Physique-Chimie Terminale Spécialité

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Préparation aux épreuves du Bac
1. Constitution et transformations de la matière
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
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
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
Ch. 15
Étude d’un système thermodynamique
Ch. 16
Bilans d'énergie thermique
BAC
Thème 3
4. Ondes et signaux
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
Chapitre 1
Exercices

Pour s'échauffer - Pour commencer

17 professeurs ont participé à cette page
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Savoir-faire - Parcours d'apprentissage

Pour commencerDifférenciationPour s'entraîner
Savoir utiliser la relation liant \text{pH} et [\text{H}_3\text{O}^+]
Savoir utiliser le schéma de Lewis
Savoir identifier des couples acide-base
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Pour s'échauffer

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5
Couple acide-base (1)

Justifier que \text{CH}_3\text{COOH (aq)/CH}_3\text{COO}^-\text{(aq)} est un couple acide-base en écrivant la demi-équation associée.
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6
Couple acide-base (2)

Justifier que \text{NH}^+_4\text{(aq)/NH}_3\text{(aq)} est un couple acide‑base en écrivant la demi‑équation associée.
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7
Groupe caractéristique

1. Préciser si l'éthanal, contenu dans certaines plantes comme le tabac, le coton ou les fruits mûrs, peut être acide. Justifier.


Ethanal
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2. Justifier que l'éthanal ne fait pas partie de la famille des acides carboxyliques.
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8
Représentation de Lewis (1)

Représenter les schémas de Lewis de l'ion ammonium \text{NH}^+_4 et de l'ammoniac \text{NH}_3.
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9
Représentation de Lewis (2)

Représenter le schéma de Lewis de l'ion éthanoate \text{CH}_3\text{COO}^-.
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10
\textbf{pH} et acidité

Le \text{pH} d'une eau gazeuse est de 5,5.

1. Préciser si cette eau gazeuse est acide, neutre ou basique.

2. Calculer la concentration en ion oxonium \text{H}_3\text{O}^+\text{(aq)} de cette eau.
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11
Préparation des ECE

1. Préciser l'utilité d'un pH-mètre.

2. Expliciter le terme « étalonner » dans le cas du pH-mètre.
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A
Modélisation des transformations acide‑base

REA : appliquer une formule

Déterminer le pH d'une solution dont la concentration en ion oxonium est égale à \left[\mathrm{H}_{3} \mathrm{O}^{+}\right]=4,0 \times 10^{-4} mol·L-1.

Données

Relation entre les concentrations dans l'eau à 25 °C : \frac{\left[\mathrm{HO}^{-}\right] \cdot\left[\mathrm{H}_{3} \mathrm{O}^{+}\right]}{c^{2}}=K_{e}

Conductivités molaires ioniques à 25°C : \lambda\left(\mathrm{HO}^{-}\right)=19{,}8 mS·m2·mol-1 et \lambda\left(\mathrm{H}_{3} \mathrm{O}^{+}\right)=35{,}0 mS·m2·mol-1
Produit ionique de l'eau : K_{e}=10^{14}
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Pour commencer

Couples acide‑base

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12
Identification de couples acide-base (1)

REA : Utiliser un modèle

Identifier les couples acide-base parmi les couples suivants en écrivant les demi-équations associées :

a. \text{H}_3\text{O}^+\text{(aq)/H}_2\text{O(l)}.

b. \text{Fe}^{3+}\text{(aq)/Fe}^{2+}\text{(aq)}.

c. \text{HgO(s)/Hg(l)}.

d. \text{H}^+\text{(aq)/H}_2\text{(g)}.

e. \text{HNO}_3\text{(aq)/NO}^-_3\text{(aq)}.
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13
Identification de couples acide-base (2)

REA : Utiliser un modèle

Identifier les couples acide-base parmi les couples suivants et écrire leur demi-équation :

a. \text{O}_2\text{(g)/H}_2\text{O}_2\text{(aq)}.

b. \text{H}_2\text{O}_2\text{(aq)/H}_2\text{O(l)}.

c. \text{H}_2\text{O}\text{(l)/HO}^-\text{(aq)}.

d. \text{CH}_3\text{CHO(aq)/C}_2\text{H}_5\text{OH(aq)}.

e. (\text{CO}_2, \text{H}_2\text{O})(\text{aq})\text{/HCO}^-_3\text{(aq)}.
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14
Espèce conjuguée

REA : Utiliser un modèle

Compléter les couples acide-base suivants :

a. \text{HF(aq)/}\dots

b. \dots/\text{CH}_3\text{COO}^-\text{(aq)}.

