporte deux parties indépendantes. EP Partie : Dans cet organigramme, les réactifs utilisés sont notés sur les fléches. Les noms et les formules des composés organiques sont les scules informations demandées. B Cue F] .cn0t A —__, [fe 30° 130" CHs-COOH | PO Nis PCI ou re lee 1, A partir de ’organigramme, reproduire le tableau suivant et le compléter. Formule semi-développée Nom ‘Groupe fonctionne! Peet 2. Pour obtenir le produit (B), il faut ajouter de |’eau @ un alcéne en milieu acide sulfurique. 2.1 Berire Péquation-bilan de Ia réaction et nommer {’alcéne. 2.2. Comment appelle-t-on la réaction chimique entre ’alcéne et l'eau? 3. L’oxydation ménagée du composé B par une solution de dichromate de potassium en miliew acide conduit au composé F. 3.1 Berire l’équation-bilan de la réaction chimique entre le composé B et ’ion dichromate (Cr;0,). 3.2 Déterminer le volume V, de la solution oxydante de dichromate de potassium de concentration molaire volumique C.~ 1 mol.L” nécessaire pour oxyder une masse m= 0,20 gdeB. Données: Mc=12gmol'; Mo=16gmol!; My=Ig.mol™. 2 Pantie : Un chimiste obtient un composé organique unique a partir de deux(2) réactions chimiques : ~ Vacide éthanotque sur |’éthanol ; - le chlorure d’éthanoyle sur I’éthanol. 1. Ecrire les deux équations-bilans et nommer le composé organique obtenu. 2. Donner ie nom de la réaction chimique de l’acide éthanotque sur |’éthanol et préciser ses caractéristiques. 3. Répondre aux mémes questions pour la réaction du chlorure d’éthanoyle sur I’éthanol, 44.% 5.13 1304 R.C.L-McE.N, E:T, Direction des Exarens et Concours * Direction des Examens et Concours * R. C.L.~ M.B.N, E:T. BACCALAUREAT Coefficient : 4 SESSION 2013 Durée: 3h PHYSIQUE — CHIMIE SERIE : D Cette épreuve comporte quatre (04) pages numérotées I/4,2/4, 3/4 et 4/4, Le candidat recevra une feuille de papier millimétré. [EXERCICE 1] (5 points) Un jeu d’enfant consiste & lancer un palet & l'aide d’un lanceur. Le palet doit atterrir dans un réceptacle placé sur le sol horizontal en un point I tel que O°I = 1,10 m. Le lanceur constitué d'un ressort & spires non jointives et de constante de raideur k permet de communiquer au palet de masse m = 50 g, une vitesse Y au point A. (Voir figure). On négligera les forces de frottements. Lorigine de l'énergie potentielle de pesanteur est prise = 125 Nm suivant Vaxe Al. Le chef du groupe comprime le ressort d’une distance a = 10 cm de sa position initiale A (ressort au repos) et place fe palet juste a l’extrémité libre A” du ressort puis le reldche, 1-1. Nommer la forme d’énergie que posséde l’ensemble {palet-ressort} au point A’ juste avant le relachement. Donner |’expression de cette énergie. 1-2, Nommer la forme d’énergie que posséde le palet au point A lorsque le ressort reprend sa ‘Donner I’expression de cette énergie. 1-3. Déterminer alors la vitesse du palet en A. 2 du mos du cet d'inertie du sur BO. Le palet aborde en B, la partie inclinée de la piste de lancement avec la vitesse Y= 5,0 ms". 2-1. Faire le bilan des forces appliquées au palet. Les représenter sur un schéma. 2-2. On note d= a.ic le vecteur-accélération du centre d’inertie du palet. Btablir I’ expression de l’accélération a. 23. En déduire la nature du mouvement du palet sur ce trajet. ‘Tournez ia page S.V.2. uez Etude du mouvement du centre d’inertie Gdu palet dans le champ de pesanteur uniforme z Le palet arrive au point O, avec une vitesse % = 2,2 ms (voir figure) 3-1. Détermines Jes équations horsresx(0 et x) dur mouvement du centre dinertie G du pales dans e repére (0,7, /)- 3-2. En déduire I’équation cartésienne de la trajectoire. 3.3. Montrer que le palet atterrit dans le réceptacle, Donnée : g= 10 ms*;h=1,0m; a=30°. EXERCICE 2] (5 points) Dans Je laboratoire de Physique-Chimie, un groupe d’éleves de terminale D découvre une bobine, & section circulaire ayant les caractéristiques suivantes : © Rayon R=2em3 ‘¢ Nombre total de spires N = 500 spires ; «Résistance de la bobine r= 100; Longucur de la bobine £ = 40 cm ; © Inductance L inconnue. On prendra pp = 410°7SI et x*= 10. Le groupe désire vérifier la valeur de la résistance interne r de la bobine et A- Etude théorique Une bobine peut étre considérée comme un solénolde si # >10R. 1. Justifier que cette bobine est un solénoide. 2 Cesolénolde est traversé par un courant électrique d’intensité constante I= 5 A. dl. Donner I’expression de Pintensité du champ magnétique B eréé au centre du solénotde en fonction de yo, N, # et L. Calculer sa valeur B. 22. Sachant que I’inductance théorique de la bobine est Las = 4x”. 1 calouler sa valeur de Liy- B- Etude expérimentale ‘Afin de confirmer Ia valeur de la résistance inteme r de ce solénolde, le chef du groupe le monte en série avec un condensateur de capacité C = 100 uF. ‘Le circuit rLC ainsi constitué est alimenté par un générateur de basses fréquences. (Voir schéma ci-dessous). Gr) c Ht a déterminer son inductance L. 7 NOR? os 24Pour une fréquence f= 500 Hz, le circuit rLC entre en résonance d"intensité. Les appareils de mesures, indiquent alors : I, = 0,2 A et Up =2V. 1. Citer deux caractéristiques du circuit & la résonance d’intensité, 2- Déterminer les valeurs de ret Leap. 3. Conclure. EXERCICE 3) (5 points) ‘Aucours d’une séance de Travaux Pratiques, un professeur de Physique-Chimie demande 4 un groupe d’élaves de déterminer : la concentration molaire volumique Cs d’une solution aqueuse d’éthylamine ; - le pKa du couple acide/base, CHsNHy"/ CaHsNH, par deux méthodes di 1- Détermination de molaire we Cyet du pKa Dans un bécher, le groupe introduit un volume Ve = 30 cm? d’une solution aqueuse d”éthylamine de ‘concentration molaire Cs inconnue dans laquelle il verse progressivement une solution aqueuse d’acide chlorhydrique de concentration Ca = 0,10 mol.L contenue dans une burette. Les résultats du dosage pH-métrique obtenus sont consignés dans le tableau ci-dessous. Vata) [0 [519 [is [ie Ji7 [is Tio [20 [21 [25 | 30 pH 118 | 11,2] 108 | 10,1199 [95 [61 | 27 24 [21 [19 | 47 1-1. Berire l’équation-bilan de la réaction de dosage. 