L'acide chlorhydrique réagit sur l'aluminium selon l'équation chimique suivante: 3H 2 + 2Al H 2 O

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1 Collège Sadiki Devoir de contrôle n : Sciences physiques Dimanche : Durée : 2 heures 4 ème maths Profs : Medyouni-Feki-Hrizi- Abid et Cherchari Chimie ( 7 pts) L'acide chlorhydrique réagit sur l'aluminium selon l'équation chimique suivante: 6H 3 O + + 2Al 3H 2 + 2Al H 2 O A l'instant t=0, on verse un volume V=60 ml d'une solution d'acide chlorhydrique de concentration C=0,8 mol.l - dans un erlenmeyer contenant une masse m = 0,8g d'aluminium On recueille le gaz formé au cours du temps et on mesure son volume ce qui a permis de remplir le tableau de mesures et de tracer le graphe de la figure sur la page 4 ( page à compléter et à remettre avec la copie ). Données: M(Al) = 27 g.mol -.. Calculer les quantités de matière initiales des deux réactifs. 2. a- Dresser le tableau d'avancement de la réaction. b- Déterminer l avancement maximal de la réaction et le réactif limitant. c- A l instant t (indiqué sur la figure ), la réaction a-t-elle atteint son état final? Justifier la réponse. On donne : V M = 24 L.mol -. d- Compléter le graphe de la figure de la page Déterminer la composition molaire du système chimique à l instant t = 6 minutes. 4. a- Définir la vitesse d une réaction chimique. b- Montrer que l expression de la vitesse instantanée de la réaction s écrit sous la forme VH 2 vt () 3V () t : volume de H 2 dégagé à l instant t. M d( V ( t)) c- Calculer la vitesse maximale de la réaction. 5. a- Établir l expression de la quantité de matière de l ion hydronium H 3 O + en fonction de n 0 (H 3 O + ), V M et V. H 2 b- Compléter le tableau de mesures de la page 4. c- Tracer sur la page 4 figure 2 la courbe représentant l évolution de n(h 3 O + ) en fonction du temps. d- On répète la réaction précédente en utilisant une solution acide de concentration c =0.5mol.L - et de volume V =300 ml avec la même masse d aluminium. Faire le calcul nécessaire. Tracer l allure de la courbe représentant l évolution de n(h 3 O + ) en fonction du temps sur la figure 2 de la page 4. H 2 dt 4 ème Maths Page--/4

2 Physique ( 3 points ) Exercice ( 4,5 points ) On dispose au laboratoire : d'un condensateur C plan initialement déchargé de capacité C inconnue, de surface commune en regard S= m 2 et d épaisseur e = 0, mm. d'un interrupteur K d'un générateur de courant qui débite un courant d'intensité constante I = 80 µa. d un ampèremètre. A l'instant t = 0, l interrupteur K est fermé, les données acquises lors de l'expérience sont traitées par un ordinateur et permettent d'avoir le graphe de la figure cicontre représentant EC f () t.. Donner le schéma du circuit. 2. Justifier théoriquement l allure de la courbe. 3. Déterminer à partir du graphe la valeur de la capacité C du condensateur. 4. Sachant que la tension de claquage du condensateur est u=50v, déterminer l instant à partir duquel le condensateur risque la détérioration : a. graphiquement. b. par calcul. 5. Déterminer la permittivité électrique relative du diélectrique placé entre les armatures du condensateur. On donne la permittivité électrique absolue de l air : ε 0 = 8, F.m -. Exercice 2 ( 8,5 pts) Le circuit électrique représenté par la figure ci-contre (fig 3) est constitué par : Un générateur de tension idéale de f.e.m E. Deux conducteurs ohmiques de résistances R et R 2. Un condensateur de capacité C, initialement déchargé. Un commutateur K. Fig 3 I- A l instant t=0, on place le commutateur K sur la position.. Etablir l équation différentielle régissant les variations de l intensité du courant électrique i(t) en fonction du temps. Déduire l expression de la constante de temps en fonction de R ; R et C. 2. La solution générale de cette équation est de la forme : i(t)=ae - t E Montrer que A et R R. R R C 3. Déduire l expression de la tension u c aux bornes du condensateur en fonction de E ; t et. 4 ème Maths Page-2-/4

3 II - Un système d acquisition muni d une interface et d un ordinateur nous a permis de tracer la courbe d évolution de u c en fonction de i (figure 4) et celle de u R en fonction du temps.(figure 5). - Justifier l allure de la courbe de u C =f(i). 2- En utilisant le graphe de la figure 4, déterminer la fem E du générateur et la résistance totale R t = R + R Déduire l intensité du courant électrique à la fermeture du circuit. 4- En utilisant le graphe de la figure 5, déterminer la capacité C du condensateur ainsi que R et R 2. Figure-4- H-G 5- On bascule le commutateur K sur la position 2, à un instant pris comme origine des temps. Calculer la durée de décharge du condensateur. 4 ème Maths Page-3-/4

4 Feuille à compléter et à remettre avec la copie Nom.. Prénom. Classe (0-3 mol) Figure-- 4 ème Maths Page-4-/4

5 4 ème Maths Page-5-/4

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