COLLEGE CATHOLIQUE PERE AUPIAIS
04  962 COTONOU  95 31 57 45
SITE : www.cc-pereaupiais.org
ANNEE SCOLAIRE : 2023 – 2024
CLASSE
: Tle C
DUREE
: 4H
DEVOIR DU DEUXIEME TRIMESTRE du 16 au 19 janvier 2024
EPREUVE DE : PCT
o COMPETENCES DISCIPLINAIRES EVALUEES
 CD 1: Elaborer une explication d’un fait ou d’un phénomène de son environnement naturel ou
construit en mettant en œuvre les modes de raisonnement propres à la physique, à la chimie et
à la technologie.
 CD 3: Apprécier l’apport de la physique, de la chimie et de la technologie à la vie de l’homme.
o COMPETENCE TRANSVERSALE EVALUEE : Communiquer de façon précise et appropriée.
NB
-
Je vérifie que je n’ai rien laissé dans le casier
Je vérifie que je n’ai rien laissé sur la table qui ne doit me servir pour ma composition
Je ne sors pas de la classe pendant que je compose
Je ne sors de la classe avant la fin du temps imparti à l’épreuve que je traite
Je dis « non » à la tricherie
A-/ CHIMIE ET TECHNOLOGIE
Contexte
Un laboratoire de contrôle des produits chimiques est commis pour vérifier les indications portées par
certains flacons des produits chimiques et à préparer une solution tampon pour des besoins.
Support
o


-
-
A propos de la vérification du pourcentage en masse d’acide myristique
Inscrite portée par le flacon d’acide myristique
Soluté solide d’acide myristique ;
Pourcentage en masse pur : P = 80% ;
Masse molaire moléculaire : M=228 g/mol ;
Analyse effectuée sur un échantillon de masse m d’acide myristique
Pour vérifier le pourcentage en masse inscrit sur le flacon de l’acide myristique, un technicien du
laboratoire prélève une masse m= 1,35 g de cet soluté qu’il dissout dans un volume V=100 mL
d’eau pour obtenir une solution S. Il dose un volume Va= 20 mL de la solution S à l’aide d’une
solution d’hydroxyde de sodium de molarité Cb= 0,05 mol/L en présence de la phénolphtaléine.
L’équivalence acide base est atteint lorsqu’on a versé un volume Vb E=19 mL de la solution
basique.
Zone de virage du rouge de crésol: 7, 2 ≤ 𝑝𝐻 ≤ 8,8.
On négligera, dans le mélange obtenu à l’équivalence acide base, les molarités en ions
hydronium et en ions hydroxyde devant celle des autres ions.
On notera l’acide myristique sous la forme RCOOH
pKa du couple acide/base mis en jeu dans l’acide myristique: pKa (RCOOH/RCOO -) = 5.
1
-
Le pourcentage Pex en masse pur d’ammoniac trouvé est acceptable si l’écart relatif
P  Pex
est inférieur à 3%.
e
P
o A propos de la solution tampon T
 Solutions disponibles
- Solution S1 de sulfate d’ammonium (NH4)2SO4;
- Solution S2 de chlorure d’hydrogène (HCl);
- Solution S3 d’hydroxyde de potassium (KOH).
- Solution S4 d’ammoniac (NH3).
- Solution S5 d’acide méthanoïque (HCCOH)
- Solution S6 d’acide éthanoïque (CH3COOH)
 Toutes les solutions ont même concentration molaire C.
 La solution tampon T a pour pH = 9,2 et pour volume VT =300 mL.
- pKa de quelques couples acide/base: pKa(NH4+ /NH3)= 9,2; pKa (HCOOH/HCOO-)= 3,8 ;
pKa (CH3COOH/CH3COO-)= 4,8.
o A propos de la vérification de la concentration massique d’une solution de permanganate
de potassium inscrite sur son flacon


