= 29 ml soit m 3 5. x = final ( à t = 440 s) donc x

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1 Devoir Maison n _T4_corrigé Eercice 1 : n 14 page 85 du livre de chimie. M 1) d = 44 = = 1,5 Le gaz est plus dense que l air, il est susceptible de s accumuler dans 9 9 les parties inférieures de la grotte. ) quantité de matière d ions oonium : n = C. = 0,100 0,1= 1.10 mol m, 0 quantité de matière de carbonate de calcium : n = = =,0.10 mol 100 M Ca ) équation chimique Ca (s) H O (aq) = Ca (aq) (g) H O(l) Etat du système Avancement (mol) Quantités de matière (mol) Etat tial i = 0, Beaucoup En cours de transformation, Beaucoup Etat final (si ale) ma,0.10 ma 1.10 ma ma ma Beaucoup i Ca est le réactif limitant alors,0.10 ma1 =0 donc ma1 =,0.10 mol i H O est le réactif limitant alors 1.10 ma = 0 donc ma = 5.10 mol Le réactif limitant est l ion oonium car il conduit à l avancement maimal le plus faible, on a ma = 5.10 mol. 4)a) D après l équation chimique le seul gaz dégagé est le dioyde de carbone et on a n formée =. D après la loi des gaz parfaits : P atm. = n.r.t soit Patm. P atm. =. R. T = R. T à la date t = 0 s, on a = 9 ml soit m 5 6 1, = = 1,.10 mol 8,1 98. R. T b) ma = ma = 11 ml P atm On constate que ma = final ( à t = 440 s) donc final = ma. La transformation est ale.(nous défrons une transformation ale dans le prochain chapitre!) 1 d d 5)a) v =.( ) t1 ( ) t1 est égal au coefficient directeur de la tangente à la courbe représentative (t) à la date t1. Ce coefficient directeur diminue au cours du temps, donc la vitesse volumique de réaction diminue au cours du temps. d diminue d = 0 d 6)b) attention, pour t = 500 s ( ) 500 0, la transformation n'est sans doute pas terminée t 1/ d élevé

2 5)b) Le temps de demi-réaction est la durée au bout de laquelle l avancement est égal à la final moitié de sa valeur finale. ( t 1/ ) =. On obtient t 1/ = 54 s (voir graphique précédent) 6)a) i la température diminue alors la vitesse volumique de réaction à t= 0 s est plus faible. b) La valeur de l avancement final n est pas modifiée simplement il faut plus de temps ( de 440s ) pour l atteindre. oir graphique. 7) a) ions présents : H O, Cl et Ca L ion Cl est spectateur, sa concentration ne varie pas. 7) b) σ λ H O Ca ).[ Ca ( aq ) D'après l'équation chimique, on constate qu'il disparaît deu ions oonium lorsqu'il se forme un ion calcium. De plus les ions oonium possèdent une conductivité molaire ionique supérieure à celle des ions calcium. Donc σ diminue. 7) c) A l'instant tial, date t = 0 s, il n'y a pas encore d'ions calcium en solution. σ λ H O De plus C = [H O (aq) = [Cl (aq) σ = [ λ( H O ) ( λ ) C σ = [5,0.10 7,5.10 0,1.10 attention concentration à eprimer en mol.m σ = 4,5.m 1 7) d) σ λ H O Ca ).[ Ca ( aq ) C. σ = λ ( H O ). Cl ). C ( Ca ). λ λ( H O ) σ = λ ( H O ). C ( ). C ( Ca λ ). λ σ = [ λ ( HO ) Cl ). C [. λ( HO ) Ca ) σ = σ [. λ ( HO ) Ca ) σ = 4,5 ( 5,0.10 1,0.10 ) attention volume en m 0, σ = 4, )e) σ ma = 4, ma σ ma = 1,5.m 1 Eercice : Étude cinétique d une transformation chimique mettant en jeu l eau oygénée et libérant du diiode.1. Un oydant est une espèce chimique capable de capter un ou plusieurs électrons... Couple H O (aq) / H O(l) réduction H O (aq) H (aq) e = H O(l) mais ici, vu l'équation chimique proposée, on écrira plutôt: H O (aq) H O (aq) e = 4 H O(l) Couple I (aq) / I (aq) oydation I (aq) = I (aq) e..relation stœchiométrique H O (aq) I (aq) H O (aq) = I (aq) 4 H O(l) État du système Avancement Bilan de matière en mol État tial 0 c. ecès ecès 0 solvant Au cours de la transformation c. ecès ecès solvant État final f c. f ecès ecès f solvant État final si la c transformation. ma ma ecès ecès ma = = 0 c est ale. solvant

3 ni ( t).4. [I (t) =, or d'après le tableau d'avancement [I (t) =.5. v(t) = (t) 1 d(t) soit (t) = [I (t) ni ( t ) = (t). 1 d([i (t). ) d([i (t)) d([i (t)) = = = A(t) d A k 1 da(t) or A = k.[i, soit [I = v(t) = =.. k k da(t).6.1. correspond au coefficient directeur de la tangente à la courbe à la date t. Pour t 1 > t 0, ce coefficient diminue, voir tracé des tangentes sur la figure, donc v 0 > v 1 Tangente à t 1 = 5,0 min A f 0,cm A f / 8,0 cm.6.. La concentration en Tangente réactifs à diminue t 0 = 0 min au cours du temps donc la vitesse de réaction diminue également..7. Le temps de demi-réaction est la durée nécessaire pour que l'avancement atteigne la moitié de sa valeur finale. oit (t 1/ ) = f /. t 1/ On a montré dans la question précédente que l'avancement est proportionnel à l'absorbance. Donc pour = f alors A= A f, et pour ( t 1/ ) = f / alors A(t 1/ ) = A f /. On détermine l'échelle horizontale de la figure: 1,5 cm 5 min soit 1,0 cm min. On obtient graphiquement: pour A =A f / = 0,7 (soit 0,7/0, =,65 cm verticalement) alors t 1/ 0,9cm soit t 1/ = 0,9 min. On considère que t 1/ = min. (voir courbe ci-dessus) Il aurait été utile d'avoir un schéma plus précis.8. Conclusion: La transformation chimique support d'un titrage direct doit être ale et rapide. Ici, la transformation est ale, cependant elle est trop lente. On ne peut pas l utiliser pour un titrage de l'eau oygénée. Eercice : LE ONDE IMIQUE Partie A: Étude d'un séisme. A.1.1. Pour une onde transversale, la direction de propagation de l'onde est perpendiculaire à la direction de la perturbation.

