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CHIMIE ( 7 pts) :
Exercice N° 1 :
On réalise la réduction de la magnétite Fe3O4 par le monoxyde de carbone CO, utilisé en excès, selon une
réaction lente et supposée totale. Les couples rédox mis en jeux sont : Fe3O4/ Fe et CO2/CO.
L’étude cinétique a permis de tracer les courbes d’évolution des quantités de matière des réactifs en fonction
de l’avancement x de la réaction. Figure-1-.
1) En écrivant les demi-équations correspondantes, montrer que l’équation bilan de la réaction s’écrit :
Fe3O4 + 4CO → 3Fe + 4CO2.
2) a) Identifier les courbes obtenues. Justifier la réponse.
b) En déduire l’avancement final de la réaction.
3) Déterminer les quantités de matière initiales des réactifs.
4) Sur le même graphique de la figure-1-, représenter les courbes d’évolution des quantités de matière
des produits obtenus en fonction de x.
Exercice N° 2 :
On étudie la cinétique de la réaction lente et totale entre les ions I- et les ions peroxodisulfate S2O82-
d’équation : 2 I- + S2O82- → I2 + 2SO42- . Pour cela on prépare à t = 0 des récipients portés à une
température constante T contenant
chacun.
Un volume V1 d’une solution
de KI de concentration C1.
Un volume V2= 3V1 d’une
solution de K2S2O8 de
concentration C2= 10-2 mol.L-1.
Par une méthode appropriée on
détermine le rapport
avec
n(I-) la quantité de matière des ions
iodure I- à l’instant t et nT la somme
des quantités de matière, à cet instant,
de toutes les entités présentes dans
chaque récipient et intervenant dans la
réaction. Les résultats expérimentaux
ont permis de tracer la courbe de
variation de r en fonction du temps.
Figure-2-.
1) Décrire une méthode expérimentale permettant de suivre l’évolution de cette réaction au cours du
temps.
2) a) Calculer la concentration molaire initiale des ions S2O82- dans chaque récipient.
b) Dresser le tableau d’évolution du système en fonction de C1 et C2 et de l’avancement
volumique y de la réaction dans chaque récipient.
c) Préciser, en le justifiant, le réactif limitant et en déduire l’avancement volumique final yf de la
réaction.
d) Montrer que
.
e) En déduire que C1 = 0.12 mol.L-1.
LYCEE SECONDAIRE
EL FARABI
DEVOIR DE CONTROLE N°1
Professeur : S. Oueslati
Discipline : Sciences physiques
Date: 27 – 10 – 2021
Durée: 2 heures
Classes : 4ème M1 & 2
0.1
0.4
0.8
t(min)
r
Figure-2-
2 / 4
3)
a) Montrer que la vitesse volumique de cette réaction est exprimée par :
.
b) Calculer sa valeur maximale.
4) A l’instant de date t1 la moitié de la quantité initiale de S2O82- a réagi.
a) Déterminer, en (mol.L-1), la composition du mélange dans chaque récipient à cet instant.
b) Déterminer la valeur de l’instant t1.
PHYSIQUE ( 13 pts) :
Exercice N° 1 :
NB : deux parties I) et II) sont indépendantes.
I) On réalise le circuit de la figure-3- constitué de :
Un générateur idéal de courant d’intensité I = 60 mA.
Un conducteur ohmique de résistance R inconnue.
Un condensateur de capacité C initialement déchargé.
Un interrupteur K.
A l’instant de date t = 0 on ferme K et on procède à l’enregistrement de
deux tensions sur un oscilloscope numérique, on obtient les courbes de
la figure-4-.
1) a) Préciser la tension visualisée sur chaque voie de l’oscilloscope.
b) Identifier la courbe correspondante à la tension uNM(t).
c) En déduire la valeur de R.
2) Déterminer à partir de l’autre courbe la valeur de la capacité C.
3) Si on remplace le conducteur ohmique par un autre résistance R’< R, dire si la durée de charge varie
ou non. Justifier.
