d'après concours aide technique 2000 : physique chimie Caen

 

1

bobine inductive

 

  1. Les caractéristiques d'une bobine sont r et L : que désigne t-on par ces symboles et quelles sont les unités.
  2. En plus de cette bobine on dispose d'un générateur de tension sinusoïdale réglable de 0 à 5V et de 20Hz à 20 kHz, d'un oscilloscope deux voies, d'une résistance R0 connue, d'un condensateur de capacité C0 connue, d'un multimètre. Proposer une démarche expérimentale (mesure) permettant de déterminer r et L.

corrigé

L : inductance en henry (H) et r résistance en ohm

mesure directe de la résistance de la bobine (hors circuit) à l'ohmmètre.

déterminer l'inductance en réalisant un circuit RLC série et se placer à la résonance d'intensité .

On visualise à l'oscilloscope la tension aux bornes du dipole et aux bornes de la résistance R0 : à la résonance ces deux sinusoïdes sont en phase ( non décalées) . Lire la fréquence sur le GBF.

la relation LC0(2pf)²=1 donne L la capacité étant connue.


2

choix d'une résistance

On prendra comme valeur de la tension de saturation du composant TL 081 : Vsat+=12V et Vsat- = -12V.

  1. Sur le schéma ci-dessus un appareil nécessaire au fonctionnement n'est pas représenté. Quel est cet appareil? Quel est son rôle?
  2. Le dipole D1 doit avoir pour état de fonctionnement 1,8V et 11 mA. Evaluer la résistance R1.Compte tenu des valeurs normalisées et du code des couleurs indiquer la valeur de R1, le codage, la puissance choisie 0,5W, 0,25W ou 1W.
  3. Expliquer brièvement le fonctionnement du montage.

données : série E12 (10%) : 1 ; 1,2 ; 1,5 ; 1,8 ;2,2 ; 2,7 ; 3,3 ; 3,9 ; 4,7 ; 5,6 ; 6,8 ; 8,2 .

noir
marron
rouge
orangé
jaune
vert
bleu
violet
gris
blanc
or

argent

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
5%
10%

corrigé

il faut alimenter les transitors de la puce TL 081 par un générateur délivrant une tension +12 V et -12V.

L'A.O fonctionne en saturation : suivant la position du curseur du rhéostat à l'entrée la tension de sortie est +12 ou -12V. L'une ou l'autre des deux diodes électroluminescentes va éclairer.

La tension de sortie USmasse est égale en valeur absolue à 12V. C'est à dire 12-1,8 = 10,2 V aux bornes du résistor R1 ou R2. L'un ou l'autre de ces résistor en série avec D1 ou D2 est traversé par un courant d'intensité 11 mA

10,2= R1 *0,011 d'où R1 =927 ohms

puissance à dissipée : 10,2*0,011 = 0,11 W

On choisit 1 kW et une puissance de ¼W

le premier trait marron indique : 1

le deuxième trait orangé indique multiplier par 1000

le troisième trait argent concerne la précision 10%


3

tests d'ions

Compléter le tableau suivant :
ion
Ca2+
Mg2+
K+
Na+
HCO3-
SO42-
Cl-
NO3-
nom
..
..
..
..
..
..
..
..
Proposer un teste pour identifier les ions HCO3- , SO42- , Ca2+ , Cl- présents en solution.


corrigé

ion
Ca2+
Mg2+
K+
Na+
HCO3-
SO42-
Cl-
NO3-
nom
ion calcium
ion magnésium
ion potassium
ion sodium
ion hydrogénocarbonate
ion sulfate
ion chlorure
ion nitrate
en présence de nitrate d'argent les ions chlorures donnent un solide blanc , AgCl, chlorure d'argent qui noircit à l'air.

En présence de chlorure de baryum, les ions sulfates donnent un solide blanc de sulfate de baryum BaSO4.

En présence de carbonate de sodium, l'ion calcium donne un solide blanc de carbonate de calcium CaCO3.

En milieu acide , l'ion hydrogénocarbonate conduit au dégagement de CO2 qui trouble l'eau de chaux.


4

dosage des sucres dans une limonade

La limonade est une boisson gazeuse qui contient du dioxyde de carbone, du glucose, du saccharose, de l'acide citrique et un arôme naturel de citron. A l'obscurité et à froid, seul le glucose peut être oxydé par les ions iodates IO3- formé lors de la dismutation du diiode en milieu basique. Pour déterminer la concentration en saccharose de la limonade il sera nécessaire d'en réaliser l'hydrolyse en milieu acide.

expérience 1 :

Dans 5 mL de limonade dégazée, on ajoute 20 mL de diiode de concentration C0=0,05 mol/L et 2,5 mL de soude à 2,5 mol /L. On laisse reposer le mélange à l'obscurité pendant 30 min. On ajoute ensuite 8 mL d'acide chlorhydrique à 2 mol/L et on dose le diiode réapparu par une solution de thiosulfate de sodium à 0,1 mol/L. On observe une décoloration totale du mélange pour un volume de 14,4 mL de thiosulfate de sodium ajouté.

expérience 2 :

Dans un erlenmeyer de 125 mL on ajoute 5 mL de limonade dégazée, 5 mL d'acide chlorhydrique à 2 mol/L et on chauffe à 80° pendant 20 min. Après refroidissement, on ajoute 20 mL de diiode de concentration C0=0,05 mol/L et 9 mL de soude à 2,5 mol /L.On laisse reposer le mélange à l'obscurité pendant 30 min. On ajoute ensuite 8 mL d'acide chlorhydrique à 2 mol/L et on dose le diiode réapparu par une solution de thiosulfate de sodium à 0,1 mol/L. On observe une décoloration totale du mélange pour un volume de 7,9 mL de thiosulfate de sodium ajouté.

données : thiosulfate de sodium à 5 moléculesd'eau : Na2S2O3, 5H2O ,M= 248,17 g/mol

hydroxyde de sodium : 40 g/mol;

lessive de soude à 35% en masse ; d=1,38.

  1. Proposer une méthode pour dégazée la limonade. Quel est le produit qui se dégage? Comment le mettre en évidence?
  2. Schématiser l'expérience du dosage du diiode par le thiosulfate de sodium. Indiquer le nom du matériel, les noms des solutions qu'ils contiennent. Comment peut-on améliorer le repérage de l'équivalence?
  3. Comment préparer 1 L de solution de thiosulfate à partir du solide?
  4. Comment préparer 0,5 L de solution de soude à partir de la lessive de soude?

corrigé

Le chauffage à reflux pendant 20 min permet de dégazerla limonade : le dioxyde de carbone se dégage; ce dernier trouble l'eau de chaux.

le diiode en présence d'empois d'amidon donne une couleur violette presque noire.


peser 24,8 g de thiosulfate de sodium, dissoudre dans l'eau distillée, placer dans une fiole jaugée de 1L, compléter avec de l'eau distillée jusqu'au trait de jauge.
la soude est à 2,5 mol/L.

Un litre de lessive de soude a une masse de 1380 g et contient : 1380*0,35 = 483 g de soude pure

soit 483 /40 = 12,07 mol/L

facteur de dilution : 12,07 / 2,5 = 4,83

volume de lessive de soude à prélever : 500/4,83 = 103,5 L

mesurer 103 mL de lessive de soude avec une éprouvette graduée; placer dans une fiole jaugée de 500 mL; compléter à l'eau distillée.

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