Physique et Chimie : 1Bac SM-S.Exp-STE-STM

Semestre 2 Devoir 2 Modèle 1

 

 

Professeur : Mr EL GOUFIFA Jihad

 

I- Exercice 1 (7 pts)

 

On prépare une solution S1 de permanganate de potassium (K(aq)+ +MnO4(aq)-) de coloration violette en dissolvant une masse m de KMnO4(s) dans un volume V=100mL d'eau (acidifiée par quelques gouttes d'acide sulfurique).

Pour déterminer la concentration de la solution S1, on prélève à l'aide d'une pipette un volume V1=10mL de cette solution qu'on introduit dans un bécher, et on lui ajoute progressivement une solution S2 d'acide oxalique H2C2O4 de concentration C2=0,4mol/L.

  1. Comment s'appelle cette étude expérimentale qui a pour objet la détermination de la concentration de la solution S1 ?
  1. Donner le schéma du dispositif expérimental utilisé dans cette étude en nommant ses différents constituants.
  1. Comment s'appelle la solution dont on doit déterminer la concentration ? et comment s'appelle la solution ajoutée ?
  1. Écrire l'équation de la réaction qui se produit durant cette étude sachant que l'acide oxalique est réducteur du couple CO2/H2C2O4 et l'ion permanganate est oxydant du couple MnO4-/Mn2+.
  1. Construire le tableau d'avancement de cette réaction et en déduire la relation d'équivalence.
  1. Comment repérer l'équivalence dans cette étude ?
  1. Quel est le réactif limitant avant l'équivalence ? et quel est celui limitant après l'équivalence ?
  1. Sachant que le volume ajouté à l'équivalence est V2éq=12,5mL, déterminer la concentration C1 de la solution S1.
  1. Déterminer la masse m utilisée pour préparer la solution S1.
  1. Pour diluer la solution S1, quel volume d'eau doit-on ajouter à 90mL de la solution S1 pour que sa concentration devient C'=0,1mol/L ?

On donne : g=10N/kgM(K)=39,1g/molM(Mn)=54,9g/molM(O)=16g/mol

 

II- Exercice 2 (7 pts)

 

On considère le circuit suivant formé de : 1 générateur G (E=24V, r=4Ω), 1 électrolyseur E E'1=6V , r'1=2Ω, 1 moteur M E'2, r'2=3Ω et un conducteur ohmique R=50Ω :

On donne l’intensité de courant I=1,47A

  1. Calculer les tensions UPN et UPA, et déduire la valeur de UAB.
  1. En appliquant la loi d’Ohm, montrer que I1=0,18A l’intensité du courant qui traverse la résistance R.
  1. En déduire l’intensité I2 du courant qui traverse le moteur M.
Bilan du générateur
  1. a- Calculer Pg la puissance globale fournie par le générateur.
  1. b- Calculer la puissance dissipée par effet Joule dans le générateur PJ(G).
  1. c- Calculer le rendement de ce générateur ρG.
Bilan des récepteurs
  1. a- Calculer We l’énergie reçue par l’électrolyseur pendant 15min.
  1. b- Calculer PCh la puissance chimique fournie par l’électrolyseur.
  1. c- Calculer la puissance dissipée par effet Joule dans l’électrolyseur PJ(E) et le conducteur Ohmique PJ(R).
  1. d- Calculer le rendement de l’électrolyseur ρE.
Bilan de circuit
  1. a- Calculer PJ la puissance dissipée par effet Joule dans le circuit.
  1. b- En appliquant le principe de conservation de l’énergie, calculer Pm la puissance mécanique fournie par le moteur.
  1. c- En déduire E'2 la force contre électromotrice de moteur.
  1. d- Calculer le rendement du circuit ρ.

 

III- Exercice 3 (3 pts)

 

On place deux aimants droits identiques sur le même axe x'x :

  1. Sachant que la norme du vecteur champ magnétique, créé par chacun des deux aimants au milieu M du segment A1A2 est B0=0,02T, trouver les caractéristiques du vecteur champ B au point M dans chacun des deux cas suivants :

- les deux pôles opposés sont de même genre.

- les deux pôles opposés sont de différents genres.

 

IV- Exercice 4 (3 pts)

 

On place une aiguille aimantée en un point O de l'axe d'un aimant droit (1). On observe, alors, que cette aiguille s'oriente suivant l'axe du vecteur B1 (B1=5.10-3T).

Lorsqu'on place un deuxième aimant droit (2) comme l'indique la figure, l'aiguille dévie d'un angle θ=25° dans le sens de rotation des aiguilles d'une montre :

On néglige le champ magnétique terrestre.

  1. Déterminer les caractéristiques du vecteur B2 représentant le champ magnétique créé par l'aimant (2) au point O et montrer sa polarité.
  1. De quel angle a faut-il faire tourner l'aimant (2) (dans le plan constitue par les deux axes des aimants), et par suite son axe Δ, autour de O pour que la déviation de l'aiguille serait θ'=20° ? Montrer le sens de cette rotation.