4 A.1.. direction de propagation horizontale perturbation de direction horizontale perturbation de direction verticale Ondes longitudinales P Ondes transversales A..1. D'après le tete, les ondes P sont plus rapides que les ondes. L'origine du repère (t = 0 s) a été choisie à la date du début du séisme à an Francisco. Le train d'ondes A est détecté en premier (dès t = 40 ms), puis le train d'ondes B arrive ensuite à la station Euréka. Ondes P Ondes t t' A... Détection du séisme à la station Euréka à la date t = 8 h 15 min 0 s. Pour que les ondes P parcourent la distance d épicentre-tation Euréka, il a fallu environ t = t t 1 = 40 s. Le séisme s'est donc produit à l'épicentre à la date t 1 = t t t 1 = 8 h 15 min 0 s 40 s = 8 h 14 min 40 s. A... v = d soit d = v. t t d = = 4,0.10 km A..4. Pour parcourir la distance d, les ondes ont mis une durée t ' = 66 s. La célérité vaut v = d t'. oit v = 4, 0.10 = 6,06 km.s 1 soit environ v = 6,1 km.s 1 66 Eercice 4 : LA LUMIÈRE : UNE ONDE 1.1. Tete concernant Huygens Les ondes mécaniques nécessitent un milieu matériel (solide, liquide ou gaz) pour se propager tandis que les ondes lumineuses peuvent se propager en l absence de matière c est-àdire dans le vide. Le concept d éther est inutile.

5 1.1.. La lumière s étend de toutes parts : On retrouve l idée qu une onde se propage dans toutes les directions qui lui sont offertes. Les ondes lumineuses se traversent l une l autre sans s empêcher : On retrouve l idée que deu ondes peuvent se croiser sans se perturber. " la propagation de la lumière depuis un objet lumineu ne saurait être 4 par le transport d'une matière" : On retrouve l idée qu une onde réalise un transport d énergie sans transport de matière. 1.. Tete concernant Fresnel La lumière blanche du oleil est polychromatique. Elle est constituée d'une infté de radiations de fréquences différentes. 1.. Le diamètre du fil joue un rôle sur le phénomène de diffraction, en effet plus le diamètre du fil est petit et plus le phénomène de diffraction est marqué. Ordre de grandeur du diamètre du fil: il doit se rapprocher le plus possible de l'ordre de grandeur de la longueur d'onde de la lumière ( Fresnel utilise de la lumière visible dont 400 λ 800 nm ). Remarque: Ne pas dire que λ doit être inférieure ou égale au diamètre du fil. Car alors comment epliquer que dans l'epérience présentée ensuite, il y a bien diffraction pour 1/a = 1, m 1, soit a = 1,0.10 µm alors que λ = 560 nm = 0,560 µm.. DIFFRACTION.1. D après la figure 1,dans le triangle rectangle : tan θ =.. On a θ = a λ soit θ = L D avec θ en radian ; λ et a en mètre. L D comme θ est petit, on a tan θ = θ.. La courbe θ = f(1/a) est une droite passant par l origine, or l epression précédente montre que θ et 1/a sont proportionnels (coefficient directeur λ). La figure est en accord avec la relation...4. Le coefficient directeur de la droite représentative de θ = f(1/a) est égal à la longueur d onde λ..5. A l aide de la figure, on peut calculer le coefficient directeur de la droite : 1 1 soit le point ( =, m 1 ; θ =,0.10 rad) λ = θ. a λ =,0.10 = 5, m a 4,5.10 donc la valeur à retenir est λ = 560 nm.6. La lumière blanche est polychromatique, donc elle contient des radiations de longueurs d'onde différentes qui donneront des taches de largeurs différentes sur l'écran. Au centre de l'écran, juste en face du fil, toutes les radiations colorées se superposent, on obtient du blanc. Autour seules certaines radiations se superposent, cela crée des irisations, c'est à dire des couleurs.. DIPERION.1. La fréquence d une onde lumineuse ne dépend pas du milieu de propagation... L indice optique n d un milieu transparent est le quotient de la célérité c (, m/s) de la lumière dans le vide et de la célérité v de la lumière dans ce milieu : n = c / v.. Un milieu est dit dispersif si la célérité des ondes qui le traverse dépend de leur fréquence. Comme n dépend de v et que, dans un milieu dispersif, v dépend de la fréquence alors on en conclut que l indice n d un milieu dispersif dépend de la fréquence..4. Pour un même angle d incidence i 1, l angle de réfraction i sera différent pour deu ondes lumineuses monochromatiques de célérités différentes (c est à dire de fréquences différentes, c est à dire de couleurs différentes). Les différentes composantes d une lumière polychromatique seront donc déviées différemment lors de la traversée d un prisme qui décompose ainsi la lumière polychromatique.