Prof :Hadji.A Classe : 3éme science-exp Devoir de contrôle N°1 Sciences Physiques Année scolaire :20192020 Durée : 2 heures Chimie Exercice N°1 (4.75 points) On mélange une solution aqueuse de peroxodisulfate de potassium K2S2O8 de concentration molaire C1 et de volume V1= 100mL avec une solution aqueuse d’iodure de potassium KI de concentration molaire C2=0,1mol.L-1 et de volume V2=V1=100mL . Il se produit alors la réaction totale d’équation : S2𝑶𝟐− 2 S𝑶𝟐− 𝟖 (aq) + 2 I (aq) 𝟒 (aq) + I2 (aq) 1-a-Déterminer le nombre de moles initiale n0(I-) des ions iodure. b-Compléter le tableau d’avancement (1) sur la feuille à rendre avec les copies. 2- Les résultats exprimentaux obtenues ont permis de tracer la courbes suivantes qui représente l’évolution au cours du temps, du rapport de l’avencement x de la réaction sur le nombre de moles initiale n0 (I-) des 𝒙 ions iodure : 𝒏 (𝑰)−= f(t) . (Figure1) 𝟎 aDéterminer l’avancement final xf de la réaction. bMonter que l’ion S2𝑶𝟐− 𝟖 est le réactif limitant. cDéterminer la concentration molaire C1 de la solution aqueuse de peroxodisulfate de potassium . dDéterminer la vitesse maximale de la réaction . 3-Au bout de 10 min, on dose la quantité de matiére. de diode formé par une solution de thiosulfate de sodium (Na2S2O3) de concentration C0=0,2 mol.L-1 aEcrire l’équation de la réaction du sodage. bDéterminer le volume VOE de thiosulfate de sodium ajouté à l’équivalence . Exercice N°2 (4.25 points) L’eau oxygénée est une solution aqueuse de peroxyde d’hydrogéne H2O2, qui est souvent utilisée comme cosmétique pour éclaircir les cheveux . 1L’eau oxygénée est instable est se décompose lentement suivant la réaction : 2 H2O2 (aq) ==== O2(g) + 2 H2O(I) Trois expériences sont réalisées sur trois solutions d’eau oxygénée de meme volume V, suivant les différentes conditions exprémentales précisées dans le tableau suivant : Numéro de l’expérience 1 2 3 -3 -1 Concentration de H2O2 en 10 mol.L 20 20 24 Température du milieu réactionnel en °C 25 25 25 Précence du catalyseur (platine ) oui non Oui A l’aide des moyens appropriés, on suit l’évolution au cours du temps, du nombre de moles de dioxygéne formé n(O2) au cours de chacune des trois expériences réalisées. Les résultats obtenus sont représentés par le graphe de la figure -2-. 1Donner la définition d’un catalyseur . 2a-Déterminer , à partir du graphe , la vitesse maximale de la réaction à partir de chacune des tois courbes (a) , (b) et (c) . b-Attribuer, en justifiant, la case qui convient à chacune des lettres a, b et c dans le tableau sur la feuille à rendre avec les copies pour désigner la courbe correspondant à chacune des trois expériences : 3a-Compléter , sur la feuille à rendre avec les copies, le tableau d’avancement(2) pour l’éxpérience-3b-Sachant que la réaction de décomposition d’eau oxygénée est totale, déterminer le volume V de la solution d’eau oxygénée. 4en se placant dans l’expérience-2- , déterminer la vitesse moyenne de la réaction entre les instants t1= 0 min et t2= 40 min . Physique Exercice N°1 (5.75pts) pour mésurer l’inductance L d’une bobine de résistance r, on réalise le montage qui comprend un générateur basse fréquence de fréquence N= 100Hz délivrant une tension triangulaire , relié en serie à un interrupteur K, à la bobine (B) et un conducteur ohmique de résistance R=1280Ω Comme l’indique la figure -1-.On visualise sur un oscilloscope bicourbe, les tension ub(t) aux bornes de la bobine sur la voie Y1 et la tension uR(t) aux bornes du résistor sur la voie Y2 . Voir figure 2. 