Embed Size (px)
Citation preview
Éléments de corrigé – Bac Physique-‐chimie série S
Brief
C’est un sujet beaucoup plus abordable que les années précédentes, sans grande surprise. Un élève sérieux a de grandes chances de le réussir.
EXERCICE 1
Exercice de chimie organique en trois parties, plutôt facile et très abordable.
Partie 1 : facile
1.1 :L’écriture de la formule semi-‐développée à partir de la formule topologique doit se faire en ajoutant les atomes d’hydrogène en nombre adéquat sur chaque carbone.
1.2 :Le spectre infrarouge permet d’identifier un pic d’absorption à 2900-‐3000 cm-‐1 correspondant à la liaison C-‐H et un autre à 1 650cm-‐1 correspondant à la liaison C=C : compatible avec la structure de la molécule.
Partie 2 : facile
2.1 :La molécule de R-‐carvone est chirale car elle possède un carbone asymétrique (celui du bas du cycle).
2.2 :La réaction est une réaction d’addition car la molécule NOCl s’ajoute sur une double liaison C=C du R-‐limonène : cette double liaison devient une liaison simple C-‐C.
2.3 :La R-‐carvone possède une masse volumique inférieure à celle de l’eau (0.96<1.0) donc elle est moins dense que la phase aqueuse : on la trouve dans la phase 1 qui est au-‐dessus.
Partie 3 : plus compliqué mais faisable avec un peu d’astuce
3.1 :D’après les trois étapes de la synthèse, une mole de R-‐limonène fournit une mole de R-‐carvone.
13g de R-‐carvone correspond à 0,087mol (n=m/M) ,il faudra donc 0,087moldeR-‐limonène si le rendement était de 100%. Comme le rendement est de 30% il faudra en réalité 0,29 mol de R-‐limonène (0,087/30%=0,087/0,30=0,29).
3.2 :0,29 mol de R-‐limonène permet de fabriquer 13g de R-‐carvone. Cela correspond à 39g deR-‐limonène (m=nxM) et donc à 46mL de R-‐limonène(V=m/ρ ).
Six oranges permettent de recueillir 3,0mL de R-‐limonène. Il faudra donc 92 oranges (46x6/3,0).
EXERCICE 2
Exercice de physique en trois parties, les deux premières parties sont classiques et la troisième nécessite un peu plus de réflexion mais est très faisable.
Partie 1 : facile
1.1 :L’incandescence correspond à un spectre continu car il s’agit de l’émission de lumière par un corps porté à haute température. L’émission atomique correspond à un spectre de raies car l’atome possède des niveaux d’énergie discrets.
1.2 :La longueur d’onde de la radiation associée au photon3 est égale à 681nm :
λ=hxc/E=6,63x10-‐34x3,00x108/(1,825x1,60x10-‐19)=6,81x10-‐7=681nm
Ceci correspond à une radiation de couleur rouge.
1.3 :Les deux autres photons possèdent des énergies inférieures donc correspondent à des radiations de longueurs d’onde plus grandes que 681nm (car λ=hxc/E). Il s’agit donc soit de radiations rouges ou infrarouges. La lumière du « cracklingR100 » est donc rouge.
Partie 2 : calculatoire mais très classique
2.1 :On applique les règles de trigonométrie dans le triangle rectangle :
V0x=V0xcos(α ) et V0y=V0xsin(α )
2.2 :On applique la deuxième loi de Newton dans le référentiel terrestre supposé galiléen. La seule force appliquée est le poids du système.
