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Mai
2016
Spécifique
Tle S
Physique — Chimie
Pendule et cinétique chimique
En 1818, Louis Jacques Baron Thenard, chimiste français, découvre le peroxyde d'hydrogène, plus couramment connu aujourd'hui sous le nom d'eau oxygénée.

43Pendule et cinétique chimique10 min

Puissance 11, mai 2016

Concours
Physique

Temps, mouvement et évolution

Vrai – Faux

Calculatrice non autorisée

Les exercices comportent 4 affirmations repérées par les lettres a, b, c et d. Indiquer pour chaque affirmation si elle est VRAIE ou FAUSSE. Il est conseillé de justifier vos réponses.

Masses molaires atomiques en g.mol–1 :

H

C

O

1,0

12,0

16,0

img1

En 1818, Louis Jacques Baron Thenard, chimiste français, découvre le peroxyde d’hydrogène H2O2, plus couramment connu aujourd’hui sous le nom d’eau oxygénée. Son collaborateur Bernard Courtois reçut le prix de l’Académie des sciences en 1831 pour la découverte du diiode I2.

Dans le laboratoire de l’école polytechnique, ils entreprennent l’étude cinétique de la transformation totale entre le peroxyde d’hydrogène et les ions iodure I(aq).

L’équation chimique modélisant cette transformation s’écrit :

H2O2 (aq) + 2I(aq) + 2H+(aq) → I2(aq) + 2H2O(l).

Pour mesurer le temps lors de cette cinétique, ils utilisent le pendule de Galilée en suspendant une bille de plomb de masse m = 50 g et de centre d’inertie G à un fil de longueur accroché en O comme l’indique la figure ci-dessous.

img1

La position à l’équilibre G0 de G est choisie comme origine des altitudes z. Pour un amortissement faible, la pseudo période T du pendule est voisine de sa période propre T0. L’expression de la période propre du pendule est l’une des propositions suivantes :

T 0 =2π ; T 0 =2π g ; T 0 =2π g ; T 0 =2π m .

désigne la longueur du fil et m la masse du pendule.

Données :

 Intensité du champ de pesanteur : g ≈ 10 m.s–2 ;

 Masse molaire moléculaire approximative du diiode I2 : M ≈ 100 g.mol–1 ;

 On prendra : π2 ≈ 10 ;

Louis demande à son assistant de réaliser un pendule qui « bat la seconde » afin de faciliter les mesures pour la cinétique.

a. L’expression de la période propre du pendule simple qui convient parmi celles proposées est : T 0 =2π g .

b. Le fil utilisé par Bernard a une longueur ≈ 1 m.

Le document ci-dessous présente les résultats de la cinétique étudiée : évolution de la quantité de matière respective des trois réactifs en fonction du temps.

img2

c. L’état final de la réaction est atteint à partir de 70 s.

d. La masse de diiode obtenue est environ égale à 0,18 g.

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