II) Le montage de la figure-5- comporte :
Un générateur idéal de tension de fem E.
Un conducteur ohmique de résistance R = 30 Ω.
Un dipôle D qui peut être :
Soit un condensateur de capacité C, initialement
déchargé.
Soit un conducteur ohmique de résistance r inconnue.
Soit une association série du condensateur de
capacité C et du conducteur ohmique de résistance r.
Un interrupteur K.
A l’instant t0 = 0 on ferme K et a l’aide d’un oscilloscope numérique on suit l’évolution au cours du temps de
la tension uD(t) aux bornes du dipôle D. on obtient l’oscillogramme de la figure-6-.
1) Montrer que le dipôle D ne peut être ni le condensateur de capacité C, ni le conducteur ohmique de
résistance r.
2) a) Déterminer, en fonction des caractéristiques du circuit, l’intensité du courant i0 à l’instant t0= 0.
b) En déduire l’expression de la tension uD , aux bornes du dipôle D, à l’instant t0 = 0.
3) a) Etablir l’équation différentielle vérifiée par l’intensité du courant i(t).
b) En déduire que l’équation différentielle vérifiée par la tension uD(t) peut s’écrire :
avec τ la constante de temps du dipôle (RrC).
c) Trouver la forme simplifiée de la deuxième équation différentielle en régime permanent.
4) L’équation différentielle en fonction de uD(t) admet une solution de la forme :
.
Déterminer alors les expressions de A et B en fonction de E, R et r.
Figure-3-
Figure-5-
R
E
K
D
uD
I
K
R
C
Y1
Y2
3 / 4
5) En s’aidant du graphe de la figure-6-.
a) Déterminer les valeurs de E et r.
b) Montrer que la tangente à la courbe uD(t) au point d’abscisse t0=0 avec la droite asymptotique
d’équation uD(t) = E est un point d’abscisse t = τ.
c) En déduire la valeur de la capacité C.
6) Tracer sur la figure-6- l’allure de la tension uR(t) en indiquant les points particuliers.
Exercice N° 2 :
I/ On déplace un aimant droit devant deux faces de deux bobines identiques, parallèlement à leur axe,
comme le montre la figure-7-. Ce qui provoque la déviation de l’aiguille des galvanomètres. Une fois le
déplacement cesse, la déviation s’annule.
1) Expliquer l’origine de la déviation de l’aiguille de chaque galvanomètre en absence de générateur.
2) Nommer le phénomène physique mis en jeu dans cette expérience.
3) Préciser le rôle des bobines et celui de l’aimant.
4) Compléter la figure-7- en représentant :
Le champ magnétique
créé par l’aimant à l’intérieur de chaque bobine.
Le champ magnétique induit
créé par chaque bobine.
Le sens du courant induit dans les deux bobines en précisant la nature de chaque face.
II/ Afin de déterminer la résistance r de l’une des
deux bobines, on réalise l’expérience suivante :
Le circuit de la figure-8- est constitué d’un générateur
de tension de fem E = 6V, de la bobine (L,r) d’un
conducteur ohmique de résistance R = 10Ω , d’un
voltmètre et d’un ampèremètre. On ferme
l’interrupteur, l’ampèremètre indique un courant
d’intensité constante I = 0.5A après un retard Δt.
1) Expliquer le retard Δt en précisant le nom du
phénomène physique mis en jeu.
2) Quel est le rôle joué par la bobine après la durée
Δt. Expliquer.
3) Etablir l’expression de la résistance r de la
bobine en fonction de E, R et I. Calculer sa
valeur.
4) Déduire l’indication du voltmètre après Δt.
Figure-8-
L , r
A
R
E
K
V
4 / 4
Copie à remplir et à rendre
Nom : ……………………………………. Prénom : ………………………………………………….. 4ème M ………
0
4
20
32
uD(V)
Figure-6-
0
0
S
N
Sens de déplacement
Figure-7-
C1
C2
Figure-1-
-6
0
6
12
18
Figure-4-
b
a
1
/
4
100%
