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Correction anales brevet
2017 Chimie GEN Aspirine Question 1 : La formule de l’aspirine est C 9 H 8 O 4 , ce qui signifie qu’il y a 4 atome d’oxygène dans la molécule. Question 2 : Dans le document 1 on voit que l’estomac contient un liquide ayant un pH=2, il faut donc qu’une gélule gastrorésistante soit capable de résister à une solution ayant un pH de 2. Pour le vérifier, on prépare une solution ayant un pH de 2 (on peut mesurer le pH à l’aide d’un pH-mètre), on place une gélule gastrorésistante dans cette solution. On attend. On observe si la gélule se désintègre ou pas. Si elle se désintègre alors elle n’est pas gastrorésistante. Question 3 : Cette question est un peu ambiguë, je pense que l’esprit de la question est d’obtenir une solution saturée. On a s=m/V donc V=m/s Avec V le volume en litres, m la masse en grammes, s la solubilité en g/L m=500mg=0,5g s dépend de la température, calculons pour chaque température A 15°C qui correspond à la température de l’eau froide du robinet, s=2,5g/L Donc V=0,5/2,5=0,2L=200mL Commentaire : cela fait un très grand verre d’eau, il faudra avoir bien soif. A 25°C qui correspond à de l’eau tiède, s=4,6g/L Donc V=0,5/4,6=0,11L=110mL Cela correspond à un verre d’eau de cantine. A 37°C qui correspond à de l’eau une peu chaude, s=10g/L Donc V=0,5/10=0,05L= 50mL Cela correspond à un petit verre mais boire de l’eau chaude n’est pas très agréable. 2017 Chimie GEN poêle à bois Question 1.1 : Dans l’équation de la réaction, C 6 H 10 O 5 et O 2 sont les formules chimiques des « réactifs / produits ». « La molécule / L’atome » O 2 est composé(e) de deux « molécules / atomes » d’oxygène.
Question 1.2 : La combustion de la cellulose consomme du dioxygène et produit du dioxyde de carbone. Le poêle consomme donc le dioxygène de l’air et produit du dioxyde de carbone. Il faut donc renouveler l’air pour évacuer le dioxyde de carbone et apporter du dioxygène. Un manque de dioxygène peut causer des combustions incomplètes et générer du monoxyde de carbone, gaz toxique. Question 2 : On a E=Pxt Avec E l’énergie en kWh, P la puissance en kW et t le temps en heures. Donc t=E/P Avec E=13000kWh et P=10 kW Donc t=13000/10 = 1300h (environ 54 jours soit presque 2 mois) Question 3.1 : Le document 1 montre que plus le taux d’humidité est important et moins l’énergie libérée par la combustion est importante. Il est donc préférable d’avoir un bois sec. Question 3.2 : Le document 2 nous montre que le bois de charme traité est à exclure car il provoque la libération d’un composé nocif. Le chêne séché serait bien mais celui dont on dispose est humide et le document 1 nous permet d’estimer son énergie libérée à 60% d’humidité à environ 5 ou 6000 kJ/kg ce qui est très inférieur au sapin séché (disponible) qui libère une énergie de plus de 12 000 kJ/kg. Il faut donc choisir le sapin pour obtenir le plus d’énergie par kg lors de la combustion. 2017 Chimie PRO boissons Question 1 : Le pH de la boisson est 2,8, c’est inférieur à 7, la boisson est donc acide. Question 2 : Pour vérifier que le soda est une boisson acide, il faut mesurer ou estimer son pH. Pour mesurer le pH, il faut utiliser un pH-mètre. Pour cela, on introduit un pH-mètre dans un récipient contenant du soda et on lit la mesure affichée. On peut estimer le pH à l’aide de papier pH ou d’indicateur colorés comme le jus de choux rouge. Le problème que l’on va rencontrer ici est que ce soda est lui-même coloré ce rend l’utilisation d’indicateurs colorés peu efficace. Question 3 : La formule donnant l’énergie cinétique est Ec=1/2 mv^2 Avec Ec l’énergie cinétique en joules (J), m la masse en kilogrammes (kg) et v la vitesse en mètres par seconde (m/s). Question 4 : On a Ec=1/2 mv^2 Avec m=0,06kg et v=153 km/h = 42,5m/s
Question 3.2 : L’ion responsable de l’acidité (pour tous les acides et donc aussi pour l’acide chlorhydrique) est l’ion hydrogène (H+) Question 3.3 : HO
- H
- à H 2 O La réaction produit de l’eau. Question 3.4 : Après l’ajout de soude dans une solution acide, le pH de la solution augmente (car il y a de moins en moins d’ions hydrogène et donc la solution est de moins en moins acide). Question 4 : Trois arguments montrant l’intérêt d’utiliser des câbles en cuivre plutôt qu’en fer :
