1. On dispose d'un flacon de 1 L d'acide acétique. Sur l'étiquette on lit : PM: 60,05 g/mol ; d=1,05 ; pourcentage massique d'acide pur : 100%
   - Quelle est sa formule brute ? Quel autre nom est connu ? Donner sa formule semi-développée plane.
   - On veut fabriquer 2,0 L d'une solution aqueuse à 1,0 mol/L de cet acide. Faire la liste du matériel ; quelles sont les consignes de sécurité ? Décrire le protocole.
2. On veut maintenant préparer 500,0 mL d'une solution d'acide acétique de concentration 0,0100 mol/L à partir de la solution précédente. Décrire le mode opératoire en précisant la verrerie utilisée.
3. Réaction entre une solution d'acide acétique et une solution d'hydroxyde de sodium. On introduit dans un bécher 20,0 mL d'une solution d'acide acétique de concentration C_a= 0,0100 mol/L. On ajoute progressivement une solution d'hydroxyde de sodium de concentration C_b =0,0100 mol/L et on mesure le pH de la solution obtenue. On appelle V_b le volume de solution d'hydroxyde de sodium versé.

   - Faire un schéma du dispositif expérimental.
   - Indiquer les opérations d'étalonnage du pHmètre.
   - Identifier parmi les deux courbes celle qui donne pH=f(Vb).
   - Donner la définition de l'équivalence.
   - Déterminer en justifiant les coordonnées du point équivalent.
   - Cette étude permet-elle de savoir si l'acide acétique est un acide fort ou un acide faible ? Justifier.

4. Un mélange d'acide acétique et de penta-1-ol est chauffé dans un bain marie à l'ébullition. L'équation de la réaction s'écrit :
   CH₃-CO₂H + CH₃-(CH₂)₄-OH= CH₃-CO₂-(CH₂)₄-CH₃ + H₂O.
   - Représenter le montage à reflux. Quel est son intérêt ?
   - Donner le nom et les caractéristiques de cette réaction. Pourquoi chauffe-t-on ? Donner le nom du composé organique obtenu.
   - Ecrire l'équation chimique de la réaction si on remplace le pentan-1-ol par le propan-1-ol

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corrigé

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formule brute : C₂H₄O₂ ; autre nom : acide éthanoïque ; formule semi développée :

On veut fabriquer 2,0 L d'une solution aqueuse à 1,0 mol/L de cet acide :

masse de 1 L de solution commerciale : 1,05 kg = 1050 g

n= m/M = 1050/60,05 = 17,5 mol dans 1 L

facteur de dilution F= 17,5 / 1 = 17,5

volume de solution mère à prélever pour préparer 2 L de solution à 1 mol/L : 2 /17,5 = 114,4 mL

liste du matériel : fiole jaugée 2 L ; burette graduée ou pipette graduée + pipeteur

consignes de sécurité : port de blouse, gants lunettes et travail sous hotte.

prélever 114,4 mL de la solution commerciale ( burette graduée ou pipette graduée) ; verser dans la fiole jaugée de 2 L, contenant un peu d'eau distillée.

compléter avec eau distillée jusqu'au trait de jauge ; agiter pour rendre homogène

préparer 500,0 mL d'une solution d'acide acétique de concentration 0,0100 mol/L à partir de la solution précédente :

F= 1/0,01 = 100 ; volume pipette jaugée = 500/100 = 5 mL

prélever 5 mL de la solution mère ( pipette jaugée + pipeteur) ; verser dans la fiole jaugée de 500 mL.

compléter avec eau distillée jusqu'au trait de jauge ; agiter pour rendre homogène.

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étalonnage du pHmètre : placer la sonde de mesure dans une solution tampon pH=7 : ajuster la lecture

placer la sonde ( après rincage dans une solution tampon à pH=9 : régler la pente en ajustant le pH

courbe 1 : pH=f(Vb) : courbe 2 : courbe dérivée

définition de l'équivalence : à l'équivalence les quantités de matière d'acide et de base mis en présence sont en proportions stoechiomètriques.

