Cours en ligne Physique-Chimie en Terminale

Chapitres Physique-Chimie en Terminale Générale

Exercices Mesures Physiques en terminale générale

Name: Groupe Réussite: Cours particuliers, stages intensifs de révision
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Résumé de cours Exercices et corrigés

Cours en ligne de Physique-Chimie en Terminale

Il est important de bien s’entraîner sur des exercices corrigés pour réussir la physique en terminale. Vous appliquez ainsi vos connaissances acquises en cours physique chimie. Les cours particuliers à domicile sont souvent utiles pour vous débloquer sur les notions les plus complexes. Vous pourrez ainsi maîtriser au mieux le programme de terminale et notamment le programme de terminale de Physique-Chimie, particulièrement essentiel du fait du fort coefficient au bac de la matière.

QCM sur la pH-métrie en Terminale

1. Le pH mesure

a. la quantité d’espèces acides dans une solution

b. l’acidité d’une solution

2. L’introduction dans de l’eau pure d’une petite quantité d’espèces acides

a. augmente le pH

b. diminue le pH

3. La concentration en ions oxonium vaut $[\mathrm{H_3O^+}]=5,0\cdot 10^{-5}~\mathrm{mol\cdot L^{-1}}$ (à faire sans calculatrice)
Le pH est

a. inférieur à 4

b. compris entre 4 et 5

c. supérieur à 5

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Correction du QCM sur pH-métrie

Correction 1 : réponse B

Correction 2 : réponse B

Les espèces acides libèrent des ions hydrogène qui se fixent sur des molécules d’eau pour former des ions oxonium $\mathrm{H_3O^+}$
La concentration $[\mathrm{H_3O^+}]$ augmente, son logarithme (divisé par $c^0$ ) augmente et son opposé, le pH, diminue.

Correction 3 : réponse B

On a

$10^{-5}\leq 5\cdot 10^{-5}\leq 10^{-4}$

donc

$-5\leq\displaystyle{\log\frac{[\mathrm{H_3O^+}]}{c^0}\leq -4}$

donc

$5\geq \mathrm{pH}\geq 4$

QCM sur la Spectroscopie en Terminale

1. Un spectre UV peut donner

a. l’absorbance en fonction de $\lambda\in[150~\mathrm{nm}~;~350~\mathrm{nm}]$

b. l’absorbance en fonction de $\lambda\in[850~\mathrm{nm}~;~1750~\mathrm{nm}]$

c. la transmittance en fonction de $\lambda\in[150~\mathrm{nm}~;~350~\mathrm{nm}]$

d. la transmittance en fonction de $\lambda\in[850~\mathrm{nm}~;~1750~\mathrm{nm}]$

2. Voici un spectre visible d’une solution.

La solution paraît

a. rouge

b. jaune

c. magenta (mélange de bleu et de rouge)

d. incolore

Correction du QCM sur la Spectroscopie

Correction 1 : réponse A

* Pour les spectres UV-visible, on représente l’absorbance, pour les spectres IR, c’est la transmittance

* $\lambda\in[150~\mathrm{nm}~;~350~\mathrm{nm}]$ est un intervalle dans les UV

* $\lambda\in[850~\mathrm{nm}~;~1750~\mathrm{nm}]$ est un intervalle dans les IR

Correction 2 : réponse B

L’absorbance est minimale pour le milieu du spectre visible, le jaune.

Elle absorbe le bleu et le rouge, et laisse passer le jaune, elle apparaît donc jaune.

