Physique-Chimie Terminale Spécialité

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Préparation aux épreuves du Bac
1. Constitution et transformations de la matière
Ch. 1
Modélisation des transformations acide-base
Ch. 2
Analyse physique d'un système chimique
Ch. 3
Méthode de suivi d'un titrage
Ch. 4
Évolution temporelle d'une transformation chimique
Ch. 5
Évolution temporelle d'une transformation nucléaire
BAC
Thème 1
Ch. 6
Évolution spontanée d'un système chimique
Ch. 7
Équilibres acide-base
Ch. 8
Transformations chimiques forcées
Ch. 9
Structure et optimisation en chimie organique
Ch. 10
Stratégies de synthèse
BAC
Thème 1 bis
2. Mouvement et interactions
Ch. 11
Description d'un mouvement
Ch. 12
Mouvement dans un champ uniforme
Ch. 13
Mouvement dans un champ de gravitation
Ch. 14
Modélisation de l'écoulement d'un fluide
BAC
Thème 2
3. Conversions et transferts d'énergie
Ch. 15
Étude d’un système thermodynamique
Ch. 16
Bilans d'énergie thermique
BAC
Thème 3
4. Ondes et signaux
Ch. 17
Propagation des ondes
Ch. 18
Interférences et diffraction
Ch. 19
Lunette astronomique
Ch. 20
Effet photoélectrique et enjeux énergétiques
Ch. 21
Évolutions temporelles dans un circuit capacitif
BAC
Thème 4
Annexes
Ch. 22
Méthode
Chapitre 2
Exercices

Pour s'échauffer - Pour commencer

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Savoir-faire - Parcours d'apprentissage

Pour s'échaufferPour commencerDifférenciationPour s'entraîner
Savoir exploiter la loi de Beer-Lambert :
Savoir exploiter la loi de Kohlrausch :
Savoir utiliser une courbe d'étalonnage :
Savoir utiliser un spectre UV ou IR pour identifier une espèce chimique :
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Pour s'échauffer

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5
Conductance et résistance

Déterminer la résistance d'une portion de solution dont la conductance vaut  mS.
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6
Mesure de conductance

Schématiser le montage expérimental permettant la mesure de la conductance d'une solution sans utiliser un conductimètre.
Dessinez ici

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7
Dilution

Décrire le protocole permettant d'obtenir mL d'une solution fille à partir d'une solution mère que l'on dilue au vingtième.
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8
Loi de Kohlrausch

Rappeler la loi de Kohlrausch en précisant les unités utilisées.
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9
Loi de Beer-Lambert

Rappeler la loi de Beer-Lambert en précisant les unités.
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10
Nombre d'onde

Sur un spectre infrarouge, rappeler à quoi correspond le nombre d'onde .
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11
Absorption de lumière

Déterminer la couleur de la solution dont le spectre est présenté ci-dessous.

en rabat de fin.

pct02inf15-v1
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Pour commencer

Conductance et conductivité

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12
Lien entre conductance et conductivité

REA : Appliquer une formule

On mesure la conductance d'une solution ionique entre deux plaques, dont la surface est cm2, distantes de mm. On obtient mS.

1. Exprimer la conductivité σ de la solution en fonction de , , .

2. Calculer cette conductivité.
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13
Mesure de la conductance d'une solution

REA : Appliquer une formule

Entre deux plaques métalliques plongées dans une solution, on mesure V et mA.

Déterminer la conductance de cette portion de solution.


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14
Cellule de conductimétrie

APP : Extraire l'information utile

On plonge une cellule de conductimétrie dans une solution pour mesurer sa conductivité . Les caractéristiques de la cellule de mesure du conductimètre sont présentées dans les données ci‑dessous.

Déterminer la valeur de la conductivité affichée par le conductimètre lors de la mesure.

Données
  • Surface de la cellule de mesure : cm2
  • Distance entre les plaques : cm
  • Résolution de l'appareil : arrondi au millième pour  mS·cm-1 et au centième pour mS·cm-1
  • Tension mesurée lors de la mesure : V
  • Intensité mesurée lors de la mesure : mA
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Loi de Kohlrausch

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15
Détermination d'une conductivité

REA : Appliquer une formule

On dispose d'une solution S1 d'hydroxyde de sodium  ;  , de concentration mol·L-1 en soluté apporté.

Calculer la conductivité de cette solution.

Données
  • Conductivités molaires ioniques à 25 °C :
    S·m2·mol-1 et
    S·m2·mol-1.
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16
Conversions d'unité

REA : Appliquer une formule

1. Exprimer en (mol·L-1) les concentrations suivantes :

a. mol·m-3.

b. mol·m-3.

2. Exprimer en (mol·m-3) les concentrations suivantes :

a. mol·L-1.

b. mmol·L-1.
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17
Dosage par étalonnage

RAI/ANA : Utiliser et interpréter des documents

Pour déterminer la concentration d'une solution d'iodure de potassium , on procède à un dosage par étalonnage en mesurant la conductivité de plusieurs solutions d'iodure de potassium de concentration connue.

Concentration (mmol·L-1)
Conductivité (mS·cm-1)

1. Tracer la courbe à l'aide d'un tableur ou sur la calculatrice.

Logo Geogebra

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On plonge la même cellule de mesure dans la solution à analyser. La conductivité mesurée est mS·cm-1.

