Devoir controle Num1
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Dhafer
Prof : Med Dhafer Bahroun
Classe : Bac Math +
Sciences
DEVOIR DE
CONTRÔLE N°1
Matière : SCIENCES PHYSIQUES
Année scolaire :
2026/2027
Durée : 2 h 1
er
Trimestre
Date : ....../....../2026
CHIMIE (9 points)
Exercice n°1 (5 pts)
On étudie la cinétique de la réaction entre les ions iodure I
−
et les ions peroxodisulfate S
2
O
8
2−
, d’équation :
2 I
−
+ S
2
O
8
2−
→ I
2
+ 2 SO
4
2−
Pour cela, on prépare à l’instant de date t = 0, des erlenmeyers identiques maintenus à une température
constante θ, contenant chacun :
➢ un volume V
1
= 30 mL d’une solution d’iodure de potassium (K
+
+ I
−
) de concentration C
1
;
➢ un volume V
2
= 20 mL d’une solution de peroxodisulfate de potassium (2K
+
+ S
2
O
8
2−
) de concentration
C
2
.
1°) Dresser le tableau d’évolution du système en fonction de l’avancement volumique y de la réaction, en
fonction de C
1
et C
2
.
2°) À une date choisie, on dose le diiode I
2
formé dans un erlenmeyer par une solution de thiosulfate de sodium
(2Na
+
+ S
2
O
3
2−
) de concentration molaire C = 2.10
−2
mol.L
−1
. Les résultats obtenus ont permis de tracer la
courbe de variation de la molarité de I
2
en fonction du temps (figure (1) de la feuille annexe). À partir de la
courbe :
a- Préciser le (ou les) caractère(s) de la réaction étudiée.
b- Définir puis déterminer le temps de demi-réaction t
1/2
.
3°) a- Écrire l’équation de la réaction de dosage du diiode par la solution de thiosulfate de sodium. On donne les
couples : I
2
/I
−
et S
4
O
6
2−
/S
2
O
3
2−
.
b- Quelle observation permet de repérer l’équivalence ?
c- Quel volume V de la solution de thiosulfate de sodium faut-il verser pour doser le diiode formé dans
l’erlenmeyer à la date t
1/2
?
4°) a- Définir la vitesse volumique instantanée d’une réaction chimique.
b- Calculer sa valeur à l’instant de date t
1
= 20 min (la tangente à la courbe à cette date est tracée sur la
figure (1)).
c- Comment évolue la vitesse de la réaction au cours du temps ? Justifier graphiquement la réponse et
préciser la cause de cette variation.
d- Déterminer graphiquement l’instant de date t
2
pour lequel la vitesse moyenne de la réaction entre les
instants t
1/2
et t
2
est égale à la vitesse instantanée à l’instant de date t
1
.
5°) Sachant que la réaction est totale et que C
1
= 2 C
2
, déterminer le réactif limitant puis calculer C
1
et C
2
.
Exercice n°2 (4 pts)
On étudie la réaction d’oxydation des ions iodure I
−
par les ions ferriques Fe
3+
en solution aqueuse, d’équation
chimique :
2 Fe
3+
+ 2 I
−
→ 2 Fe
2+
+ I
2
On prépare trois mélanges (1), (2) et (3) de même volume total, constitués chacun d’un volume V
1
d’une
solution aqueuse de chlorure ferrique (Fe
3+
+ 3Cl
−
) de concentration molaire C
1
, d’un volume V
2
d’une solution
aqueuse d’iodure de potassium (K
+
+ I
−
) de concentration molaire C
2
= 0,1 mol.L
−1
et d’un volume V
3
d’eau
distillée. Les conditions expérimentales sont données dans le tableau ci-dessous :
Mélange V
1
(mL) V
2
(mL) V
3
(mL) Température (°C)
1 20 20 20 40
2 20 20 20 60
3 30 20 10 40
On suit, à différentes dates et par une méthode appropriée, la concentration des ions Fe
3+
dans chaque
mélange. On obtient les courbes (a), (b) et (c) de la figure (2) de la feuille annexe.
1°) a- Citer les principaux facteurs cinétiques.
b- En s’aidant de ces trois mélanges, montrer qu’ils permettent de mettre en évidence deux des facteurs
cinétiques précédemment cités.
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c- Interpréter l’effet de chacun de ces deux facteurs à l’échelle microscopique.
d- Attribuer, en justifiant, chaque courbe au mélange correspondant.
2°) a- Déterminer la valeur de C
1
(utiliser la courbe du mélange 1).
b- Montrer que Fe
3+
est le réactif limitant dans chacun des trois mélanges et que [I
2
] = ([Fe
3+
]
0
− [Fe
3+
]) / 2.
Calculer alors la concentration finale de I
2
dans le mélange 1 et tracer, sur la figure (2), l’allure de la courbe
[I
2
] = f(t) relative à ce mélange.
PHYSIQUE (11 points)
Exercice n°1 (6 pts)
Le circuit électrique représenté ci-dessous est constitué des éléments suivants :
• un générateur idéal de tension de fem E ;
• deux conducteurs ohmiques de résistances R
1
= 100 Ω et R
2
;
• un conducteur ohmique de résistance R réglable ;
• un condensateur de capacité C, initialement déchargé ;
• un commutateur K.
A/ À l’instant t = 0, on place le commutateur K en position 1.
I- 1°) Montrer que l’équation différentielle régissant les variations de la tension u
C
aux bornes du
condensateur s’écrit : τ
1
.du
C
/dt + u
C
= E, où τ
1
est une constante que l’on exprimera en fonction de R, R
1
et C.
2°) La solution de cette équation est de la forme : u
C
(t) = A(1 − e
−t/β
). Exprimer A et β en fonction de E et τ
1
.
