[PDF] Exercice I (spécialité) (5 po

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Exercice 1 Correction

1.1. .

Un réducteur est une espèce chimique susceptible de libérer un ou plusieurs électrons au

1.2. : C6H8O6 / C6H7O6- :

C6H8O6

= C6H7O6- + H+ : C6H6O6 / C6H8O6

C6H6O6 + 2 e- + 2 H+ = C6H8O6

oxydant réducteur

2.1 La soude étant une base forte, alors [HO-] = CB = 2,0.10-3 mol.L-1 (où Cb est la concentration

On en déduit [H3O+] = Ke

[HO-] = 10-14

2,0.10-3 = 5,0.10-12 mol.L-1

Et pH = - log[H3O

+] = - log (5,0.10-12) = 11,3

Cette solution est très basique.

(démonstration possible directement avec la formule pour une base forte pH=14+logC) Ce pH étant élevé, il faut porter des lunettes de protection et une blouse.

2.2 Pour réaliser les prélèvements, il faut disposer du matériel suivant :

pipeter - sodium

2.3 Réaction de titrage : C6H8O6 + HO-AE C6H7O6- + H2O.

ou AH + HO- AE A- + H2O

2.4 Pour trouver le volume de soude versé à

B), on

trace 2 tangentes à la courbe, parallèles et de ensuite la droite parallèle à ces 2 tangentes et qui est équidistante. Cette droite coupe la

BE = 11,4 mL.

- ont

étés introduits en proportions

consommés par la réaction : n(AH)titré = n(OH or n(AH)titré = CA .V , en notant CA et n(OH-) = CB . VBE on a donc : CA .V = CB . VBE

CA = CB . VBE

V = 2,0.10-3 x 11,4

50,0

CA = 4,56.10-3 mol.L-1

t = CA.M = 4,56.10-3 x 176 = 0,80 g.L-1

2.5 Le point équivalent E a pour ordonnée pHE

indicateur coloré, il faut choisir un indicateur coloré dont la zone virage contient le pH du point

le rouge de crésol

proposé : il donnera une teinte jaune au milieu réactionnel en début de titrage (milieu acide)

3.1 A = nA

V avec V = 200 mL = 0,200 L

et nA = m

M =0,500

176 = 2,84.10-3 mol A = 2,84.10-3

0,200 = 1,42.10-2 mol.L-1

3.2 :

A A B . VBE

où A est la concentration molaire

A = 50 mL est le volume de solution titré,

B VBE Le volume équivalent VBE doit être compris entre 1 et 25 mL (volume maximal de la burette utilisée). On va calculer la valeur théorique du volume équivalent avec chacune des concentrations proposées :

VBE = A A

B c B = 1,0.10-2 mol.L-1 T B = 5,0.10-2 mol.L-1 e B = 1,0.10-3 mol.L-1

VBE = A

B A VBE = 2 2

10.0,1

10.42,1

X 50

VBE = 71 mL

VBE = 2 2

10.0,5

10.42,1

X 50

VBE = 14 mL

VBE = 3 2

10.0,1

10.42,1

X 50

VBE = 0,71 L

La valeur T convient , on la choisira si on veut que le volume équivalent soit atteint en milieu

3.3 : AH(aq) + HO (aq) AE A (aq) + H2O(l) En négligeant les effets de la dilution lors des ajouts de solution titrante : , un ion spectateur Na+ est ajouté au milieu réactionnel et un ion A- se forme. La solution devient de plus en plus concentrée en ions, sa conductivité augmente.

On obtient une droite de pente positive.

Seule la 1 présente une droite positive pour V < VE.

Au- et Na+

augmente après chaque ajout (et celle de A ne varie pas) donc la conductivité augmente.

On obtient une droite de pente positive.

+ et A tandis

à Na+ et HO.

