Sujets du Bac Physique-Chimie 2021
Sujets du Bac de Physique-Chimie 2021 : Métropole Candidat libre 1 et Métropole Candidat libre 2. Avec le corrigé de chaque exercice.
Métropole Candidat libre 1 (2021)
Thèmes du sujet : Titrages : suivis colorimétrique, pH-métrique, conductimétrique et exploitation des mesures · Stratégies en synthèse organique : rendement, optimisation et synthèses écoresponsables · Deuxième loi de Newton et mouvements dans un champ uniforme · Mouvement dans un champ de gravitation : satellites, planètes et lois de Kepler
- Exercice 1 - Parties 1 et 2 : Décollage et mise e… · Mouvement dans un champ de gravitation : satellites, planètes et lois de Kepler
Exercice 1 (Parties 1 et 2) : Étude du décollage de la fusée Saturn V de la mission Apollo 11, calcul de la durée passée en orbite terrestre, énergies cinétique, mécanique et bilan énergétique pour… - Exercice 1 - Partie 3 : Saut de John Young · Deuxième loi de Newton et mouvements dans un champ uniforme
Questions 3.1 à 3.3 : Modélisation du saut vertical de John Young sur la Lune en chute libre, calcul de l'accélération de pesanteur lunaire et comparaison avec la Terre. - Exercice A - Synthèse de Cannizzaro · Stratégies en synthèse organique : rendement, optimisation et synthèses écoresponsables
Exercice A - Synthèse de Cannizzaro : modélisation par dismutation du benzaldéhyde, justification des conditions expérimentales d'optimisation, schéma de l'extraction liquide-liquide, justifications… - Exercice B - Degré d'hydratation du chlorure de m… · Titrages : suivis colorimétrique, pH-métrique, conductimétrique et exploitation des mesures
Détermination du degré d'hydratation du chlorure de magnésium d'un sachet de pharmacie par titrage conductimétrique des ions chlorure par le nitrate d'argent. - Exercice C - Le pomelo · Titrages : suivis colorimétrique, pH-métrique, conductimétrique et exploitation des mesures
Étude du jus de pomelo : 1) détermination graphique du pH du jus frais et filtré à partir d'une courbe de titrage pH-métrique, schéma du montage, choix d'un indicateur coloré, calcul de l'acidité…
Métropole Candidat libre 2 (2021)
Thèmes du sujet : Identification d'espèces : spectroscopies IR et UV-visible, extraction et chromatographie · Cinétique chimique : suivi temporel, vitesses volumiques, facteurs cinétiques et loi d'ordre 1 · Force des acides et des bases : KA, Ke, diagrammes et solutions tampon · Structures et familles de composés organiques, polymères · Stratégies en synthèse organique : rendement, optimisation et synthèses écoresponsables · Deuxième loi de Newton et mouvements dans un champ uniforme · Diffraction et interférences · Former des images : lunette astronomique et lentilles minces · Dynamique d'un système électrique : condensateur et circuit RC
- Exercice 1 - Structures et polymères · Structures et familles de composés organiques, polymères
1.2. Représenter la formule topologique de l'acide méthacrylique et entourer les groupes caractéristiques. 3.1. Représenter le motif du polymère (PMMA). - Exercice 1 - Force des acides et des bases · Force des acides et des bases : KA, Ke, diagrammes et solutions tampon
1.1. Précautions opératoires pour manipuler l'acide méthacrylique. 1.3. Justifier que l'acide méthacrylique est un acide de Brönsted et donner le couple acide-base. 1.4. Équation de la réaction de HA… - Exercice 1 - Stratégies en synthèse organique · Stratégies en synthèse organique : rendement, optimisation et synthèses écoresponsables
Synthèse du monomère méthacrylate de méthyle (MMA) à partir de l'acide méthacrylique et du méthanol (questions 2.1 à 2.7) : montage à reflux, équation de réaction d'estérification, positions et… - Exercice 1 - Spectroscopie infrarouge · Identification d'espèces : spectroscopies IR et UV-visible, extraction et chromatographie
