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Baccalauréat · Série C · Physique-Chimie — 2022

BAC C — Physique-Chimie — Sujet type n° 3

Série C
⏱ 3 h
Coefficient 4
Niveau difficile
12 questions

Consignes

Le candidat traitera la partie CHIMIE et la partie PHYSIQUE.
La calculatrice non programmable est autorisée.
Tout résultat numérique doit être accompagné de son unité.

Chimie — Cinétique et solutions aqueuses

A. Cinétique chimique

On étudie la réaction entre le zinc et une solution d'acide chlorhydrique. Le dihydrogène formé est recueilli et son volume mesuré au cours du temps.

Temps (min)	$0$	$2$	$4$	$6$	$8$	$10$	$12$
Volume de $\mathrm{H_2}$ (mL)	$0$	$28$	$48$	$62$	$70$	$74$	$75$

Écrire l'équation de la réaction entre le zinc et les ions

\mathrm{H^{+}}

1,5 pts

Décrire l'évolution de la vitesse de la réaction au cours du temps, en justifiant par les données.

2 pts

Citer deux facteurs cinétiques permettant d'accélérer cette réaction et expliquer leur action.

2 pts

B. Solution acide

On dispose d'une solution d'acide chlorhydrique de concentration $C = 10^{-2}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}$ .

Calculer le pH de cette solution.

1,5 pts

On dilue

10

fois cette solution. Quel est le nouveau pH ?

1,5 pts

Une solution d'acide éthanoïque de même concentration a un pH de

3{,}4

. Expliquer cette différence et calculer le coefficient d'ionisation de cet acide.

1,5 pts

Physique — Champ magnétique et circuit RLC

A. Mouvement d'une particule chargée

Un électron pénètre avec une vitesse $v = 2{,}0\times 10^{6}\ \mathrm{m\cdot s^{-1}}$ , perpendiculairement à un champ magnétique uniforme d'intensité $B = 5{,}0\times 10^{-3}\ \mathrm{T}$ .

Données : charge élémentaire $e = 1{,}6\times 10^{-19}\ \mathrm{C}$ ; masse de l'électron $m = 9{,}1\times 10^{-31}\ \mathrm{kg}$ .

Calculer l'intensité de la force de Lorentz subie par l'électron.

1,5 pts

Montrer que le mouvement de l'électron est circulaire uniforme et calculer le rayon de la trajectoire.

2,5 pts

Expliquer pourquoi la vitesse de l'électron reste constante malgré l'action de cette force.

1 pt

B. Circuit RLC en régime sinusoïdal forcé

Un circuit série comporte un résistor $R = 40\ \Omega$ , une bobine d'inductance $L = 0{,}20\ \mathrm{H}$ de résistance négligeable, et un condensateur de capacité $C = 20\ \mu\mathrm{F}$ . Il est alimenté par une tension sinusoïdale de fréquence $f = 50\ \mathrm{Hz}$ et de valeur efficace $U = 220\ \mathrm{V}$ .

Calculer la réactance de la bobine

X_L = L\omega

et celle du condensateur

X_C = \dfrac{1}{C\omega}

2 pts

Calculer l'impédance

Z

du circuit, puis l'intensité efficace

I

2 pts

Calculer la fréquence de résonance du circuit et indiquer ce qui se passerait si le générateur fonctionnait à cette fréquence.

1 pt

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