Aurelie 02/ 02
Concours

aide technique 1998 Nancy


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préparation d'une solution d'ammoniaque de concentration 0,1 mol/L.

La solution mère a une densité de 0,95 par rapport à l'eau et le pourcentage massique d'ammoniaque est 28%. La formule de l'ammoniaque est NH3. Calculer :

- la concentration de la solution mère.

- le volume de la solution mère à utiliser

- indiquer le mode opératoire et les conditions de sécurité à respecter

masse atomique molaire (g/mol) N=14 et H= 1.


corrigé
la masse d'un litre d'ammoniaque est 950 g.

masse d'ammoniaque pure dans un litre de solution mère : 950 *0,28 = 266 g

masse molaire ammoniaque NH3 : 14+3 = 17 g/mol

quantité de matière ammoniaque : 266 / 17 = 15,6 mol dans 1 L.

facteur de dilution = 15,6 / 0,1 = 156

volume fiole jaugée / volume pipette = 156

volume pipette = 1000 / 156 = 6,4 mL

prélever à la pipette + pipeteur ou à l'aide d'une burette 6,4 mL solution mère

placer dans une fiole jaugée de 1 L contenant un peu d'eau distillée

compléter jusqu'au trait de jauge avec de l'eau distillée

travailler sous hotte, porter des gants et des lunettes.


distillation.

On veut réaliser la distillation du mélange eau acétone et suivre l'évolution de la température en tête de colonne afin de mettre en évidence les paliers de distillation de l'acétone et de l'eau.

- Faire un schéma légendé du montage .

- Justifier le choix des pièces du montage.


corrigé
la colonne de Vigreux permet la séparation des vapeurs d'acétone, les plus volatiles et la vapeur d'eau

pas de flamme pour le chauffage ( acétone inflammable) mais un chauffe ballon électrique .

l'arrivée d'eau s'effectue à la partie basse du réfrigérant droit ; la sortie de l'eau à la partie haute

thermomètre gradué de 0 à 110 ° C au degré près.

les billes de verre ( ou la pierre ponce) régularise l'ébullition.


dosage spectrophotomètrique.

On veut doser une solution de permanganate de potassium à l'aide d'un spectrophotomètre. On dispose de l'appareil, d'un lot de cuves de solutions aqueuses de permanganate de potassium de concentration allant de 0,1 mmol/L à 1 mmol/L.

  1. Comment doit on procéder au réglage du zéro d'absorption de l'appareil ?
  2. Comment choisir la longueur d'onde optimale pour les mesures ? 

corrigé
le réglage du zéro d'absorption doit être fait avec une solution d'eau distillée.

On choisit une longueur d'onde pour laquelle l'absorption est grande : la solution de permanganate étant violette elle absorbe la couleur complémentaire du violet c'est à dire le rouge.

Choisir une lumière orangée ou rouge, la bande d'absorption étant assez large.

Dans le cas d'une solution d'ion dichromate de couleur jaune orangée, on choisirait une lumière bleue.

cette solution d'ion dichromate présentant une large bande d'absorption dans le bleu.


montage potentiomètrique.

On dispose du matériel suivant :

- un générateur de tension continue 12 V pouvant délivrer une intensité de 1 A.

- un potentiomètre de résistance totale 30 W pouvant supporter 1 A.

- la résistance de charge supporte une puissance maximale de 0,25 W.

  1. La résistance de charge n'est pas branchée : le potentiomètre est-il adapté à ce montage ? Justifier par un calcul.
  2. Pour Rc on dispose des valeurs suivantes : R1 = 150 W ; R2 = 470 W ; R3 = 1kW et R4 = 4,7 kW.
    - Quelles valeurs faut-il retenir ? Justifier.
    - En cas d'erreur que peut-il arriver ?
  3. Le même matériel peut-il convenir pour un montage où le potentiomètre est utiliser comme rhéostat pour faire varier de façon importante l'intensité du courant dans Rc. On prendra pour Rc la valeur de R1. Faire le schéma du montage.
  4. Un générateur de construction récente comporte des sécurités. Le potentiomètre du premier montage est-il protégé ? Comment est assurer la ptotection du potentiomètre ?

corrigé
La tension aux bornes du potentiomètre est égale à 12 V ; la résistance du potenriomètre est 30 W.

l'intensité du courant est 12 /30 = 0,4 A

cette valeur est inférieure à 1A donc ce potentiomètre convient.


la tension maximale aux bornes de la résistance de charge est 12 V.

La puissance maximale admissible est 0,25 W

P (watt) = U² (volt) / R (ohm)

R= U² / P soit Rmax > 12² / 0,25 = 576 W.

en cas d'ereur on détruit rapidement le résistor par effet joule.


Rc et R sont en série : Rtotale maxi = 150 +30 = 180 ohms

d'où la valeur minimale de l'intensité : 12 / 180 = 66 mA

Rtotale mini = 150 ohms

d'où la valeur minimale de l'intensité : 12 / 150 = 80 mA

puissance maximale absorbée par Rc : 150* 0,08² = 0,96 W

valeur supérieure à 0,25 W ( on casse)

d'autre part l'intensité ne peut pas varier sur un large domaine : ce potentiomètre ne convient pas.


le potentiomètre du premier montage est monté en dérivation aux bornes du générateur : générateur et potentiomètre peuvent supporter tous les deux 1 A.

il n'y a pas de risque de destruction.


électronique.

Un amplificateur opérationnel alimenté en +15 / -15 V peut débiter une intensité maximale de 20 mA à sa sortie.

- Quelles précautions faut-il prendre pour les tensions sur les entrées E+ et E- ?

- Lors du branchement de l'alimentation +15/-15V quelle erreur peut être fatale pour ce composant ?

-Faire le schéma du montage suiveur. Quelles sont ces propriétés ?

 


corrigé
erreur fatale : permutter les alimentations +15 et -15 V

ou encore utiliser des valeurs de tensions supérieures à |15|

les tensions d'entrées E+ et E- doivent être très inférieures à |15| en régime linéaire.

utiliser en série avec les sources des résistances de quelques kW afin de limiter les intensités

le montage suiveur donne une tension de sortie égale à la tension d'entrée.

il posséde en outre une impédance d'entrée infinie : la tension de sortie est indépendante de la charge.


optique.

Pour un montage d'optique les distances focales des lentilles sont effacées.
- Comment retrouver rapidement l'ordre de grandeur de ces distances focales ?

- Sur un banc d'optique de 2 m de long on veut obtenir une image réelle de même taille qu'un objet AB de hauteur 20 cm à l'aide d'une lentille convergente. Faire un schéma avec une lentille convergente de distance focale comprise entre 20 et 45 cm.

- Quelle valeur maximale de la distance focale peut-on utiliser pour cette expérience ?


corrigé
rechercher l'image d'un objet situé à l'infini donné par une lentille convergente.

par exemple recherche de l'image sur la table ou sur le sol d'un tube néon

la distance lentille - image donne la distance focale.

pour une lentille divergente accoller une lentille convergente afin que l'ensemble soit convergent.

les vergences (inverse de la distance focale ) s'ajoutent.

la distance focale est égale au quart de la distance objet - écran

une lentille de distance focale supérieure à 50 cm ne peut convenir.


donner les noms des produits suivants.

donner les formules semi développées de :

l'aspirine ou acide acéthylsalycilique ; de l'éthanal ou acéthaldehyde; de l'acide oxalique ou éthanedioïque


corrigé

(1) : acide salycilique

(2) acétone ou propanone

(3) sel de Mohr

H-CHO ( éthanal)

HOOC-COOH ( acide oxalique)


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