Voici les sujets et les corrigés de l'épreuve de Physique Chimie spécialité de 2018 et 2019. Le programme a certes changé mais il existe toute de même quelques similitudes avec la nouvelle épreuve. Ces annales vous seront donc très utiles pour vos révisions.
Un groupe de quatre élèves dispose de quatre diapasons en aluminium ayant des branches de même largeur d = 7 mm et de longueurs L différentes. L'un de ces diapasons est représenté sur la figure 1. En modifiant la largeur des branches ou leur longueur, il est possible d'ajuster la fréquence du son émis par le diapason. Le but de cet exercice est de comprendre comment on peut modifier ces quatre diapasons afin qu'ils émettent tous un son de fréquence f = 440 Hz, c'est-à-dire un La. Chaque élève a enregistré le son émis par les quatre diapasons à l'aide d'un microphone relié à un ordinateur. Le signal obtenu a permis de déterminer la fréquence du son émis par chacun des diapasons. Le tableau 1 ci-dessous regroupe les résultats obtenus et fait le lien entre la fréquence f du son émis et la longueur L des branches du diapason.
2.1. Réaliser un schéma légendé du dispositif expérimental utilisé pour réaliser le titrage.
2.2. Justifier que la réaction support du titrage est une réaction acido-basique.
2.3. Déterminer la concentration molaire en acide ascorbique dans la solution S.
2.4. En déduire la masse m de vitamine C contenue dans un comprimé. Comparer la valeur obtenue à l'indication donnée par le fabricant. Proposer deux sources d'erreurs possibles, liées à la mise en oeuvre du titrage, pouvant expliquer l'écart observé.
D'après : https://fr.wikipedia.org/wiki/Volley-ball
Après la course d'élan, le serveur saute de façon à frapper le ballon en un point B0 situé à la hauteur h au-dessus de la ligne de fond de terrain. La hauteur h désigne alors l'altitude initiale du centre du ballon. Le vecteur vitesse initiale V0 du ballon est horizontal et perpendiculaire à la ligne de fond du terrain (voir figure 1.).
Le mouvement du ballon est étudié dans le référentiel terrestre supposé galiléen muni du repère (Ox, Oy) et l'instant de la frappe est choisi comme origine des temps : t = 0 s. Le mouvement a lieu dans le plan (Oxy).
1.1.2. Il s'agit d'une hydrogénation, c'est donc une réaction d'addition. Deux atomes d'hydrogène ont été ajoutés (un sur le O et un sur le C voisin)
1.2.1. C6H10O7
1.2.2. Il s'agit de H20, molécule d'eau. L'étape 3 consiste en une déshydratation du composé E
1.3. Le spectre B correspond à l'acide ascorbique , on distingue la vibration C=0 au delà de 1500 cm-1.
Le spectre A est celui du sorbitol caractérisé par la bande large caractéristique du groupe hydroxyle entre 3000 et 3500 cm-1.
La peau des oranges contient une huile essentielle constituée principalement d'un des énantiomères du limonène : le R-limonène, qui est responsable de leur odeur caractéristique. Le R-limonène sert de matière première pour produire des arômes dans l'industrie agroalimentaire, comme la R-carvone. Dans cet exercice, on s'intéresse à la synthèse de la R-carvone à partir du R-limonène.
1. Extraction du limonène
L'extraction de cette huile essentielle peut se faire par hydrodistillation. À partir de l'écorce de six oranges, on recueille 3,0 mL d'huile essentielle que l'on analyse par spectrophotométrie.
1.1. Représenter la formule semi-développée du R-limonène. 1.2. Montrer que le spectre infrarouge de l'huile essentielle recueillie est compatible avec la structure du R-limonène.
2. Synthèse de la R-carvone
La synthèse de la R-carvone s'effectue à partir du R-limonène en trois étapes schématisées ainsi : La première étape de cette synthèse est décrite ci-dessous. La réaction entre le limonène et le chlorure de nitrosyle NOCℓ en excès permet, après filtration, de recueillir un produit sous forme solide : le nitrosochlorure de limonène.
