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Corrigés de BAC

Bac Physique-Chimie

Amérique Nord 1

Dans cette vidéo, Matisse de Studio corrige un sujet d'anal sur la spécialité de physique de l'épreuve du Baccalauréat Général de 2022 en Amérique du Nord. Il explique comment lire les entêtes du sujet et vérifier les informations importantes telles que la durée de l'épreuve (3h30) et le matériel autorisé (calculatrice avec mode examen activé et mémoire de type collège). Il souligne également l'importance de s'assurer que le sujet est complet avant de commencer. 

Matisse explique ensuite que les candidats doivent traiter 3 exercices, dont l'exercice 1 obligatoire et 2 autres choisis parmi les 3 proposés. Il conseille de se baser sur ses points forts et points faibles pour choisir les exercices les plus adaptés. Il rappelle également les pages où rendre les documents-réponses.

Ensuite, Matisse détaille l'exercice 1, qui concerne la synthèse de l'Indigo. Il explique les différentes étapes du protocole de synthèse et rappelle les données importantes telles que les masses molaires et les masses volumiques de l'acétone. Il aborde les questions de l'exercice, notamment l'identification des groupes caractéristiques et des familles fonctionnelles sur la formule topologique de l'Indigo, le calcul des quantités de matière introduites de 2-nitrobenzaldéhyde et d'acétone, et l'identification du réactif limitant pour déduire la masse maximale d'Indigo pouvant être obtenue. 

Enfin, il explique comment calculer le rendement de la synthèse chimique en utilisant la masse finale obtenue et la masse maximale théorique d'Indigo, et conclut en indiquant que le rendement obtenu est de 78%, ce qui est un ordre de grandeur habituel.

Dans la partie B de la vidéo, Matisse continuera à corriger le sujet en abordant d'autres aspects liés à la teinture d'un tissu avec l'Indigo.

