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

Chapitre 2

Exercices

Objectif Bac

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Comprendre les attendus
Nombre d'hydratation

✔ RAI/ANA : Construire un raisonnement
✔ COM : Rédiger correctement une résolution d'exercice

Le phosphate de cobalt (II) se trouve sous forme d'un solide hydraté, dont la formule est

C o_{3} (P O_{4})_{2}

x H_{2} O (s)

. Suivant la valeur de

x

, le phosphate de cobalt présente une couleur variant du rose au violet foncé. On cherche à déterminer

x

pour le pigment violet.

Pour cela, on dissout

m = 2, 52

g de phosphate de cobalt hydraté dans

1000

mL de solution, puis on mesure la conductivité

σ = 438

mS·m^-1.

1. Déterminer la concentration en quantité de matière

c

en soluté apporté.

2. Calculer la masse

m^{'}

de phosphate de cobalt

C o_{3} (P O_{4})_{2}

présent dans la solution.

3. En déduire la valeur de

x

Données

Conductivités molaires ioniques à 25 °C, tenant compte du nombre de charges> : $λ (P O_{4}^{3 -}) = 27, 84$ mS·m²·mol^-1 et $λ (C o^{2 +}) = 11, 0$ mS·m²·mol^-1
Masses molaires atomiques : $M (P) = 31, 0$ g·mol^-1, $M (O) = 16, 0$ g·mol^-1, $M (C o) = 58, 9$ g·mol^-1 et $M (H) = 1, 0$ g·mol^-1

Détails du barème
TOTAL /8 pts

1 pt

1. Écrire la loi de Kohlrausch.

1 pt

1. Isoler la concentration

c

1 pt

1. Calculer sa valeur.

1 pt

2. Donner l'expression de

m

1 pt

2. Effectuer l'application numérique en respectant les unités.

2 pts

3. Établir un raisonnement correct.

1 pt

3. Expliciter la démarche suivie.

➜ Retrouvez plus d'exercices dans
le Livret Bac p. 126

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37
Autour des ions nickel

✔ RAI/ANA : Construire un raisonnement
✔ APP : Extraire l'information utile

On dispose d'une solution

S_{1}

de chlorure de nickel

(N i^{2 +} (a q); 2 C l^{-} (a q))

de concentration

c_{1}

en soluté apporté. On souhaite déterminer cette concentration de trois manières différentes :

en mesurant la conductivité de la solution : on trouve $σ = 7, 556$ mS·cm^-1 ;
en mesurant l'absorbance de la solution : on obtient $A = 0, 663$ à $λ = 720$ nm ;
en faisant réagir $V = 10, 0$ mL de la solution avec $V = 10, 0$ mL d'hydroxyde de sodium $N a O H (a q)$ de concentration $c_{2} = 0, 100$ mol·L^-1, il se forme de l'hydroxyde de nickel $N i (O H)_{2} (s)$ insoluble. On mesure alors la conductivité de la solution $σ_{f} = 8, 784$ mS·cm^-1.

1. Montrer, grâce au spectre fourni, que le chlorure de nickel en solution apparaît vert.

Cercle chromatique en rabat de fin

2. Déterminer la concentration en quantité de matière

c_{1}

obtenue par la première méthode.

3. Déterminer la concentration en quantité de matière

c_{1}

obtenue par la seconde méthode.

4. Écrire l'équation de la réaction de précipitation entre les ions nickel

N i^{2 +} (a q)

et les ions hydroxyde

H O^{-} (a q)

. On fera apparaître, dans ce cas précis, les ions spectateurs, présents en solution.

5. Établir l'expression de la conductivité

σ_{f}

en fonction des concentrations

c_{1}

c_{2}

et des conductivités molaires ioniques des ions présents à l'état final.

6. En déduire la valeur de la concentration

c_{1}

Doc.
Spectre d'absorption de chlorure de nickel

Le zoom est accessible dans la version Premium.

Crédits : lelivrescolaire.fr

Données

Conductivités molaires ioniques à 25 °C, tenant compte du nombre de charges :
$λ (C l^{-}) = 7, 6$ mS·m²·mol^-1,
$λ (N i^{2 +}) = 9, 9$ mS·m²·mol^-1 ,
$λ (H O^{-}) = 19, 8$ mS·m²·mol^-1 et
$λ (N a^{+}) = 5, 0$ mS·m²·mol^-1
Coefficient d'absorption molaire des ions nickel $N i^{2 +} (a q)$ à $720$ nm : $ε = 22, 1$ L·mol^-1·cm^-1
Longueur de la cuve de spectrophotométrie : $l = 1, 0$ cm

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Suivi de l'hydrolyse d'un ester

✔ APP : Faire des prévisions à l'aide d'un modèle
✔ COM : Rédiger correctement une résolution d'exercice

D'après le sujet Bac zéro, 2002.