2.1 La R-carvone est une molécule chirale car elle n'est pas superposable à son image dans un miroir.
2.2 Il s'agit d'une réaction d'addition qui correspond à l'ajout d'un groupe d'atomes accompagné de la rupture d'une liaison double sur la molécule.
2.3 La R-carvone se situe dans la phase organique. La densité de la R-carvone est de 0.96. Comparée à celle de l'eau située dans la phase aqueuse qui est de 1, on remarque que la R-carvone est moins dense et se situe donc au-dessus de l'eau. La phase 1 correspond à la phase organique et la phase 2 à la phase aqueuse. 3. Des oranges à la carvone
3.1 Calculons la quantité de matière de R-carvone : On sait que n=m/M avec m la masse en g et M la masse molaire en g.mol-1 AN : n = 13 / 150,0 mol NB : ce corrigé vous est proposé par Studyrama. Il s'agit d'une proposition de corrigé qui ne saurait tenir lieu de corrigé officiel. Toute reproduction sans accord est strictement interdite.
EXERCICE II - DE LA BETTERAVE SUCRIÈRE AUX CARBURANTS
Le sucre produit dans les feuilles de betteraves sucrières grâce à la photosynthèse s'accumule dans la racine sous forme de saccharose. Le bioéthanol - éthanol issu de l'agriculture - peut notamment être obtenu par fermentation du sucre extrait des racines de betterave sucrière. Le bioéthanol peut être incorporé à l'essence utilisée par un grand nombre de moteurs de voiture. Dans cet exercice, on s'intéresse au saccharose présent dans la betterave sucrière, à la production d'éthanol par fermentation du saccharose et à l'utilisation du bioéthanol dans les carburants.
1. Mouvement relatif d'une source sonore et d'un détecteur
1.1.
1.1.1 La fréquence fo de ce signal périodique est égal au nombre de « bips sonores » émis par seconde.
1.1.2 La période temporelle T est inférieure à la période TO du fait du retard du à la propagation.
1.2. En faisant l'inverse de la relation liant les périodes T' et TO, on trouve :
1/T'= (1/TO) x (1/ (1-(vS/vson) ))
Par définition de la fréquence, f'=1/T' et fO= 1/To donc f' = fo x (1/ (1-(vS/vson) ))
D'où f' = fo x (vson/(vson-vs))
Or vS 2. La vélocimétrie Doppler en médecine
2.1 On sait que v =( vultrason/2cosӨ) x (Δf/fE)
D'où v = (1,57x103/2cos45) x (1,5x 103/(10x106)=1,7x10-1m.s-1=16,7cm.s-1
D'après le graphique donnant la vitesse d'écoulement sanguin , pour 16cm.s-1, ils pourraient s'agir des arthérioles, capillaires, veinules et veines.
2.2. Pour les mêmes vaisseaux, v ne change pas donc si on augmente fE alors Δf augmente également. NB : ce corrigé est édité par Studyrama. Il s'agit d'une proposition de corrigé qui ne saurait tenir lieu de corrigé officiel. Toute reproduction sans accord est strictement interdite.
D'après le document l'augmentation relative de volume pour une augmentation de température de 5,5°C est de 0.0007.
Or le volume de l'eau est : V = h x S
AN : V = 5,0.1014 x 3000 = 1,5.1018m3
Soit la variation de volume ΔV est égale à : variation relative x volume(...)
NB : ce corrigé vous est proposé par Studyrama. Il s'agit d'une proposition de corrigé qui ne saurait tenir lieu de corrigé officiel. Toute reproduction sans accord est strictement interdite.
