Sujet 3 - Physique et Chimie - Académie d'Amiens

BACCALAURéAT TECHNOLOGIQUE
SESSION Février 2010 SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE LA SANTE ET DU SOCIAL -------------------- éPREUVE de SCIENCES PHYSIQUES Durée : 2h Coefficient 3 La clarté des raisonnements et la qualité de la rédaction interviendront
pour une part importante dans l'appréciation des copies. L'usage des instruments de calcul n'est pas autorisé. Le sujet comporte 6 pages. La page 6 est à rendre avec la copie. Repère de l'épreuve : JU10STPC2 -A- CHIMIE
(13 points)
Exercice 1 : Les savons : (6,5 points) Selon un texte issu d'une brochure de vulgarisation éditée par une société
industrielle, qui fabrique des corps gras : Les lipides naturels forment la phase grasse de la margarine et sont
constitués essentiellement par des triglycérides. C'est la nature et les
proportions des acides gras dont ils sont issus qui confèrent aux corps
gras leurs propriétés physico-chimiques et leur valeur biologique. Les graisses et huiles usuelles renferment en général des acides gras à
chaîne non ramifiée, dits normaux. On les distingue en acides gras saturés
et insaturés. Le point de fusion des acides gras augmente avec la longueur
de la chaîne, c'est-à-dire qu'à température ambiante, les plus petits sont
liquides, les autres étant encore solides. Les acides gras saturés les plus courants sont l'acide palmitique (16
atomes de carbone) et l'acide stéarique (18 atomes de carbone). Les acides
gras insaturés sont en général de configuration Z et les deux plus courants
sont l'acide oléique et l'acide linoléique.
1. Généralités
1. Définir les termes acide gras et triglycéride.
2. La formule développée de l'acide linoléique est
[pic]
Expliquer en quoi il s'agit bien d'un acide gras insaturé.
3. Sachant que l'acide stéarique est un acide gras saturé possédant au
total 18 atomes de carbone, déterminer sa formule puis en déduire la
formule du triglycéride correspondant.
2. Fabrication d'un savon
Pour préparer un savon, on fait réagir de la soude, de formule (Na+ + HO-
) sur de la linoléine, de formule semi-développée
C17H31 - COO - CH2
|
C17H31 - COO - CH
|
C17H31 - COO - CH2
1. Donner la formule générale d'un savon.
2. Ecrire l'équation de la réaction entre la linoléine et la soude.
3. Préciser le nom des produits obtenus.
4. Comment appelle-t-on cette réaction ? Quelles sont les
caractéristiques de cette réaction ?
5. S'agit-il d'un savon dur ou d'un savon mou ? Pourquoi ? 3. Mode d'action du savon
Les ions carboxylate peuvent se représenter ainsi : Le disque noir représente la partie hydrophile et le segment la partie
hydrophobe. 1. Définir les termes hydrophile et hydrophobe.
2. Certains de ces ions se retrouvent à la surface de l'eau. Parmi les
schémas suivants, choisir le schéma correct en justifiant la
réponse.
Exercice 2 : L'acide succinique : (6,5 points) L'acide succinique est un diacide, de formule chimique HOOC - CH2 - CH2 -
COOH. Il a été d'abord extrait du succin, de l'ambre jaune. Cette molécule
est aujourd'hui considérée comme un « produit vert », car il peut être
obtenu par fermentation du glucose en milieu bactériologique. Il intervient
dans le cycle de Krebs (respiration des mitochondries) sous la forme d'ions
succinates, mais possède également de nombreuses applications
commerciales : additifs dans certains médicaments, additifs dans les
liquides antigels, synthèses de polyesters, additif alimentaire E363... 1. origine de l'acidité 1. Donner la définition, selon Brönsted, d'un acide.
2. Recopier la formule semi-développée de l'acide succinique, puis
entourer et nommer la (les) fonction(s) organique(s) présente(s).