3°) Déduire l’expression de la tension u
R1
aux bornes du conducteur ohmique R
1
en fonction de E, R, R
1
, t et
τ
1
.
II- On veut déterminer expérimentalement la valeur de la capacité C. Pour cela, on fait varier la résistance R
et on mesure la durée Δt ; Δt est la plus petite valeur entière multiple de τ
1
au bout de laquelle le
condensateur atteint 99 % de sa charge maximale. Ceci permet de tracer la courbe Δt = f(R) (figure (3)).
1°) a- Montrer que Δt = 5 τ
1
puis exprimer Δt en fonction de R, R
1
et C.
b- En exploitant la courbe de la figure (3), déduire la valeur de C et vérifier celle de R
1
.
III- Au cours d’une seconde expérience, on prend R = R
0
et on visualise, à l’aide d’un système d’acquisition,
la tension u
R1
(t) aux bornes de R
1
(figure (4)).
1°) a- Déterminer la valeur de la constante de temps τ
1
. Préciser la méthode utilisée.
b- En déduire la valeur de R
0
.
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2°) Montrer que u
R1
(0) = R
1
.E/(R
0
+ R
1
) puis déduire la valeur de E.
B/ Lorsque l’intensité du courant s’annule dans le circuit, on bascule K à la position 2 à une date prise comme
nouvelle origine des temps ; le condensateur se décharge alors dans les résistors R
1
et R
2
.
1°) Établir l’équation différentielle régissant les variations de l’intensité i du courant électrique (l’orientation
de i est celle du schéma).
2°) Vérifier que i(t) = −[E/(R
1
+ R
2
)] . e
−t/τ
2 est une solution de l’équation différentielle précédente, avec τ
2
= (R
1
+ R
2
).C.
3°) À l’aide du système d’acquisition, on a tracé les courbes d’évolution de l’énergie électrostatique E
c
emmagasinée dans le condensateur en fonction du temps pour deux valeurs de la résistance R
2
: R
2a
(courbe
E
c1
) et R
2b
(courbe E
c2
) (figure (5)).
a- En justifiant sans calcul, comparer R
2a
et R
2b
.
b- Donner l’expression de l’énergie E
c
en fonction du temps. Pour t = τ
2
, exprimer E
c
en fonction de
l’énergie électrostatique maximale E
cm
.
c- Déterminer graphiquement τ
2
pour la courbe E
c1
et en déduire la valeur de R
2a
. Vérifier la valeur de
E
cm
.
Exercice n°2 (5 pts)
Les parties I, II et III sont indépendantes.
I- On considère le montage de la figure (6) de l’annexe. Les axes de symétrie des deux bobines (B
1
) et (B
2
)
sont confondus et leurs centres coïncident au point O. Le générateur G, associé à un rhéostat, débite dans la
bobine (B
1
) un courant électrique i
1
. La bobine (B
2
), fermée sur un ampèremètre à zéro central, est parcourue
par un courant électrique i
2
à certaines dates.
1°) a- Quelle condition doit remplir le courant i
1
pour que le courant i
2
prenne naissance dans la bobine (B
2
) ?
b- Nommer le phénomène responsable de l’apparition de i
2
. Comment appelle-t-on ce courant ? Préciser
le rôle joué par (B
1
) et par (B
2
) au cours de ce phénomène.
2°) On a représenté sur la figure (6) le vecteur champ magnétique B
1
créé par (B
1
) en son centre O ainsi que
le sens du courant i
2
dans les spires de (B
2
) à un instant de date t appartenant à un intervalle de temps [t
a
,
t
b
].
a- Énoncer la loi de Lenz.
b- Représenter sur la figure (6) le vecteur champ magnétique B
2
créé par (B
2
) à l’instant de date t, au
point O.
c- Déduire, en justifiant, si l’intensité i
1
a augmenté ou diminué dans l’intervalle [t
a
, t
b
].
II- Le circuit série de la figure (7) comprend : une bobine d’inductance L = 0,2 H et de résistance négligeable ;
un résistor de résistance R = 1 kΩ ; un générateur basse fréquence (GBF) qui débite un courant triangulaire de
période T. Sur un oscilloscope bicourbe, on visualise la tension u
1
sur la voie y
1
et la tension u
2
sur la voie y
2
.
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1°) Nommer le phénomène physique qui se produit dans la bobine et expliquer cette dénomination.
2°) Établir l’expression de la tension u
2
en fonction de L, R et de du
1
/dt.
3°) Sur la voie y
1
, on observe l’oscillogramme de la figure (8) de l’annexe. Faire les calculs nécessaires puis
représenter la tension u
2
sur l’oscillogramme de la figure (8). On donne : sensibilités verticales : voie y
1
: 1
V/div , voie y
2
: 0,4 V/div ; sensibilité horizontale : 0,5 ms/div.
III- On considère le circuit de la figure (9), avec : E = 12 V, L = 0,2 H, r = 20 Ω et C = 100 μF. La diode est
supposée idéale ; le condensateur est initialement déchargé.
1°) Lorsqu’on ferme l’interrupteur K et qu’on atteint le régime permanent, calculer : a- l’intensité I du
courant électrique ; b- l’énergie E
L
emmagasinée par la bobine.
2°) Lorsqu’on ouvre l’interrupteur :
a- Déterminer, en le justifiant, le sens du courant électrique dans la bobine.
b- En admettant qu’à l’ouverture de l’interrupteur, 80 % de l’énergie E
L
emmagasinée dans la bobine est
transférée en énergie électrostatique dans le condensateur, calculer la tension maximale U aux bornes du
condensateur.
Bon travail
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FEUILLE ANNEXE (à remettre avec la copie) Classe : Bac Math + Sciences
Nom et Prénom : ......................................................................
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