Exercice I
1.1 : Les particules élémentaires ont une masse
1.2 : 10^-10 s après le big bang
2.1 : Ec tend vers l'infini
2.2 : Oui elle a été multiplié dans les proportions Car 450Gev=7.2.10^-8J Et par le calcul avec γ=479.8 avec v=0.999997828.c On trouve 3 Ec=7.197=7.2.10-8J
2.3 Etot=Ec+mp.c² =γ.mp.c² Si γgrand Etot=Ec γ=479.8 avec v=0.999997828.c Grand par rapport à 1
3.1 : Ec=15*450Gev=6.75GeV Ec1+EC2=2.EC=6.75 *2=13.5Tev Comme c'est environ 15 dans l énoncé c'est environ 14Tev
3.2 : V TGV maxi =580km/h M=444T Ec=0.5mv² 4
Exercice II
1.1 : Acide methanoique
1.2 : C=O OH :groupe acide(carboxyle) C-OH : groupe alccol(hydroxyle) COO-C : groupe ester 1.3 : H+ provient de HCl (catalyseur) qui s'est décomposé en H+ 6
1.4 : c : formation liaison Le doublet de O va vers C+ e :rupture liaison La liaison C-O se rabat sur O+
1.5 : O fait 2 liaisons , il en a 3 donc O+ C fait 4 liaisons , il en a 3 donc C+
2.1 : malcool=0.81*18=14.58g n alcool=0.81*18/74=0.197mol macide=1.22*7.5=9.15g nacide=9.15/46=0.199mol 7 pas même nombre de mole d'acide et d'alcool
2.2 : Courbe C Acide sulfurique a 50°
2.3 : malcool=0.81*18=14.58g n alcool=0.81*18/74=0.197mol R=nester equi/n max =0.125/0.197=0.634 Soit 63.4%
2.4 : Pour augmenter la vitesse de réaction il est possible 8
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Extrait du sujet :Un groupe de quatre élèves dispose de quatre diapasons en aluminium ayant des branches de même largeur d = 7 mm et de longueurs L différentes. L'un de ces diapasons est représenté sur la figure 1. En modifiant la largeur des branches ou leur longueur, il est possible d'ajuster la fréquence du son émis par le diapason. Le but de cet exercice est de comprendre comment on peut modifier ces quatre diapasons afin qu'ils émettent tous un son de fréquence f = 440 Hz, c'est-à-dire un La. Chaque élève a enregistré le son émis par les quatre diapasons à l'aide d'un microphone relié à un ordinateur. Le signal obtenu a permis de déterminer la fréquence du son émis par chacun des diapasons. Le tableau 1 ci-dessous regroupe les résultats obtenus et fait le lien entre la fréquence f du son émis et la longueur L des branches du diapason.
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Extrait du corrigé Exercice 1 : de la noix de muscade à la cosmétique 1.1. La trimyristine est plus soluble dans le dichlorométhane que dans l'éthanol. La température d'ébullition du dichlorométhane est plus faible que celle de l'éthanol, il y aura moins de solvant à évaporer ensuite. 1.2. La trimyristine est tres soluble à chaud dans la propanone , mais insoluble à froid. On observe bien un solide blanc après le bain d'eau glacée. 1.3. Selon le pourcentage massique, la masse doit être comprise entre 0,2x20=4g et 0,25x20=5g.C'est le cas.Retrouvez le sujet de Physique - Chimie spécialité du Bac S 2018
Extrait du sujet :2.1. Réaliser un schéma légendé du dispositif expérimental utilisé pour réaliser le titrage.
2.2. Justifier que la réaction support du titrage est une réaction acido-basique.
2.3. Déterminer la concentration molaire en acide ascorbique dans la solution S.
2.4. En déduire la masse m de vitamine C contenue dans un comprimé. Comparer la valeur obtenue à l'indication donnée par le fabricant. Proposer deux sources d'erreurs possibles, liées à la mise en oeuvre du titrage, pouvant expliquer l'écart observé.