Avant l'équivalence, dans le bécher, l'acide est en excès ; après l'équivalence la base est en excès.

l'acide acétique est un acide faible : le pH à l'équivalence est différent de 7 ; le pH à la demi-équivalence permet de déterminer le pK_a ( on trouve 4,8 alors que le pK_a d'un acide fort est égal à zéro)

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montage à reflux : permet d'accélérer une réaction chimique lente en évitant les pertes de matière des réactifs et produits ( les vapeurs se condensent et retombent dans le milieu réactionnel.

1 : réfrigérant ; 2 : ballon ( contenant les réactifs et les produits) ; 3 : élévateur à croisillons ; 4 : sortie de l'eau ; 5 : entrée de l'eau : 6 : pierre ponce

nom et les caractéristiques de cette réaction : estérification, lente athermique, limitée par l'hydrolyse de l'ester.

on chauffe pour accélérer la réaction chimique.

nom du composé organique obtenu (ester) : éthanoate de pentyle.

équation chimique de la réaction si on remplace le pentan-1-ol par le propan-1-ol :

CH₃-CO₂H + CH₃-(CH₂)₂-OH= CH₃-CO₂-(CH₂)₂-CH₃ + H₂O.

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1. Pour tester un TP d'oxydation des ion iodure I^- par les ions peroxodisulfate S₂O₈^2- on prépare :
   - Une solution S de peroxodisulfate d'ammonium (NH₄)₂S₂O₈ de concentration 0,0100 mol/L.
   - Une solution S' d'iodure de potassium de concentration 0,20 mol/L
   H : 1 ;O : 16 ; N : 14 ; S : 32 g/mol.
   Quelle masse de peroxodisulfate d'ammonium (NH₄)₂S₂O₈ faut-il peser pour préparer 100 mL de solution de S ?
2. A 25°C à la date t=0 s on mélange 100 mL de la solution S et 100 mL de la solution S' . L'équation chimique de la réaction est :
   2I^- + S₂O₈^2- = I₂ + 2 SO₄^2-
   La formation du diode étant responsable de la coloration brune de la solution, on peut suivre la cinétique de la réaction à l'aide d'un spectrophotomètre. On obtient la courbe C=[I₂]= f(t)

   - Ecrire sous la forme oxydant / réducteur les deux couples en présence.
   - Nommer la grandeur physique mesurable à l'aide d'un spectrophotomètre.
   - Donner la relation générale donnant [I₂] en fonction de la grandeur mesurée par le spectrophotomètre.
   - Cette relation dépend de la longueur de la cuve contenant l'échantillon étudiée. De quelle autre grandeur liée au spectrophotomètre dépend cette relation ?
   - Déterminer en mmol / min la vitesse molaire volumique de formation du diode à la date t= 20 min.
   - Donner en justifiant la vitesse de disparition des ions peroxodisulfate à la même date.

Un générateur (GBF) de tension sinusoïdale alimente un émetteur E d'ondes ultrasonores. On visualise cette tension sur la voie A d'un oscilloscope. Après propagation dans l'air le signal est détecté par un récepteur R à ultrasons relié à la voie B de l'ozcilloscope. On peut déplacer R sur un rail rectiligne qui permet de mesurer la distance émetteur-récepteur ER. La position fixe de E correspond à la mesure 0.

1. Faire le schéma du montage en faisant apparaître les connexions électriques.
2. On considère les fréquences suivantes : 3 Hz ; 300 Hz ; 3000 Hz ; 30 kHz ; 3 MHz.
   - Que signifient les symboles kHz et MHz ?
   - Indiquer les fréquences correspondant à des sons audibles.
   Quelle est celle qui correspond à un infrason ?
3. On obtient l'oscillogramme ci-dessous : Voie A : 0,5 V/div et 5 ms/div. Déterminer l'amplitude, la période et la fréquence.
4. On éloigne R de E. Comment évoluent la période et l'amplitude du signal observé sur la voie B ?
   - On repère deux positions successives de R, distantes de 8,5 mm pour lesquelles les signaux observés sont en phase avec le signal observé sur la voie A. En déduire la célérité de l'onde ultrasonore.