Bonjour à tous, c'est Matisse de Studio et dans cette vidéo, on va corriger un sujet d'anal. Il s'agit du sujet Amérique Nord 2022, c'est le jour 1, c'est la spécialité de physique. Alors, on arrive directement sur ce sujet que je vais afficher petit à petit et corriger. On commence avec la partie 1A. Donc, pour commencer, on s'habitue à lire les premières entêtes de tout sujet de BAC. Bien sûr, Baccalauréat Général, on vérifie bien que c'est l'enseignement de spécialité 2022, parce que c'est l'épreuve correspondante, puisque ça arrive qu'il y ait des maldonnes de sujets. C'est bien la physique chimie, le jour 1. Alors, la durée de l'épreuve est importante, c'est 3h30. Il faut bien réussir à gérer son temps, surtout qu'il y a des particularités, vous le verrez, dans la gestion du sujet. Donc, on va appréhender ça dans la suite de l'exercice. Alors, une donnée importante, c'est le matériel autorisé. L'usage de la calculatrice avec le mode examen activé, bien sûr. Et puis, sans mémoire, type collège est autorisé de la même manière. Voilà. Alors, dès que le sujet est remis, assurez-vous qu'il est au complet. Alors, très important aussi, regardez le nombre de pages. Ça, c'est la première chose à faire avant de consulter le sujet, bien s'assurer qu'il est complet pour ne pas louper des informations qui pourraient nous mettre dans des situations un peu compromettantes. Donc, il a 20 pages numérotées. Et le candidat traite 3 exercices. Voilà, c'est la particularité des épreuves de BAC. L'exercice 1, donc l'obligatoire. Puis, il choisit 2 exercices parmi les 3 proposés. Donc ça, c'est très intéressant. On n'est pas obligé de faire tous les exercices qui sont en sujet. On doit choisir 2 parmi les 3 proposés par la suite. Et donc, il va falloir se fier aux mots-clés. Et en fonction de ses différentes appétences, c'est important de connaître ses points faibles et ses points forts afin de choisir le plus efficacement et que ça nous soit bénéfique. Alors, on vérifie aussi les documents-réponses à rendre. Donc ça sera les pages 18 à 20 pour le reste. Alors, c'est parti. On commence avec l'exercice 1 qui est commun à tous les candidats. On l'a vu, on est obligé de le faire. Ça ne fait pas partie du choix. Donc, il s'agit d'Indigo et Carmine Indigo. On regarde aussi le nombre de points qui est associé. C'est 10 points, donc c'est quand même la moitié de la note, bien que ce ne soit qu'un tiers des exercices. Donc, il faut bien se pencher dessus. Un tissu daté de 6000 ans a été retrouvé sur un site archéologique de la côte nord du Pérou. Il présente d'anciennes traces d'utilisation d'une teinture bleue, l'Indigo, qui calore aujourd'hui encore les blue jeans. L'Indigo peut être synthétisé au extrait d'un arbuste, l'indicotier. L'objectif de cet exercice, c'est d'abord d'étudier la synthèse de l'Indigo et le principe de la teinture d'un tissu, puis de s'intéresser aux propriétés du Carmine Indigo qui peut aussi être extrait de l'indicotier. Alors, ces phrases de présentation, on le sait, c'est parfois réverbatif dans ce genre de sujet, mais lorsqu'on lit les phrases sur l'objectif de l'exercice, ça nous aide vraiment. Lorsqu'on est un peu dans le fouilli et qu'on ne se rend plus compte de réellement à quoi est-ce qu'on fait référence, c'est bien d'avoir en tête l'objectif de l'exercice et aussi pour répondre aux questions finales en général. Lorsqu'on demande commenter pour la dernière question, avoir cette blague en tête, ça nous aide grandement. Partie A, c'est ce qu'on va traiter dans cette vidéo, la synthèse de l'Indigo. L'Indigo peut être synthétisé à partir du 2-nitro-benzaldehyde et de l'acétone selon la transformation modélisée par l'équation de réaction suivante. C'est une grosse équation. On part du coup, comme on l'a vu, de 2-nitro-benzaldehyde, on rajoute 2 acétones et 2 ions hydroxides pour donner de l'Indigo et puis ses différentes molécules. On nous donne aussi le protocole de la synthèse, ça c'est introduire 0,5 g de 2-nitro-benzaldehyde, ajouter 5 mL d'acétone, puis environ 10 mL d'eau destillée et bouchée. Utiliser l'agitateur magnétique pour dissoudre totalement le solide. Il s'agit d'une dissolution. Il faut ajouter lentement 5 mL de solution d'hydroxyde de sodium à 2 mol par litre et poursuivre l'agitation pendant 5 minutes. Filtrer le solide, rincer le solide avec de l'eau, puis avec de l'éthanol et sécher le solide. Quelques données, les masses molaires et les masses volumiques de l'acéta. Donc voilà, un début d'exercice classique très intense en informations, mais c'est aussi des informations qui vont nous servir dans tout le reste de l'exercice, pas forcément pour la partie A, donc c'est important d'avoir mis le doigt dessus. Alors c'est parti, on commence avec la première question. Sur le document, réponse à rendre avec la copie, entourer les groupes caractéristiques sur la formule topologique de l'individu et nommer les familles qui fonctionnaient et les correspondantes. Voilà, un début d'exercice de chimie organique très classique. Donc, si on se fie au document réponse, c'est pour ça qu'il faut aller voir dans les dernières pages, l'exercice 1 question AA, c'est la bonne question qu'on vient de repérer, les groupes caractéristiques sur la formule