Sujet Bac Amérique du Sud Novembre 2007
Calculatrice autorisée
I ) Etude de satellites d'observation (5 points)
II ) Cinétique chimique et lumière (7 points)
III ) Transformations spontanées ou
forcées (4 points)
IV) Corrosion et protection des métaux (spe)
(4 points)
Amérique du Sud Nov 2007 - I ) Etude de satellites
d'observation :
©Sciences Mont Blanc
Amérique du Sud Nov 2007 - II ) Cinétique
chimique et lumière :
©Sciences Mont Blanc
Amérique du Sud Nov 2007 - III ) Transformations spontanées ou forcées
:
Données : masse molaire du cuivre : M(Cu) = 63,5 g.mol-1 ; 1 faraday = 96500 C.mol-1 ; charge électrique élémentaire : e = 1,602.10–19 C ;
constante d'Avogadro : NA = 6,02´1023 mol–1.
On considérera que 8,3 ´ 10 -26 » 0.
1) Réaction entre le cuivre métal et le dibrome en solution aqueuse.
Dans un becher, on verse 100 mL de solution aqueuse jaune de dibrome (Br2(aq)) telle que
[Br2] = 1,0´10-2 mol.L-1 et on y ajoute, sans variation de volume, de la poudre de cuivre en excès. On place sous agitation. Après filtration, on observe la disparition de la coloration jaune et on obtient un filtrat de couleur bleue.
L'équation de l'équation associée à la transformation est : Cu(s) + Br2 (aq) = Cu2+(aq) + 2 Br –(aq).
La constante d'équilibre associée à cette réaction est K1 = 1,2 ´ 1025.
1.1) Donner l’expression du quotient de réaction initial. Calculer sa valeur.
1.2) Dans quel sens le système va-t-il évoluer ? Justifier la réponse.
1.3) La transformation est-elle forcée ou spontanée ?
2) La solution aqueuse de bromure de cuivre (II).
Dans un becher, on verse 100 mL d'une solution aqueuse de bromure de cuivre (II).
Les concentrations des ions en solution sont : [Cu2+(aq)] = 0,50 mol.L-1 et [Br –(aq)] =1,0 mol.L-1
Au sein de cette solution, on pourrait envisager une réaction entre les ions Cu2+(aq) et Br - (aq).
L'équation de cette réaction serait : Cu2+(aq) + 2 Br –(aq) = Cu(s) + Br2(aq).
La constante d'équilibre associée à cette réaction est K2 = 8,3 ´ 10-26.
2.1) Calculer la valeur du quotient de réaction initial.
2.2) Quelle sera la valeur de ce quotient à l'équilibre ?
2.3) Justifier l'affirmation "la solution aqueuse de bromure de cuivre (II) est stable".
3) Électrolyse de la solution aqueuse de bromure de cuivre (II).
Pour conduire cette électrolyse, on réalise le montage représenté sur l’annexe à rendre avec la copie.
3.1) Étude qualitative.
Sur le schéma du montage représenté sur l’annexe à rendre avec la copie, est indiqué le sens conventionnel du courant électrique imposé par le générateur.
3.1.1) Identifier l'anode et la cathode sur l’annexe à rendre avec la copie.
3.1.2) Écrire la demi équation de la réaction qui a lieu à l'anode.
3.1.3) Écrire la demi équation de la réaction qui a lieu à la cathode.
3.1.4) Écrire l'équation de la réaction d’électrolyse.
3.1.5) La transformation associée à la réaction d'électrolyse est-elle spontanée ou forcée? Aucune justification n'est demandée.
3.2) Étude quantitative.
L'électrolyse est effectuée pendant 1 heure avec un intensité constante I = 1,00 A.
3.2.1) Calculer la quantité d'électricité Q qui a traversé la solution de bromure de cuivre (II).
3.2.2) Calculer la quantité de matière (en mol) d'électrons qui a été mise en jeu.
3.2.3) Calculer la quantité de matière (en mol) de cuivre qui s’est formée.
On pourra s’aider d'un tableau d’évolution du système.
3.2.4) Calculer la masse de cuivre obtenue.
Annexe à rendre avec la copie
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Amérique du Sud Nov 2007 - IV ) Corrosion
et protection des métaux (spe):
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