Connaissances générales physique et chimie. Concours technicien ITRF Reims 2015

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1. Connaissances générales.
A quelmultiple ou sous multiple, exprimé en puissance de 10, correspondent les préfixes suivants :
déci : 10-1 ; micro : 10-6 ; hecto : 102 ; téra :1012 ; femto : 10-15 ; milli : 10-3 ; pico : 10-12 ;
giga : 109 ; nano : 10-9 ; atto : 10-18.
2 -Compléter le tableau.
Grandeur Courant
 électrique
Résistance
électrique
Puissance Energie Viscosité
dynamique
Pression
Unités Ampère Ohm Watt Joule Poise Pascal
Symbole A W W J P ou Po
Pa
3. Changement d'état de la matière. Indiquer sur le schéma les trois états de la matière ainsi que les noms des six changements d'état.

4. Qu'est ce qu'un plasma ?
"soupe" d'électrons très actifs dans laquelle "baignent" des ions ou des noyaux atomiques.
5. Compléter le tableau.
Valeur numérique 96500 1,6 10-19 6,02 1023 3,0 108 6,63 10-34
Nom Faraday Charge
élémentaire
Nombre
d'Avogadro
Célérite de la
lumière dans le vide
Constante de
Planck
Unité C mol-1 C mol-1 m s-1 J s
6. Compléter le schéma électrique en plaçant un voltmètre et un ampremètre de façon à déterminer la valeur de la résistance R. E = 9 V ; r = 4,2 ohms ; I = 0,2 A. Indiquer les sens du courant. Donner la tension mesurée aux bornes de la résistance.

E = rI + RI ; RI =9-4,2*0,2 = 8,16 V.




7. Citer :
un conducteur électronique : cuivre ; un semi-conducteur dopé n(P) : silicium dopé au bore ;
un diélectrique : le verre.
8. propriétés des longueur d'onde.
Quelle est la relation entre la longueur d'onde et la fréquence ? l = c / n.
Quelle est la vitesse de la lumière dans le vide ? : 3 108 m s-1.
Comment varie la vitesse de la lumière dans un autre milieu ?
v = c / n avec n : indice de réfraction du milieu.
Quel est l'indice optique de l'air ? n =1.
Dans le spectre des ondes électromagnétique, compléter le tableau :
Longueur d'onde > 10 cm de 1 mm
 à 10 cm
de 1 µm
 à 500 µm
de 400
à 800 nm
de 10 nm
à 400 nm
de 10-8 à 10-11 m de 10-12
à 10-14 m
Domaine radio micro-onde
 et radar
IR
Visible UV RX gamma
620 à 700 nm : rouge ; 592 à 620 nm : orange ; 578 à 592 nm : jaune ;   500 à 578 nm : vert ;
446 à 500 nm : bleu ; 400 à 446 nm ; violet.
9. Calculer la moyenne, l'écaert type, l'incertitude absolue et l'incertitude relative.





Moyenne Ecart type
Epaisseur ( nm) 101,4 99,9 103,2 102,5 101,75 1,44
Indice n 1,458 1,457 1,463 1,462 1,46 2,94 10-3

Incertitude absolue : 103,2-99,9 = 3,3 nm ; inertitude relative : 3,3 / 101,75 ~3,2 10-2 ( 3,2 %).
Incertitude absolue : 1,463 -1,457 = 6 10-3 ; inertitude relative :6 10-3 / 1,46 ~4,1 10-3 ( 0,41 %).









