Les titrages et l’énergie en électricité

Sujet du devoir

SPÉCIALITÉ PHYSIQUE-CHIMIE : DEVOIR MAISON SUJET : LES TITRAGES ET L’ÉNERGIE EN ÉLECTRICITÉ.

Exercice 1 : Titrage de la vitamine C.

Le principe actif des médicaments à la vitamine C est l’acide ascorbique C6H8O6. On cherche à effectuer un contrôle de qualité sur un comprimé de « Vitamine C 500 » censé contenir mth = 500 mg d’acide ascorbique.

PROTOCOLE :

- Broyer un comprimé ; l’introduire dans une fiole jaugée de volume Vo = 1,00L, le

dissoudre.

- Prélever V1 = 10,0 mL de cette solution et les introduire dans un erlenmeyer.

  - Ajouter V2 = 10,0 mL d’une solution de diiode I2 de concentration -3 -1

c2 = 5,00x10 mol.L . La quantité de matière initiale de diiode est notée n2. Il se produit alors la réaction suivante :

Le diiode est en excès : soit n3 la quantité de matière de diiode restant à la fin de la réaction.

- Faire le titrage du diiode restant à l’aide d’une solution d’ions thiosulfate de -3 -1

concentration c = 5,00x10 mol.L .

1) Écrire l’équation-bilan de la réaction du titrage du diiode par les ions thiosulfate.

  Données : Les couples d’oxydoréduction mis en jeu sont et . Le diiode est brun. Les autres espèces chimiques sont incolores.

2) Faire le schéma légendé du dispositif du titrage.

3) Expliquer comment l’équivalence sera repérée, en justifiant avec soin la réponse.

4) Le volume de solution d’ions thiosulfate versée à l’équivalence est Véq = 8,9 mL.

a) En utilisant la propriété de l’équivalence, calculer la quantité de matière de diiode titrée notée ntitrée.

b) Montrer que la quantité de matière de diiode qui a réagi avec l’acide ascorbique est n2-ntitrée, puis la calculer.

c) En déduire la quantité de matière d’acide ascorbique dans un comprimé, puis la masse correspondante mexp.

5) Calculer l’écart relatif, en %, entre la valeur obtenue et l’indication de l’étiquette en utilisant la relation : .

Commenter le résultat obtenu et identifier les possibles sources d’erreur.

Exercice 2 : Moteur électrique.

La caractéristique d’un moteur électrique réel est modélisée par une droite d’équation :

  est nommée force contre électromotrice (f.c.é.m) est la résistance interne du moteur.

  M

E’

I

r’

     Umoteur

  Caractéristique du moteur étudié

18 16 14 12 10

8 6 4 2 0

 0 2 4 6 8 10 12

Intensité du courant (A)

1)

Déterminer les valeurs de la f.c.é.m et de la résistance interne du moteur étudié.

2) On alimente ce moteur par un générateur électrique de tension à vide E=18,0V et de résistance interne r = 3,0 Ω.

a) Faire le schéma du circuit : flécher les tensions et le courant électrique sur le schéma.

Tension (V)

b) Montrer, par un bilan de puissances, que l’intensité du courant électrique qui traverse le circuit est :

Calculer la valeur de l’intensité.

3) Compléter la chaîne énergétique suivante en indiquant la nature de chaque puissance mise en jeu :

perdue : perdue : a) Exprimer puis calculer le rendement du générateur, puis le rendement

du moteur.

b) Exprimer puis calculer le rendement global du dispositif (générateur et moteur) en fonction de et de . Le calculer.

Exercice 3 : Problème.

La batterie du téléphone de Valentin (doc1) est presque vide : il ne reste que 10% de la charge maximale. Hélas, il est avec des amis à la plage pour un après-midi de 15h à 19h et ne peut pas recharger son téléphone sur une prise de courant conventionnelle. Heureusement, il fait beau et Valentin dispose d’une photopile (doc2) adaptée à son téléphone : il décide de laisser son téléphone charger tout l’après-midi.

   Générateur

Moteur électrique :

        Doc 1 : Principe d’une photopile.

Une photopile est composée d’une jonction entre 2 matériaux semi-conducteurs. Lorsque des photons arrivent sur cette jonction, ils provoquent l’apparition d’une tension aux bornes de la photopile. Le rendement de cette conversion est de l’ordre de 20%.

Doc 2 : Batterie du téléphone.

* Charge maximale : 1,1x105 C.

* Tension à ses bornes : 5,0 V.

* Temps de décharge moyen constaté en utilisation normale : 72 heures.

Sachant que Valentin continue d’utiliser son téléphone normalement, déterminer le pourcentage de charge de la batterie de son téléphone à la fin de l’après-midi.

Expliquer le raisonnement suivi et les calculs. Apporter un regard critique sur le résultat obten