SCIENCES PHYSIQUES DEVOIR DE CONTRÔLE N 2 Durée : 2 heures

Transcription

1 Minisère d éducaion e de Formaion D. R. E. Nabeul Lycée Secondaire Roue de la Plage SOLIMAN SCIENCES PHYSIQUES DEVOIR DE CONTRÔLE N 2 Durée : 2 heures Classe : 4 ème Mahs Dae : Novembre Prof : Jalel CHAKROUN CHIMIE (4,5p s ) Au cours d une réacion d esérificaion, on fai réagir na =,6 mol d un acide A e n B =,3 mol d un alcool B. On obien un eser D de formule semi développée CH 3 COOC 2 H 5. Le mélange de volume V, qui demeure consan, es placé dans un bain marie mainenu à la empéraure 8 C. A des inervalles du emps successifs e égaux, on prélève un volume v = 2,25mL du mélange e on dose la quanié d acide resan avec une soluion de soude (S B ) de concenraion C B = 1,25 mol.l -1, en présence de quelques goues de phénolphaléine. Les résulas on permis de racer la courbe de la figure 1 (Voir annexe) 1) Ecrire l équaion de cee réacion en uilisan les formules semi développées. 2) a- Expliquer commen réaliser le dosage à chaque insan choisi. (on pourra donner un schéma du monage) b- Calculer le volume oal V du mélange réacionnel c- Calculer le volume V B.E de la soluion (S B ) versé à l équivalence e qui a éé nécessaire pour déerminer la quanié d acide resan dans le mélange à la dae 1 =2 min. d- Définir la viesse insananée de la réacion puis calculer sa valeur à la même dae 1. 3) a- Dresser le ableau d évoluion de l avancemen de la réacion, dans le mélange, au cours du emps. b- Déduire la valeur de l avancemen final x f de cee réacion. c- Déerminer la valeur de l avancemen maximal xmax de cee réacion. d- Définir le aux d avancemen final τf de la réacion puis calculer sa valeur. 4) Cier deux caracères de cee réacion qu on peu déduire à parir de la courbe. 5) Exprimer la consane d équilibre K de cee réacion en foncion de τ f.. Calculer sa valeur. 6) Si à =, on avai mélangé :( 1mol de l acide A, 1mol de l alcool B, 3mol de l eser D e 3mol d eau), quelle serai sa composiion à l équilibre dynamique? On donne : Acide A Densié : d 1 = 1,5 Masse molaire : M1 = 6 g.mol -1 Alcool B Densié : d 2 =,79 Masse molaire : M2 = 46 g.mol -1 Exercice N 2 A 25 C e à l insan, on forme un mélange aqueux de volume V conenan a mol d ions ferrique Fe 3+ e a mol d ions hiocyanae SCN. Le sysème chimique évolue alors e il se forme, en soluion aqueuse, les ions hiocyanaofer (III) Fe(SCN) 2+ caracérisés par une couleur rouge sang. La réacion aboui à l équilibre suivan : Fe 3+ + SCN - Fe(SCN) a- Donner l expression de la foncion des concenraions Π associée à cee équaion. b- Calculer sa valeur à l insan. En déduire le sens d évoluion sponanée du sysème. 2- Enoncer la loi d acion de masse e donner l expression correspondane. 3- Exprimer la consane d équilibre K de la réacion éudiée en foncion de x ; a e V (où x désigne l avancemen à l équilibre : x = x f ) 4- Soi A = KK ; VV a- Monrer que x vérifie l équaion : x 2 (2a + 11 ).x + a2 =. AA b- Déerminer alors les concenraions des différens consiuans du sysème à l équilibre dynamique. on donne : k = 1 ; V =,5 L ; a =.1 mol. (2,5p s )

