Bac S 2015 Centres étrangers Spécialité http://labolycee.org ...

Bac S 2015 Centres étrangers Spécialité
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EXERCICE III : DÉPOLLUTION DES EAUX (5 points)
Les métaux lourds tels que le cuivre, le cobalt ou le nickel peuvent se
retrouver dans les eaux usées. Leur présence est dangereuse pour l'homme ;
ils sont toxiques à faible concentration et s'accumulent dans l'organisme.
On cherche des procédés permettant de dépolluer les eaux en métaux lourds.
Une piste prometteuse utilise le chitosane, molécule synthétisée à partir
de la chitine elle-même extraite des carapaces de crustacés (crevette,
crabe, homard...). Le chitosane s'associe aux ions métalliques pour former
une nouvelle espèce chimique insoluble dans le milieu, que l'on isole par
filtration.
On souhaite tester, en laboratoire, les propriétés du chitosane sur trois
eaux polluées artificiellement respectivement au cuivre, au nickel et au
cobalt. Voici les étapes du protocole opératoire. Étape 1 : Préparation des trois solutions
Trois solutions aqueuses d'ions métalliques de volume V0 = 40,0 mL et de
concentration molaire C0 sont versées dans trois béchers :
- Solution S1 de sulfate de cuivre II (Cu2+ + SO42-) de couleur bleue
;
- Solution S2 de sulfate de nickel II (Ni2+ + SO42-) de couleur verte
;
- Solution S3 de sulfate de cobalt II (Co2+ + SO42-) de couleur rose. Étape 2 : Analyse spectrale des trois solutions
On mesure à l'aide d'un spectrophotomètre l'absorbance A0(1), A0(2) et
A0(3) des solutions S1, S2 et S3. Étape 3 : Solubilisation du chitosane
On ajoute une même masse m de chitosane solide dans les trois béchers.
On agite pendant trente minutes. Étape 4 : Filtration
On filtre les trois solutions et on récupère les filtrats d'aspect limpide. Étape 5 : Nouvelle analyse spectrale
On mesure l'absorbance A(1), A(2) et A(3) des filtrats dans la gamme de
longueurs d'onde
400 - 900 nm. L'étude est réalisée pour 40,0 mL de solution aqueuse à la même
concentration molaire C0 et différentes masses m de chitosane solide.
Les résultats obtenus sont exploités et conduisent aux tracés des graphes
représentant l'évolution du rapport A/A0 (exprimé en pourcentage) en
fonction de la masse de chitosane ajoutée.
[pic] D'après le Bup PC n°940, janvier 2012 Problème On dispose de 60 g de carapaces de crevettes. Cette masse de carapaces est-
elle suffisante pour ramener 40 mL de la solution S1 aux normes
environnementales françaises de pollution des eaux en cuivre ?
Si non, quelle est la masse minimale de carapaces de crevettes nécessaires
pour éliminer le cuivre de la solution ? Données : masses molaires M(Co) = 58,9 g.mol-1 ; M(Cu) = 63,5 g.mol-1 ;
M(Ni) = 58,7 g.mol-1 L'analyse des données ainsi que la démarche suivie seront évaluées et
nécessitent d'être correctement présentées. Les calculs numériques seront
menés à leur terme. Il est aussi nécessaire d'apporter un regard critique
sur le résultat.
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