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Examens nationaux

Baccalauréat · Série D · Physique-Chimie — 2020

BAC D — Physique-Chimie — Sujet type n° 5

  • Série D
  • ⏱ 3 h
  • Coefficient 4
  • Niveau difficile
  • 11 questions

Consignes

  • Le candidat traitera la partie CHIMIE et la partie PHYSIQUE.
  • La calculatrice non programmable est autorisée.
  • Toute équation chimique doit être équilibrée et tout résultat accompagné de son unité.

Chimie — Cinétique et dosage

A. Suivi cinétique d'une réaction

On étudie la décomposition de l'eau oxygénée H2O2\mathrm{H_2O_2} en présence d'un catalyseur. Le volume de dioxygène dégagé est mesuré au cours du temps.

Temps (min)002244668810101515
Volume de O2\mathrm{O_2} (mL)00242442425555646470707878
1.
Écrire l'équation de décomposition de l'eau oxygénée en eau et dioxygène.
1,5 pts
2.
Calculer la vitesse moyenne de dégagement du dioxygène entre 00 et 22 minutes, puis entre 1010 et 1515 minutes. Que constate-t-on ?
2,5 pts
3.
Expliquer le rôle du catalyseur et préciser s'il modifie la quantité finale de dioxygène obtenue.
2 pts

B. Dosage d'un acide fort

On dose VA=20,0 mLV_A = 20{,}0\ \mathrm{mL} d'une solution d'acide chlorhydrique de concentration inconnue CAC_A par une solution de soude de concentration CB=0,200 mol⋅L−1C_B = 0{,}200\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}. L'équivalence est obtenue pour VBE=12,5 mLV_{BE} = 12{,}5\ \mathrm{mL}.

4.
Calculer la concentration CAC_A de la solution d'acide.
2 pts
5.
Quelle est la valeur du pH à l'équivalence ? Justifier, et indiquer l'indicateur coloré le mieux adapté parmi le bleu de bromothymol (zone 6,06{,}0–7,67{,}6) et la phénolphtaléine (zone 8,28{,}2–10,010{,}0).
2 pts

Physique — Mouvement d'un satellite et radioactivité

A. Satellite en orbite circulaire

Un satellite de masse m=1 200 kgm = 1\,200\ \mathrm{kg} décrit une orbite circulaire autour de la Terre, à une altitude h=600 kmh = 600\ \mathrm{km}.

Données : rayon terrestre RT=6 400 kmR_T = 6\,400\ \mathrm{km} ; masse de la Terre MT=6,0×1024 kgM_T = 6{,}0\times 10^{24}\ \mathrm{kg} ; constante de gravitation G=6,67×10−11 S.I.G = 6{,}67\times 10^{-11}\ \mathrm{S.I.}

1.
Calculer le rayon de l'orbite rr, en mètres.
1 pt
2.
Démontrer que la vitesse du satellite est donnée par v=GMTrv = \sqrt{\dfrac{G M_T}{r}}, puis la calculer.
2,5 pts
3.
Calculer la période de révolution du satellite, en minutes.
1,5 pts
4.
La vitesse du satellite dépend-elle de sa masse ? Justifier et commenter.
1 pt

B. Datation au carbone 14

Le carbone 14, noté 614C^{14}_{6}\mathrm{C}, est radioactif β−\beta^{-} et sa demi-vie vaut t1/2=5 730t_{1/2} = 5\,730 ans.

5.
Écrire l'équation de désintégration du carbone 14 et identifier le noyau fils.
1,5 pts
6.
Un fragment de charbon prélevé sur un site de métallurgie ancienne présente une activité égale à 32 %32\ \% de celle d'un échantillon vivant de même masse. Calculer l'âge de ce fragment.
2,5 pts

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