Bac 2017 physique chimie S corrigé

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• Publié par: ASeres
• Publié le: 20 juin 2017
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• Langue: Français

Extrait

Bac 2017, physique-chimie, Tle S, épreuve obligatoire

Exercice I : Synthèse de la carvone à partir du limonène 1. Extraction du limonène 1.1.  CH-CH 2  // \ * CH 3 -CH C H-C=CH 2  \ / \  CH 2 -CH 2  CH 3 1.2. La molécule n’est constituée que de C, de H avec quelques doubles liaisons C=C. •Le spectre ne contient pas la large bande de OH •Le spectre contient une bande entre 2900 & 3200 correspondant aux liaisons CH •Le spectre présente un pic d’absorption autour de 1650 correspondant aux doubles liaisons C=C Ce spectre est donc cohérent avec la structure du R-limonène 2.Synthèse de la R-carvone 2.1. La R-carvone présente un carbone asymétrique (analogue à celui de la R-limonène représentée avec un * dans la formule semi-développée ci-dessus). Par conséquent elle est différente de son image dans un miroir cequi est la caractéristique des molécules chirales. 2.2. il s’agit d’une addition, en effet nous avons 2 réactifs pour un produit et une rupture de double liaison. 2.3. La R-carvone a une masse volumique de 0,96, inférieure à celle de l’eau. Par conséquent, laphase organique essentiellement constituée de R-carvone est située au-dessus de la phase aqueuse : phase 1. 3.Des oranges à la carvone 3.1. m=13 g de R-carvone correspond à n=m/M=8,7e-2 mol. Le rendement de la synthèse étant de 30 % (R=0,3), on en déduitque l’obtention de cette quantité de R-carvone nécessite n réactifs =n produit /R=8,7e-2/0,3=0,29 mol de R-limonène. 3.2. 6 oranges produisent 3 mL d’h.e. supposée ne contenir que de la R-limonène. ρ=m/V → m = ρ.V = 0,84*3=2,52 g de R-limonène Or, pour produire 13 g de R-carvone, il faut partir de 0,29 mol soit 0,29*136=39 g de R-limonène. La quantité d’oranges est donc de 39/2,52*6=94 oranges. Exercice II : son et lumière 1.Tout en couleur 1.1. incandescence: spectre continu émission atomique: spectre de raies 1.2. L’énergie du photon est reliée aux caractéristiques de l’onde électromagnétique correspondante c h⋅c h⋅c par la relation : E=h⋅ν or ν= par conséquent, Eλ== ⇒ . λ λ E -1 AN : E 3 =1,825 eV = 2,92e-19 J→λ 3 =6,81e-7 m = 681 nm (avec c=3,00e8 m.s ) ce qui correspond à la couleur rouge. 1.3. Le photon 3 est lephoton deplusgrande énergie. Par conséquent, c’est celui de plus petite longueur d’onde. Les photons 1 et 2 auront donc des longueurs d’onde plus longues et s’ils sont dans le visible, ils seront dans le rouge également (remarque : par le calcul λ 2 = 690 nm & λ 1 = 709 nm). 2.Etude de trajectoire des pièces pyrothechniques V 0 cos(α) ⃗ 2.1. V 0 { Vsin( α) 0 2.2. Le référentiel terrestre est supposé galiléen, nous pouvons donc appliquer la seconde loi de ⃗ Newton : ΣF=m.a⃗ . Or, si l’on néglige l’action de l’air, seul le poids s’exerce sur l’objet ext M étudié. Ainsi, m.⃗g=m.a⃗ ⇒a⃗ =⃗g . M M

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x M (t)=V 0. cos( α).t a=0V=Vcos(α ) x x0. 2.3. ⇒ ⇔ avec les conditions 1 2 { { a=−g y(t)=−g.t+Vsin(α).t y V y =−g.t+V 0. sin(α ) { M0. 2 initiales données sur la vitesse et la position -1 -1 x(t)=12,1 .t M A.N. : avec V 0 = 69,4 m.s =250 km.h → . 2 { y(t)=−4,91.t+68,4 .t M 2.4. à t=3,2 s,y M (3,2)=169 m. 2.5. L’écart s’explique par le fait que nous avons négligé les actions de l’air, absolument non -1 négligeable à une vitesse de 250 km.h . 3.Le marron d’air 3.1. L’énergie mécanique est la somme des énergies cinétiques et potentielles : 1 2 E=Ec+Epp=m.v+m.g.z 2 1 2 E=E⇒m.g.h Si l’énergie mécanique se conserve, i f v i =m. car initialement l’énergie mécanique 2 est purement cinétique tandis qu’à la haute maximale h, elle est purement potentielle. 2 v 1 2i v=g.h⇒h= i 2 2.g -1 -1 3.2. vi=200 km.h = 55,6 m.s →h=158 m. 3.3. L’artificier est situé à une distance d du point d’éclatement E. En vertu du théorème de 2 2 Pythagore : d²=H²+L² soit d= √ H+l A.N. : d=118 m A une distance d 1 =15m, le niveau d’intensité sonore est L 1 =120 dB. d 1 A la distance d 2 =118m, L 2 vérifie : L=L+20. log( ) A.N. : L 2 =102 dB 2 1 d 2 Ce niveau d’intensité sonore est dans la zone « difficilement supportable ». Il est donc fortement recommandé à l’artificier le port d’un dispositif de protection auditive. Exercice III : Éliminer le tartre 1. Détermination de la concentration en acide chlorhydrique d’un détartrant commercial 1.1. 9,0 g de Hcl correspondent à n=m/M =0,247 mol Avec la masse volumique donnée dans l’énoncé, 100gde solution correspondent à V=m/ρ = 96,1 mL -1 La concentration molaire est donc c=n/V=0,247/96,1e-3=2,6 mol.L . + − 1.2. Les deux couples mis en jeu sont : H 3 O (aq) /H 2 O (l) et H 2 O (l) /HO (aq) 1.3. L’équivalence est caractérisée par l’introduction des réactifs dans les proportions c.V a a stœchiométriques : n=n soit c.V=c.V⇒V= A.N. :V E =260 mL + − H O HO Ea a b E c b 3 Ce volume est effectivement bien supérieur aux 25,0 mL de la burette 1.4. En diluant 20 fois la solution commerciale, les élèves ont diminué la concentration de la solution titrée d’un facteur 20. Le volume équivalent étant proportionnel à cette concentration, il devrait alors être de 260/20=13 mL. -1 1.5.Une lecture précise du volume équivalent donne V E =12 mL → c S =8,3e-2 mol.L . -1 La solution commerciale est donc de concentration 2,4 mol.L → la concentration de la solution commerciale est inférieure de ~ 10 % à ce qui est indiqué sur l’étiquette. 2. Utilisation domestique du détartrant commercial 2.1. En utilisant la formule donnée dans l’énoncé, on trouveque la surface extérieure du tambour est de 2,0 m². Ainsi, le volume total de tartre est V= 2,0x10e-6 = 2e-5 m³. 2.2. Avec la masse volumique donnée dans l’énoncé, on détermine la masse de carbonate de calcium correspondante : m= ρ.V=53 g soit n=m/M=0,53 mol. + es coefficients stœchiométriques Compte tenu d , la quantité d’ionsH O (aq) pour dissoudre ce tartre 3 est de 1,06 mol.

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-1 Dans 750 mL de solution à 2,4 mol.L (au passage, l’énoncé est gentil il nous confirme la concentration trouvée à la question précédente) , il y a 1,8 mol ce qui est suffisant pour détartrer totalement le tambour du lave-linge.

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