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Physique-Chimie 2de

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Problèmes et tâches complexes




Retour sur la problématique du chapitre

36
Source de carbone ?

MOD : Modéliser une transformation chimique : savoir décrire l’état initial


Photosynthese

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On s’intéresse à la réaction de photosynthèse utilisée par les plantes pour leur développement. Afin de synthétiser la matière organique nécessaire à leur croissance, souvent du glucose de formule C6H12O6,\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 , les plantes ont besoin d’eau ainsi que d’une source de carbone. Il existe deux sources principales de carbone présentes à la surface de la Terre : le carbone sous forme solide disponible dans les sédiments, et le dioxyde de carbone gazeux, composant de l’atmosphère à hauteur de 0,04 %.

Pour déterminer quelle source de carbone participe à la photosynthèse, des scientifiques ont fait croître une plante dans une enceinte fermée et éclairée, contenant du dioxyde de carbone ainsi que de la terre humidifiée préalablement mélangée avec une source de carbone solide.
D’après les capteurs placés dans l’enceinte, du dioxygène a été formé pendant cette expérience.

Quelle est la source de carbone utile à la réaction de photosynthèse ?

Supplément numérique
A
Réaction dans un airbag

APP : Faire un brouillon


Doc. 1
La masse de dix mille milliard de milliard de molécules

Les molécules sont tellement petites qu’elles ne pèsent pas lourd. Ainsi, pour donner la masse d’une espèce, on parle de paquet de molécules appelé mole (de symbole mol). Une mole contient environ 6×10236 \times 10^{23} molécules. Une mole de diazote a une masse de 28 g tandis qu’une mole d’azoture de sodium a une masse de 65 g.

Données

  • Constante des gazs parfaits :
    R=8,314R = {8,}314 J⋅K-1⋅mol-1
  • 1bar=1051 \, bar= 105 Pa
  • 1m3=1031 \, m^3= 103 L
  • 25°C=298 25 °C= 298 K

Un airbag est un dispositif permettant d’éviter les chocs trop violents durant un accident de voiture. Lors d’une décélération trop importante du véhicule, un capteur déclenche une impulsion électrique qui enflamme la réserve d’azoture de sodium de formule NaN3 contenue dans le compartiment d’airbag. Il se forme deux produits : un des composants de l’air, le diazote de formule N2 et du sodium solide de formule Na.

Le premier étant sous forme gazeuse, il gonfle le sac et permet de protéger les occupants de la voiture.

Il faut 65 L de gaz pour gonfler un airbag à 25 °C et à 1 bar.

Quelle est la masse d’azoture de sodium présente dans le réservoir ?


Doc. 2
Propriétés de gazs parfaits

Pour passer de la masse d’un gaz à son volume, il est possible d’utiliser la loi des gaz parfaits ainsi que la définition de la masse molaire.

N=ρVRTN=\dfrac{\rho\, \cdot\, V}{R\, \cdot \, T}

m=Mnm = M\cdot n

Avec MM, la masse molaire (masse d’une mole), ρ\rho la pression en Pascal, VV le volume en m3, RR la constante des gaz parfaits et TT la température en Kelvin.

35
Électrolyse de l’eau

APP : Faire un brouillon


L’ammoniac, espèce utilisée dans de nombreuses industries (carburant, réfrigérant, fabrication d’engrais, etc.), est fabriqué à partir de dihydrogène. Ce dernier peut être produit par électrolyse de l’eau.

1. Écrire l’équation de réaction de formation de dihydrogène par électrolyse de l’eau.


2. Calculer le volume d’eau qui a été consommé pour produire 1 L de dihydrogène dans les conditions de l’expérience décrite ci-dessous.

Doc. 1
L’électrolyse de l’eau

Lors de son électrolyse, l’eau se décompose en deux gaz dont l’un est le dihydrogène.
Cette réaction n’est pas spontanée, il faut donc appliquer un courant électrique à une solution ionique pour réaliser cette décomposition. Le montage utilisé au laboratoire est le suivant :
L’électrolyse de l’eau

Doc. 3
Expérience de l’électrolyse de l’eau

Expérience de l’électrolyse de l’eau

Données


Dans les conditions de l’expérience :
  • Masse volumique de l’eau : ρeau\rho_\text{eau} = 1,00 kg·L-1 ;
  • Masse volumique du dihydrogène : ρdihydrogeˋne\rho_\text{dihydrogène} = 0,083 1 g·L-1 ;
  • Masse volumique de l’autre gaz : ρgaz\rho_\text{gaz} = 1,33 g·L-1.

Doc. 2
Observation suite à l’expérience

Une fois la réaction effectuée, on constate que l’on a obtenu un volume deux fois plus important d’un gaz que d’un autre.
Au laboratoire, on peut approcher une allumette de chacune des éprouvettes après les avoir retournées. On constate que l’une ravive le feu alors que l’autre produit un « pop ». Ce bruit est entendu pour l’éprouvette où il y a le plus de gaz formé.
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