1-2. ‘Tracer la courbe de variation du pH en fonction du volume Vj d’acide versé (pH =/(Va)). Echelles : {1 cm pour 2cm* {1 cm pour | unité de pH 1-3. Déterminer graphiquement les coordonnées du point d’équivalence E. 1-4. Bn déduire la concentration molaire Cp de la base. 1-5. Déterminer grapbiquement les coordonnées du point de demi-équivalence F. 1-6. Donner le nom de la solution obtenue en ce point et préciser ses propriétés. 1-7. En déduire le pKa du couple acide/base C2HsNHs"/ C2HsNEb. 2+ Détermination théorique du pKa La solution initiale d’éthylamine (C2HsNHL) de concentration molaire volumique Cs = 6.107 mol.L a pour pH = 11,8. 2-1. Ecrire équation-bilan de la réaction de l’éthylamine avec l'eau. 2-2. Faire |"inventaire des espéces chimiques présentes dans la solution. 2-3. Calculer la concentration molaire volumique de chacune des espéces. 2-4, En déduire le pKa du couple acide/base. 3+ Comparaison des deux valeurs de pKa. 3-1, Comparer la valeur expérimentale du pKa et la valeur théorique calculée. 3-2. Conelure. 3/4 ‘Tournez la page S.V.P.EXERCICE 4] (6 points) La molécule E, représentée ci-aprés, posséde une forte odeur de banane mire. Un groupe d’éléves de la classe de terminale D dans un lycée de la place, se propose d’énudier la syathése de ce composé organique. ®: CHF 0- Cl, ~ Cia GH CH CHs 1- Etude de Vestérification directe 1-1. Donner la fonction chimique et le nom de E. 1-2. Eorire les formules semi-développées et les noms de l’acide carboxylique A et de l’alcool B qui permettent de synthétiser E. 1-3. Eerire {’équation-bilan de cette réaction. 1-4. Donner les caractéristiques de cette réaction. 2- Amélioration du rendement de la réaction En vue d’améliorer le rendement de la réaction précédente, le groupe d’éleves se propose de réaliser ia suite de réactions suivantes : A —SOCk »c C+B___— EQ) 2-1. Préciser la formule semi-développée de C. Donner son nom. 2-2. Borire l’équation-bilan de la réaction (2). 2-3, Nommer cette réaction, Préciser ses caractéristiques ; 2-4. Pour le mélange initial, constitué de nc ~ 1 mol de C et ng = | mol de B, déterminer la composition du mélange ea fin de réaction. 4s5.14 1362-4 RCL-MEN.ET. Direction des Examens et Concours * Direction des Examens et Concours * RC. Lx M. E NET BACCALAUREAT Coefficient : 4 SESSION 2014 Durée : h SERIE : D Cette épreuve comporte quatre (04) pages numérotées IM, 2, 3/4, 4/4 et une feuille annexe é rendre avec la copie. La caleulatrice scientifique est autorisée. EXERCICE 1 G points) ‘Dans tout l’exercice, on suppose que les frottements sont négligeables. On donne g = 10 m/s. Une piste de jeu de kermesse est constituée de deux parties : ~ Iapartie AC est horizontale ; - la partie CD de longueur £ = | m, fait un angle c= 30° avec I’horizontale. Pour gagner, le joucur doit faire arriver le solide (S) de masse m = 5 kg dans le réceptacle en D en partant du point A. ‘Un éléve de Terminale pousse le solide (S) 4 partir du point A sur une distance L = AB = 4,5 m, en exergant une force F constante et horizontale pendant une durée At = 3 s, Le solide part du point A sans vitesse (voir figure ci-dessous). ' Le mouvement du solide sur le trajet AB est uniformémeat accéléré, 1.1 Déterminer la valeur algébrique a de l’accélération du mouvement du solide (8). 1.2 Calculer la valeur o de la vitesse au point B. 1.3 Faire I’inventaire des forces extérieures appliquées au solide (S) et les représenter sur un schéma. 1.4 Déterminer la valeur de la force F . 2 du at du soli le trajet BC. ‘Au point B, action de la force F cesse, le solide poursuit son mouvement rectiligoe. 2.1. Faire Pinventaire des forces extérieures appliquées au solide et les représenter sur un schéma. 2.2. Déterminer la nature du mouvement de (S) en appliquant le théoréme du centre d’inertic. 2.3. En déduire la vitesse u du mouvement du solide au point C. ind Tournez la page S.V.P.3- Brude du mouvement du solide (S) sur le trajet CD. Le solide (S) aborde le trajet CD avec Ia vitesse de valeur 4: = 3 m/s et s’arréte en un point D” Laccélération du mouvement est notée a° = a," 3.1 Faire l'inventaire des forces extérieures appliquées au solide et les représenter sur un schéma. 3.2 Déterminer : 3.2.1 la valeur algébrique a,” de l’accélération du mouvement en fonction de o&et g ; 3.2.2 la nature du mouvement. 3.3 Déterminer Ia iongueur ¢’ = CD’. 3.4 Dire si ’éleve a gagné a ce jeu. Justifier la réponse. ICE2 —(S points) ‘Au cours d'une séance de Travaux Pratiques, un groupe d’éléves d'un établissement de la place décide de vérifier expérimentalement les valeurs de l’inductance L et de la résistance r d’une bobine, de deux fagons différentes. L , © Montage Le groupe alimente d’abord la bobine a l’aide d’un générateur délivrant une tension continue. Le circuit est constitué du générateur de tension continue, de la bobine, d’un amapéremétre et d’un voltmétre. Le voltmétre mesure la tension U; = 12 V aux bomes du générateur. L’ampéremétre indique une intensité fy = 0,24 A dans le circuit. © Montage 2 La bobine est ensuite alimentée par un générateur de basses fréquences (GBF) délivrant une tension alternative sinusoldale de fréquence f = 200 Hz, de valeur efficace Uz = 5 V, mesurée par un voltmétre. L’ampéremétre mesure une intensité efficace bp = 10 mA. LL Faire les schémas des deux montages en y faisant figurer le voltmetre et l’armpéremétre. 