EXERCICE II - SERVICE ET RÉCEPTION AU VOLLEY-BALL (11 points)
Au volley-ball, le service smashé est le type de service pratiqué le plus fréquemment par les professionnels : le serveur doit se placer un peu après la limite du terrain, lancer très haut son ballon, effectuer une petite course d'élan puis sauter pour frapper la balle.D'après : https://fr.wikipedia.org/wiki/Volley-ball
Après la course d'élan, le serveur saute de façon à frapper le ballon en un point B0 situé à la hauteur h au-dessus de la ligne de fond de terrain. La hauteur h désigne alors l'altitude initiale du centre du ballon. Le vecteur vitesse initiale V0 du ballon est horizontal et perpendiculaire à la ligne de fond du terrain (voir figure 1.).
Le mouvement du ballon est étudié dans le référentiel terrestre supposé galiléen muni du repère (Ox, Oy) et l'instant de la frappe est choisi comme origine des temps : t = 0 s. Le mouvement a lieu dans le plan (Oxy).
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Extrait du corrigé :1. Synthèse industrielle de l'acide ascorbique
1.1.1. Il s'agit d'une modification de groupe caractéristique , on passe du groupe carbonyle au groupe hydroxyle.1.1.2. Il s'agit d'une hydrogénation, c'est donc une réaction d'addition. Deux atomes d'hydrogène ont été ajoutés (un sur le O et un sur le C voisin)
1.2.1. C6H10O7
1.2.2. Il s'agit de H20, molécule d'eau. L'étape 3 consiste en une déshydratation du composé E
1.3. Le spectre B correspond à l'acide ascorbique , on distingue la vibration C=0 au delà de 1500 cm-1.
Le spectre A est celui du sorbitol caractérisé par la bande large caractéristique du groupe hydroxyle entre 3000 et 3500 cm-1.
Titrage de l'acide ascorbique
2.2.L'acide ascorbique est un acide , alors que l'ion HO- est une base (dont l'acide conjugué est H20).Il s'agit donc d'une réaction acido-basique entre les couples acide ascorbique/ion ascorbate et H2O/HO-Retrouvez le sujet de Physique - Chimie spécialité du Bac S 2017
Extrait du sujet :La peau des oranges contient une huile essentielle constituée principalement d'un des énantiomères du limonène : le R-limonène, qui est responsable de leur odeur caractéristique. Le R-limonène sert de matière première pour produire des arômes dans l'industrie agroalimentaire, comme la R-carvone. Dans cet exercice, on s'intéresse à la synthèse de la R-carvone à partir du R-limonène.
1. Extraction du limonène
L'extraction de cette huile essentielle peut se faire par hydrodistillation. À partir de l'écorce de six oranges, on recueille 3,0 mL d'huile essentielle que l'on analyse par spectrophotométrie.
1.1. Représenter la formule semi-développée du R-limonène. 1.2. Montrer que le spectre infrarouge de l'huile essentielle recueillie est compatible avec la structure du R-limonène.
2. Synthèse de la R-carvone
La synthèse de la R-carvone s'effectue à partir du R-limonène en trois étapes schématisées ainsi : La première étape de cette synthèse est décrite ci-dessous. La réaction entre le limonène et le chlorure de nitrosyle NOCℓ en excès permet, après filtration, de recueillir un produit sous forme solide : le nitrosochlorure de limonène.
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Extrait du corrigé 1.2 On peut observer sur le spectre deux pics caractéristiques : un à environ 2900 cm-1 et un à environ à 1650 cm-1. D'après le tableau, ces pics correspondent au liaison CH et au liaison double CC qui sont les principales liaisons présentes dans la structure du R-limonène. 2. Synthèse de la R-carvone2.1 La R-carvone est une molécule chirale car elle n'est pas superposable à son image dans un miroir.
2.2 Il s'agit d'une réaction d'addition qui correspond à l'ajout d'un groupe d'atomes accompagné de la rupture d'une liaison double sur la molécule.