QCM sur la Conductimétrie en Terminale

1. On note $G$ la conductance et $\sigma$ la conductivité

a. $G$ et $\sigma$ ont la même unité

b. $G$ est en S et $\sigma$ en $\mathrm{S\cdot m}$

c. $G$ est en S et $\sigma$ en $\mathrm{S\cdot m^{-1}}$

d. $G$ est en S et $\sigma$ en $\mathrm{S\cdot m^2\cdot mol^{-1}}$

2. On introduit du chlorure de sodium ( $\mathrm{Na^+,~C\ell^{-}}$ ) dans de l’eau pure

a. On peut déterminer la concentration des deux ions à partir de la mesure de $\sigma$

b. On ne peut pas déterminer la concentration des deux ions à partir de la seule mesure de $\sigma$

Correction du QCM sur la Conductimétrie en Terminale

Correction 1 : réponse C

Correction 2 : réponse A

On a (loi de Kolrausch) $\sigma=\lambda(\mathrm{Na^+})\cdot [\mathrm{Na^+}]+\lambda(\mathrm{C\ell^-})\cdot [\mathrm{C\ell^-}]$

Or (neutralité électrique de la solution) $c=[\mathrm{Na^+}]= [\mathrm{C\ell^-}]$

donc on peut bien déterminer les deux concentrations car $\sigma=c\left(\lambda(\mathrm{Na^+})+\lambda(\mathrm{C\ell^-})\right)$

QCM sur la Mesure des gaz en Terminale

1. Dans la loi des gaz parfaits, on exprime

a. $V$ en L, $P$ en Pa et $T$ en K

b. $V$ en $\mathrm{m^3}$ , $P$ en Pa et $T$ en K

c. $V$ en L, $P$ en Pa et $T$ en $^{\circ}\mathrm{C}$

d. $V$ en $\mathrm{m^3}$ , $P$ en Pa et $T$ en $^{\circ}\mathrm{C}$

Dans un mètre cube de gaz parfait, on a

a. $n=0,040~\mathrm{mol}$

b. $n=25~\mathrm{mol}$

c. $n=40~\mathrm{mol}$

d. $n=0,025~\mathrm{mol}$

Correction du QCM sur la Mesure des gaz

Correction 1 : réponse B

Le volume molaire dans cette question vaut $V_m=25~\mathrm{L}$

Correction 2 : réponse C

On a

$\displaystyle{n=\frac{V}{V_m}=\frac{1,0}{25\cdot 10^{-3}}=40~\mathrm{mol}}$

Mesures Physiques en Terminale : énoncé des exercices

Exercice de pH-métrie : Acide chlorhydrique

L’acide chlorhydrique est le résultat de l’introduction dans l’eau pure de chlorure d’hydrogène $\mathrm{H-C\ell}$

On donne $\chi(\mathrm{H})=2,2$ , $\chi(\mathrm{F})=4,0$ $\chi(\mathrm{C}\ell)=3,2$ , $\chi(\mathrm{Br})=3,0$ et $\chi(\mathrm{I})=2,7$

a. Les éléments F, C $\ell$ , Br et I sont dans une même colonne du tableau périodique des éléments, laquelle ? Quelle est la particularité de ces éléments ?

b. Justifier que $\mathrm{H-C\ell}$ est une espèce acide. Nommer les acides équivalents en remplaçant le chlore par l’un des autre éléments.

c. On introduit dans 1,5 litre d’eau pure $n=5,2\cdot 10^{-4}~\mathrm{mol}$ de chlorure d’hydrogène. Écrire la réaction chimique correspondante, supposée totale.

d. Calculer la quantité de matière $n(\mathrm{H_3O^+})$ dans la solution. En déduire le pH de la solution.

e. Quels sont le ou les autres ions présents dans la solution ?

Exercice de Spectroscopie : détermination d’une concentration

On réalise le spectre UV d’une solution de concentration $0,05~\mathrm{mol\cdot L^{-1}}$ en une espèce X, il est donné sur la figure 1.

On réalise des solutions de concentrations $c=0,01$ , $0,02$ , …, $0,10~\mathrm{mol\cdot L^{-1}}$ de cette espèce et on mesure son absorbance pour la longueur d’onde $\lambda=220~\mathrm{nm}$ . On trace, sur la figure 2, la courbe d’étalonnage donnant $A$ en fonction de $c$ .

a. Pourquoi travaille-t-on à $\lambda=220~\mathrm{nm}$ pour tracer la courbe d’étalonnage ?

b. Que prouve la forme de la courbe d’étalonnage .

c. On mesure l’absorbance $A=1,2$ . Quelle est la concentration $c$ de la solution ?