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corrigé

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les symboles : kHz = 10³ hertz ; et MHz = 10⁶ hertz

les fréquences correspondant à des sons audibles sont comprises entre 2 Hz et 20 kHz : 300 Hz ; 3000 Hz ; 3 Hz correspond à un infrason

l'amplitude : 3 div soit 1,5 V ; la période : 5 div soit 5*5 10^-6 = 2,5 10^-5s et la fréquence : f=1/T=1/2,5 10^-5= 40 000 Hz = 40 kHz.

On éloigne R de E : la période ne change pas ; l'amplitude du signal observé sur la voie B diminue.

longueur d'onde : l = 8,5 10^-3 m ; célérité de l'onde ultrasonore v = l f = 8,5 10^-3*40000 =340 m/s.

1. On dispose d'un laser He-Ne. Il fournit un étroit pinceau lumineux monochromatique. Que symbolise He-Ne ?
   - Définir monochromatique.
   - Donner l'intervalle des longueurs d'onde des radiations visibles par l'oeil humain.
   - La longueur d'onde de la lumière émise est l= 632,8 nm. Quelle est la couleur correspondante ?
   - Quelle principale précaution faut-il prendre lors de l'utilisation d'un laser ?
   - Donner la vitesse de propagation de cette lumière dans l'air.
2. Angle d'incidence : 30° ; indice de l'eau 1,33 ; indice de l'air : 1. Calculer l'angle de réfraction du rayon pénétrant dans l'eau.
   - Compléter le schéma en traçant la marche de la lumière jusqu'à sa sortie dans l'air.
   - Comment visualiser le faisceau dans l'air ? dans l'eau ?
3. On se propose de déterminer la distance focale d'une lentille à l'aide de la formule de conjugaison des lentilles minces en utilisant un banc d'optique comportant un objet lumineux, un écran et la lentille étudiée. Lequel des schémas suivants est correct ? Justifier.

   - Construire l'image A'B' de l'objet AB ; quelles grandeurs faut-il mesurer pour déterminer la distance focale de la lentille ?

4. Afin de déterminer la distance focale d'une lentille divergente on accole à cette lentille divergente une seconde lentille convergente de vergence C₂ connue.
   - Comment peut-on rapidement distinguer une lentille convergente d'une lentille divergente ?
   - Quelle sont parmi les valeurs suivantes de C₂ : -21 d ; -8 d ; 3 d ; 21 d , 27 d celles qui permettent en théorie de déterminer la distance focale si l'ordre de grandeur de la vergence de la lentille est-20. Justifier.
   - La longueur du banc d'optique est 1,80 m. Une seule des valeurs retenues convient. Laquelle ? Justifier.

1. Quel matériel utilise-t-on pour étudier les variations de la tension u_S au cours du temps ? Indiquer les branchements.
2. Donner la relation entre l'amplitude U_E de la tension d'entrée et la tension crète à crète U_CC délivrée par le GBF.
3. R₁ = 20 kW, R₂ = 50 kW. On fait varier u_E et on étudie u_S dont l'amplitude est notée U_S. On observe que pour U_E<3,7 V, la tension u_S est sinusoïdale de même fréquence que celle de u_E; pour U_E>3,7 V, la tension est écrétée.

   UE(V)	0	1	1,5	2	2,5	3	3,7	4	5
   US(V)	0	3,5	5,3	7	8,8	10,5	12,9	12,9	12,9
   A= US/UE

   - Compléter le tableau.
   - Pour U_E<3,7 V l'AO est utilisé en régime linéaire. Pourquoi ?
   - Quel nom donne-t-on à A ?
   - Donner l'expression théorique de A en fonction des résistances.
   - En sortie on branche une charge R_e. Calculer l'amplitude de l'intensité du courant traversant R_e quand U_E=2V et R_e = 100 W.
4. Le GBF est remplacé par un microphone, la charge R_e par un haut parleur. On fixe R₁ = 1 kW, R₂ = 20 kW. Quel est l'intérêt de ce montage ?