- le cuivre est un meilleur conducteur
- le cuivre forme une couche de protection lorsqu’il s‘oxyde
- le cuivre n’est pas attaqué par les pluies acides 2017 Chimie PRO pH Question 1 : Dans l’eau de coco on trouve des minéraux :
- potassium : K, numéro atomique 19
- sodium : Na, numéro atomique 11
- magnésium : Mg, numéro atomique 12 Question 2 a : Pour mesurer le pH d’une solution il faut :
- un récipient pour mettre la solution (un bécher)
- un pH-mètre pour mesurer le pH Question 2 b : Il faut introduire le pH-mètre dans le bécher et lire la valeur du pH. Il faut ensuite rincer le pH-mètre et le remettre dans sa solution de stockage. Question 2 C : Il pH obtenu est inférieur à 7 donc ce lait de coco est acide. Question 3 a : Les ions responsables de l’acidité sont les ions hydrogène de formule H
. Question 3 b : Les ions H+^ réagissent avec l’aluminium pour former des ions aluminium et du dihydrogène. Une solution dans une gourde en aluminium attaquera les parois de la gourde et dégagera un gaz qui fera monter la pression dans la gourde. Avec le temps, la gourde pourra être percée. C’est pour cela que les gourdes en aluminium on un revêtement intérieur en polymère qui les protège des boissons acides.
2017 Chimie PRO sauce tomate Question 1 : Question 2.1 : Une partie du bicarbonate de soude va se dissoudre pour former une solution saturée. Il restera de la poudre blanche de bicarbonate de soude au fond du récipient. Question 2.2 : La solubilité est la quantité maximale pouvant être dissoute dans un litre de solution (saturée). Question 3.1 : Au vu de l’échelle colorimétrique, pH = Question 3.2 : Le pH de la solution est supérieur à 7, elle est donc basique. Question 3.3 : Les ions responsables du caractère basique de la solution sont les ions HO-. Question 4.1 : Les réactifs sont les espèces chimiques qui sont consommées : H+^ et HCO 3 - Question 4.2 :
- disparition de l’espèce H
- apparition de l’espèce H 2 O Question 5 : La recette de la grand-mère fonctionne car lorsque l’on ajoute une solution basique à une solution acide, les ions HO
réagissent avec les ions H
de la solution acide. Il y a donc moins d’ions H
et la solution est donc moins acide. (On n’aborde pas le sujet de la modification du gout ici ;-). 2017 PHY GEN capteur de fumée Question 1 : La source primaire de lumière contenue dans le détecteur de fumée est une diode électroluminescente. Question 2 : En présence de fumée, la lumière de la diode est diffusée par les particules de fumée et donc une partie de cette lumière parvient au détecteur (photodiode). Hydrogène O 2 1
Question 3a : Le gaz à effet de serre produit lors de cette transformation est le dioxyde de carbone (CO 2 ). Question 3b1 : Pour brûler une molécule de méthane, il faut 2 molécules de dioxygène donc pour brûler 6 x 10 22 molécules de méthane il faut 12 x 10 22 = 1,2 x 10 23 molécules de dioxygène. Question 3b2 : La combustion d’une molécule de méthane produit une molécule de dioxyde de carbone donc la combustion de 6 x 10 22 molécules de méthane produit 6 x 10 22 molécules de dioxyde de carbone. Question 4a : On a E=Pxt donc P=E/t Avec P la puissance en MW E l’énergie en MWh = 7 500 000 MWh t le temps en h = 6820 h Donc P = 7 500 000 / 6820 = 1100 MW On retrouve bien la puissance d’une centrale thermique à flamme. Question 4b : Les centrales géothermiques :
- ont une puissance équivalente à celle des centrales thermiques à flamme
- n’utilise pas d’énergies fossiles
- ne produisent pas de gaz à effet de serre 2017 PHY GEN énergies renouvelables Question 1 : Energie renouvelable Source d’énergie Energie de biomasse végétaux Energie hydraulique mouvements de l’eau Energie éolienne mouvement de l’air (vent) Energie solaire lumière du Soleil Energie géothermique chaleur de la Terre Question 2 : Energie cinétique Energie mécanique Energie thermique Energie thermique Energie électrique Alternateur