Justifier que l'on puisse suivre la transformation de polymérisation du MMA en PMMA par spectroscopie infrarouge, en exploitant les données des bandes d'absorption et les spectres IR fournis. - Exercice 1 - Cinétique chimique · Cinétique chimique : suivi temporel, vitesses volumiques, facteurs cinétiques et loi d'ordre 1
3.3. Déterminer le temps de demi-réaction t1/2 de la polymérisation du MMA à l'aide de la figure 3. Commenter. 3.4. À l'aide de la figure 3, estimer en explicitant la méthode, la valeur de la vitesse… - Exercice A - Saut à l'élastique · Deuxième loi de Newton et mouvements dans un champ uniforme
Étude de la chute libre lors d'un saut à l'élastique : déterminer le vecteur accélération, établir l'équation horaire z(t), vérifier la cohérence avec une modélisation expérimentale, calculer la date… - Exercice B - Mesure optique de l'épaisseur · Former des images : lunette astronomique et lentilles minces
Construire sur l'annexe l'image intermédiaire A1B1 puis l'image définitive A2B2 du microscope ; donner les caractéristiques de A2B2 ; indiquer où doit se former A1B1 pour observer sans accommoder ;… - Exercice B - Mesure capacitive de l'épaisseur · Dynamique d'un système électrique : condensateur et circuit RC
Exercice B - Mesures d'épaisseur (Partie 2) : Établir l'équation différentielle du circuit RC en charge, déterminer les constantes de la solution A, B et tau, lire graphiquement B et tau, en déduire… - Exercice C - Étude d'un film de savon · Diffraction et interférences
Exercice sur l'étude des interférences lumineuses par réflexion sur un film de savon : comprendre les franges d'interférences, établir et appliquer la condition d'interférences…
Métropole France 1 (2021)
Thèmes du sujet : Transformations acide-base : couples, réactions et pH · Analyse quantitative par méthodes physiques : absorbance, conductivité, étalonnage · Identification d'espèces : spectroscopies IR et UV-visible, extraction et chromatographie · Titrages : suivis colorimétrique, pH-métrique, conductimétrique et exploitation des mesures · Sens d'évolution spontanée, équilibre chimique et piles · Force des acides et des bases : KA, Ke, diagrammes et solutions tampon · Structures et familles de composés organiques, polymères · Stratégies en synthèse organique : rendement, optimisation et synthèses écoresponsables · Deuxième loi de Newton et mouvements dans un champ uniforme
- Exercice 1 - Le jeu du cornhole · Deuxième loi de Newton et mouvements dans un champ uniforme
Étude énergétique et cinématique du lancer d'un sac de cornhole : identifier les grandeurs calculées en python, attribuer les énergies aux courbes, expliquer la non-conservation de l'énergie… - Exercice A - Transformations acide-base · Transformations acide-base : couples, réactions et pH
Justifier le caractère amphotère de la forme n°1 de la cyanidine (1.1), représenter le schéma de Lewis de l'ion lactate (2.1) et justifier l'acidification du lait par la fermentation lactique (2.2). - Exercice A - Force des acides et des bases · Force des acides et des bases : KA, Ke, diagrammes et solutions tampon
Questions 1.2, 2.3.1, 2.3.2 et 2.4 : diagramme de prédominance de l'indicateur coloré, réaction de l'acide lactique avec l'eau et choix de l'indicateur pour le titrage. - Exercice A - Titrage d'un lait fermenté · Titrages : suivis colorimétrique, pH-métrique, conductimétrique et exploitation des mesures
Question 2.5 : En détaillant le raisonnement, déterminer si l'acidité Dornic du lait fermenté testé permet la fabrication d'un yaourt. - Exercice B - Structures et familles de composés o… · Structures et familles de composés organiques, polymères
Écrire la formule semi-développée de l'acide tartrique et entourer les groupes caractéristiques en précisant leur famille fonctionnelle. - Exercice B - Force des acides et des bases · Force des acides et des bases : KA, Ke, diagrammes et solutions tampon
Déterminer la forme prédominante de l'acide tartrique en milieu très basique, en déduire l'équation acide-base de préparation de la solution (B), puis écrire l'équation de la réaction entre les ions… - Exercice B - Identification d'espèces chimiques · Identification d'espèces : spectroscopies IR et UV-visible, extraction et chromatographie
