N°4

CHIMIE

Exercice 1

Un moyen commode de préparer rapidement une petite quantité de dichlore gazeux consiste à verser une solution concentrée d'acide chlorhydrique sur des cristaux de permanganate de potassium KMnO₄.

1) Écrire séparément les demi-équations de réduction des ions permanganate et d'oxydation des

    ions chlorure. 

2) En déduire l'équation-bilan de la réaction observée.

3) Le manipulateur utilise 15 g de KMnO₄. Quel est le volume maximal de dichlore qu'il peut

    obtenir. (V_m = 22,4 L.mol^-1)

4) Quel est le volume minimal d'une solution commerciale de concentration 12 mol.L^-1 qu'il doit

    utiliser s'il veut employer tout le permanganate de potassium ?

5) Quelle sera, dans la solution obtenue, la concentration en ions Mn²⁺ ?

Données : 

      - Potentiels standard : E° (MnO₄^-/Mn²⁺) = 1,51 V   ;    E° (Cl₂/Cl^-) = 1,36 V

      - Masses molaires atomiques en g.mol^-1 : M(O) = 16  ;  M(K) = 39,1   ;   M(Mn) = 54,9

Exercice 2

1) 

    a) Faire un schéma du montage électrique nécessaire pour réaliser l'électrolyse d'une solution

         de bromure de cuivre II dans un tube en U.

    b) Noter le signe des bornes du générateur et celui des électrodes.

2) On constate qu'au cours de l'électrolyse, il se forme un dépôt métallique rouge sur l'une des

    électrodes. On montre qu'il se forme du dibrome sur l'autre électrode. Quelle précaution faut-il

    utiliser pour réaliser cette électrolyse ?

3) 

    a) Écrire l'équation-bilan de la réaction électrochimique s'effectuant sur chaque électrode.

        Nommer les électrodes.

    b) Quelle est l'équation-bilan de la réaction d'électrolyse ?

4) Quelle sera la masse des produits aux électrodes si l'électrolyse dure 30 min, avec une intensité moyenne de 0,8 A ?

e = 1,6 . 10^-19 C

N = 6,02 . 10²³ mol^-1

Masses molaires en g.mol^-1:   M(Cu) = 63,6   ;   M(Br) = 80   ;    M(O) = 16

PHYSIQUE

Exercice 1

Un brouette de longueur L = 1,65 m soutient une masse M = 13 kg dont le centre d'inertie G se situe à D = 0,65 m de l'axe de la roue.

1) Calculer le moment (algébrique) exercé par la masse par rapport à l'axe de la roue.

     (prendre g = 9,81 N.kg^-1)

2) Calculer la force F qui doit être exercée.

3) Représenter les forces F et P qu'exerce l'axe de la roue sur la brouette pour former les 2

    couples agissants. En déduire la valeur de leur résultante (valeur arithmétique).

4) Quelle force exerce la roue sur le sol ?

Exercice 2

Une poulie, de rayon R = 86 mm, est solitaire d'un arbre auquel est appliqué un couple moteur de moment M. L'action de la courroie de transmission sur la poulie peut-être modélisée par deux forces de tension T₁ et T₂ appliquées en A et B. La poulie tourne à vitesse angulaire constante. On néglige son poids devant les autres forces appliquées.

1) 

     a) Faire l'inventaire des forces exercées sur la poulie.

     b) Montrer que l'on peut considérer la poulie comme soumise à trois couples de forces.

2)

     a) Quelle relation vérifient les moments de ces trois couples ?

     b) Quelle est la relation entre les forces exercées sur la poulie ?

3)

     a) Quel est le sens de rotation de la poulie ?

     b) Calculer la valeur de M si T₁ = 121 N et T₂ = 105 N.