Question 3a: La formule donnant l’énergie cinétique est Ec = ½ mv^2 Donc lorsque la vitesse est multipliée par 3, l’énergie cinétique est multipliée par 9. Calculs : Pour m = 1kg et v = 3m/s on a Ec = ½ x 1 x 3 2 = 4,5J Pour m = 1kg et v = 9m/s on a Ec = ½ x 1 x 9 2 = 40,5J (=4,5 x 9) Question 3b: Pour calculer le pourcentage de conversion d’énergie cinétique en énergie mécanique il faut diviser l’énergie mécanique produite par l’énergie cinétique reçue et multiplier par 100 : % = (10 510 / 17 530) x 100 = 60% Donc les données fournies confirment l’affirmation du physicien allemand Betz. Question 4a: On doit diviser la consommation annuelle française par la production d’une éolienne et multiplier par 24 hectares : Surface= (478 200 000 / 4 030) x 24 = 2 847 841 hectares soit environ 3 millions d’hectares ce qui fait 30 000 km^2. Sachant que la superficie de la France est de 650 000 km 2 , cela représente environ 5% de la surface de la France (un département français), c’est beaucoup surtout si on exclue les villes, les montagnes, les réserves naturelles, les champs… Question 4b : L’énergie éolienne est une énergie intermittente et comme on ne peut pas stocker l’électricité, cela ne peut donc pas être la seule source d’énergie (que ferait-on les jours sans vent ?). Une éolienne génère peu d’énergie, pour satisfaire les besoins du pays avec seulement cette ressource, il faudrait installer des quantités phénoménales d’éoliennes. 2017 PHY GEN saut à ski Question 1.1 : Le mouvement est rectiligne (la trajectoire est une droite) entre les points A et B. Question 1.2.1 : AU départ le skieur est immobile donc sa vitesse est nulle donc son énergie cinétique est nulle. Question 1.2.2 : Entre le point A et le point C, le skieur descend donc son énergie potentielle diminue. Question 1.3 : Voir exploitation des documents page suivante. On voit sur le doc 1 que 25 m/s = 90 km/h ce qui correspond (doc 2) à la vitesse d’une voiture.
Question 1.2 : Pour mettre en évidence les ions chlorure dans l’eau de mer il faut mettre un peu d’eau de mer dans un tube à essais et verser quelques gouttes de nitrate d’argent. Il se formera un précipité blanc qui noircira la lumière. Question 2.1 : 1 : énergie cinétique 2 : énergie électrique 3 : énergie thermique Question 2.2 : Le document 2 nous montre qu’à une vitesse inférieure à 5 nœuds il n’y a pas de production d’énergie. L’hydrogénérateur produit de l’énergie pour une vitesse supérieure à 5 nœuds. Question 2.3 : On a E 1 =Pxt Avec P = 20W (données du doc 3) t = 12 h Donc E 1 = 20 x 12 = 240 Wh Question 3 : La consommation sur 24h du voilier est E = 2200 + 60 + 240 = 2500Wh (doc 3). Le doc 2 nous montre que la vitesse du voilier doit être de 8 nœuds pour assurer une production électrique de 2500Wh sur 24h. 2017 PHY PRO éolienne Question 1.1 : La source d’énergie d’une éolienne est le vent.
Question 1.2 : L’utilisation d’une éolienne pour la production d’énergie électrique présente plusieurs intérêts :
- exploitation d’une énergie renouvelable (le vent)
- n’utilise pas d’énergies fossiles
- ne produit pas de gaz à effet de serre Question 1.3 : D’autres sources d’énergie utilisées pour la production d’énergie électrique :
- mouvement de l’eau (barrages, usines marée motrice)
- chaleur de la Terre
- lumière du soleil (centrales solaires)
- biomasse (production de gaz par décomposition de végétaux, production d’agroéthanol…)
- combustion de pétrole, charbon, gaz
- réaction nucléaire (dans les centrales nucléaires : utilisation d’uranium) Question 1.4 : Question 1.5 : La partie de l’éolienne qui convertit l’énergie mécanique en énergie électrique est l’alternateur. Question 1.6 : Question 2.1 : L’unité de la puissance électrique est le kilowatt (kW). Question 2.2 : On a E=Pxt donc P=E/t Avec E= 90 000 kWh et t=24h Donc P=90 000 / 24 = 3750kW La puissance nécessaire est supérieure à celle d’une éolienne terrestre mais inférieure à celle d’une éolienne offshore. Une éolienne offshore serait assez puissante pour satisfaire les besoins de la commune. Malheureusement, on ne peut Energie mécanique Energie électrique thermique
Question 4 : Question 5 : Il faut prendre deux récipients identiques (deux casseroles), introduire la même quantité d’eau à la même température. Chauffer en remuant et en relevant la température. On peut voir par exemple quel réchaud permet d’atteindre une certaine température en premier (80°C par exemple). Le premier sera le plus performant.
