dev-con1-4M-2021-2022+CORRECTION (1)

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Chimie (7 pts)
Exercice N°1 (4 pts ):
La dismutation du peroxyde d'hydrogène est une réaction lente mais qui peut être
accélérée en utilisant par exemple des ions fer III (Fe + + + (aq)) présents dans une solution
de chlorure de fer III, un fil de platine ou de la catalase, enzyme se trouvant dans le sang.
L'équation de la réaction associée à cette transformation est donnée par
2 H2O2 (aq) 2 H2O (liq) + O2 (g)
1- A quel type de catalyse correspond la catalyse réalisée par un fil de platine ?
2- On étudie maintenant, à une température T= 60°C constante la décomposition chimique
au cours du temps, en présence d’un catalyseur, d’une solution aqueuse de peroxyde
d’hydrogène, de concentration molaire initiale C0 à t0 = 0 s,
A différents instants (t) imposés, on prélève du mélange réactionnel un volume V0=10 mL
et le verse dans un erlenmeyer contenant préalablement de l’eau distillée glacée. La
Concentration restante d’eau oxygénée C=[H2O2] à chaque instant (t) est déterminée par
un dosage avec une solution aqueuse acidifiée de permanganate de potassium (K+ ; MnO4-)
de concentration Cd = 0.02 mol.L-1.
L'équation de la réaction de dosage est la suivante :
5H2O2 (aq) + 2 MnO4- (aq) + 6 H3O+ (aq) 5 O2 (g) + 2 Mn + + (aq) + 14 H2O (liq)
Les résultats obtenus on permet de tracer la courbe de la figure-1 qui représente
l’évolution de volume VdE de la solution permanganate de potassium versé à
l’équivalence.
DEVOIR DE CONTROLE
N°1
SCIENCES PHYSIQUES
0
5
10
15
20
25
0 100 200 300 400 500 600
Figure-1
VdE (mL)
temps (s)

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a) L'ion permanganate MnO4- donne une coloration violette aux solutions aqueuses qui
le contiennent. Comment l'équivalence est-elle repérée au cours du titrage ?
b) Recopier le tableau descriptif d’évolution du système chimique sur votre copie puis le
compléter
Equation de la réaction
2 H2O2 O2 + 2H2O
État
Avancement
(mol)
Quantités de matières (mol)
Initial
Intermédiaire
Final
c) Montrer qu’à chaque instant (t), la quantité de matière de l’eau oxygéné donnée par la
relation suivante :
n(H2O2) = 
 Cd.VdE
n(H2O2) étant la quantité de matière en mol d’eau oxygénée restante à l’instant (t) et
VdE est le volume de la solution du permanganate de potassium acidifiée versée par la
burette au point d’équivalence
d) Déterminer la concentration initial C0 de l’eau oxygéné
e) En utilisant le tableau d'évolution du système, exprimer l'avancement de la
transformation x (t) en fonction de n(H2O2) quantité de matière de peroxyde
d'hydrogène présent à l'instant t et de n 0 (H2O2) quantité de matière initiale de peroxyde
d'hydrogène.
f) Montrer que la vitesse v(t) de la transformation peut être exprimée par la relation
suivante :
v(t) = - 
 .Cd .
Puis calculer sa valeur à l’instant t=200s
g) Indiquer comment évolue la vitesse de la transformation chimique au cours du temps.
Comment peut-on expliquer que la vitesse évolue de cette manière au cours de la
transformation ?
Exercice N°2 ( 3 pts )
Les ions iodure I- réagissent avec les ions peroxodisulfates S2O82- .
Cette réaction est symbolisée par l’équation suivante :
2-
28
SO
+ 2 I- I2 + 2
2-
4
SO
Quatre expériences sont réalisées suivant différents conditions expérimentales
consignées dans le tableau suivant
Numéro de l’expérience
1
2
3
4
Quantité de I- en 10-3 mol
8
8
8
8
Quantité de S2O82- en 10-3 mol
1.5
3.5
1.5
3.5
Température en °C
30
50
50
50
Catalyseur (Fe3+)
Non
Avec
Non
Non

