Devoir de contrôle n°1 (2012/2013) ( énoncé et corrigé )- Sciences Physiques: 3 ème Technique

LYCEE SECONDAIRE METOUIA

ANNEE SCOLAIRE: 2012 – 2013

DEVOIR DE CONTROLE N°2 SCIENCES PHYSIQUES

PROF:BEN ABDALLAH.A

3ème math1- 3ème Tech1 Durée: 2 heures

CHIMIE ( 7 pts)

Exercice1: ( 4pts)

1) Définis les notions suivants: Réaction redox, Oxydation, Oxydant.

2)On donne la classification électrochimique suivante:

Prévois en justifiant ce que se passe lorsqu'on introduit:

a) Une bijou en argent(Ag) dans une solution contenant des ions Zn²⁺. b) Une lame d'aluminium(A) dans une solution contenant des ions Ag⁺. c) Une lame de plomb(Pb)dans une solution d'acide chlorhydrique.

d) Un lame de cuivre(Cu) dans une solution d'acide chlorhydrique.

A chaque fois qu'il y a réaction écris son équation.

3) Pour nettoyer un bijou en or(Au) le bijoutier l'introduit dans une solution d'acide chlorhydrique.

Dire pourquoi le bijoutier est certain(sûr)que l'acide attaque seulement les saletés et n'attaque pas l'or?

Exercice2:( 3pts)

Le titane( Ti ) est un métal important dans l'industrie aéronautique et la fabrication des prothèses médicales.

Après traitement du minerai du titane on aboutit au tétra chlorure de titane ( TiC4).

Pour extraire le titane à l'état métallique le tétra chlorure de titane( TiC^4) est traité avec du

magnésium(Mg) sous vide à 800°C, on obtient le titane (Ti) et le chlorure de magnésium(MgC2).

1) Ecris l’équation de la réaction chimique qui sert à extraire le titane.

2) Montre à l'aide de l'outil du nombre d'oxydation qu'elle s'agit d'une réaction redox sachant que le nombre d'oxydation du chlore ne varie pas: n.o(C) = - I

3) Précise l'oxydant et le réducteur.

4) Comment peut-on qualifier la réaction sachant qu'elle s'effectue en l'absence de l'eau?

5) Calcule la masse m0 du magnésium nécessaire pour extraire une masse m = 4,8Kg de titane.

On donne: M(Ti) = 48 g.mol^-1 ; M(Mg) = 24,3 g.mol^-1

PHYSIQUE (13pts)

Exercice1: ( 10pts)

Partie I:(Loi de Coulomb)

En deux points A et B distant de d = 6cm on place respectivement deux charges ponctuelles qA= + 4µC et qB = +1µC.

1) Détermine les caractéristiques de la force électrique exercée par la charge qA sur la charge qB.

1.5 A1

2 C

A2

0.5 A2

0.5 A2

1 C

0.5 A2

0.5 A1

0.5 A2

1 A2

1 A2

Pouvoir réducteur décroissant

A Zn Pb H Cu Ag Au

A B

Partie II:(Champ électrique)

1) Une charge électrique ponctuelle Q placée en un point A de l'espace crée un champ électrique.

a) Rappel l'expression du vecteur champ électrique créé au point M de l'espace par une charge électrique ponctuelle Q placée au point A.

b) Sur la figure1 (copie à rendre) représente le spectre électrique de et oriente quelques lignes de champ en prenons Q>0.

2) Dans les figures 2,3et 4 on a = = avec q= +8µC.

a) Donne les valeurs de q2 et q3.

b) Oriente quelques lignes de champ dans les figure2 et 3.

c) La figure4 est agrandissement d'une partie de a figure2.

Représente les vecteurs champ électriques totaux et créé respectivement en N et N' parq1 et q2.

3) Dans le repère (O, ,) de la figure 5 soit les deux points A(5 ;0) et B (0; - 4) l’unité de mesure étant le cm.

En A et B sont placées respectivement les deux charges électriques ponctuelles Q1=

-

a) Exprime dans le repère (O, ,) les vecteurs champ électriques et créés en O respectivement par les deux charges électriques ponctuelles Q1 et Q2. b) Représente et avec l'échelle:1cm 10⁷V.m^-1

c) Détermine les caractéristiques du vecteur champ électrique total resautant en résultant en O.

Exercice2:( 4pts)

Une goutte d’huile électrisée de masse m et de charge q négative est en équilibre dans un champ électrique uniforme vertical.

1) Décris le dispositif permettant de créé ce champ électrique et de maintenir la goutte d’huile en équilibre.

2) Représente sur la figure 6 le spectre électrique du champ uniforme ainsi qu'un représentant de .

3) Détermine la valeur de la charge q portée par la goutte d’huile.

On donne = 5.10⁴ Vm^.–1; =10 N.kg^–1; masse de la goutte m = 2.10^–6kg.

Nom et prénom: ………. 3^ème ……… N° : ……….