Justifier la couleur (bleue) de la solution de liqueur de Fehling à partir de son spectre d'absorption UV-visible et du cercle chromatique. - Exercice B - Réaction d'oxydoréduction · Sens d'évolution spontanée, équilibre chimique et piles
Écrire la demi-équation électronique du couple oxydant/réducteur du glucose pour justifier son caractère réducteur dans la réaction avec la liqueur de Fehling. - Exercice B - Dosage spectrophotométrique par étal… · Analyse quantitative par méthodes physiques : absorbance, conductivité, étalonnage
2.2. À l'issue de la réaction entre une solution étalon de glucose et la solution de liqueur de Fehling, le filtrat est de couleur bleue. Identifier le réactif limitant. 2.3. Proposer une longueur… - Exercice C - Structures et familles de composés o… · Structures et familles de composés organiques, polymères
Questions 1.1 et 2.1 : identifier les groupes caractéristiques et familles fonctionnelles (cétone, alcool) sur la formule topologique de la benzoïne, et déterminer sa formule brute. - Exercice C - Identification d'espèces chimiques · Identification d'espèces : spectroscopies IR et UV-visible, extraction et chromatographie
Questions 1.4 et 1.5 : analyser deux plaques de CCM pour déterminer celle d'avant purification et proposer une méthode complémentaire d'identification (spectroscopie IR, température de fusion, etc.). - Exercice C - Stratégies en synthèse organique · Stratégies en synthèse organique : rendement, optimisation et synthèses écoresponsables
Compléter le protocole de synthèse de la phénytoïne assistée par micro-ondes : calculer la masse d'hydroxyde de potassium à prélever, donner l'état physique du produit, identifier la plaque CCM avant…
Métropole France 1 remplacement (2021)
Thèmes du sujet : Identification d'espèces : spectroscopies IR et UV-visible, extraction et chromatographie · Structures et familles de composés organiques, polymères · Stratégies en synthèse organique : rendement, optimisation et synthèses écoresponsables · Deuxième loi de Newton et mouvements dans un champ uniforme · Mouvement dans un champ de gravitation : satellites, planètes et lois de Kepler · Transferts thermiques : modes, flux, résistance thermique et loi de Newton · Former des images : lunette astronomique et lentilles minces · Décrire la lumière par un flux de photons : effet photoélectrique et applications
- Exercice 1 - Structure et nomenclature · Structures et familles de composés organiques, polymères
Justifier le nom officiel du 3-méthylbutan-1-ol, donner sa formule topologique en entourant le groupe caractéristique, nommer sa famille fonctionnelle, et représenter la formule semi-développée de… - Exercice 1 - Spectroscopie infrarouge · Identification d'espèces : spectroscopies IR et UV-visible, extraction et chromatographie
Identifier et justifier le spectre d'absorption infrarouge (Spectre A ou B) correspondant au 3-méthylbutan-1-ol à l'aide des bandes caractéristiques. - Exercice 1 - Optimisation de la synthèse et rende… · Stratégies en synthèse organique : rendement, optimisation et synthèses écoresponsables
Synthèse de l'éthanoate de 3-méthylbutyle : écrire l'équation de synthèse, déterminer les conditions optimisant la cinétique, calculer les rendements des expériences 3 et 4 (par pesée puis par… - Exercice A - Partie 1 - Lunette astronomique · Former des images : lunette astronomique et lentilles minces
Exercice A - Partie 1 : lunette afocale. 1.1 Énoncer la condition sur les positions du foyer image de l'objectif et du foyer objet de l'oculaire pour que la lunette soit afocale. 1.2 Préciser sur le… - Exercice A - Parties 2 et 3 - Transferts thermiqu… · Transferts thermiques : modes, flux, résistance thermique et loi de Newton
