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3 Devoir à la maison sciences physiques 2013 Chimie Définitions Un réactifs est

3 Devoir à la maison sciences physiques 2013 Chimie Définitions Un réactifs est dit limitant s'il est entièrement consommé lors d'une réaction chimique. Il s'agit donc du réactif dont la disparition totale empêche la poursuite de la réaction chimique. Un réactif est en excès s'il n'est pas entièrement consommé lorsque la réaction s'arrête et que l'autre réactif a totalement disparu Exercice N°1 On se propose d’étudier la cinétique de la transformation lente de décomposition de l’eau oxygénée (H2O2) par les ions iodure (I-) en présence d’acide sulfurique, transformation considérée comme totale. L’équation de la réaction qui modélise la transformation d’oxydoréduction s’écrit H2O2(aq) + 2I- (aq) + 2H3O+ → I2(aq) + 4H2O 1- Donner la définition de l’avancement x d’une transformation. 2- L’acide sulfurique joue-il le rôle d’un catalyseur ? 3- A la date t=0s, on mélange 30 mL d’une solution d’iodure de potassium de concentration C0=0,1 mol.L-1 ,acidifiée avec 10 mL d’acide sulfurique de concentration 2mol.L-1 et 10mL d’eau oxygénée de concentration 0,1mol.L-1. a- Le diiode formé est suivi par un dosage en retour en utilisant une solution de thiosulfate de sodium Na2S2O3 de concentration 0,1 mol.L-1. Etablir l’équation de la réaction qui modélise ce dosage sachant qu’on utilise les couples redox suivants : I2 / I- et S4O6 2-/ S2O3 2-. b- Etablir le tableau descriptif de l’évolution du système (tableau d’avancement de la transformation). c- Déterminer l’avancement maximale xm . Y’a-t-il un réactif limitant ?Si oui lequel ? 4- Le suivi temporel de cette transformation a permis de tracer la courbe représentant la variation de la concentration de diiode (I2) en fonction de temps (figure-2- ) a- Compléter le montage de la figure-1- de l’annexe b-Etablir la relation entre [I2] et l’avancement x de la transformation. c-Déterminer graphiquement la valeur de l’avancement lorsque la transformation est terminée. En déduire la composition finale du mélange. 5- Calculer le volume V0 de Na2S2O3 qu’on a versé lorsque la transformation est terminée 6- Définir la vitesse instantanée de la réaction et déterminer sa valeur en mol.L-1.min-1 aux instant t0= 0min et t1 = 15 min. Comparer ces deux vitesses et conclure. 7- a) Calculer la vitesse moyenne de réaction entre t0= 0min et t1 = 15 min en mol.L-1.min-1 . b) Déterminer l’instant t2 pour le quel ,la vitesse instantanée de la réaction est égale à la vitesse moyenne entre t0= 0 min et t1 = 15 min . 8- Tracer sur le même graphe (figure-2-) l’allure des courbes [I-] [H2O2]=f(t). On précisera les valeurs initiales et finales pour chaque réactif Exercice N°2 L’éthanoate de méthyle est un ester; liquide, incolore et volatil(se vaporise a des températures baisses), d’odeur fruitée, utilisé dans l’industrie des parfums, dans la fabrication de cuirs artificiels, dans les préparations de peintures et dans la synthèse organique. Ce composé est préparé à partir de l’acide éthanoïque et de méthanol par une réaction d’estérification. 