c. \text{(CO}_2, \text{H}_2\text{O)(aq)}/\dots

d. \dots/\text{SO}^{2-}_3\text{(aq)}.
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15
Réaction acide-base

REA : Utiliser un modèle

En mettant de l'aspirine dans de l'eau, la réaction suivante se produit :
\text{C}_9\text{H}_8\text{O}_4\text{(aq)}+ \text{H}_2\text{O(l)} \leftrightarrows \text{C}_9\text{H}_7\text{O}_4^-\text{(aq)} + \text{H}_3\text{O}^+\text{(aq)}

1. Identifier les deux couples acide-base impliqués.

2. Préciser si l'eau joue le rôle d'un acide ou d'une base.
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B
Acide phosphorique

REA : Utiliser un modèle

L'acide phosphorique a pour formule \text{H}_3\text{PO}_4.

1. Sachant que l'atome de phosphore est lié aux quatre atomes d'oxygène \text{O}, donner sa représentation de Lewis.

2. Quelle est la géométrie autour de l'atome de phosphore ?

3. Justifier que l'acide phosphorique est un triacide.

4. Donner la formule brute des bases conjuguées de l'acide phosphorique. Lesquelles peuvent être qualifiées d'amphotères ?
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Structure et propriétés

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16
Pyridine

REA : Utiliser un modèle
RAI/ANA : Construire un raisonnement

La pyridine, contenant un cycle à cinq atomes de carbone et un atome d'azote, a une odeur rappelant celle du poisson. Elle est utilisée comme précurseur en pharmacie ainsi que pour la fabrication d'insecticides.

Placeholder pour PyridinePyridine
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1. Représenter le schéma de Lewis de la pyridine.
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2. Préciser si la pyridine peut avoir un caractère acide. Justifier.

3. Même question pour le caractère basique.

4. Représenter le schéma de Lewis de l'acide conjugué ou de la base conjuguée de la pyridine.
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5. Écrire le couple acide-base de la pyridine.
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17
Acide dans l'huile

RAI/ANA : Construire un raisonnement

L'acide palmitique (ou acide hexadécanoïque) est contenu dans l'huile de palme. Sa formule est \text{CH}_3(\text{CH}_2)_{14}\text{COOH}.

1. Justifier sa dénomination d'« acide ».

2. Identifier l'atome d'hydrogène responsable du caractère acide.

3. Représenter le schéma de Lewis de sa base conjuguée.
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18
Alanine

REA : Utiliser un modèle
RAI/ANA : Construire un raisonnement
Placeholder pour AlanineAlanine
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1. L'alanine est l'un des acides aminés les plus fréquents dans les protéines. À l'aide du modèle moléculaire ci-contre, déterminer le schéma de Lewis de l'alanine.
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2. Identifier les groupes caractéristiques de l'alanine.
Ce composé existe en solution aqueuse sous la forme d'un amphion ou ion dipolaire de formule chimique :
\text{CH}_3\text{CH}(\text{NH}^+_3)\text{COO}^-\text{(aq)}

3. Justifier le caractère amphotère de l'alanine.
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\textbf{pH} et acidité

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19
\textbf{pH} et concentration

REA : Appliquer une formule
VAL : Identifier et évaluer les sources d'erreurs

Camille mesure le \text{pH} d'une eau minérale. Le \text{pH} mesuré est de (7{,}4 \pm 0{,}2). L'étiquette indique qu'elle contient notamment 468 mg·L-1 d'ions calcium \text{Ca}^{2+}\text{(aq)}.

1. Relever l'incertitude de cette mesure. Commenter.

2. Donner un encadrement de la concentration en (mol·L-1) en ion oxonium \text{H}_3\text{O}^+\text{(aq)}. Commenter.

3. Déterminer la concentration en ion oxonium \text{H}_3\text{O}^+\text{(aq)} en (g·L-1).

4. Comparer les concentrations en ion oxonium \text{H}_3\text{O}^+\text{(aq)} et calcium \text{Ca}^{2+}\text{(aq)}.

Données

  • Masses molaires atomiques : M(\text{H)} = 1{,}0 g·mol-1, M(\text{O}) = 16{,}0 g·mol-1 et M(\text{Ca}) = 40{,}1 g·mol-1
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    20
    Acide sulfurique dilué

    REA : Appliquer une formule
    RAI/ANA : Construire un raisonnement

    Une solution d'acide sulfurique de concentration 8{,}0 \times 10^{-2} mol·L-1 en acide apporté doit être diluée 5 fois afin d'effectuer une expérience. Il est nécessaire de préparer 200{,}0 mL d'acide dilué. L'acide sulfurique réagit totalement avec l'eau selon l'équation :
    2\text{H}_2\text{O(l)} + \text{H}_2\text{SO}_4\text{(l)}\longrightarrow 2\text{H}_3\text{O}^ + \text{(aq)} +\text{SO}^{2-}_4\text{(aq)}