2018 chimie GEN algues Question 1.1.1 : Il y a 6 atomes d’oxygène dans cette molécule. Question 1.1.2 : Il y a autant de protons que d’électrons dans un atome car il est électriquement neutre. Il y a donc 8 électrons dans un atome d’oxygène Question 1.2 : Il y a conservation de la masse lors d’une dissolution (comme lors de toute transformation physique ou chimique) donc l’ajout de 8g d’alginate de sodium à 100g d’eau donne bien sûr 108g de solution. Question 2 :
Au congélateur, il se produit un changement d’état, c’est une transformation physique, les espèces chimiques ne sont pas modifiées. Question 3.1 : Les réactifs sont les espèces qui réagissent (à gauche de la flèche dans l’équation bilan). Donc : C 6 H 7 O 6
- et Ca 2+ . Question 3.2 : Lors de la transformation chimique, deux ions alginate réagissent avec un ion calcium pour former une molécule d’alginate de calcium. Question 4 : On a P=mg Avec g=9,8 N/kg Pour calculer la masse : On a M=m/V donc m = MxV Avec M = 1,1 g/cm 3 Pour calculer V : On a V= 4/3 π R^3 Avec R = 1cm sur la feuille et donc 2 cm en réalité. Donc V = 4/3 π x2^3 = 33,5 cm^3 Donc m = 33,5 x 1,1 = 36,85g = 0,03685kg environ = 0,037 kg Donc P = 9,8 x 0,037 = 0,36 N Le poids de la solution d’alginate contenue dans la bille est d’environ 0,36 Newtons. 2018 chimie GEN lait Question 1 : La molécule de lactose est C 12 H 22 O 11 (doc 1) soit 12 atomes de carbone, 22 atomes d’hydrogène et 11 atomes d’oxygène. Question 2 : La lait doit être conservé à froid car il ne rempli aucun des critère énoncés. En effet, son pH = 6,4 (supérieur à 4,5 et à 5,2) et son activité biologique = 0,99 ce qui est supérieur à 0,91 et 0,95. Les données citées sont issues du doc 1. Question 3.1 : Dans un kilogramme de lait, il y a 87,5%massique d’eau soit 875g (information doc 1). Donc si on retire l’eau, il reste 1000 – 875 = 125 g. Donc, avec 1kg de lait, on peut obtenir 125g de lait en poudre. Question 3.2 : La masse volumique du lait est 1,032 kg/L donc 1L de lait a une masse supérieure à 1kg (1,032kg) donc avec un litre de lait, on obtient plus que 125g de lait en poudre (125 x 1,032 / 1 = 129g).
A noter, aucune de ces sources d’énergie est ‘’non renouvelable’’. L’énoncé peut prêter à confusion. Question 2 : Le vent est une source d’énergie renouvelable car inépuisable à très long terme. Question 3 : Question 4 : Le procédé permet d’augmenter le pH donc l’eau devient plus basique. Plus le pH est élevé et plus une solution est basique. Question 5 : Pour mesurer le pH en laboratoire, on utilise un pH-mètre. Pour cela, il faut mettre la solution dans un bécher, introduire la sonde du pH-mètre et lire la mesure sur le cadran. Il faut ensuite rincer la sonde et la remettre dans sa solution de stockage. A noter, le papier pH et les indicateurs colorés permettent d’estimer le pH, pas de le mesurer. Question 6 : L’aragonite a pour formule chimique CaCO 3 ce qui signifie qu’une molécule d’aragonite est constituée d’un atome de calcium (Ca), d’un atome de carbone (C) et de 3 atomes d’oxygène (O). Question 7.1 : Les anions sont les ions négatifs : HO
- , les ions hydroxyde. Les cations sont les ions positifs : Ca2+, les ions calcium. Question 7.2 : Le gaz dissous dans l’eau permettant la formation de l’aragonite est le dioxyde de carbone (CO 2 ). Vent Soleil Marée Renouvelable Renouvelable Renouvelable Eolienne e Electriqu Chimique