Modélisation thermique d'un capteur exposé au rayonnement solaire : commenter le signe de Pth, exprimer ΔU en fonction de C et ΔT, relier ΔU à Pth et Plum, établir puis exploiter l'équation… - Exercice B - Partie 1 - Rayonnement et énergie d'… · Décrire la lumière par un flux de photons : effet photoélectrique et applications
Partie 1 (questions 1.1 à 1.3) : lecture d'un spectre d'émission pour déterminer la longueur d'onde de l'ion Fe13+, identification et justification du domaine spectral (visible), puis calcul de… - Exercice B - Parties 2 et 3 - Gravitation et lois… · Mouvement dans un champ de gravitation : satellites, planètes et lois de Kepler
2.1. Estimer, entre la 1re et la 2e rencontre avec Vénus, la période de révolution de la sonde PSP (jours), la distance maximale et la distance minimale au Soleil (km). 2.2. Montrer que T²/R³ =… - Exercice C - Cesta punta · Deuxième loi de Newton et mouvements dans un champ uniforme
Étude mécanique et énergétique de la trajectoire d'une pelote basque (cesta punta) avant et après son rebond contre le fronton : établir l'équation horaire x(t) selon Newton, montrer la date d'impact…
Métropole France 2 (2021)
Thèmes du sujet : Analyse quantitative par méthodes physiques : absorbance, conductivité, étalonnage · Titrages : suivis colorimétrique, pH-métrique, conductimétrique et exploitation des mesures · Force des acides et des bases : KA, Ke, diagrammes et solutions tampon · Stratégies en synthèse organique : rendement, optimisation et synthèses écoresponsables · Deuxième loi de Newton et mouvements dans un champ uniforme · Diffraction et interférences · Dynamique d'un système électrique : condensateur et circuit RC
- Exercice 1.1 - Régulation de l'acidité · Force des acides et des bases : KA, Ke, diagrammes et solutions tampon
Étude acido-basique du CO2 dissous dans l'aquarium récifal : que faire si le pH est trop élevé (1.1), propriétés et intérêt d'une solution tampon (1.2), justification de la faible solubilité du CO2… - Exercice 1.2 - Contrôle de la salinité · Titrages : suivis colorimétrique, pH-métrique, conductimétrique et exploitation des mesures
2.1. Justifier qualitativement l'évolution de la pente de la courbe conductimétrique lors du titrage des ions chlorure par les ions argent. 2.2. À partir du titrage (Véq lu sur la courbe), déterminer… - Exercice 1.3 - Traitement des poissons contre les… · Stratégies en synthèse organique : rendement, optimisation et synthèses écoresponsables
3.1.1 Justifier le nom du réactif B (méthanal) ; 3.1.2 Formule semi-développée et brute du réactif C ; 3.1.3 Déterminer le produit F de l'étape 2 ; 3.1.4 Déterminer le rendement de l'étape 2 ; 3.2.1… - Exercice 1.4 - Prévention des infections · Analyse quantitative par méthodes physiques : absorbance, conductivité, étalonnage
Dosage spectrophotométrique par étalonnage pour évaluer l'adsorption du bleu de méthylène par le charbon actif : 4.1. Justifier l'étape de filtration. 4.2. Montrer que la masse de colorant adsorbée… - Exercice A - Un saut stratosphérique · Deuxième loi de Newton et mouvements dans un champ uniforme
Étude du saut stratosphérique de Félix Baumgartner : variation du champ de pesanteur, modèle de chute libre, équations horaires, comparaison poids/frottement et vitesse limite. - Exercice B - Un système de détection de passager · Dynamique d'un système électrique : condensateur et circuit RC
Étude d'un capteur de pression capacitif « artisanal » (condensateur formé de deux feuilles d'aluminium séparées par du papier). 1.1 Justifier l'adjectif « capacitif ». 1.2 Exprimer Q_A et Q_B en… - Exercice C - Quelle taille pour les mailles d'un… · Diffraction et interférences
Exercice de physique sur la diffraction (fente) et les interférences à deux dimensions (tamis) pour déterminer la longueur d'onde d'une diode laser et la taille des mailles d'un tamis, avec…
Métropole France 2 remplacement (2021)
