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Corrigé Bac S 2017 - Physique - Chimie

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Extrait du corrigé :
2. Synthèse de la R-carvone
2.1 La R-carvone est une molécule chirale car elle n'est pas superposable à son
image dans un miroir .
2.2 Il s’agit d’une réaction d’addition qui correspond à l'ajout d'un groupe
d'atomes accompagné de la rupture d'une liaison double sur la molécule.
2.3 La R-carvone se situe dans la phase organique. La densité de la R-carvone est
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de 0.96. Comparée à celle de l’eau située dans la phase aqueuse qui est de 1, on
remarque que la R-carvone est moins dense et se situe donc au-dessus de l’eau.
La phase 1 correspond à la phase organique et la phase 2 à la phase aqueuse.
3. Des oranges à la carvone
3.1 Calculons la quantité de matière de R-carvone :
On sait que n=m/M avec m la masse en g et M la masse molaire en g.mol -1
AN : n = 13 / 150,0 mol
Nous savons que le rendement est de 30%, ce qui nous permet de retrouver la
quantité de matière de R-limonène nécessaire :
r = n(R-carvone) / n(R-limonène) = 0,30
D’où (13/150,0) / n(R-limonène) = 0,30
D’où n(R-limonène) = (13/150,0) / 0,30 = 0,29 mol
3.2 À partir de l’écorce de six oranges, on recueille 3,0 mL d’huile essentielle
R-limonène.
Nous connaissons la masse volumique ainsi que la masse molaire et la quantité de
matière de R-limonène pour synthétiser 13g de R-carvone. On peut ainsi trouver
le volume nécessaire.
On sait que ρ = m/V = (n x M) / V d’où V = (n x M) / ρ
AN : V = (0,29 x 136,0) / 0,84 = 46,95 mL
Or avec 6 écorces d’orange on recueille 3mL d’huile essentielle. En faisant un
produit en croix, on peut trouver le nombre d’écorces pour 46,95mL d’huile
essentielle :
nombre d’écorces d’orange = (46,95 x 6) / 3 = 94 écorces d’orange
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B a c c a la ur éa t S



S es si o n 2 017


Épreuve :  P h y s i q u e - C h i m i e 


 
Durée de l’épreuve : 3 heures 30 
Coefficient : 6 
 
 
PROPOSITION DE CORRIGÉ 


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EXERCICE I - SYNTHÈSE DE LA CARVONE À PARTIR DU LIMONÈNE 
 
1. Extraction du limonène 
 
1.1 Formule semi-développée du R-limonène :  




1.2  On  peut  observer  sur  le  spectre  deux  pics  caractéristiques  : un à environ 
-1 -12900 cm  et un à environ à 1650 cm . D’après le tableau, ces pics correspondent 
au  liaison  CH  et au liaison double CC qui sont les principales liaisons présentes 
dans la structure du R-limonène. 
 
2. Synthèse de la R-carvone 
 
2.1 La R-carvone est une molécule chirale car elle n'est pas superposable à son 
image dans un miroir. 
 
2.2  Il  s’agit  d’une  réaction  d’addition  qui  correspond  à  l'ajout  d'un  groupe 
d'atomes accompagné de la rupture d'une liaison double sur la molécule. 
 
2.3 La R-carvone se situe dans la phase organique. La densité de la R-carvone est 
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de 0.96. Comparée à celle de l’eau située dans la phase aqueuse qui est de 1, on 
remarque que la R-carvone est moins dense et se situe donc au-dessus de l’eau. 
La phase 1 correspond à la phase organique et la phase 2 à la phase aqueuse. 
 
3. Des oranges à la carvone 
 
3.1 Calculons la quantité de matière de R-carvone : 
-1On sait que n=m/M avec m la masse en g et M la masse molaire en g.mol  
AN : n = 13 / 150,0 mol 
 
Nous savons que le rendement est de 30%, ce qui nous permet de retrouver la 
quantité de matière de R-limonène nécessaire :  
r = n(R-carvone) / n(R-limonène) = 0,30 
D’où (13/150,0) / n(R-limonène) = 0,30 
D’où n(R-limonène) = (13/150,0) / 0,30 = 0,29 mol 
 
3.2  À  partir  de  l’écorce  de  six oranges, on recueille 3,0 mL d’huile essentielle 
R-limonène. 
Nous connaissons la masse volumique ainsi que la masse molaire et la quantité de 
matière de R-limonène pour synthétiser 13g de R-carvone. On peut ainsi trouver 
le volume nécessaire.  
On sait que ρ = m/V = (n x M) / V d’où V = (n x M) / ρ 
AN : V = (0,29 x 136,0) / 0,84 = 46,95 mL 
Or  avec  6  écorces  d’orange  on  recueille  3mL  d’huile  essentielle. En faisant un 
produit  en  croix,  on  peut  trouver  le  nombre  d’écorces  pour  46,95mL  d’huile 
essentielle :  
nombre d’écorces d’orange = (46,95 x 6) / 3 = 94 écorces d’orange 
 
EXERCICE II - SON ET LUMIÈRE 
 
1. Tout en couleur 
 
1.1  Les  deux  processus  d’émission  sont  l’incandescence  des  particules  d’oxyde 
métallique et l’émission atomique. Dans le cas de l’incandescence, le spectre de la 
lumière est le spectre de la lumière blanche c’est-à-dire un spectre continu alors 
que  dans  le  cas  de  l’émission  atomique,  les  électrons  de  l’atome  sont  excités 
thermiquement et on obtient un spectre de raies. 
 
