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Prof : Med Dhafer
Bahroun
DEVOIR RÉVISION N°1
Matière : SCIENCES PHYSIQUES
Classe : Bac Math+Sciences
Année scolaire : 2026/2027
Durée : 2 h
CHIMIE (7 points)
Exercice n°1 (3,5 pts)
On mélange, à t = 0, une solution d'iodure de potassium (K
+
+ I
–
) de volume V
1
= 50 cm³ et de concentration
molaire C
1
= 0,6 mol.L
–1
avec une solution de peroxodisulfate de potassium (2K
+
+ S
2
O
8
2–
) de volume V
2
= V
1
et
de concentration molaire C
2
.
Le mélange, initialement incolore, prend une teinte jaune-brun suite à l'apparition progressive du diiode. On suit
l'évolution temporelle du système chimique, ce qui a permis de tracer la courbe [I
2
] = f(t) (voir figure 1 de la feuille
annexe).
1°) Écrire l'équation de la réaction d'oxydoréduction, supposée totale, qui modélise la transformation chimique ayant
lieu. Préciser les couples redox mis en jeu.
2°) a- Dresser le tableau descriptif d'évolution du système en fonction de l'avancement x.
b- Montrer que S
2
O
8
2–
est le réactif limitant. En déduire la valeur de C
2
.
3°) Déterminer la vitesse volumique moyenne de la réaction entre les dates t
1
= 15 min et t
2
= 45 min.
4°) a- Définir la vitesse volumique instantanée d'une réaction à une date t. Déterminer sa valeur à la date t
3
= 30
min (la tangente à la courbe à cette date est tracée sur la figure 1).
b- Expliquer comment évolue cette vitesse au cours du temps. Préciser le facteur cinétique responsable de cette
évolution.
Exercice n°2 (3,5 pts)
L'eau oxygénée H
2
O
2
est réduite lentement par les ions iodure I
–
, en milieu acide, suivant la réaction totale
symbolisée par : H
2
O
2
+ 2 I
–
+ 2 H
3
O
+
→ I
2
+ 4 H
2
O
À un instant pris comme origine des temps, on mélange deux volumes égaux V = 20 mL d'une solution d'eau
oxygénée de concentration molaire C
1
et d'une solution d'iodure de potassium de concentration molaire C
2
. Le
mélange est acidifié par de l'acide sulfurique concentré en excès, dont on néglige le volume.
La température reste constante. Un suivi conductimétrique (méthode physique) permet de tracer la courbe de la
figure 2 de la feuille annexe, représentant l'évolution de la concentration de l'eau oxygénée dans le mélange en
fonction du temps.
1°) Pourquoi ajoute-t-on l'acide sulfurique en excès ?
2°) Dresser le tableau descriptif d'évolution du système chimique en utilisant l'avancement volumique y.
3°) En exploitant la courbe, déterminer les valeurs numériques de C
1
et de C
2
.
4°) Déterminer, au temps de demi-réaction t
1/2
, la valeur de t
1/2
ainsi que les concentrations suivantes : [H
2
O
2
], [I
–
]
et [I
2
].
5°) On peut aussi suivre l'évolution de cette réaction par une méthode chimique (dosage iodométrique). Pour
détecter dans le milieu réactionnel la formation d'une quantité de matière donnée de diiode I
2
, on verse à l'avance un
volume V
0
d'une solution de thiosulfate de sodium Na
2
S
2
O
3
, qui réagit pratiquement instantanément sur I
2
(en
présence d'empois d'amidon).
a- Écrire l'équation de la réaction entre les ions thiosulfate et le diiode (couples : I
2
/I
–
et S
4
O
6
2–
/S
2
O
3
2–
).
b- Quel volume V
0
de thiosulfate de sodium de concentration C = 0,5 mol.L
–1
doit-on introduire à l'avance pour
consommer 2 mmol de I
2
formé à partir de l'état initial ? Que observe-t-on dans le mélange réactionnel lorsque
cette quantité de diiode est dépassée ?
c- Pour le même mélange initial d'eau oxygénée et d'iodure de potassium, obtient-on la même quantité d'eau
oxygénée H
2
O
2
à l'état final avec les deux méthodes de suivi ? Justifier.
