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BACCALAURÉAT BLANC – SESSION 2013 – PHYSIQUE-CHIMIE – Série S – NON SPECIALISTE DURÉE DE L’ÉPREUVE : 3 h 30 – COEFFICIENT : 6

L’usage des calculatrices est autorisé. Le futur candidat doit traiter les trois exercices qui sont indépendants les uns des autres.

EXERCICE 1 : CHIMIE (9,5 POINTS)

PARTIE A : CARACTERISATION D’UN PRODUIT (5 POINTS)

QUESTIONS :

1.A.1. Quel est le groupe caractéristique de la molécule A ? A quelle famille appartient-elle ?

1.A.2. Exploiter le chromatogramme [doc.1] : la purification proposée par l’élève se justifie-t-elle ?

1.A.3. Analyser le spectre IR [doc.2] : la purification a-t-elle été a priori efficace ? Justifier.

1.A.4. Représenter la formule développée de la molécule A puis repérer, en les entourant, les 4 ensembles d’atomes

d’hydrogène correspondant à des protons équivalents. On ne considèrera que les atomes d’hydrogène portés par

des atomes de carbone ne faisant pas partie du cycle aromatique. Pour plus de commodité, numéroter ces 4

ensembles.

1.A.5. En exploitant les paliers d’intégration, la multiplicité ainsi que le déplacement chimique, montrer que le

spectre RMN est bien en accord avec l’espèce préparée par le binôme. Pour cela, associer, en justifiant, chacun des 5

signaux aux différents ensembles d’atomes d’hydrogène correspondant à des protons équivalents.

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PARTIE B : COMPRIME DE VIATMINE C (4,5 POINTS)

QUESTIONS :

1.B.1. Ecrire l’équation de Brønsted du couple acide ascorbique/ion ascorbate et montrer que l’on peut déduire des

documents que son pKa vaut 4,1.

1.B.2. Calculer la quantité ncomprimé(C6H8O6) d’acide ascorbique présent dans le comprimé puis la concentration

molaire [C6H8O6] de la solution S en acide ascorbique sachant qu’elle contient autant d’acide ascorbique que le

comprimé.

1.B.3. Calculer la quantité ncomprimé(Na C6H7O6) d’ascorbate de sodium présent dans le comprimé à partir de sa masse,

puis la concentration molaire [C6H7O6-] de la solution S en ion ascorbate sachant qu’elle contient autant d’ion

ascorbate que le comprimé contient d’ascorbate de sodium.

1.B.4. Calculer la valeur théorique du pH de la solution S à partir des valeurs de pKa et de concentrations

précédemment obtenues. Cette valeur est-elle cohérente avec la valeur mesurée ?

1.B.5. a) Construire le diagramme de prédominance du couple acide ascorbique/ion ascorbate.

b) Le pH de l’estomac est d’environ 1,5. Quelle est la forme prédominante de ce couple dans l’estomac ?

c) Justifier qu’il soit indiqué que le comprimé de vitamine C soit dosé à 500 mg alors qu’il contient 250 mg de

vitamine C et 285 mg d’ascorbate de sodium.

1.B.6. En se basant sur le résultat des expériences du document 4, indiquer, en justifiant, quelle propriété est celle

de la solution S.

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EXERCICE 2 : PHYSIQUE – SATELLITES NATURELS – IRIS ET DYSNOMIA (6,5 POINTS)

QUESTIONS :

2. 1.a) Enoncer les trois lois de Képler pour une planète du système solaire.

2. 1.b) Que vaut la période de révolution d’Eris par rapport au Soleil ? La comparer à celle de Pluton. En utilisant la

troisième loi de Képler (sans calcul), en déduire si l’orbite d’Eris se situe au-delà ou en-deçà de celle de Pluton par

rapport au Soleil.

2.2.a) Définir le référentiel permettant d’être considéré comme étant galiléen dans le cadre de l’étude du

mouvement de Dysnomia, supposée ponctuelle, autour d’Eris.

2.2.b) Faire un schéma faisant apparaître Eris, Dysnomia et son orbite, la force exercée par Eris sur Dysnomia et le

repère de Frénet associé à Dysnomia.

2.2.c) Etablir dans ce précédent référentiel, l’expression du vecteur accélération de Dysnomia en fonction des

paramètres de l’énoncé (en appliquant la deuxième loi de Newton). On considérera que Dysnomia est soumise

uniquement à l’attraction d’Eris.

2.2.d) Montrer que le mouvement circulaire de Dysnomia dans ce même référentiel, est uniforme, et obtenir

l’expression de sa vitesse vD.

2.2.e) En déduire que la période de révolution TD de Dysnomia a pour expression : E

DD

GM

RT

3

2

2.2.f) Montrer que l’on retrouve la troisième loi de Képler.

2.3.a) Déduire de l’expression de TD celle de la masse ME d’Eris en fonction de RD et de TD.

2.3.b) Calculer sa valeur.

2.3.c) En évaluant le rapport (ME / MP), expliquer pourquoi la découverte d’Eris a remis en cause le statut de planète

de Pluton.

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EXERCICE 3 : PHYSIQUE – RELATIVITE – UNE VILLE ETRANGE (4 POINTS)

QUESTIONS :

3.1. Estimer, en seconde, les durées de la course à vélo :

3.1.a) Δt0 mesurée par la montre de M. Tompkins ;

3.1.b) Δt mesurée par l’horloge de la poste.

3.2. Quel est le référentiel propre ? Quelle est, de ces deux durées, la durée propre ? La durée mesurée ?

3.3.a) En déduire la vitesse du vélo de M.Tompkins en m.s-1 et en km.h-1.

3.3.b) En fait, le vélo roulait à 25 km.h-1. Sachant que cette vitesse et les durées Δt0 et Δt ne font pas de doute,

déterminer la grandeur physique qui n’a pas sa valeur habituelle dans la ville étrange imaginée par l’auteur ? Quelle

est sa valeur dans cette étrange ville ?

3.3.c) Pourquoi la ville étrange, pouvant être considérée comme un référentiel galiléen, est-elle nécessairement une

fiction irréelle ?