1.2 Déterminer la valeur de r. 1.3 Déterminer l’impédance Z, de la bobine. 1.4 En déduire la valeur de I’inductance L de la bobine. 2- Deuxiéme expérience. Le groupe réalise un dipéle constitué par l'association en série de la bobine, d’un condensateur de capacité C = 1 F, d'un générateur de basses fréquences (GBF) et d'un ampéremétre. Le groupe dispose aussi d’un voltmétre qu’il branche aux bornes du GBF. La valeur efficace U de la tension aux bores du générateur est maintenue constante ct égale a SV. 2.1 Faire le schéma du montage. 2.2 Donner l'expression littérale de !'impédance totale du circuit. 23 Pour une fréquence f= f= 252 Hz, la valeur de l’intensité efficace passe par une valeur ‘maximale Ip = 0,1 A. ‘Nommer ce phénoméne. Déterminer I'impédance totele du circuit a la fréquence fo. Déterminer les valeurs de r et de L. ‘Comparer les valeurs de r et de L trouvées au cours des deux expériences. . Déterminer la valeur de la tension efficace Uc aux bornes du condensateur dans ces conditions. 2.3.6. Comparer les valeurs efficaces de la tension d’alimentation U et de la tension Uc. Conclure. 2surdEXERCICE3 —(5 points) Toutes les solutions sont a 25°C et le produit ionique de l'eau est K = 10 Un groupe d’éléves de Terminale D désire préparer puis doser une solution d’acide éthanoique. 1+ Préparation de la solution d’acide éthanotque. Le groupe déléves dispose dune solution mére (S;) d’acide éthanofque de concentration C =0,1 moV/L, et d'eau distillée. A partir de la solution mére le groupe soubaite préparer un volume V2 = 100 mL. d'une solution ($2) de cet acide de concentration C2 = 10 moV/L. Pour cela il dispose : - de deux pipettes (10 mL et 5 mL) ; - d'une fiole jangée de 100 mL ; - dun bécher ; dune pissette contenant de l'eau distillée. 1 Vérifier que le volume de (S,) a prélever est Vo = 10 mL. 1.2 Décrire le mode opératoire de la préparation de la solution (S2). 13 Le pH de la solution (Sa) est pH = 3,4. 13.1. Berire I’équation-bilan de la réaction entre l’acide éthanotque et |’eau. 1.3.2. Faire linventaire des espéces chimiques présentes dans cette solution. 1.33. Déterminer Ia concentration molaire volumique de chaque espéce chimique. 1.3.4. Calculer la constante d'acidité K, du couple acide éthanoique /ion éthanoate. Vérifier que le pK, du couple est égal 4 4,8. 2- Dosage de la solution (S2) d’acide éthanoique. Le groupe dose un volume Vq = 20 mL. de solution (S2) par une solution B d"hydroxyde de sodium de concentration Cp = 10? mol/L. Le pH du mélange est mesuré au fur et & mesure que I’on verse la solution de soude. Le graphe pH = f(Vp) est donné sur la feuille annexe. 2.1 Déterminer graphiquement les coordonnées du point d’équivalence E. 22 Retrouver Ia valeur de C2. 2.3 Donner la nature (acide ou basique) du mélange obtenu a I"équivalence. Justifier la réponse. 2.4 Retrouver graphiquement la valeur du pKa. 2.5 Choisir parmi les indicateurs colorés ci-dessous celui qui convient & ce dosage. Justifier la réponse. Indicateurs colorés_| Hélianthine [ Bleu de bromothymol (BBT) | Phénolphtaléine Zone de virage 31-44 60-76 82-10 Tournez la page S.V.P. 3ourdCICE4 (5 points) 1- La combustion compléte d'une mole d’un composé organique A, de formule brute C,H,O fournit ‘quatre moles de molécules de dioxyde de carbone et quatre moles de molécules d’eau. La molécule de A renferme un seul atome d’oxygéne. Lt Berire l’équation-bilan de la réaction. 1.2 Montrer que la formule brute du composé A est C,He0. 1.3 Donner les formules semi-développées des différents isoméres possibles de A. 2+ Parmi ces différents isoméres, un seul réagit avec Ia 2,4-D.NP-H et donne un test négatif en présence de liqueur de Febling. 2.1. Préciser la fonction chimique de cet isomere. 2.2 Donner la formule semi-développée et le nom de cet isomére. 3. L’um des isoméres de A, le butanal, est traité par une solution de permanganate de potassium acidifiée. Il donne un composé B. 3.1 Ecrire la formule semi- développée et donner le nom du composé B. 3.2 Le produit B réagit avec le pentachlorure de phosphore (PCls} pour donner un composé c. S21. Bere T’équation-bilan de la réaction. 3.2.2. Donner le nom du composé C. 4 On fait réagir I'éthanol sur le composé C. On obtient entre autres un composé organique D. 4.1 Berire l’équation-bilan de la réaction. 42 Donner : 4.2.1. le nom de cette réaction chimique. 2 ecu dese sate cli 4.23 le nom du composé organi 43 On gs heel a ecompoed On obtient entre autres le méme composé organiqt aot achat ecinencblan do a rlaeion. 4.3.2. Donner le nom et les caractéristiques de cette réaction.Important ; A rendre avec Ia feuille de copie FEUILLE ANNEXE | Exercice 3 fabscisse : 1 cm4>2 mL ordonnée : 1 cm <> | unité pH Echelle : { op 4 ee we ele em me me mm VBL) aract er “t3.15 1372 RGL~MEN.ET Direction des Examens et Concouss * Direction des Exanvens et Concours * R.CI.~ MEN.ET BACCALAUREAT ~ Coefficient : 4 SESSION 2015 Durée: 3h SERIE : D Cette épreuve comporte quatre (04) pages numérotées 1/4, 2/4, 3/4, 4/4 et une feuille annexe é rendre avec la copie. La caleulatrice scientifique est autorisée. EXERCICE1 —_(5 points) Un mobile (S) de masse m assimilable a un point matériel se déplace sans frottement sur la piste AO située dans un plan vertical. La piste AO est rectiligne et fait un anglea avec le plan horizontal. (Voir figure ci-dessous). y, sol Des élaves étudient le mouvement de (S) sur AO et au-dela du point 0. 