dc1_4eme_sadiki07

Collège Sadiki
Samedi 17 -11-2007
Devoir de contrôle n° : 1
Sciences physiques
4ème maths et Sc-exp
Profs : Obey-BelKhayatiaet Cherchari


On donnera l’expression littérale avant de passer à l’application numérique.
L’utilisation de la calculatrice non programmable est autorisée.
 Numéroter les questions.
Chimie ( 7 points )
1° Les ions peroxodisulfate S2O82- oxydent lentement les ions iodures I-. Etablir l’équation bilan
de cette réaction.
2° A la date t = 0, et à une température constante , on mélange :
-
Un volume V1 = 50 mL d’une solution aqueuse de peroxodisulfate d’ammonium
(NH4)2S2O8 de concentration molaire C1 = 5.10-2 mol.L-1.
Un volume V2 = 50 mL d’une solution aqueuse d’iodure de potassium KI de
concentration molaire C2 = 16.10-2 mol.L-1.
Quelques gouttes d’une solution d’empois d’amidon fraîchement préparé ( on rappelle que
l’empois d’amidon colore en bleu nuit une solution contenant du diiode I2 même en faible
quantité).
A une date t, on prélève, du mélange réactionnel, un volume V = 10 mL qu’on lui ajoute de
l’eau glacée et on dose la quantité de diiode I2 formée par une solution de thiosulfate de sodium
Na2S2O3 selon la réaction rapide et totale d’équation :
2S2O32-
+
I2
S4O62-
+ 2I-
a- Décrire brièvement l’expérience de ce dosage, préciser comment peut-on reconnaître
expérimentalement le point d’équivalence ?
b- Calculer la concentration molaire initiale des ions iodure [ I- ]0 et des ions peroxodisulfate
[ S2O82- ]0 dans le mélange réactionnel.
c- Dresser le tableau d’avancement de la réaction qui se produit dans chaque prélèvement.
3° On définit l’avancement volumique y par le rapport de l’avancement x par le volume V du
milieu réactionnel y= Error! (Les constituants du système chimique constituent la même phase
et le volume du milieu réactionnel est constant). Montrer qu’on a à la date t : [ I- ]t = [ I - ] 0 –
2y.
4° Les résultats des dosages ont permis de tracer la courbe régissant les variations de la
concentration des ions iodure au cours du temps ( figure 1 page 3 à compléter et à
remettre avec la copie).
a- Préciser, en le justifiant, le réactif limitant.
b- En utilisant le tableau d’avancement, déterminer la concentration finale en ions iodures
[ I- ]f.
c- Définir la vitesse volumique d’une réaction chimique. Montrer qu’elle s’écrit sous la forme
Vvol = - Error!Error!. Déterminer graphiquement sa valeur à la date t = 20 min. Déduire
la vitesse instantanée à cette date.
5° On refait l’expérience précédente mais avec une solution d’iodure de potassium de volume v2
= 50 mL et de concentration molaire C’2 = 18.10-2 mol.L-1, représenter, sur le même graphe de
la figure 1, l’allure de la courbe représentant [ I- ] = f(t).
Physique ( 13 points )
On dispose au laboratoire d’un condensateur de capacité C inconnue, pour déterminer
expérimentalement la valeur de C, deux groupes d’élèves proposent deux solutions différentes.
I- Le premier groupe réalise un circuit électrique comportant :
*Un générateur idéal de courant débitant un courant d’intensité constante I= 20 µA.
*Un voltmètre.
U(V)C(V)
Uc
*Le condensateur de capacité C
inconnue.
9
*Un conducteur ohmique de résistance R
8
*Un interrupteur K et un chronomètre.
7
A la date t=0, ils ferment
Fig 2
6
l’interrupteur K et mesurent à
différentes dates la tension aux bornes
5
du condensateur, ce qui leur a permis de
4
tracer la courbe de variation de la
3
tension uc aux bornes du condensateur
2
en fonction du temps (figure 2 ).
1- Représenter le schéma du circuit
1
en indiquant le branchement du
5
10
15
20
25
30
35
40
45
voltmètre.
t (s)
t(s)
2- Etablir l’expression de uc en
fonction de I, C et t.
3- Déterminer graphiquement la valeur de la capacité C.
4- Calculer à la date t=20 s, l’énergie emmagasinée dans le condensateur.
II- Le deuxième groupe réalise un circuit électrique comportant :
- Un générateur basse fréquence G.B.F de signaux carrés, de fréquence N, fournissant
alternativement une tension nulle ou positive Um (Tension créneaux).
- Un oscilloscope bicourbe,
- Le condensateur de capacité C inconnue.
- Un conducteur ohmique de résistance R réglable et un interrupteur K.
1- Représenter le schéma du circuit en indiquant les branchements des fils de masse et les
entrées YA et YB de l’oscilloscope nécessaire pour visualiser respectivement la tension
fournie par le G.B.F et la tension aux bornes du condensateur.
2- Avec R = 40  , on observe sur l’écran de l’oscillo les courbes de la figure 3 (page 3 à
compléter et à remettre avec la copie ).Les réglages de l’oscilloscope indiquent
Sensibilité verticales sur YA : 2V.div-1 et sur
YB : 1V.div-1.
Sensibilité horizontale :
10 ms.div-1.
a- Identifier les courbes 1 et 2, interpréter le phénomène observé principalement, dans les
zones OA et AB.
b- Etablir l’équation différentielle régissant les variations de uc dans la zone OA. Donner
l’expression de sa solution en fonction de Um , R, C et t.
c- Déterminer graphiquement
- La période T du G.B.F et la tension maximale Um fournie. Calculer la fréquence N.
- la constante de temps . Déduire la valeur de la capacité C du condensateur, la comparer
à celle trouvée par le premier groupe.
d- Tracer sur le même graphe l’allure de la courbe de variation de la tension uR aux bornes
du résistor en fonction du temps. Préciser sur le graphe les deux régimes.
On
règle la résistance R à la valeur 60  .
3a- Calculer la nouvelle valeur de la constante de temps.
b- Tracer, sur le même graphe, l’allure de la courbe représentant uc en fonction du temps.
A compléter par l’élève et à remettre avec la copie
Nom : ………………………………………………….Prénom :……………………………..Classe : ………..
Courbe représentative de [I-] =f(t)
[ I- ]t(mol.L-1)
y
9.5
9
8.5
[ I- ]0 8
7.5
7
6.5
6
5.5
5
4.5
4
3.5
[ I- ]f3
2.5
2
1.5
1
0.5
Fig 1
t(min)
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
L’oscillogramme
U(V)
A
Courbe 1
Fig 3
Courbe 2
O
B
t (ms)
90
95