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On suit la variation du nombre de moles des ions SO42- formé en fonction du temps
Au cours de chacune des quatre expériences réalisées dont l’une est en présence
des ions Fe3+ qui joue le rôle d’un catalyseur. Les résultats obtenus ont permis de
tracer les courbes de la figure-2
Physique (13 pts)
Exercice N°1 ( 7 pts )
On réalise un circuit électrique en série comportant un générateur de tension idéal
de f.é.m. E , deux résistors de résistances R1 =150  , R2 inconnue, un
condensateur de capacité C initialement déchargé et un interrupteur K ( figure-1 )
.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
d
a
c
b
1- Montrer que I- est le réactif en
excès dans les quatre expériences
2- Donner la définition d’un
catalyseur
3- Expliquer qualitativement comment
agir Fe3+ sur la vitesse de la
réaction
4- Montrer que les expériences
mettent en évidence deux autres
facteurs cinétiques qu’on précisera
5- Attribuer chaque courbe de la figue
à l’expérience qui lui correspond.
Justifier
Figure-2
n(SO42-) 10-3 mol
C
A
E
Voie1
R1
K
Figure-1
u1
Voie2
R2
u2
M
Masse

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A l’instant t=0s on ferme l’interrupteur K, à l’aide d’un oscilloscope numérique à
mémoire on visualise les tensions u1(t) et u2(t) les courbes sont représentés sur
la figure -2
1- Identifier chacune des courbes en justifiant.
2- Montrer que l’équation différentielle qui traduit l’évolution de de la tension uc(t)
aux bornes du condensateur s’écrit sous la forme.
 + = E
Avec  est la constante de temps qu’on déterminera son
expression
3- Sachant que l’intensité du courant i(t) qui traversant le circuit est donné par
l’expression suivante
i(t) = A.e-a.t
Avec A et a sont des constantes
Déduire l’expression de la tension uc(t) aux bornes du condensateur solution
de l’équation différentielle en déterminant les constantes A et a
4- Donner l’expression de la tension u2(t)
5- En utilisant les courbes de la figure -2 déterminé
a- E et R2
b- La valeur de, on suppose que régime permanent s’établit à l’instant de date t=0.1s
c- La valeur de la capacité C du condensateur
6- Donner l’expression de l’intensité maximale traversant le circuit, puis calculer
sa valeur
7- Pour uc = 
 Déterminer les valeurs des tensions uR1 et uR2 respectivement
aux bornes des dipôles résistors R1 et R2
0
2
4
6
8
10
12
0 0.05 0.1 0.15
a
b
Figure-2
Tension (volts)
Temps (secondes)

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8- Déterminer l’énergie électrique emmagasinée par le condensateur a t=5.
9- On refait l’expérience successivement avec différentes valeurs de R1, après
avoir déchargé le condensateur avant chaque expérience.
Les courbes obtenues de la tension u2(t) sont superposées (voir figure-3).
Associer les choix des valeurs a, b et c , aux courbes n°1 , 2 et 3 en
justifiant le choix.
Exercice N°2 (6 pts)
Pour déterminer l’inductance L d’une bobine (supposée idéale) on réalise le
circuit ci-après. Le générateur utilisé délivre une tension e(t) triangulaire.
La résistance R vaut 1000 Ω
à l’aide d’un oscilloscope, on visualise simultanément la tension uR(t) aux
bornes de résistor R sur la voie Y2 et la tension uB(t) aux bornes de la bobine
sur la voie Y1.
0
2
4
6
8
10
12
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06
1
2
3
Cas
a
b
c
R1()
30
0
150
Figure-3
Y1
Y2
uR
uB
i
GBF
(bobine)
R
Masse
INV