Transcript 4Dc215 - Seddik Abderrazek

Lycée secondaire Iben-Arafa
Lycée secondaire Sidi Zekri
Lycée secondaire Houmt-Souk
Devoir de contrôle n°2
Année scolaire : 2014 /2015
Sections : 4ème Sc.Exp
Lycée secondaire Erriadh
Sciences physiques
Djerba
Durée : 2 heures
Chimie ( 7 points)
Exercice n°1 (3,25 points)
A température élevée, le chlorure d’hydrogène conduit à l’équilibre suivant :
2HCl (g)
H2 (g) +
Cl 2 (g)
1°) A une température 1  1000 C et à une pression P. On introduit 0,2 mole de chlorure d’hydrogène
dans une enceinte de volume V constant. A l’équilibre chimique la quantité du dihydrogène formée est
nf(H2) = 0,037 mol.
a - Dresser un tableau permettant de suivre l’évolution du système au cours de la transformation
chimique en utilisant l’avancement x.
b- Déterminer la composition du mélange à l’équilibre.
2°) Déterminer le taux d’avancement final 1 de la réaction.
3°) Le mélange étant en équilibre à la température θ1 = 1000°C et sous la pression P.
Préciser, en le justifiant la réponse, l’effet d’une augmentation de pression à température constante sur
l’état d’équilibre du système.
4°) L’expérience montre qu’a la suite d’une élévation de la température θ du milieu réactionnel, le taux
d’avancement final de la réaction augmente.
a- Déduire le caractère énergétique de la réaction de synthèse du chlorure d’hydrogène.
b- Déduire l’effet de l’élévation de la température sur la valeur de K.
Exercice n°2 (3,75 points)
On donne : le produit ionique de l’eau Ke = 10-14 à 25°C.
1°) Etablir la relation entre le pKa et le pKb d’un couple acide-base AH/A-.
2°) On considère la réaction acide-base symbolisée par l’équation suivante :
HSO -4 + HCO-2
SO 24- + H 2 CO 2
La constante d’équilibre relative à cette réaction est K = 64,9.
a- Déterminer les couples acide /base mis en jeu dans cette réaction.
b- Comparer la force des deux acides dans ces deux couples.
3°) Sachant que la constante d’acidité du couple correspondant à HSO -4 est Ka1 = 1,15.10-2.
a- Montrer que la constante d’équilibre K 
Ka 1
.
Ka 2
b- Déterminer la constante d’acidité Ka2 de l’autre couple mis en jeu dans la réaction.
c- Déduire les valeurs pKb1 et pKb2 des deux couples et comparer la force des deux bases figurant dans
la réaction.
4°) On considère un système formé par les quatre espèces chimiques de concentrations :
1
[HSO ] = [HCO ]= 0,01mol.L
4
2
[SO ] = [ H CO ] = 0,1mol.L
-1
24
-1
2
2
Préciser, en le justifiant, le sens évolue le système.
Physique (13 points)
Exercice N° 1 (4,75 points)
On réalise un circuit formé par une bobine d’inductance L et de résistance
négligeable, et d’un condensateur de capacité C initialement chargé
( à t = 0 s q = Qmax).
C
1) a- Etablir l’équation différentielle vérifiée par la tension uc aux bornes
du condensateur.
b- Préciser la nature des oscillations du circuit.
2) a- Exprimer l’énergie électromagnétique E de l’oscillateur en fonction
de uc et l’intensité i qui circule dans le circuit.
Figure 1
b- Montrer que l’énergie E est constante.
2E L 2
c- Montrer que : u C2 
 i .
