Interrogation 1°S1
PHYSIQUE-CHIMIE vendredi 9 avril 2010 Durée : 1 heure ; calculatrice autoriséeExercice 1
:A l’aide d’un montage électrique, on trace la caractéristique U = f (I) d’une cuve à électrolyse contenant du sulfate de zinc. U étant la tension aux bornes de l’électrolyseur et I, l’intensité du courant le traversant. Les électrodes de la cuve sont en Nickel.
Les mesures suivantes sont obtenues :
U (V) 0,95 1,02 1.1 1.3 1.5 1.7 2.0 2.3
I (mA) 0 10 20 50 75 100 150 200
1. a. Faire le schéma du montage électrique en indiquant le branchement du voltmètre et celui de l’ampèremètre pour mesurer U et I.
1. b. Tracer la courbe représentant U = f (I). Montrer que l’équation de cette courbe peut se mettre sous la forme U = E’ + r’I.
1. c. Définir E’ et r’.
1. d. Donner les valeurs de E’ et r’.
On laisse fonctionner l’électrolyse pendant 30 minutes sous une tension de 2,0 V.
2. a. Quelle est la valeur de l’intensité du courant traversant l’électrolyseur ? 2. b. Donner l’expression de l’énergie électrique reçue par l’électrolyseur.
Calculer sa valeur en J puis en kW.h.
2. c. Donner l’expression de l’énergie électrique convertie en énergie chimique dans l’électrolyseur. Calculer sa valeur en J puis en kW.h.
2. d. Donner l’expression de l’énergie électrique dissipée par effet Joule dans l’électrolyseur.
Calculer sa valeur en J puis en kW.h.
3. Dans le cas étudié précédemment, peut-on réaliser l’électrolyse si la tension à ses bornes est égale à 0,50V. Justifier votre réponse. Quelle est la condition sur la tension pour qu’un courant puisse traverser la cuve.
L’électrolyseur fonctionne 45 min sous une tension de 2,0 V. Sur l’une des électrodes se dépose du métal zinc. La demi équation correspondant à cette transformation est :
Zn 2+ + 2 e- = Zn.
4. a. Quel nom porte cette transformation chimique ?
4. b. Les électrons sont fournis par le courant qui circule dans les électrodes. La quantité d’électricité Q, ainsi transportée par le courant d’intensité I pendant la durée de
fonctionnement ∆ t est donnée par la relation suivante :
Q = I x ∆ t ; Q s’exprime en Coulomb, I en Ampère et ∆ t en seconde.
Calculer la valeur de Q.
4. c. En déduire le nombre de moles d’électrons nécessaires sachant qu’une mole d’électron transporte une quantité d’électricité qe égale à 1,9.105 C.
4. d. En déduire d’après la demi équation, le nombre de moles de zinc formées.
4. e. Calculer la masse du dépôt de zinc. On donne M (Zn) = 65,4 g.mol-1.
Exercice 2
:Les déboucheurs vendus dans le commerce sont des solutions très concentrées en hydroxyde de sodium. Afin de connaître leur concentration exacte C0, on dilue tout d'abord le produit 80 fois. On prélève ensuite 10,0 mL de cette solution diluée que l'on introduit dans un bécher, On ajoute ensuite 200 mL d'eau distillée et on plonge la cellule d'un conductimètre dans le mélange. On effectue alors le dosage à l'aide d'une solution d’acide chlorhydrique de concentration C1 = 1,00.10-1 mol.L-1.
1. Faire un schéma annoté du dispositif expérimental.
2. Quels sont les deux couples acide-base mis en jeu.
3. Ecrire l'équation de la réaction du dosage.
4. Faire le bilan qualitatif des espèces chimiques présentes dans le bécher, avant l'équivalence, à l'équivalence, après l'équivalence. Déterminer dans chacun des cas le réactif limitant.
5. Parmi les deux graphes ci-dessous donnant l'évolution de la conductance de la solution en fonction du volume de solution acide versé, un seul correspond au dosage du déboucheur.
Vous justifierez votre choix soigneusement à l'aide des données se trouvant en fin de problème. (Sans faire de calcul).
6. Déterminer graphiquement le volume équivalent.
7. Etablir un tableau d'avancement de la réaction à l'équivalence.
8. En déduire la quantité de matière en ions HO- présente dans le bécher.
9. En déduire la concentration molaire C0 de la solution commerciale.
10. Pourquoi a-t-on dilué 80 fois la solution commerciale?
Données: λ(H3O+) = 35 mS.m2.mol-1 ; λ(HO-) = 20 mS.m2.mol-1 ; λ(Cl-) = 8,0 mS.m2.mol-1 ; λ(Na+) = 8,0 mS.m2.mol-1.
Graphe A
0 5 10 15
0 10 20 30
Vacide (m L)
G (mS)
Graphe B
0 5 10 15
0 10 20 30
Vacide (mL)
G (mS)