2.3 La R-carvone se situe dans la phase organique. La densité de la R-carvone est de 0.96. Comparée à celle de l'eau située dans la phase aqueuse qui est de 1, on remarque que la R-carvone est moins dense et se situe donc au-dessus de l'eau. La phase 1 correspond à la phase organique et la phase 2 à la phase aqueuse. 3. Des oranges à la carvone
3.1 Calculons la quantité de matière de R-carvone : On sait que n=m/M avec m la masse en g et M la masse molaire en g.mol-1 AN : n = 13 / 150,0 mol NB : ce corrigé vous est proposé par Studyrama. Il s'agit d'une proposition de corrigé qui ne saurait tenir lieu de corrigé officiel. Toute reproduction sans accord est strictement interdite.
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Sujet Physique-Chimie, spécialité:EXERCICE II - DE LA BETTERAVE SUCRIÈRE AUX CARBURANTS
Le sucre produit dans les feuilles de betteraves sucrières grâce à la photosynthèse s'accumule dans la racine sous forme de saccharose. Le bioéthanol - éthanol issu de l'agriculture - peut notamment être obtenu par fermentation du sucre extrait des racines de betterave sucrière. Le bioéthanol peut être incorporé à l'essence utilisée par un grand nombre de moteurs de voiture. Dans cet exercice, on s'intéresse au saccharose présent dans la betterave sucrière, à la production d'éthanol par fermentation du saccharose et à l'utilisation du bioéthanol dans les carburants.
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PROPOSITION DE CORRIGÉ:1. Mouvement relatif d'une source sonore et d'un détecteur
1.1.
1.1.1 La fréquence fo de ce signal périodique est égal au nombre de « bips sonores » émis par seconde.
1.1.2 La période temporelle T est inférieure à la période TO du fait du retard du à la propagation.
1.2. En faisant l'inverse de la relation liant les périodes T' et TO, on trouve :
1/T'= (1/TO) x (1/ (1-(vS/vson) ))
Par définition de la fréquence, f'=1/T' et fO= 1/To donc f' = fo x (1/ (1-(vS/vson) ))
D'où f' = fo x (vson/(vson-vs))
Or vS 2. La vélocimétrie Doppler en médecine
2.1 On sait que v =( vultrason/2cosӨ) x (Δf/fE)
D'où v = (1,57x103/2cos45) x (1,5x 103/(10x106)=1,7x10-1m.s-1=16,7cm.s-1
D'après le graphique donnant la vitesse d'écoulement sanguin , pour 16cm.s-1, ils pourraient s'agir des arthérioles, capillaires, veinules et veines.
2.2. Pour les mêmes vaisseaux, v ne change pas donc si on augmente fE alors Δf augmente également. NB : ce corrigé est édité par Studyrama. Il s'agit d'une proposition de corrigé qui ne saurait tenir lieu de corrigé officiel. Toute reproduction sans accord est strictement interdite.
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Extrait du sujet 2015
Fonte des glaces aux pôles et niveau des océans Au cours des deux derniers millions d'années, le niveau de la mer a varié de façon périodique au gré des alternances de périodes glaciaires et interglaciaires. Stabilisé depuis les derniers milliers d'années, le niveau moyen n'a varié que de 0,1 à 0,2 mm au maximum par an. Au cours du XXème siècle, une augmentation de ce niveau est clairement observée. Cette montée du niveau moyen est attribuée au réchauffement climatique qui touche la planète à travers deux processus principaux : la dilatation de l'eau de mer, suite au réchauffement des eaux océaniques, et la fonte des glaces terrestres. La banquise, qui est de l'eau de mer gelée, flotte sur la mer. Si elle fondait, l'eau de fonte produite occuperait exactement le même volume d'eau de mer que la partie immergée de la glace occupait. Contrairement à la fonte de la banquise, la fonte des calottes polaires et des glaciers qui sont composés d'eau douce, contribue à la montée du niveau de la mer. Sur le continent antarctique, ce sont 30 millions de km3 de glace qui sont stockés. La fonte totale de l'Antarctique équivaudrait à une hausse du niveau de la mer de l'ordre de 60 mètres auxquels il faudrait ajouter la fonte du Groenland, de l'ordre de 7 mètres de plus, l'incertitude étant de plusieurs mètres(...)A la recherche d'autres sujets et corrigés du Bac ?
