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Chimie : (8 points) Exercice N°1 : On se propose d’étudier la réaction d’estéri

Chimie : (8 points) Exercice N°1 : On se propose d’étudier la réaction d’estérification à partir de l’acide éthanoïque (CH3COOH) et de l’éthanol (C2H5-OH). On prépare dix ampoules identiques. On introduit dans chaque ampoule 0,1 mol de chacun des réactifs. Les ampoules sont fermées par des tubes capillaires et placées dans une enceinte à température constante de 100 °C, à une date prise comme date initiale (t = 0). A une date t donnée, on prend une ampoule de l’enceinte, on la refroidit rapidement et on effectue un dosage de l’acide éthanoïque restant avec une solution d’hydroxyde de sodium en présence de phénolphtaléine. 1) Préciser le rôle de : - tubes capillaires. - phénolphtaléine. 2) En utilisant les formules semi développées, écrire l’équation de la réaction de l’estérification et donner le nom de l’ester. 3) La courbe de la figure-1, voir annexe à rendre avec la copie, représente l’évolution de d’avancement x(t) de l’estérification en fonction du temps. a) Préciser, en justifiant, si t correspond à la date - à la quelle est effectue le refroidissement. - à la quelle l’équivalence est atteint au cours de dosage. b calculer le taux d’avancement final ζf de cette réaction. c) préciser les propriétés de cette transformation qu’on peut déterminer à partir de la courbe obtenue. d) exprimer la constante d’équilibre K en fonction de taux d’avancement final ζf . La calculer. 4) Tracer, sur le même graphe, l’allure de la courbe traduisant la variation de nombre de mole de l’acide au cours de temps. 5) On considère maintenant le mélange obtenue à l’instant de date t1 =50min. a) Déterminer la à cette date la composition du mélange b) on souhaite que le système à l’instant de date t1 soit en équilibre. Calculer le volume d’eau qu’il faut ajouter pour atteindre cet objectif. On donne la masse volumique de l’eau ρ= 1g.cm-3 et la masse molaire d’eau : M=18g.mol-1. c) Donner la valeur de K dans ce cas. Justifier. Exercice N°2 : On considère la réaction suivante : 2NH3(g) N2(g) + 3H2(g) 1) à une température T1=477°C, on place dans une enceinte fermé de volume constante v=1,8L, un mélange gazeux formé par 2,3 mole de dihydrogène H2, 0,3 mole d’ammoniac NH3 et 1,72 moles de diazote N2. A l’équilibre le nombre de moles totale gazeux est égale est n=4,12 moles a-Dans quel sens évolue le système. Justifier. b- Déterminer la composition de mélange à l’équilibre. c- Déduire la valeur de la constante d’équilibre K1. 2) à cet état d’équilibre, on ajoute une mole de N2. Dire en le justifiant si le nombre de moles totale gazeux est supérieure, inferieure ou égale à 4,12 moles lorsqu’on atteint de nouveau l’équilibre. 1 Lycée KEF  RAMZI 2021-2022 - 4émemaths-  durée : 3 heures Sc.physiques L R K C i A B Bb) uC (V) t(ms) 0 C) uC (V) t(ms) 0 A uC (V) t(ms) 0 FIGURE -3- 3) La constante d’équilibre de cette réaction à une température T2=800°C est K2˃K1. Préciser le caractère énergétique de la réaction de formation de NH3. 4) Comment varier le volume pour déplacer le système dans le sens de dissociation de NH3. Justifier Physique : (12 points) Exercice N°1 : Le circuit électrique de la figure suivante comportant un condensateur de capacité C=3 µF initialement chargé sous une tension U0, une bobine d’inductance L et de résistance négligeable, un interrupteur K et un conducteur ohmique de résistance R. A la date t0=0 on ferme K et simultanément un dispositif d’acquisition informatisé se déclenche pour enregistrer la courbe de la figure 2 représentant les variations de la tension uc(t) aux bornes du condensateur. 1) Expliquer brièvement l’expression soulignée : le circuit est le siège d’oscillations électriques libres amorties. 2)En se servant du graphe, déterminer le pseudo période T. 3)Calculer la valeur de l’inductance L de la bobine sachant que les amortissements sont faibles et qu’on peut considérer que le pseudo période est pratiquement égal à la période propre du circuit T0. 