BFEM Physique Chimie 2007

On dispose au laboratoire de quatre flacons notés $A\;,\ B\;,\ C\ $ et $\ D$ contenant des solutions aqueuses différentes. Ces solutions sont, dans un ordre quelconque, une solution d'acide chlorhydrique, une solution d'hydroxyde de sodium, une solution de chlorure de sodium et une de nitrate de potassium.

 

Les étiquettes des flacons étant perdues, le laborantin se propose de réaliser des tests afin d'identifier la solution contenue dans chaque flacon, il fait un prélèvement de chaque solution, y ajoute quelques gouttes de bleu de bromothymol $(BBT)$ et note la couleur obtenue.

 

Les résultats sont consignés dans le tableau ci-dessous.

$$\begin{array}{|l|l|}\hline\text{Solution}&\text{Couleur en présence de }BBT\\ \hline\text{Solution du flacon }A&\text{verte}\\ \hline\text{Solution du flacon }B&\text{jaune}\\ \hline \text{Solution du flacon }C&\text{bleue}\\ \hline\text{Solution du flacon }D&\text{verte}\\ \hline\end{array}$$

1) Préciser les solutions contenues dans les flacons $B\ $ et $\ C\quad(02\,pts)$

 

2) Le test au $BBT$ est-il suffisant pour identifier la solution contenue dans chaque flacon ?$\quad(01\,pt)$

 

3) On mélange $50\;mL$ de la solution d'acide chlorhydrique de concentration molaire $0.05\;mol.L^{-1}$ avec $10\;mL$ de la solution d'hydroxyde de sodium de concentration molaire $0.25\;mol.L^{-1}$ et quelques gouttes de $BBT.$

 

Comparer les quantités de matière (nombre de moles) d'acide et de base mises en présence. En déduire la teinte prise par le $BBT$ dans ce mélange.$\quad(01\,pt)$

 

Un expérimentateur introduit de la grenaille de zinc dans une éprouvette et y ajoute une solution d'acide chlorhydrique. Le volume de la solution d'acide nécessaire pour faire réagir complètement la masse de zinc introduit vaut $25\;mL.$

 

1) Écrire l'équation-bilan de la réaction de l'acide avec le zinc.$\quad(01\,pt)$

 

2) Sachant qu'il s'est formé $1.36\;g$ de chlorure de zinc, vérifier par le calcul que la quantité de matière de chlorure de zinc ainsi obtenue est de $0.01\;mol\quad(01\,pt)$

 

3) En déduire la quantité de matière d'acide utilisée et la concentration molaire de l'acide.$\quad(02\,pts)$

 

On donne : $M(Zn)=65\;g.mol^{-1}\;;\ M(Cl)=35.5\;g.mol^{-1}$

 

La pile d'une montre électronique se vide en libérant une quantité d'électricité de $Q=187\;C.$

 

La pile débite un courant d'intensité $2\cdot 10^{-3}\;mA.$ On suppose qu'elle fonctionne de façon continue.

 

1) Calculer la quantité d'électricité débitée par la pile pendant un jour.$\quad(02\,pts)$

 

2) Calculer, en jours puis en années, la durée de fonctionnement de la pile.$\quad(02\,pts)$

 

3) On suppose que la tension aux bornes du circuit alimenté par la pile reste égale à $1\;V.$

 

Calculer l'énergie électrique consommée par jour dans ce circuit.$\quad(02\,pts)$

 

Un objet de masse $m=0.25\;kg$ est abandonné sans vitesse initiale $(v=0)$ à une altitude de $600\;m$ du sol. L'objet est soumis à la seule action de son poids. Dans ces conditions l'énergie mécanique $E_{m}$ est constante. C'est dire que lors de la chute, la somme de l'énergie cinétique $E_{c}$ de l'objet et de l'énergie potentielle de pesanteur $E_{p}$ reste constante $(E_{c}+E_{p}=E_{m}=\text{constante})$

 

1) Soit $v$ la vitesse du solide à l'altitude $h.$ Rappeler l'expression de l'énergie cinétique $(E_{c})$ ; rappeler aussi l'expression de l'énergie potentielle $(E_{p})$ à l'altitude $h.\quad(01\,pt)$

 

2) Que vaut l'énergie cinétique de l'objet à l'altitude de $600\;m\ ?$ Calculer l'énergie potentielle à cette altitude. En déduire la valeur de l'énergie mécanique. Prendre $g=10\;N/kg\quad(03\,pts)$

 

3) Recopier alors et compléter le tableau ci-dessous en donnant les valeurs respectives de $E_{p}\;,\ E_{c}\ $ et $\ E_{m}$ à chaque altitude. Comparer la variation de $E_{c}$ et celle de $E_{p}$ au cours de la chute.$\quad(02\,pts)$

$$\begin{array}{|l|c|c|c|}\hline\text{Altitude}&E_{p}(J)&E_{c}(J)&E_{m}(J)\\ \hline600\;m&&&\\ \hline 0\;m&&&\\ \hline\end{array}$$