1- Etude du mouvement du centre d°inertie du mobile sur le partic AO de la piste. Le mobile est lancé a partir du point A avec une vitesse % et arrive en O avec une vitesse ij de valeur a= Lms". {lest animé d’un mouvement dont l'acoélération est 4 = ay.t (W est le vecteur unitaire colinéaire & AO). 1.1 Faire I"inventaire des forces extérieures agissant sur le mobile et les représenter sur un schéma. 1.2 Déterminer : 1.2.1 Ja valeur algébrique a, de Maccélération du mobile ; 1.2.2 lanature du mouvement du mobile ; 1.2.3 la valeur va de la vitesse communiquée au mobile au point A en appliquant le théoréme de l’énergie cinétique. 2 Bwide du mouvement du mobile dans le repére (O.i,7 ). Aprés le point O, le mobile est soumis au champ de pesanteur uniforme 3. 2.1 Déterminer les Equations horaires x(t) et yt) 2.2 Montrer que I’équation cartésienne de la trajectoire est: y= 6,672 +0 ,577x. 2.3. En déduire la nature de cette trajectoire. uM @ ‘Tournez ia page S.V.P.2.4 Déterminer : 2.4.1 les coordonnées xs et ys du point de chute B du mobile sur le sol ; 2.4.2 la vitesse % du mobile au moment oi il entre en contact avec le sol. On donne: m=0,250kg ; @=30°; h=0,75m; g=10ms*. EXERCICE2 —_(5 points) Un groupe d’éléves se propose de déterminer, au cours d’une séance de travaux pratiques, les valeurs de la résistance inteme r et de l’inductance L d’une bobine. 1H réalise un montage qui comporte : ~ un générateur de basses fiéquences (GBF) délivrant une tension altemative sinusoidale u = U-V2 cosa ; ~ un conducteur ohmique de résistance R = 200 ; = un oscilloscope bicourbe ; ~ labobine d’inductance L et de résistance r, ‘Ce montage est schématisé par la figure | et loscillogramme obtenu est représenté par la figure 2. Ye I Ty Figere? Sur les deux voies Y; et Y2 de l’oscilloscope, le balayage horizontal a pour valeur Sy = 2,5 ms.div"' et la sensibilité verticale est Sy = 1V.div". L- Donner les noms des deux grandeurs physiques visualisées a I'écran de l’oscilloscope. 2. Préciser la grandeur physique qui est en avance sur l'autre. Justifier la réponse. 3+ Déterminer & partir de l’oscillogramme obtenu (figure 2) : 3.1 la période T et la pulsation « de la tension délivrée par le GBF ; 3.2 Ia phase @us de la tension u délivrée par le générateur par rapport a ’intensité i du courant ; 3.3 les valeurs efficaces U de la tension u et I de I’intensité i du courant électrique. 4. De tout ce qui précade : 4.1. établir 'expression i = f (t) de l’intensité du courant qui traverse le circuit ; 4.2 calculer l'impédance Z du dip6le (PM) ; 4.3 déterminer la valeur de la résistance inteme r et celle de I’inductance L de la bobine. On prendra cosy; = 0,707. 5+ Dans la suite de l'exercice, on prendra : r= 8,302 , L=0,09 Het u(t) = 4oos(a) avec = 100n rads", u(t) étant exprimée en volt (V). Le groupe d’éléves insére dans le circuit, en série avec le conducteur ohmique et la bobine, un condensateur de capacité C telle que LCOY = I. 5.1 Nommer le phénoméne observé dans le circuit. 5.2 En déduire la nouvelle valeur de la phase de la tension par rapport a l’intensité. 5.3 Déterminer la valeur efficace de |’intensité du courant qui traverse le circuit. waEXERCICE 3 (S points) Un groupe d’éléves en classe de terminale scientifique dispose d’une solution aqueuse S, d’un acide AH. AH est un acide faible dont la base conjuguée est notée A’. Le groupe se propose d'identifier l’acide AH et de déterminer le pKa du couple AH/A’ auquel il appartient. 1 aration di 1 le sium Le groupe prépare une solution S, d’hydroxyde de potassium, en dissolvant une masse 1m) = 56 mg d’hydroxyde de potassium (KOH) solide dans un volume V; = 100 mL d’eau pure & 25°C. Ll Vérifier que la concentration molaire Cy de 1a solution Sp vaut 10? moi.L”. 1.2 Le pH dela solution Sy vaut 12. Montrer que !"hhydroxyde de potassium est une base forte. 2 de Ia solution d’acide AH Le groupe préléve un volume V, = 20 mL de la solution S, qu’il dose avec la solution Sy @hydroxyde de potassium préparée ci-dessus. La courbe de variation du pH des différents mélanges effectués est donnée sur papier millimétré en annexe. 2.1 Borie I'équation-bilan de la réaction acido-basique qui a eu lieu entre l’acide faible AH et la base forte (KOH). 2.2. Déterminer graphiquement les coordonnées du point E a I’équivalence. 2.3 Calculer la concentration molaire volumique C, de la sotution S, . 24 Determiner a partir de la courbe pH = f (V.), la valeur du pKa du couple AH/A’ . 3. Identification de acide AH La solution 8, de concentration C = 107 mol.L" a éé préparée en dissotvant une masse m = 0,6 g de acide AH dans un volume V = LL d’eau pure. L’acide AH est un acide carboxylique de formule générale CyH2,O2. 3.1 Déterminer la formule brute de l’acide AH. 3.2 Donner la formule semi-développée et le nom de l'acide AH. 3.3 Préciser fe couple acide-base correspondant. Ondonneengmol:C=12 ; H=t ; O=16 5; K=39. 34 ‘Tournez la page S.V.P.EXERCICE 4 (S points) Le propanoate d’éthyle et I’éthanoate de propyle sont deux (02) isoméres d’un ester G de formule brute CsHioO2. En séance de travaux pratiques, le professeur de physique-chimie se propose de préparer avec ses éléves, l'un de ces deux isoméres. 1- Le professeur met & leur disposition trois (03) flacons®,®,® contenant respectivement : = alcool A, le propan-2-ol ; = ® alcool B, le propan-1-o - une solution aqueuse de dichromate de potassium acidifiée. LL Ecrire les formules semi-développées des alcools A et B. 1.2 Les élaves font réagir en excés du dichromate de potassium sur les composés A et B. Is obtiennent les composés C et C’. + Le composé C réagit positivement au test de la 2,4-dinitrophénylhydrazine (2,4-DNPH). + Le composé C’ réagit avec le bleu de Bromothymol (BBT) pour donner une coloration jaune. 