4)Etablir l’équation différentielle régissant les variations de la tension uC(t) aux bornes du condensateur au cours du temps. 5)a-Rappeler les expressions des énergies électrique Ec et magnétique EL emmagasinées respectivement par le condensateur et par la bobine à une date t. b-Montrer que l’énergie totale E diminue au cours du temps. Interpréter cette diminution. c-Calculer l’énergie dissipée par effet joule dans les résistors entre les instants t0=0 et t1. 6) a-Déterminer, à la date t2, le signe de la charge de l’armature A du condensateur. b-Déduire, le sens du courant réel à la date t2. 7) Représenter, sur la figure-2-, la courbe qui traduit la variation de la tension de la bobine en fonction du temps. Justifier. 8) On donne les courbes A,B et Cde la figure (3), représentant les variations de uC au cours du temps pour différentes valeurs de R. Compléter le tableau de l’annexe , à rendre avec la copie, en associant chaque courbe à la valeur de R (100 Ω, 300 Ω et 1KΩ ) qui lui correspond et donner le nom du régime de décharge (pseudopériodique, apériodique). 2 E A B 1 2 C K L Figure 3 Exercice N°2 : I/On réalise le circuit suivant comportant : - un condensateur de capacité C = 0,1 μF ; - une bobine d’inductance L et de résistance négligeable ; - un générateur qui délivre une tension contenue E et un commutateur (K). (figure 3) 1) Le commutateur étant en position (1), exprimer l’énergie E0 emmagasinée dans le condensateur en fonction de C et E. 2) a- A l’instant de date t = 0s, on bascule (K) en position (2). Montrer que l’équation différentielle en uL(t) de l’oscillateur s’écrit ; d2uL(t)/dt2 +ω0 2uL(t)=0, en précisant l’expression de ω0. b- Vérifier que uL(t) = ULmaxsin (ω0t + φL) est une solution de l’équation différentielle qui régit uL(t). 3) Montrer que l’énergie EC emmagasinée dans le condensateur s’écrit EC = E0- ½Li2 4) Une étude expérimentale permet de tracer la courbe EC=f(i2) de la figure (4) de la page (4). a- Déterminer à partir de la courbe : * La valeur de l’inductance L. * La valeur maximale Im de l’intensité de courant. b- Déterminer la période propre T0 de l’oscillateur. c- Déduire la valeur de ULmax. d- Montrer que Im=E.√C/L et en déduire la valeur de E. Avec E la tension avec la quelle condensateur a été chargé. 5) Déterminer alors l’expression numérique de la charge q(t). 6) Déduire l’expression de i(t). 7) Tracer sur le même graphe la figure (4) ECL = f(i2) et celle de EL = g(i2) avec ECL ; l’énergie totale et EL : l’énergie magnétique. 8) Montrer que l’énergie électrique Ec=f(t) est une fonction sinusoïdale qu’on précisera sa période. 9) Sur la figure 5, représenter ECL = f(t) et celle de EL = g(t) et préciser l’échelle de la courbe. Exercice N°3 : La théorie des oscillations électrique débute en 1853.Thomson étudie les décharges oscillatoires d’un circuit comprenant une bouteille de Leyde et une bobine. La bouteille de Leyde à la capacité d’accumuler des charges électriques, la bobine possède une inertie électrique. Thomson montre que le circuit formé par une bouteille de Leyde initialement chargée et une bobine oscille si sa résistance est faible. En 1887, Hertz annonce la réalisation d’un dispositif primaire dont les oscillations très rapides se traduisent par l’émission d’étincelles. Un détecteur placé à proximité émet lui aussi des étincelles… ; la " radio " est née. Questions à propos du document : 1- Expliquer le rôle joué par la bouteille de Leyde dans le circuit étudié par Thomson. 2- En représentant chaque élément par son symbole physique, donner le schéma du circuit. 3- Donner une interprétation énergétique des oscillations observées dans le circuit. 4- Pourquoi ces oscillations ne sont pas observées que si la résistance de la bobine est faible ? 3 Fig 2 0 -1 t1 14 ms t(ms) 5 uc(V) t2 (ms ) t 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Ec (10³) ھ 1 2 3 4 Ec(j) Figure (5) EC(10-5j) i2(10-6 A2 0.5 10 Figure 4 Nom :…………………………………………………Prénom :…………………………….N° :………… 4 Figure-1- Courbe A B C Valeur de R Nom du régime de décharge uploads/Finance/ devoir-syn-n-1-4eme-sc.pdf