Exercice de Conductimétrie : Salinité d’une eau de mer

On donne les conductivités molaires ioniques

$\lambda(\mathrm{C\ell^{-}})=7,6\cdot 10^{-3}~\mathrm{S\cdot m^2\cdot mol^{-1}}$

$\lambda(\mathrm{Na^{+}})=5,0\cdot 10^{-3}~\mathrm{S\cdot m^2\cdot mol^{-1}}$

$\lambda(\mathrm{H_3O^+})=3,50\cdot 10^{-2}~\mathrm{S\cdot m^2\cdot mol^{-1}}$

$\lambda(\mathrm{HO\ell^{-}})=1,98\cdot 10^{-2}~\mathrm{S\cdot m^2\cdot mol^{-1}}$

et les masses molaires $M_H=1,0~\mathrm{g\cdot mol^{-1}}$ , $M_O=16~\mathrm{g\cdot mol^{-1}}$ , $M_{\mathrm{Na}}=23,0~\mathrm{g\cdot mol^{-1}}$ et $M_{\mathrm{C\ell}}=35,5~\mathrm{g\cdot mol^{-1}}$

On dissout une masse $m$ inconnue de sel marin (chlorure de sodium) dans 1,00 L d’eau pure.

a. Dans l’eau pure, pH=7, en déduire $[\mathrm{H_3O^+}]$ et $[\mathrm{HO^-}]$

b. Pourquoi la dissolution du sel ne fait-elle pas varier le pH ?

c. On mesure la conductivité $\sigma=2,52~\mathrm{S\cdot m^{-1}}$

En déduire la concentration $c$ en chlorure de sodium apporté.

d. Calculer la masse $m$ .

Exercice de Mesure des gaz : électrolyse

On réalise l’électrolyse (voir le chapitre correspondant) d’une solution d’acide sulfurique et on recueille de dihydrogène gazeux dans une éprouvette et du dioxygène gazeux dans l’autre selon la réaction

$\mathrm{2H_2O_{(l)}=2H_{2(g)}+O_{2(g)}}$

Les volumes respectifs sont $V_{\mathrm{H_2}}=250~\mathrm{mL}$ et $V_{\mathrm{0_2}}=125~\mathrm{mL}$

a. Les volumes recueillis sont-ils cohérents avec l’équation de la réaction ?

b. Le volume molaire, dans les conditions de l’expérience, vaut $V_m=24,8~\mathrm{L\cdot mol^{-1}}$

Calculer les quantités de matière correspondantes.

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Correction des exercices de Mesures Physiques de Terminale

Correction de l’exercice sur l’Acide chlorhydrique

a. Ce sont les halogènes, dans l’avant-dernière colonne. Il leur manque un seul électron pour avoir leur couche externe saturée et acquérir ainsi la structure électronique du gaz noble qui vient à leur suite sur la ligne.

b. La différence d’électronégativité vaut

$\chi(\mathrm{C\ell})-\chi(\mathrm{H})=1,0\geq 0,4$

donc la liaison est polarisée. Quand la liaison se rompt, l’atome de chlore conserve l’unique électron de l’atome d’hydrogène, il y a donc libération d’un ion hydrogène, ce qui correspond à la définition d’une espèce acide.

* Le fluorure d’hydrogène donne l’acide fluorhydrique

* Le chlorure d’hydrogène donne l’acide chlorhydrique

* Le bromure d’hydrogène donne l’acide bromhydrique

* L’iodure d’hydrogène donne l’acide iodhydrique.

c. $\mathrm{H-C\ell+H_2O\rightarrow H_3O^++C\ell^-}$

d. On a

$\displaystyle{[\mathrm{H_3O^+}]=\frac{5,2\cdot 10^{-4}}{1,5}=3,47\cdot 10^{-4}~\mathrm{mol\cdot L^{-1}}}$

On en déduit

$\mathrm{pH}=-\log(3,47\cdot 10^{-4})=3,46$

C’est une valeur inférieure à 7, la solution est acide, ce qui est logique !

e. On trouve l’ion chlorure $\mathrm{C\ell^-}$ et l’ion hydroxyde $\mathrm{HO^-}$ issu de l’autoprotolyse de l’eau.