Question 7.3 : Le produit formé avec l’aragonite est l’eau (H 2 O). 2018 chimie PRO pH Question 1 : Pour mesurer le pH en laboratoire, on utilise un pH-mètre. Pour cela, il faut mettre la solution dans un bécher, introduire la sonde du pH-mètre et lire la mesure sur le cadran. Il faut ensuite rincer la sonde et la remettre dans sa solution de stockage. A noter, le papier pH et les indicateurs colorés permettent d’estimer le pH, pas de le mesurer. Question 2 : Pour manipuler des produits corrosifs, il faut se protéger (gants, blouse, lunettes) et faire attention (plan de travail dégagé, petites quantités, cheveux attachés, être vigilant). Question 3 : Le pH de la solution du flacon A est 6, c’est inférieur à 7, c’est donc une solution acide (très légèrement car c’est proche de 7). Question 4 : Le test à la soude provoque un précipité bleu, il y a donc des ions cuivre II (Cu 2+ ), le test au chlorure de baryum provoque un précipité blanc, il y a donc des ions sulfate (SO 42 - ). C’est donc une solution de sulfate de cuivre (bouillie bordelaise). A noter, cette solution est de toute façon reconnaissable à sa couleur bleue. Question 5 : La puissance totale consommée par l’ensemble de ces appareils est la somme de chacune de leur puissance. P = 2 x 2000 + 130 + 3 x 10 = 4160 W Question 6 : On a P=UxI donc I=P/U Avec P = 4160W et U=230V Donc I=4160/230=18A environ. Question 7 : La valeur de l’intensité du courant électrique lorsque tous ces appareils fonctionnent ensemble est 18A, c’est inférieur à l’intensité de déclenchement du disjoncteur qui est 20A, il est donc possible d’utiliser ces appareils ensemble. 2018 chimie PRO vanille Question 1 :
Question 1.4 : Avantages Inconvénients Panneau photovoltaïque - pas d’émissions de polluants
- source d’énergie gratuite
- pas de bruit
- ne fonctionne que lorsqu’il y a du soleil
- faible production Pompe à essence - fonctionne quelque soit le temps
- puissante
- émission de polluants
- bruit
- source d’énergie coûteuse Question 2.1 : Lors du test à la soude il se forme un précipité bleu donc la solution contient des ions cuivre II (Cu 2+ ). Question 2.2 : Pour mettre en évidence les ions sulfate, il faut faire un test au chlorure de baryum. On met un peu de la solution à tester dans un tube à essais, on verse quelques gouttes de chlorure de baryum et il doit se former un précipité blanc. Question 3.1 : Calcul du volume de terre : (30 cm = 0,3 m) (remarque, on peut trouver directement le résultat sur le graphique du document 2) V = S x h Avec S = 20m^2 et h = 0,3m Donc V = 20 x 0,3 = 6 m^3 Calcul de la masse : On a m = V x M Avec V = 6m 3 et M = 1250 kg/m 3 Donc m = 6 x 1250 = 7500 kg Question 3.2 : Calcul du poids de la terre : On a P=mxg Avec m = 7500 kg et g = 9,8 N/kg Donc P = 7500 x 9,8 = 73 500 N Calcul du poids total On a Ptot = Pterre + Pgravier Ptot = 73500 + 35200 = 108 700 N C’est inférieur à 120 000 N donc la structure peut supporter le poids de la terre végétale. 2018 PHY GEN communication sous marin Questions 1 et 2 :
Communication à bord du sous-marin : Signaux lumineux : alternance jour / nuit Signaux sonores : sirène en cas d’incendie. Question 3 : Question 4 : La fréquence du signal du sonar est de plusieurs centaines de kilohertz alors que les fréquences audibles sont comprises entre 20Hz et 20 000 Hz. On ne peut donc pas entendre le signal du sonar (bien trop aiguë). Question 5 : Il y a 5,5 carreaux entre le signal émis et le signal reçu. Il s’est donc écoulé 5,5x0,1 = 0,55s Le signal a parcouru le trajet sous-marin à fond océanique à sous-marin (il a fait un aller-retour). O n n’oublie pas que le sous-marin se situe à une profondeur de 300m. On a v=d/t donc d=vxt Avec v= 1500 m/s et t=0,55/2=0,275s Donc d = 1500 x 0,275 = 412,5m (distance entre le sous-marin et le fond). Donc le fond se situe 412,5 + 300 = 712,5m sous la surface de la mer. 2018 PHY GEN Gyropode Question 1.1 : 5,5 carreaux