On étudie la réaction d'hydrolyse de l'éthanoate d'éthyle, dont l'équation s'écrit :

C_{4} H_{8} O_{2} (a q) + H O^{-} (a q) \to C H_{3} C O O^{-} (a q) + C H_{3} C H_{2} O H (a q)

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1. Nommer la famille de l'éthanoate d'éthyle.

2. Sur le spectre IR, identifier deux bandes caractéristiques.
Fiche méthode 16,
p. 590

Spectre IR hydrolyse de l'éthanoate d'éthyle

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On fait réagir une quantité

n_{i}

d'hydroxyde de sodium

(N a^{+} (a q); H O^{-} (a q))

avec un large excès d'éthanoate d'éthyle. La conductance du mélange réactionnel est mesurée régulièrement et reportée ci-dessous :

Temps $t$ (s)	$0$	$30$	$60$	$90$	$120$	$150$	$t$ infini
Conductance $G$ (mS)	$46, 2$	$18, 6$	$12, 4$	$12, 3$	$11, 5$	$10, 8$	$10, 7$

3. On constate que la conductance diminue au cours de la réaction. Justifier cette évolution.

4. On appelle constante de cellule le coefficient

k

tel que

G = k \cdot σ

. Donner l'expression de la conductance initiale

G_{0}

en fonction de

k

n_{i}

, des conductivités molaires ioniques et de

V_{T}

, volume total du mélange. Trouver sa valeur dans le tableau.

5. Déterminer de même l'expression de la conductance finale

G_{f}

. Relever sa valeur.

6. En utilisant les questions précédentes, montrer que l'avancement

x

de la réaction peut s'exprimer :

x = n_{i} \cdot \frac{G - G _{0}}{G _{f} - G _{0}}

7. On considère que la réaction est terminée lorsque

\frac{x}{n _{i}}

dépasse

99, 5

%. Vérifier que l'hydrolyse est terminée au bout de

150

Données

Conductivités molaires ioniques à $25$ °C : $λ (H O^{-}) = 19, 8$ mS·m²·mol^-1 et $λ (C H_{3} C O O^{-}) = 4, 1$ mS·m²·mol^-1

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Dosage d'une gélule de guarana

✔ RAI/ANA : Construire un raisonnement
✔ APP : Extraire l'information utile

D'après le sujet Bac S, Amérique du Nord, 2019.

L'objectif de l'exercice est de déterminer le nombre de gélules de guarana pouvant être consommées quotidiennement sans risque. Pour déterminer la quantité de caféine présente dans une gélule, on réalise les expériences suivantes :

préparation d'une solution aqueuse S0 de caféine de concentration $c_{0} = 2, 50$ mmol·L^-1 ;
préparation de six solutions filles à partir de la solution $S_{0}$ et mesure de leur absorbanc ;
dissolution d'une gélule de guarana dans 500,0 mL d'eau distillée, dilution d'un facteur 10 de cette solution et mesure de l'absorbance de la solution diluée notée $S$ : $A = 0, 524$ .

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Solution	$S_{1}$	$S_{2}$	$S_{3}$	$S_{4}$	$S_{5}$	$S_{6}$
Concentration ( $\times$ 10^-2 mmol·L^-1)	$2, 5$	$5, 00$	$7, 50$	$10, 0$	$12, 5$	$15, 0$
Absorbance	$0, 230$	$0, 452$	$0, 677$	$0, 880$	$1, 112$	$1, 325$

1. Préciser la longueur d'onde de travail.

2. Déterminer le nombre de gélules qu'un adolescent peut ingérer quotidiennement sans aucun risque sur sa santé.

Doc. 1
Dose journalière Pour les adolescents, la dose journalière de caféine ingérable sans risque pour la santé est fixée à 3 mg par kilogramme de masse corporelle.

Doc. 2
pectre UV-visible de la caféine

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Données

Masse molaire de la caféine : $M = 194, 2$ g·mol^-1

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