sciences physiques

1
CHIMIE ( 7 pts)
Exercice1: ( 4pts)
1) Définis les notions suivants: Réaction redox, Oxydation, Oxydant.
2)On donne la classification électrochimique suivante:
Prévois en justifiant ce que se passe lorsqu'on introduit:
a) Une bijou en argent(Ag) dans une solution contenant des ions Zn2+.
b) Une lame d'aluminium(A) dans une solution contenant des ions Ag+.
c) Une lame de plomb(Pb)dans une solution d'acide chlorhydrique.
d) Un lame de cuivre(Cu) dans une solution d'acide chlorhydrique.
A chaque fois qu'il y a réaction écris son équation.
3) Pour nettoyer un bijou en or(Au) le bijoutier l'introduit dans une solution d'acide chlorhydrique.
Dire pourquoi le bijoutier est certain(sûr)que l'acide attaque seulement les saletés et n'attaque pas
l'or?
Exercice2:( 3pts)
Le titane( Ti ) est un métal important dans l'industrie aéronautique et la fabrication des prothèses
médicales.
Après traitement du minerai du titane on aboutit au tétra chlorure de titane ( TiC4).
Pour extraire le titane à l'état métallique le tétra chlorure de titane( TiC4) est traité avec du
magnésium(Mg) sous vide à 800°C, on obtient le titane (Ti) et le chlorure de magnésium(MgC2).
1) Ecris l’équation de la réaction chimique qui sert à extraire le titane.
2) Montre à l'aide de l'outil du nombre d'oxydation qu'elle s'agit d'une réaction redox sachant que le
nombre d'oxydation du chlore ne varie pas: n.o(C) = - I
3) Précise l'oxydant et le réducteur.
4) Comment peut-on qualifier la réaction sachant qu'elle s'effectue en l'absence de l'eau?
5) Calcule la masse m0 du magnésium nécessaire pour extraire une masse m = 4,8Kg de titane.
On donne: M(Ti) = 48 g.mol-1 ; M(Mg) = 24,3 g.mol-1
PHYSIQUE (13pts)
Exercice1: ( 10pts)
Partie I:(Loi de Coulomb)
En deux points A et B distant de d = 6cm on place respectivement deux charges ponctuelles
qA= + 4µC et qB = +1µC.
1) Détermine les caractéristiques de la force électrique exercée par la charge qA sur la charge qB.
2) Une charge électrique ponctuelle qC est placée sur la droite (AB) à 3cm à droite de B.
Détermine la valeur de qC sachant que qB est en équilibre.
LYCEE SECONDAIRE
METOUIA
ANNEE SCOLAIRE: 2012 – 2013
DEVOIR DE CONTROLE N°1
SCIENCES PHYSIQUES
PROF:BEN ABDALLAH.A
3ème math1- 3ème Tech1
Durée: 2 heures
1.5
A1
2
C
A2
0.5
A2
0.5
A2
1
C
0.5
A2
0.5
A1
0.5
A2
1
A2
1
A2
Pouvoir réducteur
décroissant
Zn
A
H
Cu
Pb
Au
Ag
A
B

2
Partie II:(Champ électrique)
1) Une charge électrique ponctuelle Q placée en un point A de l'espace crée un champ
électrique ;E.
a) Rappel l'expression du vecteur champ électrique ;EMErreur ! Signet non défini. créé au
point M de l'espace par la charge électrique ponctuelle Q placée au point A.
b) Sur la figure1(copie à rendre) représente le spectre électrique de ;E et oriente quelques lignes
de champ en prenons Q>0.
2) Dans les figures 2,3et 4 on a q1 = q2 = q3 avec q= +1nC.
a) Donne les valeurs de q2 et q3.
b) Oriente quelques lignes de champ dans les figure2 et 3.
c) La figure4 est agrandissement d'une partie de a figure2.
Représente les vecteurs champ électriques totaux ;EN et ;EN' créé respectivement
en N et N'
par q1 et q2.
3)Dans le repère (O, ;i , ;j) de la figure 5 soit les deux points A(5 ;0) et B (0; - 4) l’unité de mesure
étant le cm.
En A et B sont placées respectivement les deux charges électriques ponctuelles Q1=-5µC
et Q2= +4µC.
a) Exprime dans le repère (O, ;i , ;j) les vecteurs champ électriques ;E et ;E créés en O
respectivement par les deux charges électriques ponctuelles Q1 et Q2.
b) Représente ;E et ;E avec l'échelle:1cm 107V.m-1
c) Détermine les caractéristiques du vecteur champ électrique ;E total resautant en résultant en O.
Exercice2:( 4pts)
Une goutte d’huile électrisée de masse m et de charge q négative est en équilibre dans un champ
électrique uniforme vertical.
1) Décris le dispositif permettant de créé ce champ électrique et de maintenir la goutte d’huile en
équilibre.
2) Représente sur la figure 6 le spectre électrique du champ uniforme ;E ainsi qu'un représentant
de ;E .
3) Détermine la valeur de la charge q portée par la goutte d’huile.
On donne  
;E = 5.103 Vm.–1;   ;g =10 N.kg–1; masse de la goutte m = 0,2.10–10 kg.
1
A1
0.5
A2
0.5
A2
0.5
A2
0.5
A2
1.5
A2
1
A2
1.5
A2
B
1.5
A2
A1
1
A1
1.5
C
B