𝒎×𝒂𝑴 = 𝑭𝒆𝒙𝒕 = 𝒎×𝒈 ↔ 𝒂𝑴 = 𝒈
2.3 :On calcule les coordonnées du vecteur vitesse puis du vecteur position à partir de l’égalité vectorielle précédente, en tenant compte des conditions initiales :
𝒂 =𝒅𝒗𝒅𝒕
→ 𝒗𝒙 = 𝑽𝟎×𝒄𝒐𝒔 ∝ ;𝒗𝒚 = −𝒈×𝒕 + 𝑽𝟎×𝒔𝒊𝒏 ∝
𝒗 =𝒅𝑶𝑴𝒅𝒕
→ 𝒙𝑴 = 𝑽𝟎×𝒄𝒐𝒔 ∝ ×𝒕;𝒚𝑴 = −𝒈×𝒕𝟐
𝟐+ 𝑽𝟎×𝒔𝒊𝒏 ∝ ×𝒕
𝒙𝑴 = 𝟏𝟐,𝟏×𝒕;𝒚𝑴 = −𝟒,𝟗𝟏×𝒕𝟐 + 𝟔𝟖,𝟒×𝒕
2.4 :On calcule l’altitude avec yM(t=3,2s) : 𝒚𝑴 = −𝟒,𝟗𝟏×𝟑,𝟐𝟐 + 𝟔𝟖,𝟒×𝟑,𝟐 = 𝟏𝟔𝟗𝒎
𝒂 =𝒅𝒗𝒅𝒕
→ 𝒗𝒙 = 𝑽𝟎×𝒄𝒐𝒔 ∝ ;𝒗𝒚 = −𝒈×𝒕 + 𝑽𝟎×𝒔𝒊𝒏 ∝
𝒗 =𝒅𝑶𝑴𝒅𝒕
→ 𝒙𝑴 = 𝑽𝟎×𝒄𝒐𝒔 ∝ ×𝒕;𝒚𝑴 = −𝒈×𝒕𝟐
𝟐+ 𝑽𝟎×𝒔𝒊𝒏 ∝ ×𝒕
𝒙𝑴 = 𝟏𝟐,𝟏×𝒕;𝒚𝑴 = −𝟒,𝟗𝟏×𝒕𝟐 + 𝟔𝟖,𝟒×𝒕
Penser à convertir V0 en mètre par seconde : V0 = 250km.h-‐1 = 69,4m.s-‐1
2.4 :Il faut tenir compte des forces de frottement de l’air qui s’opposent au mouvement ascensionnel.
Partie 3 : demande de la réflexion mais abordable
3.1 :D’après la conservation de l’énergie mécanique, la valeur initiale au décollage est égale à celle finale au moment de l’explosion.
Initialement, la hauteur est nulle et la vitesse est égale à vi et au final l’altitude est égale à h et la vitesse est nulle car on atteint la hauteur maximale.
𝑬𝒎𝒊 = 𝑬𝒎𝒇 ↔𝟏𝟐×𝒎×𝒗𝒊𝟐 +𝒎×𝒈×𝟎 =
𝟏𝟐×𝒎×𝟎𝟐 +𝒎×𝒈×𝒉
𝒉 =𝒗𝒊𝟐
𝟐×𝒈
3.2 :h=157m.
Penser à convertir Vi en mètre par seconde : Vi = 200km.h-‐1 = 55,6m.s-‐1
3.3 :On calcule le niveau d’intensité sonore à une distance de 95m.
𝑳𝟗𝟓 = 𝑳𝟏𝟓 + 𝟐𝟎. 𝒍𝒐𝒈𝟏𝟓𝟗𝟓
= 𝟏𝟎𝟒𝒅𝑩
C’est un niveau difficilement supportable et il doit donc porter un dispositif de protection auditive.
EXERCICE 3 : Classique dans sa première partie et abordable pour la seconde si on a une bonne maîtrise des calculs.
Partie 1 : c’est un dosage conductimétrique faisant intervenir une réaction acido-‐basique classique
1.1 :9,0g d’acide chlorhydrique correspond à 0,25mol (n=m/M) pour un volume de solution détartrante égal à 9,62x10-‐2L (V=m/ρ ).La concentration molaire est donc égale à C=2,6mol.L-‐1 (C=n/V).
1.2 :Les couples sont H2O(l)/HO-‐(aq) et H3O+(aq)/H2O(l)
1.3 :A l’équivalence, les réactifs sont introduits dans les proportions stoechiométriques.
𝑪×𝑽𝟎𝟏
=𝑪𝒃×𝑽𝒆𝒒
𝟏↔ 𝑽𝒆𝒒 =
𝑪×𝑽𝟎𝑪𝒃
= 𝟎,𝟐𝟔𝑳 = 𝟐𝟔𝟎𝒎𝑳 > 𝟐𝟓,𝟎𝒎𝑳
1.4 :Ils ont dilué la solution commerciale.
1.5 : D’après la courbe de titrage on trouve Veq= 12,0mL.
𝑪×𝑽𝟎𝟏
=𝑪𝒃×𝑽𝒆𝒒
𝟏↔ 𝑪 =
𝑪𝒃×𝑽𝒆𝒒𝑽𝟎
= 𝟎,𝟏𝟐 𝒎𝒐𝒍. 𝑳!𝟏
Partie 2 : demande un peu de raisonnement et de pratiquer les calculs de volume
2.1 : 𝑽 = 𝟐,𝟎𝟏×𝟏𝟎!𝟓𝒎𝟑
2.2. Oui
