bts tp 2002

Exercice 1 : DOSAGE ACIDO-BASIQUE                                                                   (6 points)

 On suppose l'expérience faite à 25°C. On dispose d'une solution d'acide chlorhydrique dont on veut déterminer la concentration par dosage acido-basique.

Pour cela, on prépare une solution de soude obtenue en dissolvant 2,4 g d'hydroxyde de sodium dans 400 cm³ d'eau.

 1°)  a) Calculer la concentration molaire C_b de la solution de soude.

        b) Quel est son pH ?

 2°) Pour le dosage, on verse 20 cm³ d'acide dans un bécher et il faut ajouter 14,6 cm³ de soude pour obtenir l'équivalence.

a) Écrire l'équation-bilan de la réaction qui a lieu pendant le dosage.

b) Calculer la concentration molaire C_a de la solution acide.

c) Quel est son pH ?

 3°) Donner l'allure de la courbe de dosage en indiquant les valeurs caractéristiques de volume et de pH.

 4°) On évapore le mélange obtenu à l'équivalence.

a) Nommer le résidu obtenu.

b) Calculer sa masse.

 On donne :      Produit ionique de l'eau: Ke = 10^-14 à 25°C

                        Masses molaires atomiques:             M(H) = 1 g.mol^-1             M(O) = 16 g.mol^-1

                                                                               M(Na) = 23 g.mol^-1 M(CI) = 35,5 g.mol^-1

Exercice 2 : ÉTUDE THERMODYNAMIQUE D'UN GAZ                            (7 points)

 Une cuve de 500 L contient du propane C₃H₈ considéré comme un gaz parfait. Elle alimente une chaudière à gaz dont le brûleur a une puissance de 3 kW.

 1) La pression est de 10 bars pour une température de 10 °C. Calculer la masse de propane contenue dans la cuve.

2) La nuit, la température descend à – 8 °C. Calculer la pression en bars.

3) Écrire l'équation de combustion complète du propane.

4) On admet que la combustion d'un alcane C_nH_2n+2 libère de l'énergie thermique Q qui dépend de

la nature de l'alcane. Pour cet alcane, la valeur de Q est de 2220 kJ. Mol^-1. Pour une température de

10 °C, la pression dans la cuve est descendue à 8 bars. Calculer l'énergie libérée par la combustion de l'alcane consommé.

5) Calculer la durée de fonctionnement de la chaudière lorsque la pression est de 5 bars pour une température de 10 °C.

Dans le cas du propane, on donne : M(C)= 12 g.mol^-1            M(H) = 1 g.mol^-1

Donnée numérique : constante des gaz parfaits: R = 8,31 J.K^-1.mol^-1.

Exercice 3 : THERMODYNAMIQUE                                                              (7 points)

 Une machine thermique met en jeu une masse constante d'un gaz parfait et lui fait décrire le cycle suivant selon des transformations réversibles:

o       une compression isotherme qui fait passer le gaz de l'état A (pression 2 bar; volume 30 L ; température 16°C) à l'état B (P_B; V_B = 6 L ; T_B).

o       un échauffement isobare de l'état B à l'état C (p_C ; V_C = 18 L ; T_C).

o       une détente adiabatique de l'état C à l'état D (p_D ; V_D ; T_D).

o       un refroidissement isobare de l'état D à l'état A.

 1°) Calculer le nombre de moles gazeuses mises en jeu.

 2°) Calculer les variables d'état dans les états A, B, C et D.

Reproduire dans votre copie, puis compléter, le tableau ci-dessous.

 3°) Représenter ce cycle dans le diagramme de Clapeyron (p, V).

 4°) Calculer le travail et la quantité de chaleur échangés au cours de la transformation de l'état B à l'état C.

 Données numériques : constante des gaz parfaits: R = 8,31 J.K^-1.mol^-1.

                                   chaleur molaire à pression constante Cp = 29,1 J.K^-1.mol^-1.

                                   dans une transformation adiabatique pV^g = constante, avec g = 1,4 pour le gaz considéré.

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