Correction de l’exercice sur la Concentration

a. C’est la longueur d’onde correspondant au maximum d’absorption.

b. Les points sont alignés sur une droite passant par l’origine. $A$ est donc proportionnelle à $c$ : ceci prouve la validité de la loi de Beer-Lambert.

c. On reporte la valeur de $A$ sur la droite d’étalonnage. On lit en abscisse $c=0,74~\mathrm{mol\cdot L^{-1}}$

Correction de l’exercice sur la Salinité de l’eau de mer

a. Par définition du pH

$[\mathrm{H_3O^+}]=c^0 10^{-\mathrm{pH}}=1,0\cdot 10^{-7}~\mathrm{mol\cdot L^{-1}}$

L’eau pure étant électriquement neutre, on a

$[\mathrm{HO^-}]=[\mathrm{H_3O^+}]=1,0\cdot 10^{-7}~\mathrm{mol\cdot L^{-1}}$

b. Aucun des deux ions sodium et chlorure n’est acide ou base, il n’y a donc ni libération ni capture d’ion hydrogène.

c. Par application de la loi de Kolrausch

$\sigma=\lambda(\mathrm{C\ell^{-}})[\mathrm{C\ell^-}]+\lambda(\mathrm{Na^+})[\mathrm{Na^+}]+$

$\lambda(\mathrm{H_3O^{+}})[\mathrm{H_3O^+}]+\lambda(\mathrm{HO^{-}})[\mathrm{HO^-}]$

Les concentrations des ions hydroxyde et oxonium étant très petites, on peut négliger les deux conductivités correspondantes.

De plus, la dissolution du chlorure de sodium apporte autant des deux ions, donc

$[\mathrm{C\ell^-}]=[\mathrm{Na^+}]=c$

On a donc

$\sigma=c\left(\lambda(\mathrm{C\ell^{-}})+\lambda(\mathrm{Na^+})\right)$

donc $\displaystyle{c=\frac{\sigma}{7,6\cdot 10^{-3}+5,0\cdot 10^{-3}}}$

$c=200~\mathrm{mol\cdot m^{-3}}=0,200\mathrm{mol\cdot L^{-1}}$

On peut vérifier rétrospectivement que les conductivités des ions hydroxyde et oxonium sont bien négligeables.

d. La quantité de matière de chlorure de sodium apporté vaut donc

$n=cV=0,200\mathrm{mol}$

On en déduit

$m=nM=0,200(23+35,5)=11,7~\mathrm{g}$

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Correction de l’exercice sur l’Électrolyse

a. D’après la loi des gaz parfaits, le volume est proportionnel à la quantité de matière, et indépendant de la nature chimique des constituants. Le volume de dihydrogène est le double de celui de dioxygène, c’est cohérent avec les coefficients stœchiométriques de l’équation de la réaction.

b. On a
$\displaystyle{n_{H_2}=\frac{V_{H_2}}{V_m}= 10~\mathrm{mmol}}$
$\displaystyle{n_{O_2}=\frac{V_{O_2}}{V_m}= 5,0~\mathrm{mmol}}$

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Si certains chapitres demeurent compliqués, n’hésitez pas à utiliser nos différents cours en ligne de physique-chimie du programme de terminale, par exemple :

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QCM sur la pH-métrie en Terminale

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QCM sur la Spectroscopie en Terminale

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QCM sur la Conductimétrie en Terminale

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QCM sur la Mesure des gaz en Terminale

Correction du QCM sur la Mesure des gaz

Mesures Physiques en Terminale : énoncé des exercices

Exercice de pH-métrie : Acide chlorhydrique

Exercice de Spectroscopie : détermination d’une concentration

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