Devoirs 1er Semestre – Cours

Résumé et Points Clés

Résumé du Devoir Surveillé N°2 – Chimie & Physique

Ce devoir surveillé de 2 heures pour la 2ème année Bac Sciences Mathématiques (2017/2018) comporte trois parties principales en chimie et physique.

Partie I – Chimie (Étude d’une base) :

• L’étude porte sur une solution aqueuse S₀ d’une base faible B (C₀=10^-1 mol/L, pH=11.8).
• Concepts clés : définition d’une base de Brönsted, réaction limitée de dissolution, dilution (calcul du volume d’eau V_e à ajouter).
• Il faut calculer les concentrations des espèces dans la solution diluée S₁ et en déduire le pK_A du couple BH⁺/B.
• Une table de pK_A est fournie pour identifier la base B et classer les couples par force de base croissante.

Partie II – Chimie (Acide méthanoïque) :

• Étude d’une solution d’acide méthanoïque (HCOOH) de pH=2.88.
• Il faut établir le tableau d’avancement, vérifier la concentration C_A=10^-2 mol/L (sachant que pK_A=3.7), et démontrer la relation du taux d’avancement : τ = 10^-pH / (K_A + 10^-pH).

Partie Physique I (Nucléaire) :

• Sujet sur la désintégration β^– de l’iode 131 (¹³¹I), un risque majeur en cas d’accident nucléaire.
• Il faut identifier l’isotope stable entre ¹²⁷I et ¹²⁴I, écrire l’équation de désintégration, et définir l’énergie de liaison.
• Les calculs portent sur les variations d’énergie (ΔE₁, ΔE₂, ΔE₃) lors de la désintégration en utilisant la relation d’Einstein (ΔE=Δm.c²).

Partie Physique II (Électricité) :

• Analyse d’un circuit RC série avec un condensateur initialement déchargé.
• À partir des courbes expérimentales des tensions U_AB et U_BM, il faut :
  • Identifier les courbes correspondantes.
  • Établir et résoudre l’équation différentielle de la charge du condensateur (solution de la forme u_C(t)=A(1-e^-λt)).
  • Déterminer les valeurs des paramètres du circuit (E, i₀, R₂, τ, C) à partir du graphe.
  • Calculer l’instant où l’énergie du condensateur atteint 49% de sa valeur finale.

Conseils pour l’examen : Maîtriser les définitions (base de Brönsted, énergie de liaison), les relations pH/pK_A pour les acides/bases faibles, la méthodologie des tableaux d’avancement et la résolution des équations différentielles en circuit RC. Bien exploiter les données numériques et les graphiques fournis.