1.2.1 Donner la famille chimique de chacun des composés C et C’. 1.22 Donner les formules semi-développées et les noms des composés C et C°. 2- En plus des composés C et C’ précédents, le professeur leur donne deux (02) autres flacons contenant I’un de I’éthanol (E) et l'autre du chlorure de propanoyle (F). L’ester G peut étre préparé & partir des composées C, C’, E et F. 2.1 Berire les formules semi-développées des composés E et F. 2.2 Donner les noms des composés que les éléves peuvent utiliser pour préparer l’ester G. 2.3. Eerire les équations-bilans des réactions qui donnent \’ester G, & partir des composés de la question 2.2. 44J. 16 1382 RCL-MEN * Direction des Examens et Concours * R, C1. -M. EN BACCALAUREAT Coefficient : 4 SESSION 2016 Durée :3h PHYSIQUE-CHIMIE SERIE : D Cette épreuve comporte quatre (04) pages numérotées 1/4, 2/4, 3/4 et 4/4. candidat recevra une (01) feuille de papier millimétré. La calculatrice scientifique est autorisée. EXERCICE 1 (5 points) Dans tout lexercice, on néglige les frottements dus a I'air et on considére le ballon comme un point matériel de masse m. Lors d'un match de basket-ball, pour marquer un panier, il faut que le ballon passe dans un anneau (ou arceau) méiallique. L’anneau métallique de centre C est situé dans un plan horizontal, une hauteur h = 3,05 m du sol. Le centre d’inertie A du ballon et le point central C de I'anneau soat dans le plan vertical (OX, OY). I- Un basketteur lance le ballon & partir d’un point A, avec une vitesse 1), faisant un angle a = 45° avec le plan horizontal. Le point A est situé & une hauteur OA = 2 m du sol (voir figure ci-dessous). L’origine du temps sera I"instant du lancé du ballon a partir du point A. On donne ; g= 10 ms*. a= 710m 1.1 Faire linventaire des forces extérieures s’exergant sur le ballon, 1.2. Etablir dans le repére (O,7,]) les équations horaires x(t) et y(t) du mouvement du centre @inertie du ballon. 1.3. Montrer que I’équation cartésienne de la trajectoire s’écrit: y=- 10 P+x+2, - 1.4 Les verticales passant par les points A et C sont distantes de d= 7,10 m. 1.4.1. Vérifier que la valeur que doit avoir 1; pour que le panier soit réussi est de 9,1m.s" 1.4.2. Déterminer le temps ¢ mis par le ballon pour aller du point A au point C. 2. Unadversaire situé 4 une distance d, = 4,1 m du tireur veut arréter le ballon. 2.1 Montrer que cet adversaire se trouve dans la position Ia plus défavorable pour intercepter le ballon, cest-A-dire celle qui correspond a l’abscisse du sommet de la trajectoire, 2.2 L’adversaire saute verticalement en levant les bras. La hauteur atteinte par ses mains est h, = 3 m. Les valeurs de 7, et de a: restent inchangées. Dire si |"adversaire peut intercepter le ballon. Justifier la réponse. 14 ‘Tournez ta page S.V.P.EXERCICE2 (5 points) Dans tout l'exercice on négligera le poids du proton devant les autres forces. Dans un laboratoire, un professeur de Physique-Chimie étudie le mouvement d’un proton dans un dispositif comportant deux zones notées © et @ (voir figure). La zone © est délimitée par deux plaques verticales et paralléles (P,) et (Pz) distantes d'une longueur £. La zone @ s'étend au-dela de la plaque (P;). Il y régne un champ magnétique uniforme B. & Zone O (Py) Zone® ) 1- Buide du mouvement du proton entre Jes plaques (Pi) et (P.). Le professeur applique une différence de potentiel positive Vp; — Veo = U entre les deux plaques. ‘Un proton de masse m» part du point O sans vitesse initiale et arrive au point A avec une vitesse 1 . LLL Représenter qualitativement au point N, le champ électrique E et la force électrique F s’exergant sur le proton, Justfier la réponse. 1.2 Btablir expression de l’énergie cinétique Eca du proton au point A en fonction dee et U. 1.3 Vérifier que la valeur de la vitesse du proton au point A de la plaque (P2) vaut = 3,71.10° ms”, 1.4 Déterminer la nature du mouvement du proton dans la zone ©. 1.5 En déduire le réle du champ E dans cette zone. 2. Etude du mou it du -delt de la plaque ‘Au-delé de Ia plaque (P,), le proton entre dans la zone ®. IL est alors soumis au champ magnétique uniforme B orthogonal a la vitesse 2, . 2.1 Donner expression de la force magnétique f s'exergant sur le proton. 2.2 Représenter sur un schéma : 2.2.1 la force magnétique f au point M ; 2.2.2 le vecteur champ magnétique B . 2.3, Déterminer la puissance de cette force magnétique. 24 2.4.1 Montrer que Ia force magnétique f ne modifie pas l’énergie cinétique du proton. 2.4.2 En déduire la valeur 0 de la vitesse du proton au point C. 2.5 En déduire que le mouvement circulaire du proton est uniforme. 2.6 Le proton traverse & nouveau La plaque (P2) en un point C. (Voir figure ci-dessus) Donner !’expression du rayon R de la trajectoire. Calculer la distance AC. Ondonne: mp =1,67.10 kg; e=16.10%C; U=720V; B=0,6T. usEXERCICE 3 (5 points) Lors d'une séance de travaux pratiques, un groupe d’éléves doit déterminer le pKa du couple CH;COOH/CH;COO. Pour ce faire, le groupe préléve un volume V4 = 10 mL de cet acide qu'il dose par une solution aqueuse d’hydroxyde de sodium de concentration Cy = 10? mol/L. I mesure le pH de la solution en fonction du volume Vg de la solution d’hydroxyde de sodium versée. 1+ Lacourbe pH = Va) donne les points caractéristiques suivants: Demi-équivalence E” {ve a ae ; Ve= tran (ia 1.1 Donner allure de la courbe pH = f{Vs) en indiquant les points caractéristiques E’et E. On donne : pour Va= 0, pH = 3,4. 1.2 Montrer que Pacide éthanotque est un acide faible. 1.3 Ecrire ’équation-bilan de la réaction du dosage. 