devoir de contrôle n°1 - physique - bac math (2007-2008)

Lycée 2 mars 1934

KSAR HILLAL

Sc. Physiques 4 Mathématiqueséme

AMOR YOUSSEFDevoir de Contrôle N°1

Durée :2H 15/11/2007

CHIMIE (7 points)

Exercice n°1 (2,5 pts) Dans un bécher on mélange à l’origine des dates 0,18 mol d’eau oxygénée (H2O2) , 0,20 mol d’iodure de potassium (KI) et un excès d’acide. L’équation chimique qui modélise cette transformation est :

2 2 3 2 2O 2I 2H O I 4H O− ++ + → +H Note Cap

0,5 0,5 1 0,5 1 0,5 0,5 0,5

A B A A A A A B

1. Desser le tableau descriptif de l’évolution du système chimique contenu dans le bécher.

2. À la date t1 la quantité de matière des ions iodure dans le mélange est n1= 0,15 mol.

Déterminer l’avancement x1 de réaction à cette date.

3. a. Déterminer l’avancement final xf. Préciser le réactif limitant. b. Calculer la masse restante dans le mélange du réactif en excès autre que l’acide. On donne les masses molaires atomiques suivantes :

H : 1g.mol-1 ; O : 16g.mol-1 et I : 53g.mol-1

Exercice n°2 (4,5 pts)

Les ions peroxodisulfate (S2O2−8 ) oxydent les ions iodure (I-) selon l’équation de la réaction

suivante : 2 2

2 8 2 4S O 2I I 2SO− − −+ + → + À la température θ1 on fait réagir à l’origine des dates V1= 20 mL d’iodure de potassium (KI) sur un volume V2 de peroxodisulfate de disodium (Na2 S2O8). La variation au cours du temps de l’avancement x de la transformation chimique est donnée par la courbe n°1 du graphe de l’annexe à rendre avec la copie. Note : Pour la suite on note la vitesse instantanée de réaction par v et les divers volumes par V.

1. a. Déterminer la vitesse instantanée de réaction aux dates t1= 10 min et t2=55 min.

b. Comment varie la vitesse instantanée de réaction au cours de la transformation chimique. Préciser la cause de cette variation.

c. En justifiant déduire de ce qui précède la date pour laquelle la vitesse instantanée de réaction est la plus élevée. 2. À la date t2, la vitesse volumique instantanée de réaction à pour valeur :

Vv=10-5 mol.L-1.min-1. Monter que le volume de la solution de peroxodisulfate initialement introduite dans le mélange est environ v2=0,08L (toute valeur proche est acceptée).

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Note Cap

3. On refait la même expérience avec les mêmes quantités de matières, mais en opérant à une température θ2 .

0,5 0,5 1

A A B

La variation au cours du temps de l’avancement x de la transformation dans ce cas est donnée par la courbe n°2 du graphe de l’annexe. a. Comparer pour les deux cas l’avancement de la réaction pour une même date de votre choix. Déduire une comparaison les températures θ2 et θ1. b. Le temps demi-réaction dans le cas où la température du mélange à la température θ2 , est t1/2=55 min. En justifiant la réponse, déduire le temps de demi-réaction lorsque la température du mélange est θ1. Rappel : Le temps de demi-réaction t1/2 est la durée au bout de laquelle l’avancement de la réaction est égale à la moitié de son avancement final. c. Quelle est l’influence de la température du mélange sur la valeur de l’avancement final ? Déterminer l’avancement final xf dans chaque cas.

Exercice n°1 (6,5 pts)

Dans une séance de travaux pratiques un groupe d’élève se propose de réaliser une expérience qui permet de déterminer la capacité C d’un condensateur. Ils décident de réaliser pour cette fin un montage qui permet de charger à courant constant le condensateur et de le décharger, ce qui permet de mesurer la tension aux bornes du condensateur pendant des durées de charge déterminées. 1. Les élèves réalisent l’expérience, les divers résultats des mesures sont consignés dans le tableau suivant :

t(s) 20 40 60 80 100

Uc(V) 4 8 12 16 20

Note Cap

0,5 0,5

a. Donner la relation qui lie l’intensité I du courant qui traverse le condensateur à sa charge q à un instant t donnée. b. L’intensité du courant débité par le générateur est I = 20µA. Compléter le tableau 1 de l’annexe. c. À partir des résultats des

mesures, l’un des élèves à tracer la courbe du graphe n°1 :

c1. Déterminer l’équation numérique de la courbe. c2. Quelle grandeur caractérisant le condensateur représente la pente de la courbe. c3. Déduire la valeur de la capacité C du condensateur.