3 Devoir à la maison sciences physiques 2013 On donne : - Masse volumique de l’eau : ρeau = 1 g.cm-3 On considérera que les quatres espèces chimiques sont dans la même phase. On introduit dans un ballon 34,28 mL d’acide éthanoïque et 24,27 mL de méthanol et on ajoute quelques gouttes d’acide sulfurique concentré. On chauffe pendant 90 min, temps suffisamment long pour atteindre l’état d’équilibre. Le volume de l’éthanoate de méthyle obtenu finalement est : V (ester) = 31,76 mL 1- a- Vérifier qu’on a un mélange équimolaire qui renferme 0,6 mol d’acide et 0,6 mol d’alcool. b- Vérifier que la quantité de matière d’ester formé à l’équilibre est égale à 0,4 mol 2- a- Ecrire l’équation de la réaction d’estérification en utilisant les formules semi-développées. b- Dresser le tableau d’avancement de cette réaction 3- a- Déterminer l’avancement maximal xmax et l’avancement final xf b- En déduire la valeur de taux d’avancement final τf. Conclure c- Déterminer la valeur de la constante d’équilibre K de la réaction étudiée. 4- Au mélange final précédent, on ajoute 0,1 mol de méthanol : a- Ecrire la nouvelle composition initiale du système. b- Quelle est la valeur de la fonction des concentrations π dans ce cas ? c- Dans Quel sens évolue le système ? Justifier. Physique Exercice N°1 On considère le circuit électrique représenté ci-dessous, comportant une bobine d’inductance L et de résistance négligeable, un générateur de tension constante E =10 V et un conducteur ohmique de résistance R = 1 kΩ.(voir fig-1) .I°/ Etude expérimentale d'un circuit RL On ferme l'interrupteur à l'instant de date t0 = 0 s et on enregistre l'évolution de la tension uR(t) aux bornes du conducteur ohmique de résistance R en fonction du temps. On obtient l'enregistrement représenté sur la figure 2. 1-Quelle est l'influence de la bobine sur l'établissement du courant à la fermeture du circuit? 2-Montrer que l'équation différentielle du circuit peut s'écrire : 3- a- Déterminer à partir du graphe de la figure 2, la valeur l’instant t= 0. b- Montrer que la valeur l’instant t =0 vaut : 10 A.s-1 c- En appliquant la loi d’additivité des tensions, Calculer Ub(0) d- En déduire la valeur de l’inductance L de la bobine II°/ : Etude du circuit oscillant Apres avoir déterminer, l’inductance L, la bobine précédente est insérée maintenant dans le circuit électrique ci-dessous afin d’étudier l’évolution d’un circuit LC au cours du temps. Le schéma de montage est donné par la figure n°3: On prendra dans la suite 3 Devoir à la maison sciences physiques 2013 On bascule le commutateur en position 1 pour charger le condensateur puis on le bascule en position 2. A l'aide d'un oscilloscope on enregistre la tension uC(t) aux bornes du condensateur dont le graphe est représenté sur la figure 4. L'enregistrement débute à l'instant de date t0 = 0 s qui correspond au basculement du commutateur en position 2. 1-Etablir l'équation différentielle traduisant les variations de la tension uC aux bornes du condensateur 2- Déduire la nature des oscillations. 3- a- Déterminer la période propre T0, la fréquence propre N0 et la pulsation propre ω0 du circuit( L, C). b- Calculer la capacité C du condensateur. 4- La solution de l'équation différentielle est: uC(t) = UCm. Sin (ω0t + φuC ). a- Déterminer l'expression de uC (t) aux bornes du condensateur en indiquant les valeurs de UCm, ω0 et φuC. b- Vérifier que l'intensité du courant s'écrit sous la forme : i (t) = 3,14.10-2 sin (314,16 t + π) ; i en (A) et t en (s) 5-a- Exprimer l'énergie totale E du circuit à un instant en fonction de : L , i , uc et C b- En se référant à la question 1° partie II°, montrer que l'énergie totale E se conserve. 6- a- Les variations au cours du temps de l'énergie électrostatique EC(t), l'énergie magnétique EL(t) et de l'énergie totale E(t) sont représentées sur la figure 5. Attribuer, en le justifiant, à chaque énergie la courbe correspondante. b- Déterminer la période T de EC (t) et de EL(t). uploads/Finance/ devoir-a-la-maison-sciences-physiques.pdf