1 A1

0.5 A2

0.5 A2

0.5 A2

0.5 A2

1.5 A2

1 A2

1.5 A2

B

1.5 A2

A1

1 A1

1.5 C B

Correction du devoir de contrôle n°1 2012-2013

N

N'

Figure4

q₁ q₃

Figure3

q₁ q₂

Figure2

O

);i) );j)

Figure 5

Figure 6 Figure1

Q

CHIMIE ( 7 pts)

Exercice1: ( 4pts) 1) Voir définitions.

2) a) Rien ne se produit l'argent (Ag) ne peut pas réduire les ions Zn²⁺ car il estmoins réducteur que le zinc.

b) Il apparaît une couche d'argent (Ag) sur la lame d'aluminium (A) : l'aluminium est plus réducteur que l'argent (Ag), les ions Ag⁺ sont réduis en atomes d'argent (Ag) et l'aluminium (A) est oxydé en ions(A³⁺).

L'équation la réaction: A + 3Ag⁺  A³⁺ + 3 Ag.

c) Il se dégage un gaz qui brûle avec détonation:le plomb (Pb) est plus réducteur que l'hydrogène,il peut réduire les atomes H dans les ions hydronium H3O⁺dans la solution d'acide chlorhydrique.

L'hydrogène est réduis en H2 et le plomb est oxydé en ions (Pb²⁺).

L'équation la réaction: Pb + 2 H3O⁺ Pb²⁺ + H2 (g) + 2H2O

d) ) Rien ne se produit:le cuivre(Cu) estmoins réducteur que l'hydrogène,il ne peut pas réduire les atomes d'hydrogène dans l' ion hydronium H3O⁺.

3) L'or (Au) estmoins réducteur que l'hydrogène, il ne peut pas réduire les atomes d'hydrogène dans l'ion hydronium H3O⁺ (l'ion hydronium H3O⁺ ne peut pas oxyder l'or), l'acide n'attaque donc que les saletés.

Exercice2:( 3pts)

1) L’équation de la réaction: TiC4 + 2 Mg  Ti + 2 MgC2

2) n.o(C) = - I donne n.o(Ti)TiC4 = + IV et on a aussi n.o(Ti)Ti = 0 le n.o(Ti)subit une diminution au cours de la réaction ,il s'agit donc d'une réaction redox.

3) L'oxydant est le tétra chlorure de titane TiC4 et le réducteur est le magnésium Mg. (L'oxydant est le réactif qui gagne des électrons au cours d'une réaction redox son n.o augmente il subit donc une réduction, le réducteur est réactif qui perd des électrons son n.o diminue il subit donc une oxydation).

4) Réaction redox par voie sèche.

5) D'après l’équation de la réaction on a : n(Ti)formé =

<=>

<=>

PHYSIQUE (13pts)

Exercice1: ( 10pts) Partie I:(Loi de Coulomb) 1)

2) La charge qB est en équilibre: + =

<=>

<=>

<=>

<=>

>

Partie II:(Champ électrique)

1) a) = K Avec vecteur unitaire de la droite (AM) dirigé de A vers M

+ IV

0

0 + II

Réduction

Oxydation

TiC

4 + 2 Mg  Ti + 2 MgC₂

Point d'application: le point B Direction: la droite (AB)

Sens: de A vers B(les deux charges se repoussent car q_A. q_B

>

b) le spectre électrique créé par une charge ponctuelle est formé par des lignes radiales, pour Q>0 est centrifuge.

2) a) q2= -8µC car dans figure2 le spectre est celui de deux charges de signes contraires et q3= +8µC car dans figure3 le spectre est celui de deux charges de même signe.

b) Les lignes de champ sortent de la charge positive et rentrent par la charge négative.

c) En respectant le sens de la ligne représente en N un vecteur tangent à la ligne, même chose pour N'.

3) a) est porté par l'axe des abscisses et dirigé de O vers A car Q1 < 0 (vecteur centripète) =K (- )

<=>

est porté par l'axe des ordonnés et dirigé de B vers A car Q2 > 0 (vecteur centrifuge)

= K

<=>

c) Le vecteur champ électrique total résultant en O : = + = 1,8. 10 ⁷ + 2,25. 10 ⁷ (L'unité est le V.m^-1)





=> 



1) Le dispositif (le matériel) permettant de créer ce champ électrique uniforme vertical est formé par deux paques conductrices (métalliques) parallèles et horizontales(pour que le champ soit vertical), celle en haut est reliée à la borne positive d'un générateur (ou une machine électrostatique) de haute tension et celle en bas est reliée à la borne négative (pour que le vecteur champ électrique soit dirigé vers le bas ainsi la force électrique est dirigée vers le haut pour vaincre le poids de a goutte d'huile).

2) Représente des lignes champ parallèles de direction orthogonale par rapport aux plaques.

3) La goutte d’huile électrisée est en équilibre sous l'effet de son poids = m et la force électrique = q

+ =

<=>

m + q = 0

<=>

Direction: faisant un angle avec l'axe des abscisses Sens: vers les X et Y croissant

);E)))=