Les sujets du bac 2012 : Liban

Après Pondichéry et Amérique du Nord, continuons l’exploration des sujets tombés dans cette session 2012 avec le Liban (voir le sujet complet sur labolycee.org). Il ne s’agit pas de donner ici une correction (vous la trouverez facilement sur labolycee.org) mais un commentaire du sujet avec quelques petits coups de pouce pour résoudre les questions les plus difficiles.

Un premier exercice très complet qui aborde quasiment tous les chapitres de chimie : estérification, équilibre chimique et cinétique. On commence en douceur avec des questions qui permettent de voir si le candidat sait faire un peu de chimie organique, on continue tranquillou sur le montage de chauffage à reflux jusqu’à ce qu’on arrive aux questions sur le quotient de réaction qui ne sont pas bien méchantes. Attention néanmoins à la question 3.1.2. qui a pu en dérouter certains : il faut donner le sens d’évolution du système chimique sans avoir calculer la valeur de Qr,i mais en fait, c’est très simple. Comme on n’a pas introduit de produit dans le ballon, le quotient de réaction initial est nul et le système évolue dans le sens direct. A la question 3.2.1, attention de bien remarquer que les quantités de matière initiales sont à 0,12 mol. Par conséquent, le Qr,i=K s’écrit : xeq²/(0,12-xep)²=4 ce qui donne 0.080 mol.

Les questions qui suivent sur le suivi cinétique sont très classiques et c’est seulement la question 5 qui a pu éventuellement lever quelques interrogations :

Pour améliorer le rendement de cette synthèse, deux propositions sont avancées :
a- Augmenter la température
b- Eliminer du mélange réactionnel par une distillation fractionnée l’espèce chimique dont la température d’ébullition est la plus faible.

La proposition (a) est fausse à priori car la température ne modifie par l’équilibre mais permet simplement de diminuer le temps pour l’atteindre. Un coup d’oeil rapide aux données du tableau de début de sujet pourrait nous amener à rejeter également la proposition (b) mais ce serait une erreur : l’eau n’y figure pas (elle est évoquée juste en dessous du tableau), or, sa température d’ébullition de 100 °C la place en-dessous des autres. Par conséquent, une distillation fractionnée éliminerait l’eau qui est un produit et augmenterait donc le rendement.

L’exercice 2 porte sur la chute d’une bille dans un fluide visqueux. Le dispositif décrit est un peu compliqué mais en prenant les choses calmement on arrive à écrire l’équilibre des forces (mL.g=rho_eau(VA1+VB).g)
ce qui permet de conclure que mL=rho_eau.(VA1+VB) qui donne l’expression demandée à la question 1.1.3. Le mise en mouvement du Ludion s’explique par le fait que la pression augmentant, le volume VA1 diminue et donc l’équilibre est rompu : la poussée d’Archimède ne compense plus le poids et le ludion tombe vers le bas. L’obtention de l’équation du mouvement de la question 2.2. est classique (voir les compétences exigibles de cette partie) et ce qui m’a surprit c’est le peu d’information donné pour la méthode d’Euler. Il est vrai que les candidats sont censés connaître cette méthode et qu’elle est faite aussi bien en math qu’en physique, mais on sait combien il est difficile pour vous de l’appliquer et les sujets donnent bien souvent toutes les formules pour répondre aux questions. Ici, il fallait s’en sortir tout seul. Voyons comment.

Le sujet donne l’équation différentielle dv/dt + A.v = B avec les valeurs de A et B. Il est demandé de calculer a4 et v5. La première valeur se déduit de l’équation différentielle donnée. En effet, a=dv/dt par conséquent a4+A.v4=B d’où la valeur de a4=B-A.v4=0.1m/s².

Pour v5, il faut utiliser l’approximation d’euler : v(t+?t)=v(t)+dv/dt.?t qui ici se traduit par v5=v4+a4.?t.

L’exercice 3 est le premier de cette session 2012 à traiter de l’électricité. Il ne présente pas de difficultés majeures jusqu’à la question 2.3 : on dirait que les questions sont directement tirées des compétences exigibles RC. La question 2.4 a pu paraître un peu déroutante puisqu’elle ne fait pas appel à des connaissances du cours mais une simple exploitation du texte. En effet, il est dit que le condensateur perd 8 mJ par heure. Comme il a emmagasiné 6,5 J (1/2.C.U0²), au bout de 6,5/0,008 heures le condensateur sera déchargé. La troisième partie de cet exercice avec la diode ne fait pas appel au cours à proprement parlé mais demande au candidat d’exploiter le texte.

Pour conclure, ce sujet m’a paru « dans les normes », sans grande surprise. Il fournit un bon entraînement dans ces périodes de révisions pour les métropolitains, particulièrement pour la méthode d’euler.

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