C C
3) On donne les courbes : uc2= f (i) et Ee = g (t) avec Ee : énergie électrique emmagasinée dans le
y
condensateur.
uc2( V2)
2,51
L
Ee( 10-5j)
120
80
40
i( mA)
-6
-4
-2
0
2
4
6
t(ms)
0
1
[Tapez
une
Figure(1)
Figure(2)
-40
citatio
n prise
-80de la courbe de la figure( 2 ) la période T de l’énergie Ee et la valeur de l’énergiedans
a- Déterminer à partir
E. le
docum
b- A partir de la courbe de la figure( 1 ) déterminer: Uc max et Imax
c-- Déduire les valeurs de :
ent ou
 La capacité C du condensateur ;
la
T0
synthè
 L’inductance L de la bobine sachant que T 
avec T0 période propre de l’oscillateur.
se d'un
2
4) Déterminer l’expression de uc (t).
passag
e
2
intéres
sant.
Vous
pouvez
placer
2π
Exercice N° 2 (8,25 points)
C
R
Un générateur basse fréquence (GBF) délivre une tension
alternative sinusoïdale u (t) = Um sin ( 2πNt + π/2 ),
(L, r)
d’amplitude Um constante et de fréquence N réglable.
A
Le GBF alimente en série un circuit comme l’indique le
GBF
montage de la figure 3 ci-contre qui comporte :
un ampèremètre ;
Figure 3
un condensateur de capacité C ;
un résistor de résistance R = 100 Ω ;
une bobine d’inductance L et de résistance r.
A l’aide d’un oscilloscope bi-courbe, convenablement branché, on visualise simultanément les
tensions u (t) aux bornes du GBF sur la voie YA et uR (t) aux bornes de résistor sur la voie YB.
1°) Reproduire le schéma de la figure 3 et indiquer le branchement à l’oscilloscope (voies et masse).
2°) Pour une valeur N1, de la fréquence N de la tension délivrée par le GBF, on obtient
les oscillogrammes de la figure 4.
C1
- Les sensibilités verticales :
pour (C1) : 2,5 V / div
pour (C2) : 2 V / div
- Le balayage horizontal est :
1 ms / div.
C2
Figure 4
Justifier que la courbe (C1) de l'oscillogramme correspond à la tension u (t).
3°) En exploitant l'oscillogramme :
a) Justifier que la fréquence N1  167 Hz.
b) Déterminer :
 la valeur de la grandeur mesurée par l’ampèremètre. En déduire l’impédance Z du circuit.
 le déphasage Δφ de la tension u (t) par rapport uR(t). Déduire la valeur φ i de la phase initiale
de i (t).
4°) Justifier que le circuit est inductif.
5°) Déterminer la valeur de la puissance électrique moyenne consommée par le circuit (R + r) LC.
6°) L’équation différentielle relative au circuit de la figure 3 est la suivante :
di 1
(R  r )i  L   idt  u
dt C
La solution de cette équation différentielle est i(t) = Im sin ( 2πNt + φi ).
di
On donne, à l’échelle, sur l’annexe, les vecteurs de Fresnel relatif à la tension L et (R+r)i
dt
di
a) Justifier que le vecteur BC représente L .
dt
b) Compléter, à l’échelle, sur l’annexe, la construction de Fresnel en représentant les vecteurs
3
1
∫idt .
C
c) Montrer que r = 25, L = 0,4 H et C = 4,66.10-6 F.
correspondants à u et à
7°) On fait varier la fréquence N du GBF et on détermine à chaque fois la valeur de l’impédance Z du circuit.
On constate que, pour une valeur N2 de la fréquence, l’impédance Z passe par une valeur minimale Z2.
a) Justifier que pour N2 le circuit en état de résonance d’intensité.
b) Déterminer les valeurs Z2, N2 et  = u - i.
c) On remplace le résistor précédent par un autre de résistance R’ > R. et on refait la variation de N.
On nome N3 et Z3 respectivement la fréquence et l’impédance à la résonance. Comparer, en le justifiant
N3 à N2 et Z3 à Z2.
4
Annexe
Nom :……………………..
Prénom :………………..
C
+
Echelle : 1cm
2V
O
A
B
Annexe
Nom :……………………..
Prénom :………………..
C
+
Echelle : 1cm
2V
O
5
A
B
6