Aurélie 01/02

devoir commun

réchaud électrique

acide acétique

accumulateur

la luge

acide base

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Un réchaud électrique a une puissance calorifique de 400W. Il chauffe 0,5L d'eau, dont la température passe de 20°C à 80°C. Quelle est la durée du chauffage?

masse volumique de l'eau: 103 kg/m3 ;

capacité thermique massique de l'eau 4190 J kg-1 K-1.

La capacité calorifique du récipient est négligeable ainsi que les échanges de chaleur avec l'air.

 


corrigé
énergie rreçue par l'eau = énergie fournie par le réchaud (les pertes sont négligeables)

masse (kg) * capacité thermique de l'eau (J kg-1 K-1 )* différence de température (°C)

0,5 L d'eau a une masse de 0,5 kg.

0,5 *4190*60 = 125 700 J.

puissance (W) = énergie (J) / durée (s)

durée = 125700 / 400 = 314 s.



L'acide acétique de masse molaire 60 g/mol, est le constituant essentiel du vinaigre.

  1. Déterminer sa formule brute, sachant que l'analyse élémentaire donne les résultats suivants : % C : 40.0 ; % O :53.3 ; %H :6,7 .
  2. Donner sa formule de Lewis, sachant que tous les atomes d'oxygène sont portés par le même atome de carbone.
  3. Représenter cette molécule dans l'espace.

corrigé

formule brute d'un acide carboxylique ( une seule fonction acide) : CxHyO2.

avec x, y nombres entiers

masse molaire : 12x + y + 32 = 60 g/mol d'où 12 x + y = 28 (1)

pourcentage massique de carbone : 12 x / 40 = 60 /100 =0,6

soit x = 2.

pourcentage massique d'hydrogène : y / 6,7 = 0,6 d'où y= 4.

CH3 -CO2H acide éthanoique


 



On charge un accumulateur de fcem E'= 5,2V et de résistance interne r'= 4,7 ohms sous une tension constante pendant 10 heures. L'intensité du courant est de 83 mA.

  1. Calculer l'augmentation de l'énergie chimique de l'accumulateur et celle dissipée par effet joule.
  2. Calculer la tension aux bornes de l'accumulateur.

 


corrigé

augmentation de l'énergie chimique lors de la charge : E'I t

avec I = 0,083 A et t = 10*3600 = 36 000 secondes

5,2 *0,083 * 36 000 = 15538 joules.

énergie perdue sous forme de chaleur : r' I² t

4,7 *0,083² *36 000 = 1166 J.

le générateur en charge se comporte en récepteur

énergie totale reçue = énergie transformée en énergie chimique + énergie transformée en chaleur

tension aux bornes du générateur en charge : E'+ r' I = 5,2 + 4,7*0,083 = 5,59 volts.

 



Une luge et son passager de masse totale m = 70 kg descend sans vitesse initiale ( VA = 0m/s) une piste inclinée de 15 % . Après avoir parcouru 100 m de distance elle atteint un point B avec une vitesse VB = 30 km/h

  1. Calculer le travail du poids.
  2. En déduire le travail des forces de frottements f, puis la valeur de f .
  3. Quelle serait la vitesse V1B en B s'il n'existait pas de frottements ?
  4. Donner la valeur DEp et D Em dans ce cas. 

corrigé

différence d'altitude h=15 m pour 100 m parcouru

travail moteur du poids en descente : mgh = 70*9,8*15 = 10290 J.

travail des frottements W

variation énergie cinétique :

30 /3,6 = 8,33 m/s

D Ec = 0,5 mv²-0 = 0,5*70*8,33² =2430 J

th de l'énergie cinétique : 2430 = W + 10290 d'où W = -7860 J.

f = 7860 / 100 = 78,6 N.

en absence de frottements : 0,5 mv² = 10290

v = rac. carrée ( 2*10290 / 70) =17,1 m/s.

variation énergie potentielle = opposée du travail du poids

pas de variation de l'énergie mécanique en absence de frottements.



On dispose d' une poudre blanche dont la seule propriété connue est d'être un acide carboxylique de formule brute CxHyO2. On se propose de mener une enquête pour identifier ce composé organique .

- 250mL d'une solution S est préparée en pesant 0,40g du composé organique.

- on remplit une burette de 25mL de soude (hydroxyde de sodium) de concentration Cb = 0,01 mol/L.

- dans un bêcher de 200mL, on place un volume de 10mL de solution S ,on rajoute 20mL d'eau distillée.

  1. Ecrire la réaction correspondant à la réaction de titrage de la solution S par la solution d'hydroxyde de sodium ( l'acide sera noté R-COOH)
  2. Etablir le tableau descriptif de l'état du système au cours de la transformation chimique et établir une relation entre n, quantité de matière du composé organique pesé pour réaliser la solution S, Cb, et le volume de soude à l'équivalence Véq=13,1 mL
  3. En déduire la masse molaire M du composé organique

masse atomique molaire C=12 ; O=16 ; H=1 g/mol


corrigé

couples acide base : RCOOH / RCOO- et H2O / HO-.

RCOOH + HO- donne RCOO- + H2O

on note C la concentration de la solution S en acide RCOOH et V le volume de soude ajouté


RCOOH
HO- ajouté
RCOO-
initial
n = 10 C mmol
0
0
en cours
10C-x
x = Cb V mmol
x
équivalence
10C-xéq =0
xéq =Cb Véq
xéq
n = 10 C = Cb Véq

à l'équivalence acide base quantité de matière de soude ajouté est égale quantité de matière d'acide

13,1*0,01 = 0,17 mmol soude

qté de matière d'acide n = 0,131 = 10 C avec C concentration de l'acide

C = 0,0131 mol/L

soit 0,0131*0,25 = 0,003275 mol dans 250 mL de solution ou dans 0,40 g de ce composé

masse molaire de ce composé : 0,4/ 0,003275 =122 g/mol

donc C6H5-COOH acide benzoïque.



à suivre ...

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