Corrigé BFEM Physique chimie 2018

 

1.1) Recopions puis complétons les phrases suivantes :

 

Les hydrocarbures sont des composés organiques uniquement constitués des éléments carbone et hydrogène.

 

L'éthane, de formule brute $C_{2}H_{6}$ et le méthane de formule brute $CH_{4}$ sont des hydrocarbures appartenant à la famille des alcanes.

 

L'hydrocarbure de formule $C_{2}H_{4}$ appartient à la famille des alcènes alors que l'éthyne de formule brute $C_{2}H_{2}$ est de la famille des alcynes.

 

1.2) Répondons par $\text{Vrai}$ ou $\text{Faux}$

 

1.2.1) Le dioxygène de l'air n'attaque pas l'aluminium à froid $\quad\text{Vrai}$

 

1.2.2) La réaction entre une solution acide et une solution basique est exothermique $\quad\text{Vrai}$

 

1.2.3) Le bleu de bromothymol est bleu en milieu neutre $\quad\text{Faux}$

 

1.2.4) L'acide chlorhydrique dilué et à froid réagit avec le fer $\quad\text{Vrai}$

Le dakin est un antiseptique liquide utilisé pour le lavage des plaies.

 

Sur l'étiquette d'un flacon $F_{1}$ de ce produit, on peut lire "Dakin : solution contenant du permanganate de potassium $KMnO_{4}$ à $6.4\cdot 10^{-5}\;mol.L^{-1}$ responsable de sa coloration rose et surtout de sa stabilité vis-à vis de la lumière"

 

Une infirmière, par soucis d'économie, prépare à partir d'un volume du contenu du flacon $F_{1}$ un autre flacon $F_{2}$ de $50\;mL$ de Dakin à $4.0\cdot 10^{-5}\;mol.L^{-1}$ de permanganate de potassium.

 

2.1) Rappelons la définition des termes : solution, soluté et solvant.

 

$-\ $ solution : c'est un mélange homogène.

 

$-\ $ soluté : c'est le corps dissous dans une solution.

 

$-\ $ solvant : c'est le corps qui dissout, dans une solution. 

 

2.2) Calculons la masse de permanganate contenue dans le flacon $F_{2}$

 

Soit :

 

$V_{2}$ le volume du flacon $F_{2}$

 

$C_{2}$ la concentration de permanganate de potassium contenue dans le flacon $F_{2}$

 

$m_{2}$ la masse de permanganate de potassium contenue dans le flacon $F_{2}$

 

$n_{2}$ le nombre de moles de permanganate de potassium contenue dans le flacon $F_{2}$

 

On a : $n_{2}=\dfrac{m_{2}}{M_{(KMnO_{4})}}\ $ et $\ n_{2}=C_{2}\times V_{2}$

 

Alors, $\dfrac{m_{2}}{M_{(KMnO_{4})}}=C_{2}\times V_{2}$

 

Par suite, $m_{2}=C_{2}\times V_{2}\times M_{(KMnO_{4})}$

 

A.N : $m_{2}=4\cdot 10^{-5}\times 50\cdot 10^{-3}\times 158=3.16\cdot 10^{-3}$

 

D'où, $$\boxed{m_{2}=3.16\cdot 10^{-3}\;g}$$

2.3) Calculons le volume $V_{1}$ que l'infirmière doit prélever du flacon $F_{1}$ pour réaliser sa préparation

 

Soit :

 

$C_{1}$ la concentration de permanganate de potassium contenue dans le flacon $F_{1}$

 

$n_{1}$ le nombre de moles de permanganate de potassium prélevée du flacon $F_{1}$

 

Alors, on a : $n_{1}=C_{1}\times V_{1}\ $ et $\ n_{2}=C_{2}\times V_{2}$

 

Donc, en remplaçant, on obtient : $C_{1}\times V_{1}=C_{2}\times V_{2}$

 

Ce qui donne : $V_{1}=\dfrac{C_{2}\times V_{2}}{C_{1}}$

 

A.N : $V_{1}=\dfrac{4\cdot 10^{-5}\times 50\cdot 10^{-3}}{6.4\cdot 10^{-5}}=31.25$

 

D'où, $$\boxed{V_{1}=31.25\;mL}$$

2.4) Décrivons le protocole expérimental de la préparation :

 

A travers une pipette, prélever $31.25\;mL$ de la solution contenue dans le flacon $F_{1}$ et mettre dans une fiole jaugée de $50\;mL$. Compléter avec de l'eau jusqu'au trait de jauge à l'aide d'une pissette et transvaser la solution contenue dans la fiole dans un flacon $F_{2}$ à travers un entonnoir.

3.1) Recopions et complétons le tableau ci-dessous

 

$$\begin{array}{|c|c|c|}\hline\text{Grandeur}&\text{Unité dans le}&\text{Symbole}\\\text{physique}&\text{système International}&\text{de l'unité}\\ \hline \text{Force}&\text{Newton}&N\\ \hline\text{Masse}&\text{Kilogramme}&Kg\\ \hline\text{Intensité courant}&\text{Ampère}&A\\ \hline \text{Vergence}&\text{Dioptrie}&\delta\\ \hline \end{array}$$

3.2) dans un chantier de construction de bâtiment  à plusieurs étages, les sacs de ciment, les briques et les autres matériaux sont remontés à l'aide d'une grue.

 

3.2.1) Une grue maintient immobile une charge de masse $200\;Kg$ à une hauteur $h_{1}=20\;m$ du sol.

 

La charge possède une énergie potentielle dans cette position.

 

Trouvons sa valeur

 

Soit : $E_{p_{1}}=m\times g\times h_{1}$

 

A.N : $E_{p_{1}}=200\times 9.8\times 20=39\,200$

 

D'où, $$\boxed{E_{p_{1}}=39\,200\;J}$$

3.2.2) Si la charge est remontée jusqu'à une hauteur $h_{2}=35\;m$ du sol ; alors l'énergie potentielle devient :

 

$E_{p_{2}}=m\times g\times h_{2}$

 

A.N : $E_{p_{2}}=200\times 9.8\times 35=68\,600$

 

Donc, $$\boxed{E_{p_{2}}=68\,600\;J}$$

Calculons alors la variation d'énergie :

 

Soit : $\Delta E_{p}=E_{p_{2}}-E_{p_{1}}$

 

A.N : $\Delta E_{p}=68\,600-39\,200=29\,400$

 

D'où, $$\boxed{\Delta E_{p}=29\,400\;J}$$

3.2.3) Calculons le travail du poids lors du déplacement de la charge :

 

On a : $W_{(\vec{P})}=-m\times g\times\Delta h$ avec $\Delta h=h_{2}-h_{1}$

 

A.N : $W_{(\vec{P})}=-200\times 9.8\times(35-20)=-29\,400$

 

Donc, $$\boxed{W_{(\vec{P})}=-29\,400\;J}$$

Comparons ce travail à la variation d'énergie précédemment calculée :

 

On a : $W_{(\vec{P})}=-29\,400\;J\ $ et $\ \Delta E_{p}=29\,400\;J$

 

Donc, $$\boxed{W_{(\vec{P})}=-\Delta E_{p}}$$

Exercice 4