CHIMIE ( 7 Pts )

Exercice 1 ( 3,5 Pts )

L’oxydation des ions I - par l’eau oxygénée H2O2 , en milieu acide est une réaction totale modélisée par l’équation: 2I - + H2O2 + 2H3O

+

I2 + 4H2O Trois expériences sont réalisées suivant les différentes conditions expérimentales indiquées dans le tableau suivant :

Dans les trois expériences le volume du mélange est le même et les ions H3O + sont utilisés en excès. L’étude cinétique de l’une des trois expériences a donné la courbe du document-1- de la feuille annexe. 1°) Définir l’avancement x d’une réaction 2°) a- Compléter le tableau descriptif d'évolution sur la feuille annexe. b - Montrer que H2O2 est le réactif limitant dans les trois expériences. c- Déterminer nf ( I2 ) final dans les trois expériences. En déduire l’avancement final xf dans les trois expériences. d- Déterminer le taux d’avancement finale Ԏf dans les trois expériences. Conclure 3°) a- Montrer que la courbe donnée en annexe correspond à l’expérience (3). b- à quel instant on peut considérer que la réaction est terminée ?

Exercice 2 ( 3,5 Pts )

A la date t = 0, neuf tubes a essais, contenant chacun 0,06 mol d’éthanol (CH3 – CH2OH), 0,09 mol d’acide éthanoïque (CH3 – COOH) et surmontés chacun d’un tube capillaire, sont placés dans un bain marie maintenu à une température constante et égale à 70°C . Toute les 10 min, on retire un tube a essais du bain marie dans l’ordre de 1 à 9, on lui ajoute de l’eau glacée et on dose la quantité d’acide restante avec une solution de soude. Ceci permet de tracer la courbe ci-contre qui donne la variation de l’avancement x de cette réaction en fonction du temps : 1°) Ecrire l’équation de cette réaction qui a lieu. 2°) Cette réaction est-elle totale ou limitée ? Justifier 3°) Déterminer la composition du mélange réactionnel à t = 5 min 4°) a- A partir de l’instant t=25 min, le système chimique atteint un état remarquable. Qu’appelle-t-on cet état ? Justifier b- Déterminer la composition du mélange dans cet état

PHYSIQUE ( 13 Pts )

Exercice 1 ( 3,5 Pts )

On réalise le circuit représenté par la figure (1) ci-contre

A) Expérience 1 : Un dispositif d’acquisition de données relié à un ordinateur, permet de suivre l’évolution de la tension uC aux bornes du condensateur en fonction du temps. A la date t0 = 0, on ferme l’interrupteur (K) à la position (1) et l’ordinateur enregistre la courbe uc = f(t) donnée par la figure (2). 1°) Préciser le phénomène physique qui se produit au cours de cette expérience. 2°) Déterminer graphiquement : a- La valeur de la f.e.m E du générateur. Justifier. b- La valeur de la constante de temps τ du dipôle R1C en précisant la méthode utilisée. 3°) En déduire une valeur approximative de la capacité C du condensateur sachant que R1 = 2 kΩ. 4°) a- Evaluer, à partir de la figure (2), la durée ∆t nécessaire pour charger complètement le condensateur. Justifier. b- Comparer ∆t à Ԏ. c- Faut-il augmenter ou diminuer la valeur de R1 pour charger plus rapidement le condensateur ? Justifier la réponse.

5°) a- Etablir l’équation différentielle du circuit faisant intervenir la tension uC. b- La solution de cette équation différentielle est de la forme : uc(t) = A.e-βt + B où A, B et β sont des constantes. Déterminer ces constantes. c- Calculer la valeur de uC à la date t = 5 Ԏ. La comparer à la valeur de E. B) Expérience 2 : Le condensateur étant complètement chargé, on bascule l’interrupteur (K) à la position (2) à une date t’0 = 0 choisie comme origine. 1°) La durée de la décharge du condensateur sera-t-elle égale, supérieure ou inférieure à celle de la charge dans l’expérience (1). Justifier la réponse. On donne : R2 = 4kΩ. 2°) L’expression de la tension uc aux bornes du condensateur dans ce cas est : uc(t) =E.e-t/R2C En déduire l’expression de l’intensité du courant i(t).

Calculer sa valeur i(0) à la date t’0 = 0.

Tracer l’allure de la courbe i = f(t).

3°) Calculer l’énergie électrostatique emmagasinée dans le condensateur à t = Ԏ

Exercice 2

1- On éloigne le pôle nord d'un aimant de la face d'une bobine (B) fermée sur un microampèremètre, on constate que ce dernier indique un courant non nul au cours du déplacement de l'aimant: (Figure-1-)

Figure -1-

a- Préciser l'inducteur et l'induit. b- Qu'appelle-t-on le courant détecté par le milliampermètre? Quelle est la loi qui prévoit le sens de ce courant? Enoncer cette loi. c- En appliquant cette loi, indiquer sur la figure-1- ( voir annexe ) le sens de ce courant? Justifier d- Au cours du déplacement de l'aimant, la face (A) de la bobine constitue –t-elle une face sud ou une face nord? 2- La bobine (B), est maintenant insérée dans un circuit électrique comportant un interrupteur et un générateur de courant variable dont les variations sont donnés par la figure ci-contre: a- Qu'appelle-t-on le phénomène dont la bobine est le siège? b- Sachant que cette bobine possède une résistance supposée nulle et une d'inductance L=0,15 H.

Donner l'expression de l'intensité de courant i(t) au cours des deux phases.

Rappeler l'expression de la tension uL aux bornes de la bobine en fonction de i(t) et de L.

Donner alors la valeur de uL dans chacun des intervalles cités.

Représenter graphiquement uL en fonction du temps.

ANNEXE CHIMIE /Exercice 1 :

CHIMIE /Exercice 2 :

0

PHYSIQUE /Exercice 2 :