2017 : Normale – Exercices

2017 : Normale – Exercices

Résumé et Points Clés

Titre : Correction du Baccalauréat 2017 – Sciences Mathématiques, Physique-Chimie (Session Normale)

Ce document présente la correction détaillée de l’examen national du Baccalauréat pour la session normale de 2017, destinée aux élèves de 2ème année Sciences Mathématiques en Physique-Chimie.

Chimie – Partie I : Dosage acido-basique et détermination du pKa

  • Objectif : Déterminer le pKa du couple acide méthanoïque/ion méthanoate (HCOOH/HCOO⁻) par deux méthodes : un dosage pH-métrique et une mesure de conductivité.
  • Dosage pH-métrique : Dosage de l’acide méthanoïque par la soude (HO⁻). Le volume à l’équivalence est VBE = 20 mL, permettant de calculer la concentration C = 0,04 mol/L. Le pourcentage de pureté de l’acide commercial est vérifié à 80%.
  • Espèce prédominante et pKa : À mi-dosage (VB = 16 mL, pH = 4.4), l’espèce prédominante est l’ion méthanoate (HCOO⁻). Le pKa est déduit de la relation de Henderson, donnant une valeur d’environ 3.8.
  • Méthode conductimétrique : L’étude de la réaction de l’acide avec l’eau permet de calculer le taux d’avancement final (τ ≈ 6.2%) et de confirmer le pKa par une autre formule, aboutissant à une valeur proche de 3.79.

Chimie – Partie II : Synthèse d’un ester (Estérification)

  • Réaction : Synthèse du méthanoate de propyle par réaction entre l’acide méthanoïque et le propan-1-ol.
  • État d’équilibre : L’analyse d’un tableau d’avancement à un instant t₁ montre que l’avancement x₁ (0.05 mol) est inférieur à l’avancement final xf (0.134 mol), prouvant que l’équilibre n’est pas encore atteint à cet instant.
  • Rappel : L’utilisation d’un catalyseur diminue le temps de demi-réaction mais ne modifie pas l’état d’équilibre.

Physique – Partie I : Les ondes (Diffraction et énergie du photon)

  • Diffraction : Étude de la diffraction d’un laser hélium-néon (λ = 633 nm). La largeur a de la fente est calculée (a ≈ 55.8 µm) à partir de la relation θ = λ/a. L’écart angulaire est θ ≈ 1.13×10-2 rad et la largeur de la tache centrale est L’ ≈ 6.8 cm.
  • Énergie du photon : Calcul de l’énergie du photon émis : E = hν ≈ 1.96 eV. Cette radiation correspond à la transition de l’atome de Néon du niveau d’énergie E₆ = 20.66 eV au niveau E₂ = 18.70 eV.

Physique – Partie II : L’électricité (Condensateur et circuit RLC)

  • Charge et décharge d’un condensateur : À partir des graphes, la capacité est déterminée (C = 20 nF). La décharge dans une résistance R permet d’établir l’équation différentielle et de trouver la tension initiale U₀ = 12.2 V et la résistance R ≈ 10 kΩ. Le temps pour que l’énergie stockée diminue de 63% est t₁ ≈ 10 µs.
  • Décharge dans une bobine (circuit RLC) : L’équation différentielle régissant la tension aux bornes de la résistance est établie. L’insertion d’un générateur pour entretenir les oscillations permet, en régime permanent, de déterminer la résistance interne r de la bobine.

Conseils pour l’examen : Maîtriser la construction et l’exploitation des tableaux d’avancement, la relation de Henderson pour les tampons, et l’analyse graphique (détermination de pentes, interprétation de courbes exponentielles). En physique, bien connaître les formules de diffraction, les transitions énergétiques et la modélisation des circuits RC et RLC.