1Déterminer la période T du signal triangulaire. 2a-Indiquer sur la feuille à rendre les connexions qu’il faut faire pour visualiser ub(t) sur la voie Y1 et uR(t) sur la voie Y2. b-Préciser si le signal de l’une des voies doit etre inversé . 𝑳 𝒅𝒖 3Monter que pour R très grande devant r , on peut écrire ub(t)= 𝑹 . 𝒅𝒕𝑹 4Durant une demi période , la tension uR aux bornes du résistor et une fonction affine de temps telle que uR(t)= a.t+b ( a et b des constantes). aDéterminer la pente a durant la demi-période ou uR est croissante au cours du temps. bDéterminer durant la meme demi période, la tension ub(t) aux bornes de la bobine et déduire son inductance L. On donne :Voie Y1 :0,1V/Div ; Voie Y2 :2V/Div . 5- Montrer que lorsque’on néglige pas la resistance r de la bobine devans la resistance R du conducteur ohmique , ona durant une demi- période ou la tension uR est croissante, la tension aux bornes de la bobine est une fonction affine de temps dont la courbe est de pente : 2.N .r U R max U R min . A R 6- Sachant que lorsque uR est croissante la pente de la courbe ub est A=12,5V.s-1 déterminer la résistance r de la bobine étudiée. Exercice N°2 (5.25 points) On réalise le montage de la figure-1- qui comprend : *Un condensateur . *Un générateur qui débite un courant d’intensité constante d’intensité I0. *Un interrupteur K. On ferme K à l’instant choisi comme origine des temps les coubes qB = f(uC) et uC =g(t) qui représentent respectivement la variation de la charge q en fonction de la tension uC aux bornes du condensateur et la variation de cette tension en fonction du temps . 1-a-Quel est le signe de l’armature A du condensateur ? b-A quelle armature le courant I0 arrive-t-il ? Justifier . c-Le condensateur est-il initialement déchargé ? Justifier. 2-a-Donner la relation entre la tension aux bornes du condensateur et sa charge q . b-Montrer que la tension aux bornes du condensateur à l’instant t a pour expression : 𝑰 uC = 𝒄𝟎 t + U0 et déduire la valeur de U0 . 3-Déduire des deux courbes que la capacité du condensateur est C= 800μ.F et l’intensité du courant débite par le générateur de courant est I0=0,4 mA. 4-a-A quel instant t1, la charge de l’armature A est qA = .48mC. b-Déterminer à l’instant t1 La tension uC aux bornes du condensateur. L’énergie électrique Ec emmagasinée par le condensateur. Exercice N°3 (7.75 points) On réalise le montage suivant qui comprent un générateur tension idéal de f.é.m.E , un condensateur de capacité C initialement déchargé , deux conducteurs ohmiques de meme résistance R et un interrupteur inverseur K. I. 1- On bascule l’interrupteur K sur la position (1) à l’instant pris comme origine de temps . Monter que l’équation différentielle reliant la tension uR aux bornes du conducteur ohmique et sa dérivé est : 𝑑𝑢𝑅 𝑑𝑡 + 𝑢𝑅 ϩ =0 (1pt) avec ϩ =RC −𝑡 2Vérifier que uR(t) = A.𝑒 ϩ est solution de cette équation et que la constantes A= E (1pt) 3Un dispositif approprié nous a permis de tracer les courbes d’evolution au cours du temps de la tension uR aux bornes du conducteur ohmique et de la charge q du condensateur . aDéterminer la f.é.m.E du générateur et la charge maximale QM du condensateur.En déduire sa capacité C .(1.25pt) bDéterminer la tension uC aux bornes du condensateur à l’instant t1 =1ms (0.5pt) 4On trace la tangente Δ à la courbe de q =f (t) au point d’abscisse t =0 aDéterminer la constante de temps ϩ .(0.25pt) bDéduire la résistance R conducteur ohmique .(0.5pt) 5Déterminer l’énergie électrique EC0 emmagasinée par le condensateur lorsqu’il est totalement chargé.(0.75pt) .