Thèmes du sujet : Analyse quantitative par méthodes physiques : absorbance, conductivité, étalonnage · Identification d'espèces : spectroscopies IR et UV-visible, extraction et chromatographie · Cinétique chimique : suivi temporel, vitesses volumiques, facteurs cinétiques et loi d'ordre 1 · Sens d'évolution spontanée, équilibre chimique et piles · Force des acides et des bases : KA, Ke, diagrammes et solutions tampon · Structures et familles de composés organiques, polymères · Stratégies en synthèse organique : rendement, optimisation et synthèses écoresponsables · Fluides : poussée d'Archimède, statique des fluides, débit et relation de Bernoulli · Décrire un système thermodynamique : modèle du gaz parfait · Transferts thermiques : modes, flux, résistance thermique et loi de Newton
- Exercice 1 - Modèle du gaz parfait · Décrire un système thermodynamique : modèle du gaz parfait
1.1.1. Exprimer la masse volumique de l'air chaud ρ_int en fonction de p, M_air, R et T à l'aide de l'équation d'état du gaz parfait. 1.1.2. Calculer ρ_int à 1,5 km d'altitude (T = 373 K) et montrer… - Exercice 1 - Poussée d'Archimède et équilibre · Fluides : poussée d'Archimède, statique des fluides, débit et relation de Bernoulli
1.2.1. Représenter les forces appliquées (poids et poussée d'Archimède) sur la montgolfière immobile et justifier. 1.2.2. Donner l'expression vectorielle du poids P. 1.2.3. Établir l'expression… - Exercice 1 - Transferts thermiques · Transferts thermiques : modes, flux, résistance thermique et loi de Newton
Bilan des flux thermiques de la montgolfière en vol stabilisé à 1,5 km : nommer et caractériser les trois modes de transfert thermique (2.1), établir la relation entre les flux à l'équilibre… - Exercice A - Couleur et absorption · Identification d'espèces : spectroscopies IR et UV-visible, extraction et chromatographie
Justifier la couleur bleue de la solution d'encre S_encre à partir de son spectre d'absorption (λmax ≈ 590 nm) et du cercle chromatique. - Exercice A - Dosage par étalonnage · Analyse quantitative par méthodes physiques : absorbance, conductivité, étalonnage
1.2 Nommer la verrerie pour préparer S1 ; 1.3 déterminer c2 manquant dans le tableau ; 1.4 déterminer la masse de bleu d'aniline dans une cartouche d'encre à partir de la droite d'étalonnage… - Exercice A - Cinétique chimique · Cinétique chimique : suivi temporel, vitesses volumiques, facteurs cinétiques et loi d'ordre 1
2.1. Établir l'équation de la réaction entre les ions HSO3- et les ions HBleu2-. 2.2. Justifier l'utilité de la présence d'ions hydrogénosulfite dans l'effaceur. 2.3. À partir du protocole (cartouche… - Exercice B - Étude d'une pile au laboratoire · Sens d'évolution spontanée, équilibre chimique et piles
Étude d'une pile aluminium-cuivre fabriquée au laboratoire : rédaction du protocole de préparation de la solution de sulfate d'aluminium, calcul des concentrations en ions, détermination de la… - Exercice C - Familles fonctionnelles · Structures et familles de composés organiques, polymères
1.1. Recopier la formule topologique de l'acide caprylique, entourer son groupe caractéristique et nommer la fonction chimique associée. - Exercice C - Force des acides et prédominance · Force des acides et des bases : KA, Ke, diagrammes et solutions tampon
1.2.1. Écrire l'équation de la réaction entre l'acide caprylique et l'eau. 1.2.2. Déterminer le taux d'avancement de cette transformation et en déduire si l'acide caprylique est un acide fort ou… - Exercice C - Synthèse organique et sonochimie · Stratégies en synthèse organique : rendement, optimisation et synthèses écoresponsables
2.1. Justifier que les ultrasons utilisés (figure 1) peuvent être utilisés en sonochimie. 2.2. Le milieu réactionnel initial comporte deux phases : donner la nature et la position relative de… - Exercice C - Identification par spectroscopie IR · Identification d'espèces : spectroscopies IR et UV-visible, extraction et chromatographie
À l'aide du spectre infrarouge fourni et de la table de spectroscopie, montrer que le spectre obtenu peut être celui de l'acide caprylique.
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