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PHYSIQUE (13 points)
Exercice n°1 (6,5 pts)
I- On considère le circuit ci-contre comportant :
n un générateur G idéal de courant débitant une intensité I = 40 μA ;
n un condensateur de capacité C initialement déchargé ;
n deux résistors de résistances R et R' ;
n un commutateur K.
À la date t = 0, on ferme K en position (1).
1°) Quel est le phénomène qui se produit dans le condensateur ?
2°) À l'instant de date t
1
= 3 s, la tension aux bornes du condensateur atteint la valeur U
1
= 12 V.
a- La valeur U
1
est indiquée sur le condensateur. Comment appelle-t-on cette tension ?
b- Établir l'expression de la tension u
C
aux bornes du condensateur en fonction du temps.
c- En déduire la capacité C du condensateur.
3°) Le condensateur est plan. Calculer la surface des armatures en regard sachant que l'écart entre les armatures est
e = 0,2 mm et que la permittivité absolue du diélectrique est ε = 4.10
–8
F.m
–1
.
II- Lorsque la tension aux bornes du condensateur atteint U
1
= 12 V, on bascule le commutateur en position (2).
Cet instant est pris comme nouvelle origine des dates.
1°) Montrer que l'équation différentielle régissant les variations de la tension u
R
aux bornes du résistor de résistance
R s'écrit : du
R
/dt + (1/((R + R')C)) · u
R
= 0.
2°) a- Vérifier que u
R
(t) = A.e
–t/τ
est une solution de l'équation différentielle si A et τ sont deux constantes dont on
déterminera les expressions en fonction des paramètres du circuit.
b- En déduire l'expression de u
C
(t).
3°) On donne la courbe de variation de la tension u
R
en fonction du temps (figure 3 de la feuille annexe).
a- Montrer que R' = 2R.
b- Déterminer les valeurs de R et de R'.
c- Établir l'expression de l'énergie dissipée par effet Joule dans R' entre t = 0 et t = τ, en fonction de U
1
, R, R', et
C. Calculer sa valeur.
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Exercice n°2 (6,5 pts)
On réalise le montage ci-contre comportant :
n un générateur de tension idéal de f.é.m. E = 10 V ;
n un commutateur (K) ;
n un condensateur de capacité C préalablement déchargé ;
n trois conducteurs ohmiques de résistances R
1
, R
2
et R'.
À un instant choisi comme origine des temps (t = 0), on place le
commutateur K sur la position (1).
Un système d'acquisition relié à un ordinateur permet de tracer la courbe de la figure 4 de la feuille annexe,
représentant l'évolution de l'intensité i du courant au cours du temps.
1°) Établir l'équation différentielle en i(t).
2°) i(t) = A.e
–t/τ
1 est la solution de l'équation différentielle en i(t). Exprimer τ
1
et A en fonction des grandeurs
caractérisant le circuit.
3°) À l'instant de date t
1
, le condensateur est chargé à 63 %.
a- Vérifier que t
1
correspond à la valeur de la constante de temps τ
1
.
b- En indiquant la méthode utilisée, déterminer la valeur de τ
1
.
c- À l'instant t
1
, un voltmètre numérique branché entre les bornes du résistor R
2
indique U
2
= 1,38 V. Déterminer
les valeurs de R
1
, R
2
et C.
4°) Le condensateur étant chargé, on bascule le commutateur à la position (2) à un instant pris comme nouvelle
origine des temps. À l'aide d'un système d'acquisition, on a tracé la courbe d'évolution de ln(E
C
/E
Cmax
) en fonction
du temps (figure 5), où E
C
(t) est l'énergie électrostatique stockée dans le condensateur à la date t.
Sachant que pendant la décharge : u
C
(t) = E.e
–t/((R
1
+R')C)
a- Déterminer l'expression de ln(E
C
(t)/E
Cmax
) en fonction du temps.
b- Déduire, en utilisant le graphe de la figure 5, la valeur de la résistance R'.
c- Représenter sur la figure 5 la courbe de ln(E
C
(t)/E
Cmax
) si le résistor R
2
est branché entre R
1
et C (il fait alors
partie du circuit de décharge).
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FEUILLE ANNEXE (À remettre avec la copie)
Nom et Prénom : ........................................................................................ Classe : Bac Math+Sciences ........
FIGURE 1
FIGURE 2
Dhafer
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FIGURE 3
FIGURE 4
FIGURE 5
Dhafer
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