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Extrait du corrigé 2015
EXERCICE III - UN ASPECT DU RÉCHAUFFEMENT CLIMATIQUE Contribution de la dilatation thermique :D'après le document l'augmentation relative de volume pour une augmentation de température de 5,5°C est de 0.0007.
Or le volume de l'eau est : V = h x S
AN : V = 5,0.1014 x 3000 = 1,5.1018m3
Soit la variation de volume ΔV est égale à : variation relative x volume(...)
NB : ce corrigé vous est proposé par Studyrama. Il s'agit d'une proposition de corrigé qui ne saurait tenir lieu de corrigé officiel. Toute reproduction sans accord est strictement interdite.
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Nous avons demandé à un correcteur de plancher en même temps que vous sur le sujet et de vous donner ses éléments de réponse, pour vous permettre de les comparer avec votre copie. Extrait :Exercice I
1.1 : Les particules élémentaires ont une masse
1.2 : 10^-10 s après le big bang
2.1 : Ec tend vers l'infini
2.2 : Oui elle a été multiplié dans les proportions Car 450Gev=7.2.10^-8J Et par le calcul avec γ=479.8 avec v=0.999997828.c On trouve 3 Ec=7.197=7.2.10-8J
2.3 Etot=Ec+mp.c² =γ.mp.c² Si γgrand Etot=Ec γ=479.8 avec v=0.999997828.c Grand par rapport à 1
3.1 : Ec=15*450Gev=6.75GeV Ec1+EC2=2.EC=6.75 *2=13.5Tev Comme c'est environ 15 dans l énoncé c'est environ 14Tev
3.2 : V TGV maxi =580km/h M=444T Ec=0.5mv² 4
Exercice II
1.1 : Acide methanoique
1.2 : C=O OH :groupe acide(carboxyle) C-OH : groupe alccol(hydroxyle) COO-C : groupe ester 1.3 : H+ provient de HCl (catalyseur) qui s'est décomposé en H+ 6
1.4 : c : formation liaison Le doublet de O va vers C+ e :rupture liaison La liaison C-O se rabat sur O+
1.5 : O fait 2 liaisons , il en a 3 donc O+ C fait 4 liaisons , il en a 3 donc C+
2.1 : malcool=0.81*18=14.58g n alcool=0.81*18/74=0.197mol macide=1.22*7.5=9.15g nacide=9.15/46=0.199mol 7 pas même nombre de mole d'acide et d'alcool
2.2 : Courbe C Acide sulfurique a 50°
2.3 : malcool=0.81*18=14.58g n alcool=0.81*18/74=0.197mol R=nester equi/n max =0.125/0.197=0.634 Soit 63.4%
2.4 : Pour augmenter la vitesse de réaction il est possible 8
- d'Utiliser un catalyseur qui augmente la vitesse de reaction mais sans modifier l'etat final
- d'augmenter la température
2.5 : Il est possible d'augmenter le rendement d'une estérification (doc 2B):
- En augmentant la proportion d'un des réactifs par rapport à l'autre
Exemple :Acide formique en excès
3.1 : 3HC-CO-O-CH 3 9
3.2 : Non car IR permet d'identifier les groupes caractéristique et ce sont les mêmes Attention toutefois, il s'agit bien d'une proposition de corrigé et pas d'un corrigé officiel...Retrouvez les autres sujets et corrigés du Bac S
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