2. Déterminer la concentration de la solution analysée.
Doc.
Boîte de comprimés d'iodure de potassium
Dosage par étalonnage - Iodure de potassium
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Crédits : Arterra Picture Library/Shutterstock
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Analyse spectrale

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18
Colorant alimentaire

VAL : Analyser des résultats
On présente ci-dessous le spectre UV-visible d'une espèce moléculaire utilisée comme colorant alimentaire.
pct02comcolorant-alim-retoucheok
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Colorant alimentaire - Spectre visible
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1. À partir du spectre fourni, déterminer de quelle couleur l'œil humain perçoit cette solution colorée.

en rabat de fin.

2. Proposer une longueur d'onde pertinente pour réaliser un dosage par étalonnage de ce colorant en précisant pourquoi.
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19
Spectre infrarouge

APP : Extraire l'information utile

1. Nommer les molécules dont on a représenté les modèles moléculaires.

.

136
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2. Le spectre infrarouge représenté ci-dessous est celui d'une de ces molécules. Préciser laquelle en analysant la présence ou non de bandes caractéristiques.

.

Spectre infrarouge
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Loi de Beer-Lambert

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20
Permanganate de potassium

RAI/ANA : Justifier un protocole

On dispose d'une solution de permanganate de potassium, de concentration approximativement égale à 2 mmol·L-1. On souhaite connaître plus précisément cette concentration. On procède pour cela à un dosage par étalonnage à la longueur d'onde  nm.

1. Déterminer l'absorbance théorique de cette solution.

2. Expliquer pourquoi on ne pourra pas déterminer avec fiabilité la concentration de la solution.

3. Proposer une solution pour pallier ce problème.

Données
  • Longueur de la cuve utilisée : cm
  • Gamme de mesure du spectrophotomètre :
  • Coefficient d'absorption molaire du permanganate de potassium à la longueur d'onde utilisée : L·mol-1·cm-1
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21
Diiode

RAI/ANA : Utiliser et interpréter des documents

Le diiode est une espèce chimique peu soluble dans l'eau. On procède au dosage par étalonnage d'une solution de diiode par spectrophotométrie.

Concentration (μmol·L-1)
Absorbance

1. Les mesures ont été obtenues à  nm, longueur d'onde pour laquelle la molécule de diiode présente une absorbance maximale. En déduire la couleur de la solution de diiode.

en rabat de fin.

2. À l'aide d'un tableur ou de la calculatrice, déterminer l'équation de la droite représentative de , modélisant la série de données.

Logo Geogebra

GeoGebra

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3. La solution de diiode analysée présente une absorbance . Déterminer sa concentration en quantité de matière.
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Une notion, trois exercices
Différenciation

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22
Incertitude d'un appareil de mesure

VAL : Évaluer les incertitudes

Voici ce qu'annonce le constructeur d'un conductimètre sur la notice de son appareil :
  • gamme : - mS·cm-1 ;
  • résolution :  mS·cm-1.
L'incertitude liée à la résolution de l'appareil se calcule selon la relation :


1. Préciser la signification des deux indications fournies.

2. Calculer l'incertitude sur la mesure.

3. L'appareil affiche mS·cm-1. Donner un encadrement de la conductivité mesurée.
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23
Incertitudes de mesure et calcul

VAL : Évaluer les incertitudes

Pour déterminer la conductance d'une portion de solution, on dispose de sa tension et de l'intensité du courant qui la traverse, précisées dans les données.

1. Déterminer les incertitudes et sur les valeurs de la tension et de l'intensité.

2. Calculer l'incertitude type composée qui en résulte pour la valeur de la conductance sachant que :



3. En déduire une valeur encadrée de la conductance de la solution.

Données
  • Tension mesurée :
  • Intensité mesurée :
  • Incertitude des multimètres utilisés :  %
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24
Incertitude sur une série de mesures

VAL : Évaluer les incertitudes

Pour déterminer la conductivité d'une solution de manière précise, on décide de réaliser trente fois la mesure avec le même matériel, utilisé par une même personne.

Conductivité (mS·cm-1)
Nombre de mesures

1. Déterminer la valeur moyenne de la conductivité.

2. À l'aide de la calculatrice ou d'un tableur, déterminer l'incertitude correspondant au rapport entre l'écarttype de la série de mesures et la racine carrée du nombre total de mesures.

3. Expliquer quel est l'intérêt de ne changer ni de matériel ni d'expérimentateur au cours de la série de mesures.
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A
Conductivité de l'eau

REA : appliquer une formule
  • Calculer la conductivité de l'eau distillée à pH = 7,0 et à 25°C.

Données

Relation entre les concentrations dans l'eau à 25 °C :

Conductivités molaires ioniques à 25°C : mS·m2·mol-1 et mS·m2·mol-1
Produit ionique de l'eau :
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B
Coefficient d'absorption molaire

Le bleu patenté est une molécule utilisée comme colorant alimentaire, ayant une forte absorption autour de 630 nm. On mesure l'absorption à travers une cuve de largeur 1,0 cm d'une solution aqueuse de bleu patenté de concentration 5,0 × 10-6 mol·L-1 pour une longueur d'onde de 630 nm. On trouve 0,49.

1. Justifier que cette molécule est bleue.

2. Pourquoi faut‑il faire un blanc avant la mesure de l'absorbance ? Que faut‑il mettre dans la cuve pour faire le blanc ?

3. Calculer le coefficient d'absorption molaire du bleu patenté à 630 nm.

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