3
Nom et prénom: …………………………………………………………. 3ème Math N° : ……….
Figure 6
Q
Figure1
M
- Q
Figure2
Q
M
B
C
A
Figure3
;i
;j

4
Correction du devoir de contrôle n°1
CHIMIE ( 7 pts)
Exercice1: ( 4pts)
1) Voir définitions.
2) a) Rien ne se produit l'argent (Ag) ne peut pas réduire les ions Zn2+ car il est moins réducteur que le
zinc.
b) Il apparaît une couche d'argent (Ag) sur la lame d'aluminium (A) : l'aluminium est plus réducteur
que l'argent (Ag), les ions Ag+ sont réduis en atomes d'argent (Ag) et l'aluminium (A) est oxydé en
ions(A3+).
L'équation la réaction: A + 3Ag+  A3+ + 3 Ag.
c) Il se dégage un gaz qui brûle avec détonation:le plomb (Pb) est plus réducteur que l'hydrogène,il
peut réduire les atomes H dans les ions hydronium H3O+dans la solution d'acide chlorhydrique.
L'hydrogène est réduis en H2 et le plomb est oxydé en ions (Pb2+).
L'équation la réaction: Pb + 2 H3O+ Pb2+ + H2 (g) + 2H2O
d) ) Rien ne se produit:le cuivre(Cu) est moins réducteur que l'hydrogène,il ne peut pas réduire les
atomes d'hydrogène dans l' ion hydronium H3O+.
3) L'or (Au) est moins réducteur que l'hydrogène, il ne peut pas réduire les atomes d'hydrogène dans
l'ion hydronium H3O+ (l'ion hydronium H3O+ ne peut pas oxyder l'or), l'acide n'attaque donc que les
saletés.
Exercice2:( 3pts)
1) L’équation de la réaction: TiC4 + 2 Mg  Ti + 2 MgC2
2) n.o(C) = - I donne n.o(Ti) TiC4 = + IV et on a aussi n.o(Ti) Ti = 0 le n.o(Ti) subit une
diminution au cours de la réaction ,il s'agit donc d'une réaction redox.
3) L'oxydant est le tétra chlorure de titane TiC4 et le réducteur est le magnésium Mg. (L'oxydant est
le réactif qui gagne des électrons au cours d'une réaction redox son n.o augmente il subit donc une
réduction, le réducteur est réactif qui perd des électrons son n.o diminue il subit donc une oxydation).
4) Réaction redox par voie sèche.
5) D'après l’équation de la réaction on a : n(Ti) formé =
Error!
<=>
Error!
=
Error!
<=> m 0 =
Error!
AN: m 0 = 4,86 Kg
PHYSIQUE (13pts)
Exercice1: ( 10pts) Partie I:(Loi de Coulomb)
1) ;FA/B
+ IV
0
0
+ II
Réduction
Oxydation
TiC4 + 2 Mg  Ti + 2 MgC2
Point d'application: le point B
Direction: la droite (AB)
Sens: de A vers B(les deux charges se repoussent car qA. qB > 0
;FA/B= K
Error!
; AN:
Error!
= 10N

5
2) La charge qB est en équilibre: ;FA/B + ;FC/B = ; <=> ;FC/B = - ;FA/B <=>
;FC/B=   ;FA/B
<=> K
Error!
= K
Error!
<=>
Error!
=
Error!
.
Error!
Avec qC > 0 (car qC repousse qB) on aura
qC = + 1µC.
Partie II:(Champ électrique)
1) a) ;EM = K
Error!
Error!
Avec
Error!
vecteur unitaire de la droite (AM) dirigé de A
vers M
b) le spectre électrique créé par une charge ponctuelle est formé par des lignes radiales, pour Q>0
;E est centrifuge.
2) a) q2= -8µC car dans figure2 le spectre est celui de deux charges de signes contraires et q3= +8µC
car dans figure3 le spectre est celui de deux charges de même signe.
b) Les lignes de champ sortent de la charge positive et rentrent par la charge négative.
c) En respectant le sens de la ligne représente en N un vecteur tangent à la ligne, même chose pour N'.
3) a) ;E est porté par l'axe des abscisses et dirigé de O vers A car Q1 < 0 (vecteur centripète)
;E = K
Error!
(-
Error!
) <=>
Error!
= 1,8 . 10 7
Error!
(L'unité est le V.m-1)
;E est porté par l'axe des ordonnés et dirigé de B vers A car Q2 > 0 (vecteur centrifuge)
;E = K
Error!
Error!
<=>
Error!
= 2,25. 10 7
Error!
c) Le vecteur champ électrique ;E total résultant en O : ;E = ;E + ;E
;E = 1,8. 10 7 ;i + 2,25. 10 7 ;j (L'unité est le V.m-1)
;E
 est tel que tg() =
Error!
=>  = 51,3° et
Error!
= 2,88 10 7 V.m-1
Exercice2:( 4pts)
1) Le dispositif (le matériel) permettant de créer ce champ électrique uniforme vertical est formé par
deux paques conductrices (métalliques) parallèles et horizontales(pour que le champ soit vertical),
celle en haut est reliée à la borne positive d'un générateur (ou une machine électrostatique) de haute
tension et celle en bas est reliée à la borne négative (pour que le vecteur champ électrique soit dirigé
vers le bas ainsi la force électrique est dirigée vers le haut pour vaincre le poids de a goutte d'huile).
2) Représente des lignes champ parallèles de direction orthogonale par rapport aux plaques.
3) La goutte d’huile électrisée est en équilibre sous l'effet de son poids ;P = m ;g
et la force électrique ;F = q ;E
;P + ;F = ; <=> m ;g + q ;E = ; Avec ;g et ;E colinéaires et de même sens
on aura:
m 
;g + q   ;E= 0 <=> q = -
Error!
AN: q = - 0,4 µC
Direction: faisant un angle avec l'axe des abscisses
Sens: vers les X et Y croissant
;E= Ex  Ey