Énoncé : Controle N° 01 septembre 1999, sciences physique, 1S

Contrôle N° 01 : Septembre 1999

Énoncé et Correction

I- Étude d'un enregistrement.

II- Préparation de la solution.

III- Utilisation d'une solution commerciale.

I- Étude d'un enregistrement.

On considère sur une table horizontale un mobile autoporteur de masse m = 536 g.

Après lancement du mobile, on enregistre à intervalles de temps égaux τ, τ = 25,8 ms,

les positions successives d'un point du solide.

L'enregistrement obtenu est représenté en vraie grandeur ci-dessous.

Définir les termes suivants : référentiel, solide.

1)- À partir de l'enregistrement et en indiquant la méthode utilisée, déterminer pour la position M₃ la valeur de la vitesse v₃.

2)- Tracer le vecteur vitesse sur le document. Échelle :

1 cm ↔ 0,1 m / s

3)- Déduire du tracé les coordonnées cartésiennes du vecteur vitesse .

enregistrement

Correction

1)- Définitions :

- Référentiel :

Système matériel par rapport auquel on étudie le mouvement d'un objet appelé mobile.

Le mouvement d'un point mobile dépend du référentiel d'étude.

- Solide : système matériel indéformable ( la distance entre deux quelconques de ses points restent à la même au cours du temps).

2)- Détermination de la valeur de la vitesse à l'instant t₃.

- La vitesse du point mobile à l'instant t₃ est pratiquement égale à la vitesse moyenne

calculée pendant un intervalle de temps très court encadrant l'instant considéré.

On écrit :

v3 = 0,39 m / s

3)- Tracé du vecteur :

Il faut utiliser l'échelle donnée dans l'énoncé : 1 cm <==> 0,1 m / s

tracé du vecteur vitesse

4)- Coordonnées cartésiennes du vecteur vitesse :

Dans un premier temps, on détermine la longueur de chaque représentant puis en utilisant l'échelle,

on en déduit la valeur des coordonnées du vecteur vitesse.

Les coordonnées sont des grandeurs algébriques et l'unité est le m / s.

coordonnées du vecteur vitesse

II- Préparation de la solution.

En dissolvant une masse m = 3,2 g de chlorure de cuivre II pentahydraté (CuCl₂, 5 H₂O),

On obtient un volume V = 500 mL de solution A.

Masses molaires :

M (Cu) = 63,5 g / mol ; M (Cl) = 35,5 g / mol ;

M (H₂O) = 18,0 g / mol.

1)- Écrire l'équation bilan de dissolution.

2)- Calculer la concentration molaire de la solution A.

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

Correction

1)- Équation bilan de la réaction :

on doit dissoudre du chlorure de cuivre II pentahydraté.

équation de dissolution

2)- Concentration molaire de la solution A :

- Masse molaire du chlorure de cuivre pentahydraté :

M = M (Cu) + 2 M (Cl) + 5 M (H₂O)

M = 63,5 + 2 x 35,5 + 5 x 18,0

M ≈ 224,5 g

M ≈ 225 g

- Quantité de matière dissoute :

n = 1,4 E-2 mol

- Concentration de la solution :

c =2,9 E-2 mol / L

3)- Concentration molaire volumique :

D'après le bilan molaire de la réaction de dissolution :

équation de dissolution

[Cl ^–] = 2 C ≈ 2 × 2,9 × 10 ^–2

[Cl ^–] ≈ 5,8 × 10 ^–2 mol / L

[Cu²⁺] = C ≈ 2,9 × 10 ^–2 mol / L

III- Utilisation d'une solution commerciale.

On dispose d’une solution commerciale d’acide chlorhydrique.

Données :

densité de la solution commerciale : d = 1,18 ;

masse volumique de l’eau μ₀ = 1,00 kg / dm³

Pourcentage massique d’acide chlorhydrique (HCl) : P (HCl)= 33,0 %

Masses molaires : M (H) = 1 g / mol et M (Cl) = 35,5 g / mol.

1)- Calculer la masse m d’un litre de solution commerciale.

2)- En déduire la masse m₁, d’acide chlorhydrique, présente dans un litre de solution commerciale.

3)- En déduire le titre massique t_m et la concentration molaire C de la solution commerciale.

4)- À l’aide de cette solution commerciale, on souhaite préparer un volume V’ = 100 mL de solution S' de concentration .

Décrire de manière détaillée les étapes de cette préparation et le matériel utilisé. Justifier le choix du matériel.

Correction

1)- Masse de un litre de solution commerciale :

m = μ . V = μ₀ . d . V

m ≈ 1,00 × 1,18 × 1,00
m ≈ 1,18 kg
2)- Masse d'acide chlorhydrique présente dans un litre de solution commerciale :

m1 = 389 g

3)- Titre massique de la solution commerciale :

tm = 389 g / L

Concentration molaire volumique de la solution commerciale :

C = 10,7 mol / L

4)- Préparation de la solution diluée :

C

Dilution

C' = C / 20

Solution

Mère

S

V

→

Solution

fille

S’

V’ = 100 mL

n = C . V

n’ = C’ . V’

- On va utiliser le fait qu'au cours de la dilution, il y a conservation de la quantité de matière de soluté.

V 5,0 mL

- Matériel nécessaire :

- paire de gants et paire de lunettes ( la solution est très concentrée ).

- bécher, pipette jaugée de 5 mL, fiole jaugée de 100 mL, propipette.

- eau distillée et solution commerciale de détartrant.

Mode opératoire :

- On verse environ 10 mL de solution mère dans un bécher de 100 mL.

- On prélève 5 mL de la solution mère à l'aide de la pipette jaugée de 5 mL, munie de sa propipette.

- On verse lentement les 5 mL dans une fiole jaugée de 100 mL contenant un peu d'eau distillée.

- On rajoute de l'eau distillée aux 3/4 environ.

- On mélange, puis on rajoute de l'eau distillée jusqu'au trait de jauge à l'aide d'une pissette.

- On homogénéise en fin d'opération.