10. Quel type de pompe est nécessaire pour obtenir un vide de l'ordre de 10-2 mbar dans une enceinte ?
Le vide primaire est obtenu à l'aide de pompe à palettes.
Quel appareil adapté sur l'enceinte permettra de mesurer la pression ?
Jauge à ionisation.
Citer en quelques uns avec des gammes de mesures compatibles.
Manomètre de Bourdon. Pression supérieure à 104 Pa.
Jauge à ionisation : jusqu'à 10-2 Pa.
Jauge de Penning : jusqu'à 10-4 Pa.
Chimie
1. Que représente A et Z dans l'écriture suivante  AZX ?
A : nombre de masse, nombre de nucléons ; Z : n° atomique, nombre de protons.
Pour cet atome, combien son noyau contient-il de protons et de neutrons ? Quel est le nombre d'électrons ?
Z protons, Z électrons et A-Z neutrons.
2. Donner la configuration électronique des atomes suivants dans leur état fondamental :
146C : 1s2 2s2 2p2 ;
126C : 1s2 2s2 2p2 ;  2311Na : 1s2 2s2 2p6 3s1 .
3. Compléter le tableau..
NomArgonMercureTungstèneOrAntimoineCuivreMagnésiumHélium
SymboleArHgWAuSbCuMgHe
Etat physique
20°C ; 1 bar
gazliquidesolidesolidesolidesolidesolidegaz
Sous quel état chimique stable ( formule) et état physique trouve-t-on les éléments  ou composés suivants ( 298 K et 1 bar) ?
Chlore : Cl2 gaz ; azote : N2 gaz.
Chlorure d'hydrogène : HCl gaz ; sulfure de dihydrogène : H2S gaz ; hydroxyde de sodium : NaOH solide.
4. Composition de l'air, nature des gaz et masse d'air.
N2, diazote ( 79 %  en volume) ; dioxygène O2 ( 20% ) ; argon ( ~1 %).
Masse volumique de l'air à 20°C sous 1 bar : 1,3 kg m-3.
Il s'agit de la distance parcourue par le solvant.
5. Définir le pH d'une solution aqueuse et calculer le pH des solutions suivantes.
pH= - log [H3O+aq].
HCl, c = 10-3 mol/L : pH = - log c= 3.
HCl, c = 10-8 mol/L.  [HO-] = 10-6 mol/L ; pH = 14+og 10-6 = 8.
CH3COOH, c = 0,01 mol/L.
pH = ½pKa -½log c = 0,5*4,8 -0,5 log 0,01 = 3,4.
6. On veut préparer 200 mL dune solution 0,02 molaire d'acide oxalique C2O4H2 à partir du solide C2O4H2 ,2H2O.
Décrire les opérations à effectuer.
M(C2O4H2 ,2H2O) =126 g/mol.
n = 0,2*0,02 =4 10-3 mol ; masse à peser :  126*4 10-3 = 0,504 ~0,50 g.
Balance de précision, coupelle et spatule pour peser le solide.
Verser dans une fiole jaugée de 200 mL contenant 1/3 d'eau distillée : agiter jusqu'à dissolution complète.
Compléter avec de l'eau distillée jusqu'au trait de jauge. Agiter pour rendre homogène.
7. Pour préparer 1 L de solution HCl à 0,5 mol/L, on dispose d'un flacon de solution commerciale : d = 1,15 ; % massique 37% ; M = 36,46 g/mol.
Décrire les opérations à effectuer.
Masse d'acide dans 1 L de solution commerciale : m = 1,15 *0,37 = 0,4255 kg = 425,5 g
Concentration C = 425,5 / 36,46 ~11,7 mol/L.
Facteur de dilution F =  11,7 / 0,5 =23,3.
Volume de solution commerciale à prélever ( à l'aide d'une burette graduée) = 1000 / 23,3 ~43 mL.
Verser dans une fiole jaugée de 1,00 L contenant 1/3 d'eau distillée.
Compléter avec de l'eau distillée jusqu'au trait de jauge. Agiter pour rendre homogène.
Par cette méthode peut-on préparer une solution HCl  à 0,500 mol/L ? Justifier.
Non, l' indication de l'étiquette  " teneur minimale 37 %" n'est pas assez précise.
8. Dosage.
Pour déterminer la concentration exacte de la solution précédente, on dispose d'une solution d'hydroxyde de sodium ( 0,100 mol/L et du matériel de laboratoire nécessaire. Décrire le prorocole du dosage à l'aide d'un indicateur coloré.
La soude est dans la burette graduée de 20 mL.
Le becher contient 20 mL de solution acide, prélevé à l'aide d'une pipette jaugée, et quelques gouttes de BBT.
Le becher est placé sur un agitateur magnétique.
Ajouter lentement la soude jusqu'à décoloration de l'indicateur.




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