1.2 On sait que E = h x ν où h est la constante de Planck et ν la fréquence de 
l’onde d’où E = (h x c) / λ où c est la vitesse de la lumière dans le vide en m/s et λ 
la longueur d’onde en m. 
Afin de déterminer la couleur, nous devons trouver λ : λ = (h x c) / E avec E à 
mettre en J 
-34 8 -19AN : λ = (6,63 × 10 x 3x10 ) / (1,825 x 1,6x10 ) = 681,2nm  
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Ce qui correspond à la longueur d’onde du rouge. 
 
1.3 La différence d’énergie entre ces photons est faible, ce qui explique que si 
nous  effectuons  le  calcul  pour  chaque  nous  trouvions  des  longueurs  d’onde 
correspondant au rouge entre 625 - 780 nm. Cela permet d’expliquer la couleur 
de la lumière émise par le « crackling R100 ». 
 
2. Étude des trajectoires des pièces pyrotechniques 
 
2.1 Expression littérale du vecteur v  : o
suivant x : v  x cos α o
suivant y : v  x sin  α o

2.2 Référentiel supposé galiléen 
      Système étudié : un point M de la pièce « crackling R100 » 
      Force considérée : le poids si on néglige toute action de l’air 
D’après  la  seconde  loi  de  Newton,  on  peut  écrire  que  la  somme  des  forces 
extérieures  appliquées  à  M  est  égale au produit de la masse du point m et du 
vecteur  accélération  de  M  car  la  masse  du  point  M  est  considérée  comme 
constante. 
D’où    
 
2.3 Les équations horaires du mouvement :  
 
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2.4 On remplace t par 3.2 dans l’équation horaire de y pour trouver l’altitude :  
2y (3.,2) = -4,91 x 3,2  + 68,4 x 3,2 = 169 m M
 
2.5  On  peut  expliquer  cet  écart  à  cause  des  frottements  de  l’air  que  l’on  a 
négligé durant l’étude. 
 
3. Le « marron d’air » 
3.1 On suppose que l’énergie mécanique se conserve :  
E (sol) = E (éclatement) m m
E (sol) + E (sol) = E (éclatement) + E (éclatement) c p c p
2(½)mv  + 0 = 0 + mgh car au sol h = 0m et à l’éclatement v = 0m/s i
2d’où h = v /2g i
 
23.2 h = (200/3,6)  / (2 x 9.81) = 157 m avec v en m/s 
 
3.3 Soit L = L +20 log (d /d ) 2 1 1 2
D’après les données du tableau : L =120 + 20log(15/95)= 104dB ce qui correspond 2
à une zone difficilement supportable. Il doit porter une protection auditive. 
 
EXERCICE III - ÉLIMINER LE TARTRE 
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1. Détermination de la concentration en acide chlorhydrique d’un détartrant 
commercial 
1.1 On s’intéresse au volume de solution détartrante :  
V = m/ρ 
3V = 100 / (1,04x10 ) = 0,10 L 
On calcule la concentration molaire :  
C = n / V = m/(M x V) 
AN : C = 9 /(36.5 x 0.10) = 2,6 mol/L 
 
1.2 Les couples mis en jeu dans cette réaction acido-basique sont :  
-H O/HO  2
+ H O /H O 3 2
 
- +1.3 A l’équivalence, n(HO )=n(H O ) 
3
                                C x V = C  x Vb eq 
 
-1AN : V =(10 x 2.6) / (1,0 x 10 ) = 260 mL supérieur à 25mL eq
 
1.4  Ils  ont  dilué  la  solution  de  départ  20  fois  c’est-à-dire  en  divisant  la 
concentration 20 fois. 
 
1.5  En  observant  le  graphique  on peut lire le volume équivalent à l’intersection 
des deux droites : V  = 12 mL b
  C x V = C  x Vb eq 
 
-1d’où C = (2.6/20 x 10) / 12 = 1,1 x 10 mol/L b
2.Utilisation domestique du détartrant commercial 
2.1 V = aire de la surface x épaisseur 
2     V = (2ЛR +2ЛRh) x e 
-5 3 V = 2 x 10 m
V = 20mL 
 
2.2 Calculons la quantité de matière de CaCO  :  3
n = ρV / M = 0,53 mol  
Calculons la quantité de matière d’ions oxonium :  
n = C x V = 2,4 x 0,750 = 1,8 mol 
 
La quantité d’ions oxonium est bien 2 fois plus présent que le tartre. Il y en  a 
donc une quantité suffisante dans un flacon. 
 
 
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