Epreuve Physique-Chimie -BAC D- session-2019

Burkina Faso — Série D — Épreuve du Baccalauréat Sujet de BAC — Session 2019 Chimie (8 pts) & Physique (12 pts) Coefficient : 5 — Durée : 4 heures Sommaire Chimie — Exercice 1 (4 pts) Chimie — Exercice 2 (4 pts) Physique — Exercice 1 (4 pts) Physique — Exercice 2 (4 pts) Physique — Exercice 3 (4 pts) Chimie — Exercice 1 (4 pts) Une bouteille commerciale d'acide méthanoïque porte les renseignements suivants : densité $d = 1,2$ ; pourcentage d'acide pur $98\%$ ; masse molaire $M = 46\,\text{g/mol}$. Dans une fiole d'un litre (1 L) on verse $11,5\,\text{cm}^3$ de cette solution et on complète avec de l'eau distillée jusqu'au trait de jauge. On obtient une solution $S_1$. Calculer la concentration $C_0$ de la solution commerciale. Calculer la concentration molaire $C_1$ de $S_1$. Quel volume d'eau distillée faut-il ajouter à $20\,\text{mL}$ de $S_1$ pour obtenir une solution $S_2$ de concentration $C_2 = 10^{-2}\,\text{mol/L}$ ? À partir de $S_2$, on prépare une solution $S_3$ d'acide méthanoïque de $\text{pH} = 2,9$. Le $\text{p}K_a$ du couple $\mathrm{HCOOH}/\mathrm{HCOO^-}$ est $3,8$. Écrire l'équation bilan de la réaction entre l'acide méthanoïque et l'eau. Calculer la concentration $C_3$ de la solution $S_3$. On ajoute à la solution $S_3$ une solution $S$ d'hydroxyde de sodium de concentration $C = 10^{-2}\,\text{mol/L}$. Écrire l'équation bilan de la réaction qui a eu lieu. Calculer les volumes $V_1$ et $V_2$ respectivement de la solution $S_3$ et de la solution $S$ à mélanger pour obtenir une solution de $\text{pH} = 3,8$ et de volume $V = 40\,\text{cm}^3$. Quelles sont les propriétés de la solution obtenue à la question 3.b) ? ↑ Retour au sommaire Chimie — Exercice 2 (4 pts) La densité de vapeur d'un corps oxygéné $C$ est $d = 2,48$. Le corps $C$ donne un précipité jaune avec la 2,4-DNPH et réduit une solution de permanganate de potassium acidifiée en donnant un corps $D$. Donner les fonctions chimiques de $C$ et $D$. Calculer la masse molaire de $C$ et donner sa formule brute. Donner les formules semi-développées et noms possibles de $C$. Le corps $D$ réagit avec le chlorure de thionyle pour donner $D'$. Donner la fonction chimique de $D'$. Un composé organique oxygéné $A$ a trois atomes de carbone. Oxydé, il donne un corps $B$ ; $B$ réagit avec la 2,4-DNPH, mais sans action avec le réactif de Tollens. Donner la fonction chimique de $B$ et la nature de $A$. Donner la formule semi-développée et le nom des corps $A$ et $B$. Le corps $D'$ réagit sur $A$ pour donner $E$. Donner le nom et les caractéristiques de cette réaction. Donner les formules semi-développées et les noms de $C$, $D$, $D'$ et $E$, sachant que $C$ est ramifié. ↑ Retour au sommaire Physique — Exercice 1 (4 pts) Un ressort à spires non jointives de constante de raideur $k = 25\,\text{N/m}$ dont l'axe a une direction constante, est fixé en un point $B$ par l'une de ses extrémités. À l'autre extrémité est accroché un solide $(S)$ de masse $m = 250\,\text{g}$. Le solide $(S)$ se déplace sans frottements sur le plan horizontal pris comme origine des énergies potentielles de pesanteur. Schéma du ressort et du solide $(S)$ à l'équilibre. À l'équilibre, le centre d'inertie du solide $G$ occupe la position $x = 0$. On comprime le ressort en déplaçant le solide $(S)$. Le centre d'inertie occupe alors la position $x_0 = -14\,\text{cm}$. À $t = 0$, pris comme origine des dates, on lâche le solide $(S)$ sans vitesse initiale. Faire l'inventaire des forces extérieures qui s'exercent sur le solide $(S)$ et les représenter. Établir l'équation différentielle du mouvement en utilisant le théorème du centre d'inertie. Déterminer : L'énergie mécanique du système {solide + ressort}. En utilisant le principe de conservation de l'énergie mécanique, déterminer la valeur de l'énergie cinétique et la vitesse lors de son premier passage par la position d'équilibre. La date $t_1$ correspondant au premier passage par la position d'équilibre. ↑ Retour au sommaire Physique — Exercice 2 (4 pts) Un circuit électrique alimenté par une source de tension sinusoïdale $u(t)$ de valeur efficace $U = 100\,\text{V}$ et de pulsation $\omega = 314\,\text{rad/s}$ comprend en série un conducteur ohmique de résistance $R = 30\,\Omega$, un condensateur de capacité $C = 20\,\mu\text{F}$ et une bobine inductive de coefficient d'auto-induction $L = 0,3\,\text{H}$ et de résistance interne $r = 10\,\Omega$. Le circuit est-il capacitif ou inductif ? Justifier. Représenter l'allure du diagramme de Fresnel correspondant sur lequel on fera apparaître la phase $\varphi$ de la tension $u$ en prenant celle de l'intensité $i$ comme origine des phases. La tension étant maintenue constante, on fait varier la fréquence et on note les valeurs correspondantes de $I$. On constate que l'intensité du courant est maximale ($I_0$) pour une fréquence $N_0$. Quel est le phénomène ainsi mis en évidence ? Calculer alors l'impédance $Z$ du circuit. Calculer la valeur de l'intensité ($I_0$) et de la fréquence $N_0$. ↑ Retour au sommaire Physique — Exercice 3 (4 pts) On utilise en curiethérapie le césium ($\mathrm{Cs}$) 137 dans le traitement in situ du cancer du col de l'utérus. Le traitement consiste à soumettre une patiente à un échantillon de césium 137 ($^{137}_{55}\mathrm{Cs}$) pendant quelques jours. La constante radioactive de ce noyau est $\lambda = 7,3 \times 10^{-10}\,\text{s}^{-1}$. L'activité $A_0$ d'un échantillon de cet isotope est $3 \times 10^{-5}\,\text{Bq}$. Le césium 137 est un émetteur $\beta^-$ et $\gamma$. Écrire l'équation de désintégration du césium 137 en précisant les règles de conservation utilisées. Données : $^{54}_{54}\mathrm{Xe}$ et $^{56}_{56}\mathrm{Ba}$. Donner la définition du temps de demi-vie. Donner l'expression de l'activité $A(t)$ à un instant $t$ en fonction de $A_0$, du temps $t$ et de la constante $\lambda$. Écrire l'expression entre la constante radioactive $\lambda$ et le temps de demi-vie. Calculer $T$. Construire l'allure de la courbe donnant l'activité $A(t)$ en fonction du temps tout en précisant les points particuliers. Comment évolue l'activité durant le traitement ? ↑ Retour au sommaire Sujet de BAC — Session 2019 — Série D — Burkina Faso — Coefficient 5 — Durée 4 heures