2007-2008 Mr Ferchiou

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LYCEE PILOTE BOURGUIBA
-Tunis-
DEVOIR DE CONTROLE
(2eme Trimestre)
Date :28-01-2008
Durée : 2 heures
Classes : 4éM5
Ref :4é-Dc2-2007-2008
FERCHIOU
CHIMIE
Exercice N° 1 (4 points )
On se propose d'étudier une réaction de formation de l'ion thiocyanatofer (III) de formule
[Fe(SCN)]2+ et de couleur rouge. En solution aqueuse, des ions ferrique Fe3+ réagissent
avec des ions thiocyanate SCN- selon l'équation :
Fe3+(aq)+SCN-(aq)
€
[Fe(SCN)] 2+(aq) notée, plus simplement :
Fe3+(aq) + SCN-(aq)
€
X 2+ (aq)
À un volume V = 10 mL d'une solution aqueuse d'ions ferrique Fe3+ de concentration
C =10-2 mol.L-1, on ajoute un même volume V d'une solution aqueuse d'ions thiocyanate à
la même concentration C.
1. Dresser un tableau d’avancement de la réaction en fonction de l’avancement x.
2. La concentration des ions du complexe X 2+(aq) obtenu en fin de réaction est
[ X 2+ (aq)]f =3,21 .10-3 mol.L-1.
a- Calculer le taux d’avancement final de la réaction. Conclure.
b- Déterminer la composition molaire finale du mélange.
c- Donner l’expression de la constante d’équilibre K de la réaction en fonction des
concentrations des espèces chimiques présentes dans le mélange. Calculer K.
d- Montrer que la constante d’équilibre K s’écrit de la forme
( )
.
2
K = 2.10 2
3. À la solution obtenue à l’équilibre on ajoute 3.10-5 mol d'hydroxyde de sodium (soude) au
mélange. Les ions Fe3+n'ayant pas encore réagit, réagissent avec les ions hydroxyde HO-
selon la réaction :
Fe3++ 3 0H- Fe(OH)3(sd).
On considérera que la réaction de précipitation est totale et instantanée.
a- Déterminer la nouvelle composition molaire initiale du mélange.
b- Dans quel sens va évoluer spontanément le système chimique.

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Exercice N° 2 ( 3 points )
1. On donne suivant la représentation conventionnelle des couples acide- base, les couples
mis en jeu au cours d’une réaction R1:
C1 : NH4+ /…. ; C2 : HNO2/…..
a- Ecrire l’équation bilan de la réaction R1 qui se produit entre NH4+, la forme acide du
couple C1 et la forme basique du couple C2.
b- Ecrire l’équation de la réaction de la forme acide du couple C1 avec l’eau. En déduire
l’expression de la constante Ka1 du couple C1.
c- Donner l’expression de la constante d’acidité Ka2 du couple C2.
d- Exprimer la constante d’équilibre K de la réaction R1 en fonction de pKa1 et pKa2.
2. La constante d’équilibre K de la réaction R1 est égale à 1,27 .10-6.
a- Déterminer la valeur de pKa2, sachant que pKa1=9,2.
b- Comparer les forces des formes basiques des couples C1 et C2.
PHYSIQUE
Exercice N° 1 ( 5 points )
1. Un condensateur de capacité C est chargé à l’aide d’un générateur de tension délivrant à
ces bornes une tension constante U. Calculer la charge Q ainsi que l’énergie électrique
emmagasinée E0C. On donne : C= 2,5 10-6F ; U= 20V.
2. Les armatures de ce condensateur chargé sont reliées à une bobine d’inductance L de
résistance négligeable. A un instant t=0s, pris comme origine des temps on ferme l’interrupteur
K ( Voir fig-1- sur la feuille annexe ). L’intensité i(t) du courant est comptée positivement quand
le courant circule dans le sens indiqué sur le schéma . On appelle q(t) la charge de l’armature
reliée au point A et on précise qu’à l’instant t=0s cette armature est chargée positivement.
a) Etablir l’équation différentielle vérifiée par la charge q(t).
b) Montrer que q(t) = Qmax sin(0t + ) est une solution de cette équation différentielle pour
une valeur particulière 0.Determiner l’expression de 0 et calculer sa valeur.
On donne L= 25 mH.
3. Etablir les expressions des fonctions q(t) et i(t). Dans ces expressions, les valeurs
numériques des coefficients seront calculées.
4. a) Donner les expressions des fonctions EC(t) et EB(t) des énergies stockées dans le
condensateur et dans la bobine .Dans ces expressions , les valeurs numériques des
coefficients seront calculées.
b) Montrer que la somme ETot = Ec(t) + EB(t) est égale à une constante que l’on calculera.
Conclure.
c) Déterminer l’expression de EB en fonction de q. Représenter l’allure de la courbe
EB= f(q).

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Exercice N° 2 ( 8 points )
Un générateur impose une tension alternative sinusoïdale uNM(t)= U
2
sin( t ) au dipôle NM,
constitué d'un condensateur de capacité C, d'une bobine d'inductance L, de résistance
négligeable et d'un conducteur ohmique de résistance R,l’ensemble est montés en série.
A-
1- Etablir l’équation différentielle vérifiée par l’intensité i(t).
2- À l’aide d’une construction de Fresnel établir l’expression de la valeur efficace I en
fonction de la tension efficace U, L, C, R et la pulsation . On prendra le cas <0.
3- Montrer que l’intensité efficace I est maximale pour une valeur particulière R de la
pulsation . Exprimer  en fonction de L et C.
4- Déterminer l’expression du déphasage = u- i, en fonction de L, C,  et R.
B-
L'ampèremètre, de résistance négligeable, indique une intensité efficace I = 14 mA.
On branche un oscilloscope bi courbe (voies A et B) selon la figure ci-dessus. Sur les deux
voies :
 la sensibilité horizontale a pour valeur 10-3 s. div-1
 la sensibilité verticale est de 1 V.div-1.
On obtient l'oscillogramme fig-3-Voir feuille annexe.
1) Quelle est la tension observée sur l'oscillogramme 1 : justifier.
2) Déduire des observations expérimentales :
a) la pulsation de la tension imposée par le générateur au dipôle NM;
b) le décalage temporel entre la tension uNM(t) et l'intensité i(t). En déduire le
déphasage
ui
- Dj = j j
.
c) l'impédance du dipôle NM;
d) la résistance du conducteur ohmique ;
e) Quelle est la puissance moyenne dissipée par effet Joule dans la résistance R ?
3) On modifie la pulsation de la tension délivrée par le générateur. Les deux courbes sont en
phase pour la pulsation 0 = 1500rad.s-1.
a) Quelle est la valeur de l'inductance L sachant que la valeur de la capacité est C = 4µF.
b) À cette pulsation quelle et l'impédance du dipôle ?
C-
On remplace la bobine B1 par une bobine B2 d’inductance L2 et de résistance r2.
L’ampèremètre indique une intensité efficace maximale I= 21mA pour une valeur de la pulsation
= 1500 rd.s-1.
1- Calculer les valeurs de L2 et de r2.
2- Déterminer l’expression numérique instantanée de la tension uB(t).Représenter uB(t)
sur deux périodes.
-FIN DU SUJET-

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FEUILLE ANNEXE
Fig-1-
Fig-2-
Fig-3
Oscillogramme
Courbe 1
Courbe 2