Corrigé bac physique Nouvelle Calédonie 2018 - Dioxyde de carbone

Révision bac 2019 avec ce corrigé de bac de physique Nouvelle Calédonie 2018 proposé par ta E-prof de soutien scolaire en ligne.

Karine, e-prof de sciences physiques vous propose cette fois-ci un corrigé de l’exercice 3 de chimie de l’épreuve au Bac S en nouvelle Calédonie (novembre 2018). Cet exercice de soutien scolaire en ligne ne concerne que les candidats n’ayant pas suivi l’enseignement de spécialité.

Énoncé de ce sujet de bac physique 2018

Exercice 3 : contrôle du dioxyde de carbone dans l’eau d’un aquarium :

On sait que que pour tout couple acide/base AH / A –  on a :

d’où

si [ A– ] = [ AH ], le pH est égal au pKa car log 1 = 0

Corrigé de ce sujet de bac

Compte tenu de l’échelle de pH avec les domaines de prédominances, on constate que plus l’eau contient du dioxyde de carbone, plus l’eau est acide, c’est à dire que son pH diminue.

Au début du dosage, le pH de la solution est égal à 7,4. Celui-ci correspond à l’eau de l’aquarium car mesuré initialement sans ajout d’acide chlorhydrique.

D’après l’échelle de pH avec les domaines de prédominantes vu dans la question 1.2, on en déduit que l’espèce prédominante dans l’eau de l’aquarium est la forme HCO3– à pH = 7,4

A l’équivalence, le pH est égal à 4,5 (voir exploitation du graphique ci-dessous) :

D’après l’échelle de pH avec les domaines de prédominantes vu dans la question 1.2, on en déduit que l’espèce prédominante dans la solution à l’équivalence du titrage est cette fois-ci la forme CO2, H2O.

HCO3–   + H3O+   + Cl–   ===    CO2   + 2 H2O   + Cl–A l’équivalence, n(HCO3–) = n( H3O+)

[HCO3–] x Veau = [H3O+] x Veq

d’où                   [HCO3–]  = [H3O+] x Veq / Veau

[HCO3–]  = 5.10-2 x 7,2 / 100,0 = 3,6.10-3 mol/L

D’après la question 2.2, le pH de l’eau de l’aquarium est égal à 7,4

[CO2, H2O] = [HCO3–] x 10 (pKA1 – pH) = 3,6.10-3 x 10(6,4 – 7,4) = 3,6.10-3 x 10-1 = 3,6.10-4mol/L

On sait que la relation qui relie la concentration molaire [… ] à la concentration massique Cm est [ … ] = Cm / M où M est la masse molaire de l’élément étudié.

d’où Cm = [ … ] x M

on considère que  [CO2, H2O] =  [CO2 dissous]

Cm = [CO2 dissous] x M(CO2) = 3,6.10-4 x 44 = 0,016 g/L = 16 mg/L

Dans les données de l’exercice, ce tableau est fourni :

L’eau de l’aquarium a un pH égal à 7,4 (voir question 2.2), les conditions sont optimales si la concentration massique en CO2 est comprise entre 11 et 23 mg/L. Avec une concentration massique en CO2 de 16 g/l, les plantes et les poissons sont bien dans les conditions optimales.

Ainsi s’achève l’étude de l’exercice 3 pour les bacheliers S non spécialistes.