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Ministère de l’éducation et de la formation Direction régionale de Monastir Lyc

Ministère de l’éducation et de la formation Direction régionale de Monastir Lycées : 7nov jemmel / Jemmel 7 Nov Zeramdine / Benen- bodher / Beni hassen / Lamta DEVOIR DE CONTRÔLE N°1 Classes : 4èmes M; Sc.Exp.;& T Date :06-11-09 Durée : 2 heures WX Matière : Sciences .Physiques Indications et consignes générales • Le sujet comporte 2 exercices de chimie et 2 exercices de physique • L’usage des calculatrices non programmables est autorisé. CHIMIE : ( 7 Points) EXERCICE N°1 : ( 3.5pts) L’oxydation des L’oxydation des ions I- par l’eau oxygénée H2O2, en milieu acide est une réaction totale modélisée par l’équation: 2I- + H2O2 + 2H3O+ I2 + 4H2O Trois expériences sont réalisées suivant les différentes conditions expérimentales indiquées dans le tableau suivant : Numéro de l’expérience 1 2 3 n 0 (I-) (10-3mol) 5 9 9 n0 (H2O2) (10-3mol) 2 2 4 Température (°c) 25 40 40 + Dans les trois expériences le volume du mélange est le même et les ions H O 3 sont utilisés en excès. L’étude cinétique de l’une des trois expériences a donné la courbe (a) du document-1- de la feuille annexe. 1° a- Définir la vitesse instantanée de la réaction. L'exprimer en fonction de n(I ). Déterminer sa 2 valeur à t=0min. b- Comment évolue cette vitesse au cours du temps. Quel facteur cinétique est mis en évidence par l’évolution de cette vitesse ? 2°) a- Compléter le tableau descriptif-1- d'évolution sur la feuille annexe. b- Montrer que H O est le réactif limitant dans les trois expériences. 2 2 c- Déterminer n (I ) final dans les trois expériences. f 2 d- Montrer que la courbe (a) correspond à l’expérience (3). 3°) Comparer , en le justifiant, les vitesses initiales des trois expériences, Tracer sur le même graphique du document-1- de la feuille annexe, les allures des courbes n(I ) = f(t) 2 pour les expériences (1) et (2). EXERCICE N°2 : (3.5pts) Les ions iodure (I – ) s’oxydent par les ions peroxodisulfate S2O selon une réaction lente et totale représentée par l’équation suivante : − 2 8 2- S2O8 + 2 I- 2- 2 SO + I (1) 4 2 On réalise un mélange S à partir d'un volume V =30mL d’une solution d’iodure de potassium KI 1 de concentration molaire C =0.5 molL-1, d'un volume V' =5mL d’une solution très diluée d'empois 1 d'amidon et d'un volume V =5mL d’une solution de thiosulfate de sodium Na S O de concentration 0 2 2 3 C0 = 2.10-1 mol.L-1. À l’instant t = 0, on ajoute au mélange un volume V =10mL d'une solution de peroxodisulfate de 0 2 sodium K S O de concentration C , à l'instant de date t =4 mn apparaît une coloration bleue. 2 2 8 2 1 2- On rappelle que la réaction du dosage de I par Les ions thiosulfates S O est une réaction totale 2 2 3 et instantanée d'équation: 2- - 2- 2 S O + I 2I + S O (2) 2 3 2 4 6 Sciences physiques Devoir de contrôle n°1 page 1/4 1°) Compléter le tableau descriptif-2- correspondant à la réaction (1) (en utilisant l’avancement volumique y) sur la feuille annexe. 2°) a- Montrer que le nombre de moles de diiode formé par la réaction (1) à l'instant t =4mn est 1 ) = c0v0 2 n (I [I-] (molL-1) t (min) 0,3 0 0,1 t1 2 b- Calculer la concentration [I ] de diiode dans le mélange S à l'instant t =4mn. 2 t1 1 3°) L’étude expérimentale a permis de tracer la courbe régissant les variations de la concentration des ions iodure au cours du temps. Voir document ci contre. a- Préciser, en le justifiant le réactif limitant. b- Déterminer graphiquement les concentrations initiale [I -] et finale [I -] en ions iodure dans 0 f le mélange. c- Déduire la concentration initiale des ions 2- peroxodisulfate [S O ] dans le mélange. 2 8 0 Déterminer C . 2 Physique: ( 13 Points ) Document-1- R L G A M B Exercice n°1 : ( pts) On monte en série un générateur G, un résistor de résistance R=300 Ω et une bobine (B) d’inductance L et de résistance r. Voir document-1 - Un oscilloscope bicourbe branché au circuit donne après le réglage nécessaire les oscillogrammes des tensions u (t) aux bornes de la bobine (B) sur la voie Y b 1 et uR(t) aux bornes du résistor sur la voie Y . 