1.4 Calculer la concentration molaire C4 de la solution AH. 1.5. Nommer le mélange obtenu a la demi-équivalence et donner ses caractéristiques. 1.6 Donner le pK, du couple acide-base considéré. 2- On dispose de trois indicateurs colorés.. Zone de virage | Hélianthine 3,1-44 Bleu de bromothymol 6-76 Phénolphtaléine 82-10 Pour le dosage, le groupe a utilisé la phénolphtaléine. Justifier ce choix. 3- Par ailleurs & partir de la solution initiale d’acide éthanoique de pH = 3,4 et de concentration molaire ‘volumique C, = 10? mol.L", le groupe désire retrouver la valeur du pK. 3.1. Ecrire l’équation-bilan de la réaction chimique entre l’acide éthanofque et l'eau. 3.2. Faire l'inventaire des espéces chimiques présentes dans la solution. 3.3. Calculer la concentration molaire volumique de chacune des espéces chimiques. 3.4 Retrouver la valeur du pK. EXERCICE 4 (5 points) 1+ Un chimiste veut déterminer la formule brute d’un alcool A de formule générale CqH25.20. Pour cela il réalise la combustion compléte d’une masse m = 6 g de cet alcool dans le dioxygéne. I! recueille 6,72 L de dioxyde de carbone (volume mesuré dans les conditions normales de température et de pression). 1.1 Eorire l’équation-bilan de la réaction. 1.2 Montrer que la formule brute de I'alcool A est CsHg0. 1.3 Donner les formules semi-développées des isoméres possibles de l’alcool A et les nommer. xe ‘Tournez la page S.V.P.2- Pour identifier le composé A, il réalise son oxydation ménagée par un oxydant en excés en milieu acide. Il obtient un composé B. 2.1 Donner les formules semi-développées possibles de B et les familles chimiques comespondantes. 2.2 Le composé B fait virer le bleu de bromothymol au jaune. 2.2.1. Identifier le composé B. 2.2.2. En déduire la formule semi-développée et le nom de lalcool A. 3+ Laction du chlorure de thionyle sur I’acide propanofque donne un composé C. 3.1 Ecrire I’équation-bilan de la réaction. 3.2. Donner la formule semi-développée et le nom de C. 4- On fait réagir de l’'ammoniac (NHs) sur le composé C et on obtient un composé D. 4.1 Donner la formule semi-développée et le nom de D. 4.2 L’action du composé C sur l’alcool A conduit & un produit E. 4.2.1. Ecrire I’ équation-bilan de cette réaction. 4.2.2, Donner la formule semi-développée et le nom de E. 4.2.3, Donner les caractéristiques de cette réaction. On donne : volume molaire Vo = 22,4 Limol ; Mc = 12 g/mol; Mu = g/mol; Mo=16 g/mol.RGL-MEN.ET. FP * Direction des Examens et Concours * R. C1. -M.E.N.E.T.F.P BACCALAUREAT Coefficient : 4 SESSION 2018 Durée: 3h SERIE : D Cette épreuve comporte quatre (04) pages numérotées 1/4, 2/4, 3/4 et 4/4 Le candidat ou la candidate recevra deux (02) feuilles de papier millimétré. Toute calculatrice est autorisée. Exercice 1 (5 points) Un mobile de masse m = 600 g, reposant sur une table horizontale est soumis a une force motrice constante F de valeur F= 0,65 N et de direction horizontal. Lrensemble des forces de frottements équivaut 4 une force constante f, de valeur f, parallele a la trajectoire du mobile et opposée au sens du mouvement. L'accélération du mouvement est &= a,.f Les positions successives G; du centre dinertie G du mobile sont enregistrées a intervalle de temps régulier At = fj - 4; = 60 ms. GIG G Gs G Gs Ge Gx > 7 ho bo of 4 & ts % 6 Lexploitation de Venregistrement obtenu a donné les résultats consignés dans le tableau suivant : (Dates t (ms) =120 | t= 180 | 44 =240 | t= 300 | t= 360 | t= 420 [Positions Gi@m) | 0 | 09 [ 22 | 38 | 58 | 81 J 108 | 139 [Vitesse v(m.s) 0,183 | 0,241 | 0,300 | 0,358 | 0,416 | 0,483 [7 Vous devez. déterminer la valeur f de par deux méthodes : V'application du théoréme du centre dinertie et application du théoréme de I'énergie cinétique dans le repére (Go;i). 1. Application du théoréme du centre d'inertie L.1 Tracer la courbe = f(0 pour 0 < t < 300 ms. Lem—> 20 ms Echelles: {reeset 2m! 1.2 Déterminer l'accéiération a, du mouvement ; 13. Bnoncer le théoréme du centre dinertie, 14 Préciser le systéme, le référentiel et les forces appliquées au systéme. LS Déterminer la valeur f de la force de frottement f en appliquant le théoréme du centre diinertie. On prendra a, = 0,98 m.s™ 2. Application du théoréme de I'énergie cinéti 2.1. Bnoncer le théoréme de énergie cinétique. 2.2. Déterminer la valeur f de la force de frottement f en appliquant le théoréme de l’énergie cinétique entre les instants t;= 60 ms et t; = 180 ms. U4Exercice 2 (5 points) Lors dune séance de Travaux Pratiques, votre professeur de Physique-chimie met a votre disposition une bobine de longueur ¢ = 20 cm comportant N = 400 spires. Chaque spire a un diamétre d = 4 cm. [1 vous demande de déterminer par le calcul, puis expérimentalement, la valeur de I'inductance L de cette bobine. On notera La, la valeur obtenue par calcul, et Lexp la valeur expérimentale. i. ina yi 1.1 Donner l'expression de I'inductance Ly de la bobine en fonction de jo, N, d et & 1.2 Calculer la valeur L, de cette inductance. ‘On donne : jio ~ 47.10" S.L. (perméabilité du vide). 1.3 La bobine est parcourue par un courant d'intensité constante I. 1.3.1 Représenter sur un schéma, la bobine, le sens du courant et le champ magnétique B créé en son centre. 