Physique-Chimie Terminale Spécialité

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Préparation aux épreuves du Bac

1. Constitution et transformations de la matière

Composition et évolution d'un système

Ouverture de thème p. 16-17

Ch. 1

Modélisation des transformations acide-base

Ch. 2

Analyse physique d'un système chimique

Ch. 3

Méthode de suivi d'un titrage

Ch. 4

Évolution temporelle d'une transformation chimique

Ch. 5

Évolution temporelle d'une transformation nucléaire

BAC

Thème 1

Prévision et stratégie en chimie

Ouverture de thème p. 146-147

Ch. 6

Évolution spontanée d'un système chimique

Ch. 7

Équilibres acide-base

Ch. 8

Transformations chimiques forcées

Ch. 9

Structure et optimisation en chimie organique

Ch. 10

Stratégies de synthèse

BAC

Thème 1 bis

2. Mouvement et interactions

Ouverture de thème

p. 290-291

Ch. 11

Description d'un mouvement

Ch. 12

Mouvement dans un champ uniforme

Ch. 13

Mouvement dans un champ de gravitation

Ch. 14

Modélisation de l'écoulement d'un fluide

BAC

Thème 2

3. Conversions et transferts d'énergie

Ouverture de thème

p. 402-403

Ch. 15

Étude d’un système thermodynamique

Ch. 16

Bilans d'énergie thermique

BAC

Thème 3

4. Ondes et signaux

Ouverture de thème

p. 462-463

Ch. 17

Propagation des ondes

Ch. 18

Interférences et diffraction

Ch. 19

Lunette astronomique

Ch. 20

Effet photoélectrique et enjeux énergétiques

Ch. 21

Évolutions temporelles dans un circuit capacitif

BAC

Thème 4

Annexes

Ch. 22

Méthode

Thème 1
Sujet Bac expérimental 8

Vérification de la concentration d'une solution

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Énoncé

Un technicien de laboratoire, voulant s'avancer dans son travail, a préparé

1, 0

L de soude (solution aqueuse d'hydroxyde de sodium) de concentration en soluté apporté

c = 0, 10

mol⋅L^-1 plusieurs jours avant la date de la séance de travaux pratiques. Pour réaliser le dosage d'une solution d'acide formique, les élèves de terminale utilisent cette solution et trouvent des résultats aberrants. Le technicien, certain d'avoir préparé correctement la solution, cherche à comprendre pourquoi la concentration de la solution n'est pas celle attendue.

Expliquer pourquoi la concentration de la soude préparée n'est plus égale à

0, 10

mol⋅L^-1 et déterminer sa concentration réelle.

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Doc. 1
Carbonatation de la soude

Le zoom est accessible dans la version Premium.

Crédits : sciencephotos/Alamy

L'hydroxyde de sodium

NaOH(s)

est un solide blanc déliquescent, c'est‑à‑dire qu'il absorbe facilement l'humidité de l'air. L'hydroxyde de sodium se présente sous forme de petites pastilles. Au laboratoire, on réalise la soude par dissolution de l'hydroxyde de sodium dans l'eau.

Le dioxyde de carbone

CO_{2} (g)

est très soluble dans la soude et réagit avec les ions hydroxyde

HO^{-} (aq)

selon l'équation :

C O_{2} (a q) + 2 H O^{-} (a q) ⟶ H_{2} O (l) + C O_{3}^{2 -} (a q)

Ce phénomène, appelé carbonatation, modifie la concentration en ion hydroxyde dans la solution. Il est donc obligatoire de vérifier la concentration de la soude avant toute utilisation. Les ions carbonate ainsi formés précipitent avec les ions sodium présents dans la solution et deviennent du carbonate de sodium, un solide blanc. Il se retrouve sous forme de petits cristaux blancs au fond du flacon.

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Doc. 2
Matériel nécessaire

$p H$ -mètre étalonné et sa sonde
Potence, noix de serrage, pince et tige
Burette graduée
Béchers de $200$ mL et de $100$ mL
Agitateur magnétique et barreau aimanté
Solution d'hydroxyde de sodium
$(Na^{+} (aq); OH^{-} (aq))$ de concentration $c = 0, 10$ mol⋅L^-1
Pipette jaugée de $10, 0$ mL
Bécher à déchets
Solution d'acide oxalique de concentration $c^{'} = 0, 050$ mol⋅L^-1

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Doc. 3
Soude carbonatée

Les flocons ou les cristaux blancs qui apparaissent au fond d'un flacon de soude sont dus à la carbonatation.

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Doc. 4
Réaction support du titrage

L'acide oxalique est un diacide de formule brute

H_{2} C_{2} O_{4}

.
Il réagit avec les ions hydroxyde selon l'équation :

H_{2} C_{2} O_{4} (a q) + 2 H O^{-} (a q) \to C_{2} O_{4}^{2 -} (a q) + 2 H_{2} O (l)

Le zoom est accessible dans la version Premium.

Crédits : SPL/Science Source/Turtle Rock Scientific

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Données

Couples acide-base : $H_{3} O^{+} (aq)/H_{2} O(l), H_{2} O(l)/ HO^{-} (aq)$ et $H_{2} C_{2} O_{4} (aq)/C_{2} O_{4}^{2 -}$
Masse molaire de l'hydroxyde de sodium : $M (NaOH) = 40, 0$ g⋅mol^-1
Masse molaire du dioxyde de carbone : $M (CO_{2}) = 44, 0$ g⋅mol^-1

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Questions

1
Protocole du titrage (10 minutes conseillées)
1. En utilisant les informations de l'énoncé, donner deux raisons pour lesquelles la concentration de la soude pourrait être différente de la concentration théorique.

2. Préciser en le justifiant si la concentration de la solution est inférieure ou supérieure à

0, 10

mol⋅L^-1.

Appeler le professeur pour lui présenter le raisonnement ou en cas de difficulté.

Appel n°1

2
Proposition de protocole (10 minutes conseillées)
On souhaite déterminer la concentration réelle en ion hydroxyde

HO^{-} (aq)

dans la soude.

3. Proposer un protocole permettant de réaliser, avec le matériel à votre disposition, le titrage d'un volume

V_{0} = 10, 0

mL de soude par l'acide oxalique.

Appeler le professeur pour lui présenter le protocole ou en cas de difficulté.

Appel n°2

3
Réalisation du titrage (20 minutes conseillées)
4. Réaliser le titrage et tracer la courbe

pH = f (V)

sur un tableur‑grapheur avec

V

le volume d'acide oxalique versé.

GeoGebra

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Appeler le professeur pour lui présenter vos résultats ou en cas de difficulté.

Appel n°3

4
Concentration de la soude (20 minutes conseillées)
5. Déterminer le volume à l'équivalence

V_{E}

par la méthode de votre choix. Donner une estimation de l'incertitude sur

V_{E}

6. Préciser la relation entre la quantité de matière d'acide oxalique versée et la quantité de matière d'ions hydroxyde présente dans la solution.

7. En déduire la concentration en ion hydroxyde dans la soude.

8. Estimer la masse de dioxyde de carbone qui s'est dissoute dans le flacon préparé par le technicien. Calculer l'incertitude‑type composée sur la masse de dioxyde de carbone

u (m (CO_{2}))

en utilisant la formule suivante :

u (m (C O_{2})) = \frac{c ^{'}}{V _{0}} \cdot V_{f l a c o n} \cdot M (C O_{2}) \cdot u (V_{E})

Défaire le montage et ranger la paillasse

Se Préparer aux ECE

Rédiger une fiche de révision reprenant les étapes d'un titrage avec suivi pH‑métrique.

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