Correction Physique-Chimie Bac STL 2010, option BGB
A. Physique
I. Traitement de l'eau d'une piscine
1.
1.1.
1.2. E' est l'ordonnée à l'origine. Graphiquement on lit E' = 1,8 V
r' est le coefficient directeur de la droite.
Graphiquement on choisit deux points A et B sur la droite
2.
2.1. Les électrons sortent par la borne du générateur.
Dans un électrolyseur la borne est la cathode, la borne est l'anode
2.2. La formation de l'ion hypochlorite est une réaction d'oxydation.
L'électrode B est une anode donc une oxydation a lieu à l'électrode B.
Les ions hypochlorite se forment à l'électrode B.
3.
3.1. . Il faut convertir le temps en secondes d'où 3.2. La quantité de matière d'électrons échangés est
D'après les coefficients stœchiométriques dans la demi équation de formation de l'ion hypochlorite
II. Iridium 192 et curiethérapie
1.
1.1. d'après les lois de conservation du nombre de masse (chiffre du haut) et de la charge électrique (chiffre du bas)
1.2. La particule émise est un électron. La radioactivité est de type
2.
2.1. La période radioactive est le temps nécessaire à la désintégration de la moitié de la population initiale.
2.2. En utilisant la définition de la période radioactive
D'après la loi de décroissance radioactive
En comparant les deux expressions : puis on fait des maths…
On simplifie par N0 :
On fait tomber – en prenant le logarithme de l'expression : Ce qui conduit à – .
Il reste à isoler en faisant passer – à droite : Et se rappeler que – d'où Application numérique :
2.3. est le nombre de noyaux radioactifs est à l'instant
est le nombre de noyaux radioactifs est à l'instant
est le nombre de noyaux radioactifs est à l'instant
est le nombre de noyaux radioactifs est à l'instant
3.
3.1. est le nombre de noyaux radioactifs est à l'instant
est le nombre de noyaux radioactifs est à l'instant est le nombre de noyaux radioactifs est à l'instant est le nombre de noyaux radioactifs est à l'instant
3.2. Calcul du nombre de noyaux restants au bout de 2 ans (730 jours). On utilise la loi de décroissance radioactive pour calculer . Il reste 84 noyaux radioactifs au bout de 2 ans ce qui est négligeable vis-à-vis des noyaux injectés.
B. Chimie
I. Titrage d'un produit déboucheur d'évier
1.
1.1. Le pictogramme signifie que l'hydroxyde de sodium à 20% est corrosif. Il faut utiliser des gants et des lunettes pour se protéger.
1.2. Lors de cette dilution au 1/20ème, le volume de solution mère à prélever est
1.3. Pour le prélèvement de la solution mère on utilise une pipette jaugée de 5,0 mL.
2.
2.1. L'allure de la courbe est ci-dessous (échelle non respectée)
2.2. En utilisant la méthode des tangentes on trouve un volume équivalent Véq = 14,9 mL 2.3.
2.4. A l'équivalence le réactif titrant et le réactif titré ont été introduits en proportion stœchiométrique :
2.5. On peut donc écrire d'où
2.6. La zone de virage de l'indicateur doit contenir le pH équivalent donc on choisit le rouge de phénol.
3.
3.1. La concentration dans le produit ménager est 20 fois plus importante :
3.2. Calcul de la concentration massique
3.3. Un litre de ce produit ménager a pour masse 1230 g dont 240 g d'hydroxyde de sodium. Donc le pourcentage massique est
3.4. Calcul de l'écart relatif
II. Suivi cinétique d'une réaction d'oxydoréduction
1.
1.1. 53 est le numéro atomique. Il représente le nombre de protons.
1.2. En utilisant la règle de Klechkovski on trouve la répartition électronique suivante 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p5
1.3. Plus grande couche s : 5s donc 5ème ligne
Nombre d'électrons à partir de 5s : 2 + 10 + 5 = 17ème colonne
1.4. D'après la règle de l'octet l'iode cherche à avoir la même structure électronique que le gaz rare le plus proche. L'iode cherche donc à gagner un électron et forme l'ion iodure I-.
1.5.
2.
2.1. Demi équations (les réactifs I- et H2O2 sont placés à droite) : 2I- = I2 + 2 e-
2e- + H2O2 + 2 H+ = 2 H2O 2I- + H2O2 + 2 H+ = I2 + 2 H2O
2.2. Quantités de matière initiales ; .
En mmol 2 I- + H2O2 + 2 H+ = I2 + 2 H2O
Etat initial 50 5 excès 0 excès
En cours de
transformation 50 - 2 x 5 - x excès x excès
Etat final 50 - 2 xmax 5 - xmax excès xmax excès
Hyp 1 : I- est limitant 50 - 2 xmax = 0 alors xmax = 25 mmol Hyp 2 : H2O2 est limitant 5 - xmax = 0 alors xmax = 5 mmol
5 < 25 donc H2O2 est limitant et xmax = 5 mmol 2.3. On trace la tangente au point d'abscisse t = 5 min.
I2 est un produit de la réaction avec un nombre stœchiométrique de 1 donc
Graphiquement est le coefficient directeur de la tangente donc :
2.4. H2O2 a le même coefficient stœchiométrique il disparait donc aussi vite que I2 est produit.
2.5. Pour accélérer la formation du diiode on peut chauffer, augmenter la concentration des réactifs ou encore utiliser un catalyseur (enzyme en bio)