1.3.2 Déterminer la valeur B du champ magnétique pour I= 5 A. 2. Détermination de la valeur expérimentale Lop Le circuit électrique utilisé comporte, montés en série, un conducteur ohmique de résistance R=173,4 Q et la bobine de résistance négligeable et d'inductance L. Ce circuit est alimenté par un générateur délivrant une tension triangulaire de période T. (Woir schémas figure let 2). Voie 1 Figure 1 On observe sur I'écran d'un oscilloscope (figure 2) : ~ sur la voie 1, fa tension tay aux bornes de la bobine ; ~ sur la voie 2, la tension tux aux bores du conducteur ohmique. Les réglages effectués sont les suivants : = sensibilité horizontale (base de temps) : 10°s <> 1 division ; sbilité vertical {roie 1: 1 division > 10 mV ~ sensibilité verticale <| yoie 2: 1 division <> 1 V Les expressions des tensions aux bornes des dipdles sont les suivantes : di 2.1 Montrer que Ugyy 242.2 Déterminer la pente a = Auuae de la courbe observée sur la voie 2 entre t= 0 (centre de ’écran) et t ft 2.3. Exprimer Leg en fonction de R, uacet a. 2.4. Calculer la valeur de Lexp. 2.5, Comparer les deux valeurs (La et Lay) et conclure. Exercice 3 (5 points) La salle de collection de matériel de Chimie de votre Lycée a regu des produits chimiques. L'un des flacons de ces produits chimiques est étiqueté comme suit : = solution commerciale Sp acide éthanolque ; - concentration molaire volumique Co = 14 mol/L. Au cours d'une séance de Travaux Pratiques, votre professeur de Physique-Chimie vous demande de vérifier la concentration molaire volumique Co de la solution So. Pour cela, vous réalisez une série d'expériences qui donnent les résultats suivants : Expérience I: Vous prélevez un volume Vo= 10 mL. de la solution So. Vous versez ce volume Vo de solution dans une fiole jaugée et vous le complétez a 1 L avec de l'eau distillée. Vous obtenez la solution S). Expérience 2: Vous réalisez le dosage pH-métrique d'un volume V\= 10 mL. de Ja solution S; par une solution d'hydroxyde de sodium de concentration molaire volumique Cp = 10'moV/L. Les variations du PH en fonction du volume Vg d'hydroxyde de sodium versé sont consignées dans le tableau ci- dessous. Ve (mL)| 0 23 pH 28136] 4 | 42144) 46 1. Donner le nom de 'opération qui a permis d'obtenir la solution S; a partir du volume Vo de So 2. Déterminer la concentration C; de la solution S; aprés cette opération. 3. Faire le schéma annoté du dispositif du dosage pH-métrique. 4. Eorire l'équation-bilan de la réaction de dosage. 5. Tracer la courbe de variation du pH en fonction du volume Ve d’hydroxyde de sodium versé. Lomi mL 1 cm unité de pH 6. Déterminer expérimentalement : 6.1. les coordonnées du point d'équivalence E ; 62. la concentration molaire volumique Cap de la solution $1 ; 63. laconcentration molaire volumique Coap de la solution commerciale. 7. Comparer Coerp et Co. Conclure. a4Exercice 4 (5 points) Un chimiste désire identifier au laboratoire un composé organique oxygéné B afin de réaliser quelques réactions chimiques. Ce composé B contient en masse, 46,6% de carbone. Sa formule générale est : HN ane CaHanes 1. Identifier les groupes fonctionnels de ce composé. 2. Donner ia famille chimique du composé B. 3. Identification de B : . 3.1. Déterminer la formule semi-développée du composé B ; 3.2. Nommer ce composé. 4. On suppose que ce composé a pour formule semi-développée : HaN—CH—COOH CiHs A l'état pur, cette molécule se présente sous la forme d’un ion bipolaire. 4.1. Berire la formule semi-développée de cet ion. 4.2. Donner le nom de cette forme d'ion. 5. En solution aqueuse, cette molécule peut donner naissance & un cation et 4 un anion. $.1. Berire la formule semi-développée du cation. 5.2. Berire la formule semi-développée de I’anion. 6. A partir de ce composé, le chimiste réalise la réaction suivante : H:N—CH—COOH + HaN—CH—COOH ——> Hs CoHs 6.1. Recopier et compléter I'équation-bilan ci-dessus. 6.2, Nommer la liaison ainsi formée entre les deux molécules. 6.3. Donner la famille chimique du produit obtenu. Données : Masses molaires atomiques en g/mot : M(H) = 1 ; M(Q) = 16 ; M(C) = 12; M(N) = 14. 445.19 1683 TAP * Direction des Examens et Concours * R. C. I. -M. EN. E. TEP RGL-ME BACCALAUREAT Coefficient : 4 SESSION 2019 Durée : 3h SERIE : D Cette épreuve comporte quatre (04) pages numérotées 1/4, 2/4, 3/4 et 4/4. Le candidat ou la candidate recevra une (01) feuille de papier millimétré. Toute calculatrice est autorisée. Exercice 1 (5 points) Au cours d'une kermesse dans un Lycée Modeme, les éléves d'une classe de Terminale D participent a un jeu dénommé "Le Plus Adroit". Ce jeu consiste a atteindre une cible par un projectile. Pour cela, ils disposent d'une piste de lancement ABO comportant deux parties : © ABest une portion rectiligne horizontale de fongueur é, munie d'un repére (A, i2),ié étant un vecteur unitaire. © BO est une portion circulaire centrée en C, de rayon r, d'angle au sommet «. CB est perpendiculaire a AB. Le projectile, assimilable a un point matériel de masse m part de A sans vitesse initiale 2 l'instant t = 0, sous Yaction d'une force F. Cette force, exercée par un concurrent entre A et B, est de direction horizontale. Avec la vitesse #p acquise en B, le projectile aborde la portion BO. A partir de O, le projectile animé d'une vitesse dy inclinge d'un angle « par rapport a 'horizontale, effectue une chute dans le champ de pesanteur uniforme g. La cible 4 atteindre est fixée en un point E de coordonnées xz et Ye dans le repére (0, 7,7) (voir figure). Le vainqueur de cette compétition est celui dont le projectile atteint la cible au sommet de la trajectoire. Dans tout lexercice, les forces de frottements sont négligeables. On donne : £= 5m; m= 1 kg; a@=60°;r = 1m; xp = 0,69 m; ye = 0,59 m. yA 1. Etude du mouvement du projectile sur le parcours AB LL. Préciser = LLL. le systéme étudié ; 1.1.2. le référentiel d'étude, 1.2. Faire linventaire des forces appliquées au systéme. 