3. En déduire l'origine de cette acidité.
Remarque :
Pour les questions suivantes, on pourra utiliser les formules semi-
développées ou les formules brutes de l'acide succinique (C4H6O4) et
de ses dérivés. 2. étude des couples de l'acide succinique
1. Ecrire l'équation de la réaction de l'acide succinique avec l'eau,
puis en déduire le couple acido-basique mis en jeu.
2. L'ion C4H5O4- créé précédemment est une espèce acido-basique
amphotère. Il peut donc à nouveau réagir avec l'eau. Ecrire
l'équation de cette seconde réaction, puis en déduire le second
couple acido-basique. 3. étude d'une solution initiale d'acide succinique
On prépare un volume V = 1000,0 mL de solution S1 d'acide succinique à
une concentration molaire C à partir d'une masse d'acide succinique pur m
= 11,8g. On mesure le pH de la solution obtenue. On obtient pH = 2. 1. Montrer que la masse molaire de l'acide succinique est M = 118
g.mol-1.
2. Déterminer la quantité de matière utilisée dans la préparation de
S1.
3. En déduire la valeur de la concentration molaire C.
4. Calculer la concentration en ions oxonium de la solution.
5. Justifier le fait que ce diacide est faible.
4. étude de la dilution
En diluant dix fois la solution S1, on prépare une solution S2. Un
échantillon de S2 est donné à trois élèves (Sandrine, Olivier et Xavier)
qui en mesurent le pH. Sandrine trouve 0,8 ; Olivier trouve 2,6 et Xavier
trouve 7,1.
1. Par quelle méthode les élèves ont-ils mesuré leur valeur
d'acidité ?
2. Qui a la bonne valeur ? Pourquoi ? Données :
Masse molaire : MH = 1 g.mol-1 ; MC = 12 g.mol-1 ; MO = 16 g.mol-1. -B- PHYSIQUE
(7 points)
Exercice 3 : les déchets radioactifs : (7 points) Les déchets radioactifs provenant du combustible des centrales nucléaires
contiennent de nombreuses substances radioactives. Le tableau suivant
indique les caractéristiques de deux nucléides pouvant être présents parmi
ces déchets : le césium 135 et le plutonium 241. |Nucléides |[pic] |[pic] |
|Type de |(- |(- |
|radioactivité | | |
1. étude des nucléides
1.1 Déterminer la composition d'un noyau de césium 135.
2. Les nucléides césium 135 et plutonium 241 sont-ils isotopes ?
Justifier votre réponse. 1.3 Quelle est la particule émise au cours d'une désintégration de
type (- ?
Quelle est sa notation symbolique ? 2. désintégration radioactive
2.1 Rappeler les lois de conservation utilisées pour écrire les
équations de désintégration.
2.2 Recopier, puis compléter l'équation de la désintégration nucléaire
suivante :
[pic] Y + ......... + ......... 2.3 Identifier Y parmi les symboles des nucléides suivants (justifier
la réponse) :
[pic] [pic] [pic]
NOM : classe :
3. décroissance radioactive
1. Donner la définition de la période T ou demi-vie d'un nucléide
radioactif. 2. À partir du graphique ci-dessous, montrer que la valeur de la
période T ou demi-vie du plutonium 241 est bien T = 14 ans. (à
rendre avec la copie) [pic]
3. Au bout de combien de temps le plutonium 241 sera-t-il considéré
comme inactif ?
4. effets sur l'environnement
1. Citer deux conséquences biologiques d'une exposition intensive au
rayonnement radioactif. 2. Quelle grandeur est utilisée pour quantifier la quantité de
radiations reçues ? 3. Pour être stockés, les déchets radioactifs sont placés dans des
containers en métaux. Parmi les métaux proposés ci-dessous, lequel
vous paraît le mieux adapté ? Pourquoi ? Pb (Z=82) Fe (Z=26) Al (Z=13) -----------------------
Air Eau 1 Air Eau 2 [pic][pic]