Physique-Chimie Terminale Spécialité

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Préparation aux épreuves du Bac
1. Constitution et transformations de la matière
Ch. 1
Modélisation des transformations acide-base
Ch. 2
Analyse physique d'un système chimique
Ch. 3
Méthode de suivi d'un titrage
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 4
Exercice corrigé

Sucre dans une canette

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Énoncé
Compétence(s)
VAL : Analyser des résultats
RAI/ANA : Modéliser une transformation
Placeholder pour Canettes de sodaCanettes de soda
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La composition d'une canette de soda indique que la boisson contient 35 g de sucre pour 330 mL. Le nom scientifique du sucre est le saccharose, de formule brute \text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11}. Le saccharose se dégrade au contact de l'eau pour former deux autres sucres, le fructose et le glucose, chacun de formule brute \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6.

Temps t (s)00,5 × 1061,0 × 1062,0 × 1062,5 × 106
Concentration en fructose [\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6] (mol·L‑1)07,6 × 10-21,3 × 10-12,1 × 10-12,3 × 10-1

1. Donner l'équation de dégradation de la réaction du saccharose avec l'eau.

2. Calculer la quantité de saccharose dans une canette. En déduire la concentration finale en fructose.

3. Tracer le graphique représentant l'évolution de la concentration de fructose au cours du temps.

4. À partir de la concentration finale en fructose, déterminer le temps de demi-réaction t_{1/2}.

5. Conclure en convertissant t_{1/2} dans une unité adaptée.
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Données
  • Masses molaires :
    • M(\text{C}) = 12{,}0 g·mol-1
    • M(\text{H}) = 1{,}0 g·mol-1
    • M(\text{O}) = 16{,}0 g·mol-1
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Protocole de réponse
1. Repérer le réactif et les produits.
Positionner les espèces chimiques de part et d'autre de l'équation‑bilan.
Ajuster les coefficients stœchiométriques.

2. Calculer la masse molaire du saccharose.
Déterminer la quantité de saccharose à partir de la masse contenue dans la canette.
En déduire la concentration finale à partir du volume de la canette.

3. Repérer les valeurs minimale et maximale pour le temps t et la concentration en fructose [\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6].
Tracer les axes gradués pour un dimensionnement adapté.
Placer les points de mesure.

4. À partir de la quantité de fructose finale, déterminer la quantité de fructose à t_{1/2}.
En déduire graphiquement t_{1/2}.

5. Commenter la valeur par rapport au temps de vie du soda et de la canette.
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Solution rédigée
1. L'équation-bilan est :

\text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11}(\text{aq}) + \text{H}_2\text{O}(\text{l}) \rightarrow \ \underbrace{\text{C}_6\text{H}_{12}\text{0}_6(\text{aq})}_{\text{fructose}} + \underbrace{\text{C}_6\text{H}_{12}\text{0}_6(\text{aq})}_{\text{glucose}}

2. La masse molaire du saccharose est égale à M = 342 g·mol-1. La quantité initiale de saccharose est :
       n = \dfrac{m}{M}

AN : n = \dfrac{35}{342} = 0{,}10 mol

D'après les coefficients stœchiométriques, il se sera formé 0,10 mol de fructose, soit :
       c = \dfrac{n}{v}

AN : c = \dfrac{0{,}10}{330 \times 10^{-3}} = 0{,}30 mol·L-1

3. Le graphique est représenté sur le ci-contre.

4. D'après le graphique, le temps de demi-réaction, pour une concentration de 0,15 mol·L-1, est égal à t_{1/2} = 1,2 \times 10^6 s.

5. Au bout de t_{1/2} = 14 j, la moitié du saccharose s'est hydrolysée. Cette durée est relativement courte comparée à la durée de conservation d'un soda.
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Doc.
Fructose dans la canette

Placeholder pour Fructose dans la canetteFructose dans la canette
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Mise en application
Découvrez l', Décomposition du peroxyde d'hydrogène pour travailler cette notion.

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