-
-
-
Indications inscrites sur le flacon de la solution de permanganate de potassium
Concentration massique Cm0 =3,16 g/L ;
Formule brute du soluté : K2MnO4 ;
Masse molaire moléculaire : M=158 g/mol.
Analyse effectuée sur un échantillon de la solution de permanganate de potassium
Pour vérifier l’indication portée par le flacon de la solution de permanganate de potassium, un
technicien du laboratoire mélange dans une fiole jaugée, un volume Vo = 20 mL de la solution
de permanganate de potassium et un volume V1= 128 mL d’une solution S1 de sel de Mohr
contenant les ions fer II (Fe2+) de concentration molaire C1= 2.10-2 mol/L en excès. On dose les
ions fer II (Fe2+) restant dans le mélange par une solution S 2 de peroxosulfate de sodium
(Na2S2O8) de concentration molaire C2 = 10-2 mol/L. L’équivalence est atteinte lorsqu’on a versé
un volume V2 = 25 mL de la solution S2.
Coupes Ox/Red : MnO4-/ Mn2+ ; Fe 3+/Fe2+ et S2O82- /SO42La quantité de matière de permanganate de potassium contenu dans l’échantillon analysé à
1
pour expression n  C1V1  2C 2V2  (a)
5
La concentration massique Cm de l’échantillon de la solution de permanganate de potassium
analysé est acceptable si l’écart relatif I 
Cm0  Cm
est inférieur à 5%.
Cm0
Tâche : Expliquer des faits.
Partie 1 : Mobilisation des ressources
1.
1.1- Faire le dispositif expérimental du dosage de la solution d’acide myristique.
2
1.2- Etablir la relation liant la concentration molaire C et la concentration massique Cm d’une solution
aqueuse.
1.3- Définir une solution tampon et citer ses propriétés.
Partie 2 : Résolution de problèmes
2
2.1- Calculer le pourcentage Pex en masse pur d’acide myristique contenu dans l’échantillon analysé et
conclure.
2.2- Justifier la pertinence de l’indicateur coloré utilisé.
2.3- Identifier les solutions à utiliser pour la préparation de la solution tampon T puis calculer leurs
volumes respectifs.
3.
3.1- Ecrire l’équation-bilan de la réaction entre les ions permanganate (MnO4-) et les ions fer II (Fe2+)
d’une part et celle de la réaction entre les ions fer II (Fe2+) en excès et les ions peroxosulfates (S2O82-)
3.2- Etablir la relation (a) donnant la quantité de matières de permanganate de potassium dans
l’échantillon analysé.
3.3- Calculer la concentration massique Cm de l’échantillon analysé de la solution de permanganate de
potassium analysée et conclure.
B/ PHYSIQUE ET TECHNOLOGIE
Contexte
Lors d’un championnat de PCT, les candidats sont conviés à :
- étudier le mouvement d’une tige sur les rails de Laplace ;
- déterminer le sens de déviation des ions isotopes dans un filtre de vitesse.
Support
o A propos de la nature du mouvement de la tige MM’
sur les rails de Laplace
- Le long de deux rails conducteurs fixes AA’ et CC’ verticaux
et distants de ℓ, coulisse, sans frottement, une tige horizontale
MM’ de masse m, grâce à deux contacts glissants. Un
conducteur ohmique de résistance R relie les extrémités
supérieures des deux rails. On considère que l’axe (X’X) du
repère est parallèle aux rails verticaux. On négligera les
résistances de la tige MM’ et des rails, ainsi que le champ propre
produit par les courants induits.
- L’ensemble est plongé dans un champ magnétique ⃗B′
uniforme et permanent, normal au plan du circuit formé et dirigé
vers l’avant (voir figure ci-contre).
R
C
X’
⃗
𝐁
M’
M
𝐯⃗
⃗
𝐠
A’
- La tige MM’ est abandonnée sans vitesse à l’instant t = 0 s.
- Données : g = 10 m. s−2 ; B’ = 1 T ; m = 6,84 mg ; ℓ = 10 cm ; R = 0,2 Ω.
3
+
A
C’
𝓵
X
o A propos du fonctionnement d’un sélecteur de vitesse
- Les ions potassium 39K+ ; 40K+ et 41K+ de masses respectives m1 ; m2 et m3 sont produits dans la
chambre d’ionisation.
- Les ions 39K+ ; 40K+ et 41K+ pénètrent en S sans
vitesse initiale dans un accélérateur linéaire de vitesse où

ils sont soumis à l’action d’un champ électrique E 0 créé par
une différence de potentiel U 0  VM  VN et sortent avec
des vitesses respectives v1 ;v2 et v3 (voir figure ci-contre)
- Les ions pénètrent ensuite en O, dans un sélecteur de
vitesse limité par les plaques P et Q où ils sont soumis à l’action simultanée d’un champ électrique

uniforme E créé par une différence de potentiel positive U = VP - VQ et un champ magnétique uniforme

B perpendiculaire respectivement au vecteur-vitesse de chacun des trois ions.
- On règle la valeur de l’intensité B du champ magnétique de sorte que le mouvement des ions
40K+ entre les plaques P et Q soit rectiligne uniforme de trajectoire OO’.
- Données : U0 = 5.104 V ; U =1000V ; d= 5 cm ; e = 1,6 10-19 C
- masse d’un proton ou d’un neutron : mp = mn = 1,67.10-27 Kg.
Tâche : Expliquer des faits.
Partie 1 : Mobilisation des ressources
1.
1.1- Citer les caractéristiques de la force de Laplace qui s’exerce sur une tige métallique parcourue de

longueur ℓ par un courant d’intensité I et plongée dans un champ magnétique uniforme B .
1.2- Enoncer le principe d’inertie.
1.3- Choisis la bonne réponse
La vitesse v acquise par les ions de masse m et de charge q injectés sans vitesse initiale dans la
chambre d’accélération (sous une tension U0) est :
a-) v 
2 qU0
m
; b) v 
qU0
m
; c-) v 
m
2 qU0
Partie 2 : Résolution de problèmes
2
2.1- Montrer que le circuit fermé est le siège d’un courant induit variable.
2.2- Etablir l’équation différentielle à laquelle obéit la vitesse vX (t).
2.3- Montrer que la vitesse et l’intensité du courant induit tendent chacune vers une valeur limite vℓ et iℓ
que l’on calculera.
3.
3.1-Prouver que m1v12  m2 v22  m3 v33 et calculer v1 ;v2 et v3 .

3.2- Déterminer le sens du champ magnétique B et calculer son intensité.
3.3- Déterminer le sens de déviation des 39K+ et 41K+.
4