Lycée TEBOULBA Prof : BEN KAHLA JAWHER 4ème Sc exp Devoir de contrôle n°1 scien

Lycée TEBOULBA Prof : BEN KAHLA JAWHER 4ème Sc exp Devoir de contrôle n°1 sciences physiques 1 Chimie ( 9 points ) Exercice n°1: (6,5 points) On se propose d'étudier, la cinétique de l'oxydation des ions iodures I – par les ions peroxodisulfate S2O8 2 - d'équation bilan : S2O8 2- + 2 I - I2 + 2 SO4 2- . A la température ambiante, on mélange dans un bécher (instant choisi t 0 = 0) :  Un volume V1 = 20 mL d’une solution aqueuse d’iodure de potassium KI de concentration molaire C 1 = 0,1 mol.L-1 ;  Un volume V2 = 80 mL d’une solution aqueuse de peroxodisulfate de potassium K2S2O8 concentration molaire C2 = 9,375 mmol.L-1 ; Au cours de la réaction le volume V de milieu réactionnel reste constant. 1) a) Déterminer les quantités de matières initiales n01 et n02 respectivement de I- et de S2O8 2-. (A1 ; 0,25 pt) b) Dresser le tableau d’avancement descriptif d’évolution de système. (A1 ; 0,5 point) c) Déduire le réactif limitant sachant que la réaction est totale. (A2 ; 0,5 point) 2) Une étude expérimentale appropriée a permis de représenter la courbe de la figure 1 décrivant l’évolution de la molarité en ions I- au cours de temps. a) Montrer que la valeur de a indiquée sur la figure 1 est a = 5 mmoℓ.L-1. (A2 ; 0,5 point) b) Préciser, en le justifiant, si la réaction est terminée ou non après une demi heure? (C ; 0,5 point) c) Montrer que la vitesse volumique de la réaction à une date t, s’exprime par la relation:
() = − ( [  ]  ) . (A2 ; 0,5 point) d) Déterminer la valeur de la vitesse de la réaction a la date t0 = 0. (A2 ; 0,5 point) e) Déterminer la valeur de la vitesse de la réaction a la date t1 = 7,5 min. (A2 ; 0,5 pt) f) En exploitant vos calculs précédents déduire comment évolue la vitesse de la réaction au cours de temps. Préciser le facteur cinétique responsable; le Interpréter microscopiquement cette évolution. (A ; 0,5 pt) g) Déterminer la composition molaire de système a la date t2 = 12,5 min. (A2 ; 0,5 pt) h) Déterminer le temps   de demi-réaction. (A2 ; 0,5 point) 3) On refait l’expérience (a la température ambiante), en ajoutant dès le départ quelques gouttes d’une solution de sulfate de fer (II) ; On constate que la couleur jaune brune s’intensifie plus rapidement que lors de la première expérience. Préciser en justifiant le type de la catalyse ; Représenter (sur la figure de la page a rendre), en justifiant, la nouvelle allure de la courbe [ I - ] = g(t) décrivant l’évolution de la molarité en ions I- au cours de temps. (C ; 0,75 point) Exercice n° 2 : ( 2,5 points) On se propose d'étudier l’influence des facteurs cinétiques sur la réaction d'équation suivante: Cr2O 7 2- + 3C2H2O4 + 8 H3O + 2 Cr 3 + + 6 CO 2 + 15 H2O Expérience 1 : A la température ambiante θ1, on mélange dans un bécher (instant choisi t0 = 0) : - Un volume V1 = 50 mL d’une solution de bichromate de potassium K2Cr2O 7 de concentration molaire C1 = 90 mmol.L-1 ; - Un volume V2 = 50 mL d’une solution d’acide oxalique C2H2O4 de concentration molaire C2 = 300 mmol.L-1 ; - Quelques gouttes d’une solution d’acide sulfurique concentré (en excès). Au cours de la réaction le volume V de milieu réactionnel reste pratiquement constant et on prendra V ≈ V1 + V2 . Une étude expérimentale appropriée a permis de suivre l’évolution de la molarité [Cr3+ ] Lycée TEBOULBA Prof : BEN KAHLA JAWHER Devoir de contrôle n° 1 Sciences physiques Classe : 4ème Sc exp 3 9 Novembre 2019 Durée : 2 heures 0 10 a t (min) [ I - ] ( mmol.L-1) Figure 1 Lycée TEBOULBA Prof : BEN KAHLA JAWHER 4ème Sc exp Devoir de contrôle n°1 sciences physiques 2 des ions chrome Cr3+ formé au cours de temps, voir figure 2. 1)a) Préciser en justifiant, si les ions hydronium H3O + apportés par l’acide sulfurique jouent-ils le rôle d’un catalyseur ou d’un réactif.