2 1°) Sur le schéma électrique du document-2 - de la feuille annexe représenter les branchements à l'oscilloscope. 2°) Le générateur G est un générateur de courant débitant un courant constant I . 0 Le document-2- donne les oscillogrammes de u (t) et de u b R(t). a- Déterminer graphiquement u (t) et de u b R(t). Document-2- Déduire I0. b-La loi d’ohm relative à une bobine est ubobine= -e+ri avec e : f.é.m d’auto induction. Exprimer e en fonction de L et di(t) dt . c- Montrer dans ce cas que la bobine (B) se comporte comme un résistor de résistance r= R 200 3°) Le générateur G est un générateur de courant variable. Le document-3- donne les oscillogrammes de ub(t) et de uR(t). a- Montrer qu’à toute instant la bobine (B) est siége du phénomène d’auto induction électromagnétique. b- On néglige la résistance r de la bobine (B) ((B) est purement inductive).Déterminer graphiquement les deux valeurs e1 et e2 de la f.é.m d’auto induction crées dans la bobine (B) durant une période. c- Montrer que : e = - L R duR dt . En déduire la valeur de L de la bobine (B). Exercice n°2 : ( pts) On dispose au laboratoire d’un dipôle RC .Pour déterminer expérimentalement la valeur de C et de R on réalise le circuit électrique ci contre comportant : Le dipôle RC ; un interrupteurs K. Un générateur de tension de f.é.m E et un résistor de résistance R0=3R. Sciences physiques Devoir de contrôle n°1 page 2/4 * ub sur la voie Y1 de sensibilité:0,5 V/div * uR sur la voie Y2 de sensibilité :1V/div * Base des temps:0,5ms/div Document-3- uR ub * ub sur la voie Y1 de sensibilité: 20mV/div * uR sur la voie Y2 de sensibilité :2V/div * Base des temps:0,5ms/div uR ub 0v 0v K (1) (2) C R E B M R0 A I/ La charge du condensateur par le générateur de tension : Le condensateur étant initialement déchargé. A t=0s, on bascule l'interrupteur K en position 1. Un dispositif d'acquisition de données relié à un ordinateur donne le document-3- de la feuille annexe qui représente la variation de la tension aux bornes du condensateur au cours des temps. 1°) Établir l'équation différentielle E =τ0 duc dt + u vérifiée par la tension u c c aux bornes du condensateur pendant la phase de charge. Avec τ0= (R+R )C. 0 2°) Une solution de cette équation est de la forme : uC(t) = A(1 – e– αt), compte tenu de la condition initiale relative à la charge du condensateur. En vérifiant que cette expression est solution de l'équation différentielle, identifier A et α en fonction de E, R, R et C. 0 3°) En justifiant la réponse par les constructions nécessaires sur le document- 3- de la feuille annexe, déterminer : a- La valeur de la f.é.m E du générateur. b- La valeur de la constante de temps τ0 c- Déterminer le temps de charge tc , si on admet que le condensateur est complètement chargé lorsqu’il a acquis 99 % de sa charge maximale . II/ Décharge du condensateur Le condensateur précèdent est complètement chargé. A une nouvelle origine des temps t= 0s on bascule l'interrupteur K en position 2. Le dispositif d'acquisition donne le document-4 – qui représente l'évolution du courant circulant dans le circuit . -10 0 i(mA) t(ms) Document-4- 1°) Compléter sur le document-4- de la feuille annexe le sens du courant électrique, ainsi que le sens de circulation des électrons dans le circuit. 2°) L’équation différentielle vérifiée par la tension uc aux bornes du condensateur pendant cette t e −τ phase devient RC duc dt + u =0 . La solution de cette équation différentielle est u (t)=E c c avec τ =RC constante du temps du dipôle RC. a-.montrer que i(t)= - E R t e −τ . b- Déterminer à partir du document-4 -l’intensité du courant I à l’origine des temps. 0 En déduire R ,R et C. 0 Sciences physiques Devoir de contrôle n°1 page 3/4 Sciences Physiques Devoir de contrôle n°1 4 Sc+M+Tech FEUILLE ANNEXE Nom :………………… Prénom : ………………………. classe :…………… Devoir de contrôle n°1 page 4/4 équation de la réaction 2I- + H2O2 + 2H3O+ I2 + 4H2O état du système Avan ceme nt Quantité de matière en mole état initial n0(I-) n0(H2O2) excès état intermédiaire excès état final excès équation de la réaction S2O8 2- + 2 I- 2 SO4 2- + uploads/s1/ devoir-de-controle-n01-physique-bac-tech-2009-2010-mr-beni-hassen.pdf