    1. Déterminer le \text{pH} de la solution mère.

    2. Indiquer la verrerie nécessaire à la dilution.

    3. Déterminer la concentration en ion oxonium \text{H}_3\text{O}^+\text{(aq)} de la solution diluée.

    4. En déduire le \text{pH} de la solution diluée.
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    21
    Préparation d'acide nitrique

    REA : Appliquer une formule

    L'acide nitrique \text{HNO}_3\text{(l)} réagit totalement avec l'eau. On prépare 50{,}0 mL d'une solution aqueuse d'un volume de solution mère contenant 1{,}0 g d'acide nitrique.

    1. Déterminer le \text{pH} de la solution réalisée.

    2. Prévoir la valeur du \text{pH} si on doublait la quantité d'acide apporté.

    Données

  • Masses molaires atomiques : M(\text{H}) = 1{,}0 g·mol-1, M(\text{N}) = 14{,}0 g·mol-1 et M(\text{O}) = 16{,}0 g·mol-1
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    Vue d'ensemble

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    22
    Ion oxonium

    RAI/ANA : Construire un raisonnement

    1. Représenter le schéma de Lewis de l'ion oxonium \text{H}_3\text{O}^+ et de l'eau \text{H}_2\text{O}.
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    2. Justifier qu'ils forment un couple acide-base.

    3. Préciser la particularité que possède le schéma de Lewis de l'ion oxonium.


    Placeholder pour OxoniumOxonium
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    Modélisation du nuage électronique de l'ion oxonium
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    23
    Acidité du lait

    REA : Appliquer une formule

    1. Préciser quel est le groupe caractéristique de l'acide lactique.

    2. Sachant qu'il possède un groupe hydroxyle (- \: \text{OH}) sur l'atome de carbone intermédiaire, représenter le schéma de Lewis de cet acide.
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    3. Le \text{pH} du lait de vache est d'environ 6{,}5. Déterminer la concentration en ion oxonium \text{H}_3\text{O}^+\text{(aq)}.

    4. La fermentation du lait diminue la valeur du \text{pH} de la solution. Préciser comment évolue la concentration en ion oxonium \text{H}_3\text{O}^+\text{(aq)}.

    5. L'acide réagit avec l'eau et forme l'ion lactate. Représenter le schéma de Lewis de cet ion.
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    6. Écrire l'équation de la réaction entre cet acide et l'eau.

    Doc.
    Acide lactique
    L'acide lactique a été isolé du lait aigre en 1780 par C. W. Scheele. En 1808, J. J. Berzelius constate que l'acide lactique est également produit dans des muscles pendant l'effort. En 1856, L. Pasteur découvre le lactobacille et son rôle dans la fabrication de l'acide lactique. L'acide lactique a commencé à être produit commercialement par l'entreprise Boehringer Ingelheim dès 1895. La structure de l'acide lactique a été établie par Wislicenus en 1873. C'est un acide carboxylique de formule brute \text{C}_3\text{H}_6\text{O}_3.
    Extrait de l'article « Acide lactique », societechimiquedefrance.fr
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    24
    Molécule putride

    REA : Utiliser un modèle

    La putrescine, de formule \text{NH}_2(\text{CH}_2)_4\text{NH}_2, est produite lors de la décomposition des corps mais contribue aussi à la mauvaise haleine.

    1. Repérer le groupe caractéristique de la putrescine.

    2. Justifier son (ou ses) caractère(s) acide-base.

    3. Écrire la réaction de la putrescine avec l'eau. On considérera la réaction avec une seule molécule d'eau.
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    Une notion, trois exercices
    Différenciation

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    25
    Réaction limitée ou totale ? (1)

    RAI/MOD : Modéliser une transformation

    Le \text{pH} d'une solution de 100 mL d'acide éthanoïque \text{C}_2\text{H}_4\text{O}_2\text{(aq)}, de concentration en soluté apporté c_\text{A} = 1{,}0 \times 10^{-2} mol·L-1, est égal à 2{,}8.

    1. Écrire l'équation de la réaction entre l'acide et l'eau.

    2. Établir le tableau d'avancement de cette réaction et déterminer la quantité de matière initiale d'acide.
    Avancement
    +
    \rightarrow
    +
    État initialx=0 mol
    État final réelx_\text{f}
    État final théoriquex_\text{max}


    3. En déduire la concentration maximale [\text{H}_3\text{O}^+]_{\text{max}} et calculer le \text{pH} théorique.

    4. Conclure quant au caractère total de la réaction.