topologique et associer les familles. On retrouve ici, vous voyez, CW0, un groupement carbonyl associé à une fonction cétone, bien sûr puisqu'elle est reliée à deux atomes de carbone différents, donc carbonyl fonction cétone. Qu'est-ce qu'on a autrement ? On a aussi un CNH, donc c'est un groupement amine associé à la fonction amine, et puis finalement on retrouve un grand nombre de groupes alcènes associés à la fonction alcène, tout ici. Donc voilà, tout ce qu'il fallait repérer. Ensuite, question A2, déterminer les quantités de matière introduites de 2-nitrobenzaldéhyde et d'acétone. Ok, donc on va se pencher là-dessus. Alors, ça, on va se fier au protocole, bien sûr, on nous introduit une masse de 2-nitrobenzaldéhyde, pour l'acétone c'est un volume, très bien. Alors, sur quoi est-ce qu'on peut se baser ? Eh bien, pour se ramener au nombre de molles, on utilise les formules classiques, on part d'une masse pour le benzaldéhyde, donc le nitrobenzaldéhyde. Donc, pour ramener au nombre de molles, on doit diviser par la masse monaire, elle nous l'est donnée, c'est tant mieux, et il s'agit d'un volume pour l'acétone. L'acétone, on nous donne sa masse monaire, oui, mais on nous donne aussi sa masse volumique, ça tombe bien. Donc, de son volume, on peut en tirer une masse, et donc de sa masse, en divisant par la masse monaire, on en tire la quantité de matière, et on trouve la formule suivante, la masse volumique de l'acétone, fois le volume introduit, divisé par la masse monaire. Super ? Alors, si on passe à l'application numérique, pour le 2-nitrobenzaldéhyde, on trouve 3,3 10-3 molles, et tandis que pour l'acétone, on trouve 9,0 10-2 molles. OK. Alors, maintenant, l'hydroxyde de sodium est introduit en excès. En supposant la transformation chimique comme totale, identifier le réactif limitant pour déduire la masse maximale d'un digo qui peut être obtenue. Donc ça, c'est une question qui nous parle, forcément, normalement, si on s'est bien entraîné, vu qu'il n'y a pas grand-chose à réfléchir ici. Si on pense réactif limitant, ça veut dire qu'il y a eu un tableau d'avancement. Donc on va se pencher là-dessus, on va le construire petit à petit. Alors, on reprend l'équation, on met un peu de temps à noter ici, et puis on construit notre tableau d'avancement, donc en fonction des réactifs et puis des produits. Alors, à l'état initial, qu'est-ce qu'on a ? Eh bien, les quantités de matière, on les a déjà déterminées. Donc, on a N1 et N2, et on nous dit que l'oxyde de sodium est introduit en excès, donc on ne se penche pas sur cette donnée. OK ? On part de zéro produit, et puis l'eau, c'est bien sûr le solvant, donc on ne s'y intéresse pas non plus. Et puis, dans l'état final, eh bien ça, de manière formelle, on le pose directement sans réfléchir. L'état final, c'est N1 moins 2 fois Xmax, N2 moins 2 fois Xmax, vu qu'à chaque fois, on a un coefficient stoichiométrique de 2, bien faire attention à ça. Et puis, de l'autre côté, on a Xmax et 2Xmax. OK. Alors, comment est-ce qu'on peut continuer ? Eh bien, il faut trouver le réactif limitant, et on se souvient, pour trouver le réactif limitant, c'est l'un ou l'autre, et on résout donc ce système-là. Donc, soit on a N1 moins 2Xm, qui est égal à zéro, c'est-à-dire que le benzaldehyde est la première espèce à disparaître, soit c'est l'acétone qui est la première espèce à disparaître, à ce moment-là, on aurait N2 moins 2 fois Xm, qui est égal à zéro. C'est-à-dire que Xm, soit il vaut N1 sur 2, soit il vaut N2 sur 2. Et on se souvient, pour trouver le réactif limitant, il faut trouver le Xmax le plus faible, et donc c'est N1 sur 2, donc le 2-nitrobenzaldehyde est le réactif limitant. Voilà ce que l'on pouvait dire. Alors, la masse maximale d'indigo que l'on pourrait obtenir, eh bien, si on regarde, l'indigo est ici, donc la masse maximale qu'on pourrait avoir en termes de quantité de matière, eh bien c'est Xm. Et ici, donc j'ai mal répondu à la question, j'ai parlé en quantité de matière, ici c'était une masse, donc il fallait multiplier par la masse molaire. OK. Et après séchage, la masse de solide obtenue est de 0,35 g. Il faut déterminer la valeur du rendement de la synthèse chimique. Bon, c'est pas grave, on va le faire dans la suite. On a obtenu, justement, cette quantité de matière finale qui est égale à la masse finale divisé par la masse molaire d'indigo. Et le rendement s'est défini comment ? C'est défini par la masse, la quantité de matière finale obtenue sur la quantité de matière maximale qu'on pourrait obtenir. Donc, en remplaçant, eh bien on a la masse finale obtenue divisée par Nmax, celle qu'on a calculée, donc l'aspect théorique, théoriquement la meilleure quantité de matière qu'on puisse obtenir, fois la masse molaire de l'indigo. Et donc l'application numérique nous donne un rendement de 78%. Donc c'est un ordre de grandeur usuel pour les rendements. Ça nous met pas la puce à l'oreille de ce côté-là. Voilà, c'est la fin de cette première partie classique sur les tableaux d'avancement. Bien se situer sur les différents réactifs, ne pas se perdre, mais à partir de là, normalement, si on a bien tout ça en tête, ça devrait le faire. On va passer ensuite à la partie B.

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