Comme les ions OH conduisent mieux le courant que les ions A- ȜȜ)), la pente de la droite est encore plus élevée. Ceci confirme le choix de la courbe . 2

1ère PARTIE

1. Expression de

1.1 tan

1.2 /a

1.3 En combinant les deux relations précédentes :

/a =

2.1 Pour améliorer la précision, on va mesurer le maximal de taches, soit 4 :

4 L = 7,6 cm donc L = 7,6/4 = 1,9 cm = 19 mm

2.2 D = D = = 6,7.10-7 m ( 2 CS)

2.3 U(

D) = 6,7.10-7.

= 3.10-8 m = 0,3.10-7 m ( 1 CS)

D = 6,7

0,3.10-7 m soit 6,4.10-7 m <

D < 7,0.10-7 m

3. Image de la figure de diffraction

480 = 307.103 pixels (valeur exacte 307 200 pixels)

: 307 200

3 = 922 ko (valeur exacte 921 600 octets)

Rappel : un pixel est codé par 3 octets de 8 bits chacun.

3.2 Le nombre de couleurs que peut prendre un pixel est 224= 16 777 216 possibilités de couleur

différente (

17 millions)

3.3 Le code RVB correct est le (255 ;0 ;0) car la tache est de couleur rouge, seul le pixel rouge émet

2ème PARTIE : stockage optique

1. Capacité de stockage :

1.1 I optiques.

1.2 Le diamètre du spot est donné par la relation d = 1,22

, on peut donc jouer sur la longueur Si on veut diminuer le diamètre du spot, il faut diminuer car d et sont des grandeurs proportionnelles ou augmenter NA car d et NA sont des grandeurs inversement proportionnelles.

à 400 nm, ce qui diminuerait le diamètre du spot et augmenterait la capacité de stockage, elle serait

supérieure au Blu

1.3 d = = 1,22

= 1,22 = 1,3.10-6 m ( 2 CS)

La tache recouvre le creux (largeur 0,40.10-6 m) et dépasse de chaque côté de (1,3.10-6 0,40.10-6) /

2 = 0,45.10-6 m. Or entre deux pistes, il y a 0,74.10-6 m donc la tache ne va pas " toucher » la piste

2 . Le système de lecture interférentielle

2.1 Pour avoir des interférences constructives ou destructives, il faut que les deux sources

secondaires soient cohérentes. destructives. Accepter aussi constructives si les ondes sont en phase et destructives si les ondes sont en opposition de phase

Accepter interférences constructives si

= k. et destructives si = (k + ½) .

2.2.1 Les sinusoïdes représentent les faisceaux lumineux réfléchis soit par un creux ou par un plat .

réfléchi par le creux et celui réfléchi par le plat sont en opposition de phase et interfèrent de manière

destructive.

Lorsque le faisceau lumineux parcourt un creux ou un plat, le faisceau incident est réfléchi et

2.2.3

3ème PARTIE

1.1 T 2 Te 1/T 1/2Te F

1/2 Fe donc Fe

2 F

1.2 Les pics représentent les fréquences des différents harmoniques.

1.3 Pour restituer le timbre du son, il faut pouvoir restituer le 5ème harmonique de fréquence

F= 3000 Hz

2 soit Fe

6000 Hz

40 kHz pour respecter la

condition de Shannon-Nyquist. trouvée précédemment , la condition Shannon-Nyquist est bien respectée.

2. Stockage du DVD audio

3

Pour le DVD codé sur 24 bits , soit 3 octets

48.103

3 )/( 210 ) =

2,8.102 Kio

2.2 Taille du fichier = (2

48.103

3 74

60)/ ( 230) = 1,2 Gio

Figure 6

Profil de la piste vu en coupe

Codage

0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0

EXERCICE : LES RISQUES CHEZ LE PLONGEUR (5 points)

Corrigé

Analyse des documents :

Document 1

Respiration calme entre deux plongées pour évacuer le dioxyde de carbone. : besoin de respirer repoussé, mais consommation de dioxygène toujours aussi importante, risque " » de respirer, manque de dioxygène qui entraine une perte de connaissance. Document 2 Zones acceptables pour le pH du sang. Risques en cas de diminution ou la syncope dans ce cas) Document 3 Régulation du pH sanguin. Lien entre formation/consommation du dioxyde de carbone et des ions oxoniums. Lien donc avec la variation du pH du sang

Connaissance du cours : pH=-log[H3O+]

Evocation de trois systèmes régulateurs (systèmes tampons, poumons, rein).