2 (6,5p s ) On réalise le circui élecrique représené par la figure 2 comporan, en série, un généraeur idéal de ension de f.é.m E, une bobine d inducance L e de résisance r, un inerrupeur K e un résisor de résisance R. A la dae = on ferme l inerrupeur K e à l aide d un oscilloscope à mémoire, on enregisre la ension u b () aux bornes de la bobine, on obien l oscillogramme de la figure 3 de l annexe. 1- Compléer le schéma du circui de la figure 2, puis Indiquer le branchemen de l oscilloscope qui perme de visualiser la ension ub() aux bornes de la bobine. 2- Eablir l expression de l inensié du couran I lorsque le régime permanen s éabli. 3- Monrer que l équaion différenielle régissan les variaions de la ension u () aux bornes de la bobine es donnée par: LL (RR+rr). dduu bb dddd + uu bb () = rr.ee (RR+rr) PHYSIQUE 4- Vérifier que : ub() = A. e -/τ + B es une soluion de l équaion différenielle précédemmen éablie avec A, B e τ son des consanes posiives qu on déerminera leur expressions. 5- Prélever du graphe de la figure 3 la f.é.m E du généraeur e la consane du emps τ du circui. 6- Lorsque le régime permanen s éabli, l inensié du couran élecrique dans le circui es I =,2A. a- Eablir l expression de la ension Ub. aux bornes de la bobine, lorsque le régime permanen s éabli. b- Déduire la valeur de sa résisance r ainsi que celle de la résisance R. c- Déduire la valeur de l inducance L de la bobine. d- Calculer, en régime permanen, l énergie emmagasinée par la bobine. e- Que se passera -il si on ouvre l inerrupeur K? Proposer une soluion pour proéger l expérimenaeur. 7- On recommence l expérience précédene, en remplaçan la bobine par une aure de même inducance L mais de résisance praiquemen nulle (r ). Représener, dans le même sysème d axes e en précisan oue modificaion, l allure de la nouvelle courbe représenan la ension aux bornes de la bobine u b (). (sur la figure -3) b Exercice N 2 On considère le circui élecrique schémaisé par la figure 4, comporan : K 1 K 2 un généraeur idéal (G) de ension consane U ; un condensaeur (c) de capacié C e d armaures A e B ; i une bobine (B) d inducance L =,1H e de résisance r ; A Un résisor de résisance R réglable. (c) deux inerrupeurs K1 e K 2. (G) B (6,5p s ) (B) 1) On ferme K 1 avec K 2 ouver : a- Quel phénomène es observé au niveau du condensaeur? b- Donner l allure de la courbe = f() e l inerpréer. figure - 4 c- Donner l expression, en foncion de C e U de l énergie maximale E sockée dans le condensaeur à la fin de cee expérience. 2) A = s, on ouvre K 1 e on ferme K 2. Un sysème d acquisiion informaisé enregisre les variaions, au cours du emps, de la ension uab e donne la courbe de la figure 5 de l annexe. a- Quelle es la naure des oscillaions observées? De quel régime d évoluion s agi il? b- Qu appelle -on l inervalle du emps T caracérisique de cee évoluion? Donner sa valeur. c- En admean que : T 2π LC, déduire la valeur de la capacié C du condensaeur. d- Eablir l équaion différenielle vérifiée par la ension aux bornes du condensaeur. 3) Sachan qu à l insan de dae 1, la ension aux bornes de la bobine vau u B = 12,8 V, a- Déerminer à ce insan 1 e en exploian la courbe de la figure 5 : - La valeur algébrique i1 de l inensié du couran qui circule dans le circui. - La valeur de l énergie magnéique EL emmagasinée par la bobine. b- Déduire la valeur de la résisance R. c- Monrer que l énergie de l oscillaeur n es pas conservée. Sous quelle forme es elle dissipée? d- Calculer l énergie dissipée enre les daes = e 1. 4) On donne à R rois valeurs différenes R 1, R 2 e R 3. On obien à chaque valeur de R l une des courbes (a), (b) ou (c) donnan la variaion de uab en foncion du emps. (Voir figure 6 de l annexe) a- Donner dans chaque cas le nom du régime d évoluion du circui. b- Comparer les valeurs des résisances R 1, R 2 e R 3. R

3 Annexe Nom :.. Prénom :.. Classe : N : CHIMIE :,7 n acide (mol) Figure 1,6,5,4,3,2,346,1 (min) PHYSIQUE : Figure 2 u b () (en V) K A Figure 3 E B i C

4 Exercice N 2 Figure 5 (V) T 5V π.1-4 s 1 Figure 6 6 (a) (b) (c) R R 3 2 R1 Régime Régime Régime

5