Sujet de Sciences physiques – Série C – 2020

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BACCALAUREAT DE L’ENSEIGNEMENT GENERAL         SESSION 2020

c

Série   Code matière

: C   : 011

Epreuve de Durée Coefficient

: SCIENCES PHYSIQUES : 04 heures : 5

N.B :    – Machine à calculer non programmable autorisée

– Les cinq exercices et le problème sont obligatoires.

CHIMIE ORGANIQUE (3 points)

L’hydrolyse d’un est E, de masse molaire M= 116g.mol^-1, conduit à un acide carboxylique B et un alcool A à chaine carbonée ramifiée et optiquement actif. L’oxydation ménagée de l’alcool A donne un composé organique qui agit sur la liqueur de Fehling.

1. Déterminer la formule semi-développée de l’alcool A et celle de B. Donner les noms de A et B. (1pt)
2. a) Quelle est la formule semi-développée de l’ester E et son nom ?                                   (0,5pt)
3. Ecrire l’équation traduisant l’hydrolyse de l’ester E.                                                    (0,5pt)
4. Représenter en perspective les deux énantiomères de A.                                              (0,25pt)
5. Le rendement de l’hydrolyse est de 34 %. Déterminer la masse de l’alcool produit pour 5,8g

d’ester utilisé.                                                                                                                      (0,75pt)

On donne : M(C)= 12g.mol^-1, M(H) = 1g.mol^-1, M(O)=16g.mol^-1

CHIMIE GENERALE (3 points)

La température des liquides est de 25°C. Le pK_A du couple R–NH₃⁺/R–NH₂ est égale à 10,8

1. Une solution aqueuse d’amine R–NH₂ a un pH= 11. Calculer les concentrations molaires des

 différentes espèces chimiques (autre que l’eau) présentes dans la solution.                                        (1pt)

• On mélange un volume V_B de la solution d’amine de concentration molaire C_B= 10^-1 mol.l^-1

et un volume V_A d’une solution de chlorure d’ammonium (NH4⁺, Cl^–) de concentration molaire C_A telle que C_A= C_B

En admettant que [H₃O⁺] <<[OH^–] <<[Cl^–]

a) Montrer que :

[R-NH₂] = V_B

R-NH⁺₃]   V_A (1,5pts)

b) Calculer V_A t V_B sachant que le volume du mélange est égal à 70mL.                               (0,5pt)

PHYSIQUE NUCLEAIRE (2 points)

L’Uranium 238 est l’origine d’une famille radioactive. Les désintégrations successives s’accompagnent d’émission de particules α et de particules β^–. La durée de vie des noyaux intermédiaires est suffisament courte pour que l’on puisse négliger dans les produits.

On assimile l’ensemble à une réaction unique :

²³⁸U → ²⁰⁶Pb + x (⁴He )+ y (-⁰e)

^{92          82            2              -1}

1. Calculer les coefficiencts x et y.                                                                                          (0,5pt)
2. Un échantillon de minerai ne contient que No noyaux d’Uranium 238 à la date t= 0S

1/2

A la date t₁, l’échantillon contient 1g d’Uranium 238 (922U) Et 10mg de Plomb 206 (822Pb).

38 06

La période radioactive de l’Uranium 238 est T=4,5.10⁹ années. Calculer :

1. Le nombre moyen de noyaux N_o d’Uranium 238 dans l’échantillon initial.                       (0,5pt)
2. L’activité Ao de cet échatillon.                                                                                           (0,5pt)
3. La date t₁                                                                                                                                                                       (0,5pt)

On donne :      M(922U)= 238g.mol^-1 ; M (822Pb)=206g.mol^-1

38 06

Nombre d’Avogadro : N_A=6.1023mol^-1

1an= 365jours

OPTIQUE GEOMETRIQUE (2 points)

On dispose 2 lentilles minces : une lentille L₁ de distance focale f₁’= 6cm, de centre optique O₁ et une lentille L₂ de distance focale f₂’ de centre optique O₂. Les axes optiques des deux lentilles sont confondus.

1. Le système accolé, formé par les deux lentilles (L₁, L₂) de centre optique O, donne d’un objet réel AB une image réelle renversée A₁B₁ de même grandeur que AB. La distance entre l’objet et l’image est égale à 48cm.Calculer :
2. La vergence C du système accolé.                                                                                 (0,5pt)
3. La distance focale f₂’ de la lentille L₂.                                                                           (0,5pt)
4. Les deux lentilles sont maintenant disposées de façon que leurs centres optiques soient distants de 21cm sur un même axe principal. On place l’objet AB, de 2 cm de hauteur, à 12 cm devant L₁.

Construire l’image A’B’ de cet objet à travers le système de deux lentilles.                                  (1pt)

Echelles :        –    1cm représente 3cm sur l’axe optique.

• L’objet est représenté en vraie grandeur

 ELECTROMAGNETISME (4 points)

Les deux parties A et B sont indépendantes.

PARTIE A (2 points)

Deux ions ¹⁰⁷Ag⁺ et ^c de masse respectives m1 et m2 sont accélérés, dans le vide, par une tension positive U_PN= V_P-V_N=6.10⁴V entre deux électrodes (P) et (N) parallèles verticales. Les deux électrodes sont distantes de d =10cm. On néglige le poids des particules devant les forces électrostatique et magnétique.