(A1 ; 0,25 pt) b) Déterminer la valeur de l’avancement volumique final yf. (A2 ; 0,5 pt) 2) On refait l’expérience 1 précédente, mais a une température θ2 du milieu réactionnel au lieu de θ1 et tel que : θ2 < θ1 . Représenter en le justifiant, sur la figure (de la page à rendre) la nouvelle allure de la courbe [ Cr3+ ] = f(t). (A2 ; 0,5 pt) 3) On refait l’expérience 1, a la température θ1, mais en ajoutant dès le départ un volume V3 = 200 mL d’eau distillée. Représenter, en justifiant, sur la figure (de la page à rendre) la nouvelle allure de la courbe [Cr3+ ] = g(t), tout en précisant le facteur cinétique mis en jeu. (A2 ; 0,5 point) 4) On refait l’expérience 1, a la température θ1, mais en ajoutant dès le départ une quantité de 1mmol de cristaux de bichromate de potassium K2Cr2O 7 . On suppose que la dissolution des cristaux n'a pas entraînée un changement du volume. Représenter, en justifiant, sur la figure (de la page à rendre) la nouvelle allure de la courbe [Cr3+ ] = h(t), tout en précisant le facteur cinétique mis en jeu. (C ; 0,75 pt) Physique ( 11 points ) Exercice n°1: N.B : Les parties I et II sont indépendantes (8 points) I- Un condensateur de capacité C1 est monté dans le montage de la figure 1. On donne : I0 = 4 mA. L'interrupteur K est fermé à une date choisie origine de temps. On obtient la courbe uC1 = f ( t ) de la figure 2. 1)a) Préciser de quoi dépend la capacité d’un condensateur?(A1; 0,25 pt) b) En exploitant la courbe, déduire si le condensateur est chargé ou déchargé au départ. (B ; 0,25 pt) 2) Montrer que la tension aux bornes de condensateur C1 à un instant t s’exprime par :  =   t. (A2 ; 0,5 pt) 3) En exploitant la courbe de la figure 2, déduire la valeur de la capacité C1. (A2 ; 0,5 pt) 4) Sachant que la tension de claquage de ce condensateur vaut Uclaq = 150 V, déterminer la date t’ a partir de laquelle risque-t-on de claquer le condensateur. (C ; 0,5 pt) II-A) Un condensateur déchargé de capacité C, est branché a deux conducteurs ohmiques chacun de résistance R = 2,5 kΩ et deux interrupteurs K et K’ comme l’indique la figure 3. On utilise un dispositif informatisé d'acquisition de données qui permet de visualiser sur la voie 1 la tension uC (t) aux bornes du condensateur en fonction du temps. On ferme K, a t0 = 0 (en maintenant K’ ouvert). Le dipôle (R,C) Est alors soumis à un échelon de tension de valeur E. 1) Montrer que l'équation différentielle en u C (t) est sous la forme :  ()  + () =  en précisant l’expression de τ. (A2 ; 0,5 pt) Figure 2 0 20 0 20 80 t (min) [Cr 3 + ] ( mmol.L-1) 60 Figure 3 E C K K’ R R Orientation choisie de i M Voie 1 A q Figure 1 I0 K C1 La masse M Vers l'ordinateur uC1 R0 0 3 2 t (ms) uC1 (V) Figure 2 Lycée TEBOULBA Prof : BEN KAHLA JAWHER 4ème Sc exp Devoir de contrôle n°1 sciences physiques 3 2) La solution d’une telle équation différentielle est de type ,- (.) = / 01 . 2 + 3 , avec α, A et B, sont des constantes réelles. Déterminer l’expression de uC (t) en fonction de E, R et C. (A2 ; 0,5 pt) 3) Sur la voie 1, on obtient la courbe de la figure 4. a) Déterminer graphiquement, la constante de temps  en expliquant la méthode utilisée; Déduire la valeur de la capacité C. (A2 ; 0,75 pt) b) Déterminer la valeur de la f.é.m. E. (A2 ; 0,25 pt) c) Déduire a partir de l’expression de uC (t), a quelle date t1 a-t- on u;(t ) = u<(t ). (B ; 0,5 pt) 4) a) Calculer la valeur de l’énergie électrostatique Ec2 emmagasinée dans le condensateur a la date t2 = 100 ms. (A2 ; 0,5 pt) b) Calculer la valeur de l’intensité de courant à la date t2 = 100 ms. (A2 ; 0,5 pt) B) Une fois la première expérience réalisée, on ouvre K puis immédiatement on ferme K’. (cet instant sera pris comme nouvelle origine de temps t0’ = 0.) 1)a) Donner la nouvelle équation différentielle en b) En vérifiant que () =  =1 > ?@ est une solution de cette équation différentielle, déduire l’expression de A. (A2 ; 0,5 pt) 2)a) Préciser en justifiant, si la uploads/Finance/ devoir-de-controle-n01-2019-2020-mr-jawher-ben-kahla.pdf

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• Publié le Aoû 25, 2021
• Catégorie Business / Finance
• Langue French
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