Correction Bac Afrique Juin 2003

Calculatrice non autorisée

 

I ) Les ondes sismiques (9,5 points)

II ) La pile à combustible (2,5 points)

III ) Réactions acido-basiques (4 points)

 

Correction Afrique Juin 2003 - I ) Les ondes sismiques :

 

1) a) Une onde est transversale lorsque le déplacement des points du milieu de propagation s'effectue perpendiculairement à la direction de propagation.

b)  

onde transversale

 

 

 

 

onde longitudinale

 

2) a) Le train d'ondes A est arrivé plus vite, ce sont donc des ondes P plus rapides.
Le train d'ondes B est constitué d'ondes S.

b) Le train d'ondes A a mis 40 s pour arriver à EUREKA. Le séisme a donc débuté 40 s
avant 8h 15min 20s , soit 8h 14 min 40s .

c) v_P = 10 km.s^-1  ,  v_P = d / t_P  ;   d = v_P x t_P = 10 x 40 = 400 km

d) t_{moyen S}  = 72 s   ;   v_{m S} = d / t_{m S} = 400 / 72 = 5,55 km.s^-1

 

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Correction Bac Afrique Juin 2003 - II ) La pile à combustible :

 

1)     1. Les porteurs de charge à l'extérieur de la pile sont des électrons.
2. Le courant circule du pôle Å de la pile vers le pôle - à l'extérieur de la pile. Les électrons circulent en sens opposé.

2)     1. couple H⁺_(aq) /H_{2 (g)} :  2 H⁺_(aq) + 2 e^- = H_{2 (g)}
couple O_{2 (g)}/H₂O_(l):O_{2 (g)}+4H⁺_(aq)+4e^-=2H₂O_(l)
2. Equation :  2 H_{2 (g)} + O_{2 (g)} = 2 H₂O_(l)

3)     1.  Une réduction est un gain d'électrons.
Le réactif qui est réduit est l'oxydant O₂ , c'est le "combustible" de la pile.

2. L'électrode où se produit la réduction s'appelle la cathode.
Elle reçoit les électrons, c'est donc le pôle Å.

4)     1. n(H₂) = m(H₂) / M(H₂) = 1 500 / 2,0 = 750 mol  ; 
V(H₂) = n(H₂) . V_m = 750 x 24 = 1,8.10⁴ L = 18 m³
2. Les gaz nécessaires à l'utilisation de cette pile occupent trop de place pour une voiture.
3. Pour occuper moins de place, on peut comprimer ces gaz , augmenter leur pression jusqu'à les obtenir à l'état liquide. V= n.R.T/ P , en augmentant la pression P , on diminue le volume V.

5)     1.   I = 200 A   ;   Q = I . t = 200 x 24 x 3600 = 1,73.10⁷ C
2.  Q = n(e^-).F   ;  n(e^-) = Q / F = 1,73.10⁷ / 96 500 = 179 mol
D'après la demi-équation : 2 H⁺_(aq) + 2 e^- = H_{2 (g)}  , n(H₂)_cons = n(e^-) /2 = 89,5 mol

 

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Correction Afrique Juin 2003 - III ) Réactions acido-basiques :

 

I ) flacon d'indicateur coloré avec C₀ = 2,90.10^-4 mol.L^-1 . pH = 4,18.  [ H₃O⁺ ] = 6,6.10^-5 mol.L^-1

1) V = 100 mL de solution d'indicateur.

Equation de la réaction		HInd(aq)        +    H2O (l)    =   Ind-(aq)    +  H3O+ (aq)
Etat du système	Avancement	Quantité de matière en mol
Etat initial	0	C0.V	excès	0	0
Etat final	xf	C0.V -xf	excès	xf	xf

Si la réaction est totale, C₀.V -x_max = 0  ;  x_max = C₀.V = 2,90.10^-4 x 100.10^-3 = 2,90.10^-5 mol

x_f = [H₃O⁺] . V = 6,6.10^-5 x 100.10^-3 = 6,6.10^-6 mol.  

t =x_f /x_max=6,6.10^-6/ 2,90.10^-5= 0,228 = 22,8 % . Cet acide est faible, il est peu dissocié dans l'eau

2) K_A = [Ind^-]_éq.[H₃O⁺ ]_éq / [Hind]_éq

3) K_A = 1,9.10^-5    pK_A = -log K_A = 4,7. D'après le tableau, il s'agit du vert de bromocrésol.

II ) Dosage d'une solution d'acide chlorhydrique concentrée :

Solution d'acide chlorhydrique S₀ . Dilution 1 000 fois la solution S₀ Þ S₁ de concentration C₁.

V₁ = 100,0 mL de solution S₁ .On dose par conductimétrie la solution S₁ par une solution titrante d'hydroxyde de sodium de concentration C_B = 1,00.10^-1 mol.L^-1 .

1) équation :  H₃O⁺ _(aq) + HO^- _(aq) = 2 H₂O_(l)

2) Le volume à l'équivalence correspond au changement de pente de la droite, au minimum de conductance, d'après la courbe V_E = 11,2 mL
  3) A l'équivalence, les réactifs ont été ajoutés dans les proportions stœchiométriques.

n(H₃O⁺)₀ = n(HO^- )_{versé à l'équivalence} ;  C₁.V₁ = C_B.V_E .  
C₁ = C_B.V_E/V₁ = 1,00.10^-1 x 11,2/100 = 1,12.10^-2 mol.L^-1

4) dilution par 1000  ; C₀ = 1000 x C₁ = 1,12.10^-2 x 1000 = 11,2 mol.L^-1

5) m₀ = n₀ x M(HCl) = 11,2 x 1 x 36,5 » 409 g

6)  m = r₀ . V = 1 160 x 1 = 1 160 g

7) pourcentage massique de solution S₀ . % S₀ = m₀ / m   x 100 = 35,2 %

L'indication de l'étiquette est donc correcte.  % S₀ > 33 %

Une simulation du dosage par suivi pH-métrique de la solution S₁ est donnée dans l'annexe, document n°2.

8) La solution est d'abord jaune puis bleue après le saut de pH .

9)La zone de virage de cet indicateur ne contient pas pH_E alors que le bleu de bromothymol a une zone de virage contenant pH_E (7), il est mieux adapté.

 

Annexe: à rendre avec la copie

 

Dosage de la solution diluée d'acide chlorhydrique S₁ par conductimétrie

 

 

 

 

document 1

 

 

 

 

 

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