0,5 0,5 0,5

A A B A B

5 10 15 20 25

q (10-3C)

0

0,5

1

1,5

2,0

2,5

Uc(V)

Graphe n°1

PHYSIQUE



Note Cap 2. Le constructeur fourni pour ce condensateur la

courbe du graphe n°2.

0

20

40

60

80

Ec en 10-3 J 0,5 a. Etablir l’équation numérique de la

courbe du graphe n°2. b. Vérifier si la capacité du condensateur trouvée par les élèves est en accord avec celle donnée par le constructeur. 3. On soumet un dipôle RC formé par un condensateur de capacité C et un conducteur ohmique de résistance R=1 k à l’échelon de tension.

Ω

La variation de la tension aux bornes du condensateur est donnée par la courbe du graphe n°4 de l’annexe a. En justifiant la réponse par les constructions nécessaires sur le graphe n°4 de l’annexe, déterminer : a1. La valeur de la tension E de l’échelon. a2. La valeur de la constante de temps. b. Vérifier si la valeur de la capacité C du condensateur est accord avec celle trouvée par les élèves dans la question (2. c.)

EXERCICE N°2 : (6,5) On réalise un circuit électrique comportant une bobine d’inductance L et de résistance r = 10 ; un conducteur ohmique de résistance R = 200Ω Ω ;., un générateur de tension de f.é.m E et un interrupteur K. 1. a. Sur le schéma électrique de la figure 2 de l’annexe représenter les branchements à effectuer pour visualiser à l'oscilloscope les tensions uAC et uBC.

b. Quelles grandeurs uAC et uBC visualisent-elles ? 2. a. Etablir l’équation différentielle vérifiée par l’intensité du courant i au cours de l’établissement du courant électrique dans la bobine. b. Donner sa solution en fonction de I0, L,r , R et t.( I0 : valeur maximale de l’intensité du courant) 3. La courbe du graphe n°5 de l’annexe donne les variations de l’intensité i lors de l’établissement du courant électrique dans la bobine. En expliquant la réponse, déduire du graphe :

a. La date t à partir de laquelle le courant induit dans la bobine s’annule dans la bobine.

b. La f.é.m E du générateur de tension. c. La constante de temps du dipôle RL. Déduire la valeur de L.

4. On donne l’expression : i(t) =R r t

LA(1 e )+

−−

a. Montrer en exploitant la courbe du graphe n°5 que A=E

R r+.

b. Déduire l’expression numérique de la tension uL(t) aux bornes de la bobine. c. Représenter l’allure de la tension uL(t) au cours de l’établissement du courant dans la bobine.

ANNEXE

0,5 0,5 0,5 0,5 1 0,5 1 0, 5 0,5 0,5 1 0,5 0,5 0,5

A B B B B A A B A A B B B BB

Zone interdite

U2C ( V2) 0 400 800 1200

Graphe n°2



Nom & prénom : ………………………………………… Classe : 4éme S.I N° : ……..

Donnée pour l’exercice n°2 Donnée pour l’exercice n°2

0e 1= e 0−∞ = .

0

0,05

0,15

0,25

0,35

0,45

q(……….) ……. …….. ……… ……. 2000

Uc(V) 4 8 12 16 20

Tableau 1

L,r

R

A

B

C

E

i uL

uR

K

Figure 2

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

x en mmol

t(min)



0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

t(s)

0

1

2

3

4

5 U(V)

Graphe n°4

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

t(ms) 0

10

20

30

40

50

60

70 i(mA)

Graphe n°5



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