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Examens nationaux

Baccalauréat · Série D · Physique-Chimie — 2021

BAC D — Physique-Chimie — Sujet type n° 4

  • Série D
  • ⏱ 3 h
  • Coefficient 4
  • Niveau difficile
  • 10 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 — Acides et bases, alcools

A. Solution d'ammoniac

Une solution aqueuse d'ammoniac NH3\mathrm{NH_3} de concentration C=10−2 mol⋅L−1C = 10^{-2}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}} a un pH égal à 10,610{,}6 à 25 ∘C25\ ^{\circ}\mathrm{C}.

1.
Écrire l'équation de la réaction de l'ammoniac avec l'eau et identifier les deux couples acide-base mis en jeu.
2 pts
2.
Calculer la concentration en ions H3O+\mathrm{H_3O^{+}}, puis celle en ions OH−\mathrm{OH^{-}}. On donne Ke=10−14K_e = 10^{-14}.
2 pts
3.
Montrer que l'ammoniac est une base faible et calculer son coefficient d'ionisation.
2 pts

B. Oxydation d'un alcool

On oxyde le propan-1-ol CH3−CH2−CH2OH\mathrm{CH_3-CH_2-CH_2OH} par une solution de dichromate de potassium en milieu acide.

4.
Nommer et donner la formule semi-développée des deux produits susceptibles d'être obtenus selon que l'oxydant est en défaut ou en excès.
2 pts
5.
Comment distinguer expérimentalement ces deux produits ? Citer deux tests caractéristiques.
2 pts

Physique — Oscillations et énergie mécanique

A. Pendule simple

Un pendule simple est constitué d'un fil inextensible de longueur L=90 cmL = 90\ \mathrm{cm} portant une masse m=200 gm = 200\ \mathrm{g}. On prend g=9,8 m⋅s−2g = 9{,}8\ \mathrm{m\cdot s^{-2}} et π2≈9,87\pi^{2} \approx 9{,}87.

1.
Calculer la période des petites oscillations de ce pendule.
2 pts
2.
La période dépend-elle de la masse ? Justifier, et indiquer ce qui se passerait sur la Lune, où gg est six fois plus faible.
2 pts

B. Énergie mécanique

On écarte le pendule d'un angle θ0=30∘\theta_0 = 30^{\circ} par rapport à la verticale, puis on le lâche sans vitesse initiale. Les frottements sont négligés.

3.
Calculer la hauteur dont s'est élevée la masse par rapport à sa position d'équilibre.
2 pts
4.
En déduire l'énergie potentielle de pesanteur acquise, l'origine étant prise à la position d'équilibre.
2 pts
5.
Calculer la vitesse de la masse à son passage par la position d'équilibre, et expliquer le principe utilisé.
2 pts

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