Sadiki Devoir de contrôle n° : 1 Dimanche : 10 -11-2016

Collège Sadiki
Devoir de contrôle n° : 1
Sciences physiques
Dimanche : 10 -11-2016
Durée : 2 heures
4ème maths
Profs : Medyouni-Feki-Hrizi-Abid et
Cherchari
Chimie ( 7 pts)
Partie A :
A l’instant t=0 s, on considère un mélange M1 contenant :
 Un volume V1 = 60 mL d’une solution de peroxyde d’hydrogène (eau oxygénée) H2O2 de
concentration molaire C1 inconnue.
 Un volume V2 = 100 mL d’une solution d’iodure de potassium KI acidulée (en présence
des ions H3O+) de concentration molaire C2 inconnue.
 Un volume V0 = 10 mL d’une solution d’empois d’amidon.
 Un volume Veau = 30 mL d’eau distillée.
L’équation de la réaction lente et totale qui se produit est :
H2O2 + 2H3O+ + 2I-  I2 + 4H2O
Pour étudier la cinétique de cette réaction on prépare des prélèvements identiques de volume
Vp=10 mL chacun et on dose la quantité de H2O2 restante dans chaque prélèvement par une
solution de permanganate de potassium KMnO4 en milieu acide de concentration molaire C=0,1
mol.L-1.
Soit V : le volume de la solution de KMnO4 nécessaire pour obtenir l’équivalence. L’équation de la
réaction de dosage rapide et totale s’écrit :
2 MnO4- + 3 H2O2 + 6 H3O+  2 Mn2+ + 4 O2 + 12 H2O
Les résultats de dosage ont permis de tracer le graphe d’évolution de la concentration des ions
iodures restants dans chaque prélèvement (voir figure-1- page 4 à compléter et à remettre
avec la copie).
1- Quelle est la couleur prise par le mélange. A quoi est due cette couleur ?
2- Préciser en utilisant le graphe :
a- La concentration molaire initiale des ions iodures dans le mélange. Déduire la quantité
de matière initiale des ions I- dans chaque prélèvement.
b- Le réactif limitant.
3- Dresser le tableau d’évolution de la réaction en utilisant les quantités de matière dans
chaque prélèvement. ( les ions H3O+ sont en excès).
4- Calculer :
a- la quantité de matière initiale d’eau oxygénée dans chaque prélèvement.
b- C1 et C2.
5- Quel est le volume de KMnO4 nécessaire au dosage de l’un des prélèvements à l’instant
t1=40 min ?
6a- Définir la vitesse d’une réaction chimique.
b- Déterminer la valeur de la vitesse maximale de la réaction ainsi que sa valeur à t=10
min.
c- Comment varie la vitesse au cours du temps ? Justifier la réponse.
7- On considère un deuxième mélange M2 contenant à l’instant t=0 s :
 Un volume V’1 = 20 mL d’une solution de peroxyde d’hydrogène (eau oxygénée ) H2O2 de
concentration molaire C’1= 0,08 mol.L-1.
 Un volume V’2 = 40 mL d’une solution d’iodure de potassium acidulée de concentration
molaire C’2=0,2 mol.L-1.
 Un volume V0 = 10 mL d’une solution d’empois d’amidon.
 Un volume V’eau = 130 mL d’eau distillée.
Faire le calcul nécessaire puis représenter sur le même graphe de la figure-1- ( page à
compléter et à remettre avec la copie) la courbe d’évolution de la concentration des ions
iodures en fonction du temps.
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Physique ( 13 points )
On dispose au laboratoire d’un condensateur de capacité C inconnue, deux résistors de résistances
respectives R1 et R2 inconnues. Deux groupes d’élèves se proposent de déterminer expérimentalement
leurs valeurs.
K
I- Pour déterminer la valeur de la capacité C le premier groupe
réalise un circuit électrique comportant :
*Un générateur idéal de courant débitant un courant d’intensité constante I0
*Un oscilloscope numérique.
*Le condensateur de capacité C inconnue.
*Un conducteur ohmique de résistance R=2 K.
*Un interrupteur K.
A la date t=0, ils ferment l’interrupteur K et à l’aide de l’oscilloscope
numérique ils visualisent les variations de la tension aux bornes du dipôle RC
( la tension uAB ), le chronogramme obtenu est donné sur la figure-1-.
1- Donner la définition d’un condensateur.
2- Établir l’expression de la tension uAB en fonction de la tension aux
bornes du condensateur uC , R et I0. déduire son expression en fonction de I0, C, t et R.
3- Déterminer graphiquement la valeur de l’intensité du courant I0 et montrer que la capacité C du
condensateur est égale à 100 µF.
4- Calculer à la date t=1 s, l’énergie emmagasinée dans le condensateur.
5- A partir de quel instant t0, le condensateur risque d’être détérioré sachant que la tension de
claquage est égale 100 V.
uAB (V)
Figure-10
t(s)
II- Pour déterminer les valeurs des résistances R1 et R2
le deuxième groupe réalise deux expériences à l’aide du
circuit électrique schématisé ci-contre (figure-2) :
Le circuit électrique est constitué par :
 Un générateur idéal de tension de fem E.
 Les deux conducteurs ohmiques de résistances R1 et R2.
 Le condensateur de capacité C, initialement déchargé.
 Un commutateur K.
Expérience 1
A un instant pris comme origine de temps (t=0), on place le commutateur K sur la position 1.
1. Établir l’équation différentielle régissant les variations de l’intensité du courant électrique i(t) en fonction
du temps. Déduire l’expression de la constante de temps  en fonction de R1 ; R2 et C.
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2. La solution générale de cette équation est de la forme : i(t)=Ae-t

A
E
et
R1  R2
1
.
R

 2 R1  C
3. Déduire l’expression de la tension uR1 aux bornes du résistor R1.
4.
Un système d’acquisition muni d’une interface et d’un ordinateur nous a permis de tracer les courbes
d’évolution des tensions uR1 et uR2 en fonction du temps. (figure-3-)
a- En utilisant le graphe de la figure
3, déterminer
 la fem E du générateur.
 la valeur de la constante de
temps . Déduire la valeur de la
résistance totale Rt= R1 + R2.
b- Calculer l’intensité du courant
électrique à la fermeture du
circuit.
c- Calculer l’énergie électrique
emmagasinée dans le
condensateur à t= 1s.
Expérience 2
On décharge complètement le condensateur puis à un instant pris comme origine de temps (t=0 s) on
bascule le commutateur K sur la position 2, le système d’acquisition nous a permis de tracer la courbe
d’évolution de la tension uC aux bornes du condensateur. ( voir figure-4-)
1- En précisant la méthode utilisée, déterminer graphiquement la nouvelle valeur de la constante de
temps ’. Déduire la valeur de la résistance R1.
2- Trouver la valeur de la résistance R2.
3- Déterminer à l’instant t=0,08 s :
a- la valeur de l’intensité du courant dans le circuit. Préciser le sens du courant réel.
b- le pourcentage de charge du condensateur.
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Feuille à compléter et à remettre avec la copie
Nom ………………………..
Prénom ……………………….
[I-] (10-2 mol.L-1)
5
3,6
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Classe ……………