1.3. Enoncer le théoréme de I'énergie cinétique. wa. Exprimer la valeur vg de la vitesse en B en fonction de F, # et m en appliquant ce théoréme. Calculer la valeur vg pour F =2,5N. . Enoncer le théoréme du centre d'inertie. Détermizer, en appliquant ce théoréme : L7.1. la valeur ay de laccélération; 1.7.2. la durée ¢ du parcours. 2. tude du mouvement sur le parcours BO 2.1. Montrer que la valeur de la vitesse do atteinte par le projectile en O a pour expression : v9 = Vu} — 2gr(l — cosa) 2.2. Calculer v9. 3. Etude du mouvement au-dela du point 0 Pour la suite, on prendra vo = 4m. s~! 3.1. Btablir les équations horaires x(t) et y(¢) du mouvement dans le repére (0, 7,7). 3.2. Déduire de la question précédente, 'équation cartésienne de la trajectoire y(). 3.3. Montrer que = ~0,25x? + 1,73x. 3.4, Déterminer les coordonnées 3.4.1. dela fléche ; 3.4.2. de la portée, 3.5, Montrer que ce concurrent est le gagnant de la compétition. Exercice2 (5 points) uranium *33U est un nucléide qui peut subir une fission ou une désintégration radioactive. 1. Etude de la désintégration radioactive de I'uranium?33U L'uranium *$3U est émetteur de particules «.. Sa période est T = 7,2.108 ans. On rappelle que la loi de décroissance radioactive s’écrit : N = Noe~*. LL. Définir la période radioactive T d'un nucléide. 1.2. Calculer la constante radioactive 4 de uranium 733U. 1.3. On dispose d'une masse mp = 1g d'uranium 733U 2 la date t = 0. 1.3.1. Vérifier que te nombre de noyaux No présents dans la source 4 la date t = 0 est No = 2,56.10"4 noyaux . 1.3.2. Déterminer le nombre de noyaux V(t) présents dans la source aux dates ¢ = T c= 3T. 1.3.3. Représenter qualitativement la courbe de décroissance radioactive N = f(t) sur 3 périodes successives (faire figurer les ordonnées des points d'abscisses 0, 7, 27 et 37). ar et 2. Etude de la fission de 'uranium?33U 2.1, Définir la fission nucléaire. 2.2. Par capture d'un neutron, 'uranium 735U donne la réaction nucléaire suivante : 28U tin > Ake + %fsr+25n 2.2.1. Rappeler les lois de conservation au cours d'une réaction nucléaire. 2.2.2, Calculer les valeurs de A ct de Z en utilisant ces lois. Données : m(#33U) = 3,903. 10-25 kg. waExercice3 (5 points) Le laboratoire d'un Lycée Modeme dispose d'une solution S de base faible B de concentration molaire volumique Cy inconnue. Un Professeur de Physique-Chimie d'une classe de Terminale D désire identifier cette base par deux meéthodes, la méthode pH-métrique (expérimentale) et la méthode théorique. 1 confie cette tche 4 un groupe d'éléves. Pour cela, il met a sa disposition © une solution d'acide chlorhydrique de concentration molaire volumique Cz = 10-* mol.L- ; ‘© la solution de base ; © le dispositif nécessaire pour réaliser un dosage pH-meétrique et une dilution, Le groupe réalise le dosage d'un volume V,, = 10 ml. de la solution de base par la solution d'acide chlorhydrique. Les résultats obtenus sont consignés dans le tableau ci-dessous : vey] of 1 [2734s fel7[s fast 9 w fu] pH | 11,8 | 11,3 | 11,0 | 10,9 | 10,8 | 10,7 | 10,5 | 10,2 | 9,3 | 3.0 | 25 | 19 | 16 A la température de l'expérience, le produit ionique de l'eau est Ke = 10-™*. Par la suite, a partir de la solution de base, le groupe prépare une solution S’ de concentration molaire volumique Cj, = 10-? mol. £-+, dont le pH est égal 4 11,3. On donne les pK de quelques couples acides/bases dans le tableau ci-dessous : Couple acide/base pK, (CHs):NH2* / (CH:NH 110 (CHs)sNE* 7 (CHs)3Nv 9.9 (CH)NHG"/ (CH)NH 10.7 1. Identificatior -métri L.L. Faire le schéma annoté du dispositif expérimental. 2. Eerire !'équation-bilan de la réaction du dosage. 13. Tracer la courbe pH = f (Vp). © Lem pour 1 mL ; © Lem pour 1 unité de pH. 14, Déterminer : 1.4.1. les coordoanées du point E a I’équivalence ; 1.4.2. les coordonnées du point F a la demi-équivalence ; 1.4.3. la concentration molaire volumique Cy de la solution. LS. Donner la valeur du pK du couple acidevbase étudié. 1.6. Déduire de la question 1.5 le nom de la base et le couple acide/base correspondant. 2. Identification de la le par la méthode théorique Nous supposons qui sagit de la méthyamine. 2.1. Ecrire 'équation-bilan de la réaction chimique de la méthylamine avec l'eau. 2.2. Faire linventaire des espéces chimiques présentes en solution. 2.3, Calculer les concentrations molaires volumiques des espdces chimiques présentes en solution. 24, Calculer le pKq du couple acide/base étudié. 2.5. Dire si cette valeur de pK confirme le nom de la base faible trouvé en 1.6. 3/4Exercice 4 (5 points) Le Professeur de Physique-Chimie d'un Lycée Moderne demande a un groupe d’éléves d'effectuer des réactions de synthéses de composés organiques a partir de I'hydratation d'un alcéne, le but-1-éne de formule semi-développée : HyC=CH-CH,-CH3 1. Hydratation de l'alcéne 1.1. Donner les noms et les formules semi-développées des produits formés. 1.2. Identifier le produit majoritaire. Justifier votre réponse. 2. Premiére synthése Le groupe réalise par la suite, loxydation ménagée en milieu acide de l'un des produits de 'hydratation, le butan-I-ol, par le dichromate de potassium en excés. Il obtient un produit A 2.1, Donner la fonction chimique de A. 2.2. Donner la formule semi-développée et le nom de A. 3. Deuxiéme synthése Le composé A réagi avec le chlorure de thionyle pour donner un composé B. Le composé B réagit avec le butan-2-ol pour donner un composé C. Le composé B réagit également avec I'ammoniac pour donner un composé D. 3.1, Donner la fonction chimique et le nom : 3.1.1 du composé B ; 3.1.2 du composé 3.1.3 du composé D. 3.2. Berire i'équation-bilan de la réaction entre le composé B et le butan-2-ol. Donner les caractéristiques de cette réaction. 44