Diagramme de prédominance.

Document 4

une augmentation du pH. (lien avec doc 2) Pour le barème : 0,25 points pour la réponse et 0,25 pour la justification.

1 3O+(aq) + HCO3-(aq) G (CO2,H2O)(aq) + H2O(l) est une réaction

acidobasique ctifs. 2 hydrogénocarbonates HCO3-.

3 s dans le

3O+(aq) + HCO3-(aq) G (CO2,H2O)(aq) + H2O(l) est donc

déplacé vers la droite, dans le sens de la compensation de cette baisse( formation de (CO2,H2O)(aq)), et donc de la diminution de la concentration des ions H3O+. 4 produisant du dioxyde de carbone selon la réaction : H3O+(aq) + HCO3-(aq) G (CO2,H2O)(aq) + H2O(l) est déplacé dans le sens de la -à-dire de se mettre en hyperventilation. En effet, cela permet dioxy fourchette 7,37-7,43.

Proposition de synthèse :

hyperventilation est-elle un risque pour le plongeur ?

Le pH sanguin doit être compris entre 7,37 et 7,43. Une légère diminution du pH peut entraîner le coma

voire la mort, une augmentation du pH des symptômes tels que la tétanie ou la syncope. Le pH est régulé par trois mécanismes certaines substances par voie rénale. Nous allons nous intéresser particulièrement à la respirat sur la valeur du pH sanguin. à-significative des ions oxonium. Or, pH = - log [H3O+], donc le pH du sang augmente, et des risques de syncope ou de tétanie apparaissent. augmentation du pH. Le plongeur risque donc une perte de connaissance pouvant entrainer une noyade EXERCICE : LA PILE AU METHANOL EN GRANDE CROISIERE (5 points) Corrigé 1 1- -Réactions dans la cellule CH3OH(aq)+ H2O (l) = CO2 (g) + 6H+ (aq) + 6e (1)

O2 (g) + 4H+ (aq) + 4e = 2H2O (l) (2)

La réactoxydation.

réduction. Si on effectue la somme des deux équations 2×(1) + 3× (2) on obtient :

2 CH3OH(aq)+ 2H2O (l) + 3 O2 (g) + 12H+ (aq) = 2 CO2 (g) + 12H+ (aq) +6 H2O (l)

Soit 2 CH3OH(aq) + 3 O2 (g) = 2 CO2 (g) + 4H2O (l)

2- Mouvement des porteurs de charge

arrive le méthanol CH3OH, il

Cette électrode constitue la

borne de la pile. porteurs de charge sont les

électrons.

arrive O2, il y a

Cette électrode constitue la

borne + de la pile.

Les protons H+ sont libérés à

, et sont

3- La quantité de matière de méthanol est donnée par :

soit n(CH3OH)tot = 248 mol Quantité de matière de méthanol totale disponible : n(CH3OH)tot = 248 mol

La pile est constituée de 170 cellules :

soit pour une cellule n(CH3OH)cel = n(CH3OH)tot /170 = 1,46 mol O2 O2 membrane polymère (électrolyte) CH3OH I

Analyse et synthèse de documents

Compétences évaluées Indicateurs de correction correspondant au niveau A A B C D

Rechercher, extraire

tion en lien avec une situation - D

élémentaire.

- D

ANALYSER

Elaborer les étapes de résolution - utilisant la demi-équation liant n (e-) et n(CH3OH)cel . - Déterminer la durée moyenne de fonctionnement du moteur

REALISER

de répondre explicitement à la question posée, effectuer des calculs simples CH3OH(aq)+ H2O (l) = CO2 (g) + 6H+ (aq) + 6e

Q = I.

t = n(e-).F I. t = 6. n(CH3OH)cel .F t = = 4,20×104 s = 11,6h soit 11h40min

Communiquer

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