Correction du bac blanc mars 2013





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titreCorrection du bac blanc mars 2013
date de publication09.10.2019
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CORRECTION DU BAC BLANC MARS 2013.
Exercice 1 : Étude d’un édulcorant : l’aspartame. *=0,25pt
1)


*

*

*

*
ester méthylique de l\'aspartyl-phénylalanineon accepte aussi :ester méthylique de l\'aspartyl-phénylalanine

*

*

2)

La molécule d’aspartame comporte deux carbones asymétriques.

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3)

Deux molécules sont énantiomères si elles sont stéréoisomères images l’une de l’autre dans un miroir. On recopie la molécule du document 3 et on dessine à côté son image dans un miroir, on obtient ainsi un énantiomère.

**

4)

Le récepteur biologique du goût sucré possède une géométrie particulière puisque d’après le document 3 seul un énantiomère de l’aspartame présente un goût sucré et on sait que dans la nature beaucoup de fonctions biologiques reposent sur le principe de reconnaissance « clé-serrure ».

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5)

La dose journalière admissible est de 40mg par kg et par jour donc un adolescent de 50kg peut consommer 2000mg par jour soit 2g. Comme un litre de boisson édulcoré contient 0,5L, cet adolescent peut en consommer 4L.

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1)

Le méthanol appartient à la famille des alcools, sa formule développée est :formule développée de la molécule de méthanol

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2)

Voir correction en classe.

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3)

La molécule d’acide aspartique ne contient qu’un seul atome de carbone asymétrique donc cette molécule est chirale.

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4)

Si l’acide aspartique est un acide fort alors on aura pH=-log[H3O+] c’est à dire pH=-log 1,0x10-1=1,0 or le pH de la solution est égal à 3, on en déduit que l’acide aspartique n’est pas un acide fort.

**

5)

La molécule d’acide aspartique contient cinq groupes de protons équivalents, on devrait donc observer cinq signaux ou massifs dans le spectre RMN de cette molécule car en spectroscopie RMN, on a autant de signaux que de groupes de protons équivalents.

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6)

Dans cette question, la multiplicité et l’intégration permettent l’attribution sans ambiguïté des groupes de protons aux signaux. Les déplacements chimiques permettent une vérification.

  • Le singulet à 11ppm avec une intégration 2 correspond aux deux protons des groupes 1 et 5 (rouge) qui se superposent. C’est un singulet car ces protons n’ont pas de voisin.

  • Le triplet à 3,8ppm avec une intégration 1 correspond au proton du groupe 4 (noir), c’est un triplet car il a deux voisins ceux du groupe 2.

  • Le doublet à 2,7ppm avec une intégration 2 correspond aux protons du groupe 2 (vert), c’est un doublet car ils n’ont qu’un seul voisin du groupe 4.


1
Le singulet large à environ 2ppm avec une intégration 2 correspond au groupe 3 (violet), c’est un singulet car il n’a pas de voisin.


3

2

4

5
http://www.fsj.ualberta.ca/chimie/gif/image898.gif

*

*

*

1)

On réalise l’hydrolyse à 100°C pour qu’elle se termine plus rapidement. En effet, la température est un facteur cinétique, lorsqu’elle augmente, la vitesse de la réaction augmente.

*

2)

Légende : de bas en haut : ligne de dépôt, dépôt, plaque à chromatographie ou phase fixe, front de l’éluant. Cette chromatographie permet de dire que l’hydrolyse est terminée car on ne voit pas de tache correspondant à l’aspartame dans le premier dépôt donc l’aspartame a complètement disparu. On accepte la réponse que cette chromatographie ne permet pas de dire que l’hydrolyse est terminée si le candidat précise qu’on ne peut pas savoir si l’aspartame est visible après révélation.

**

3)

On peut réaliser un suivi par CCM. Sur la plaque, on réalise un dépôt d’acide aspartique (ou un des deux autres produit de l’hydrolyse) et d’aspartame. On lance l’hydrolyse et toutes les cinq minutes, on rajoute sur la plaque une goutte du milieu réactionnel. On procède, lorsque chaque plaque est complète, à la révélation. On doit observer l’apparition de la tache d’acide aspartique et la disparition progressive de la tache correspondant à l’aspartame. On estime que la réaction est terminée lorsque la tache correspondant à l’aspartame n’est plus visible.

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*

*

a)


Burette graduée contenant la solution titrante d’hydroxyde de sodium

graduée contenant

1,0
http://www.chimix.com/an9/bac9/images/pol919.gif

Schéma du titrage de l’acide chlorhydrique par la soude.

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b)

La réaction du titrage est H3O++HO-2H2O, donc à l’équivalence, on aura n(HO-)=n(H3O+).

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c)

A l’équivalence, on a donc CVE=CAVA où VE représente le volume de soude versé pour atteindre l’équivalence, VA représente le volume d’acide titré et CA la concentration de l’acide titré que l’on cherche à déterminer. On a CA=1,0x10-1mol.L-1.

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Exercice 2 : La mission spatiale Cassini-Huygens. *=0,25pt

P1

Le nom de Huygens est associé à la théorie ondulatoire de la lumière. La diffraction ou les interférences s’expliquent aisément grâce à cette théorie.

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P2

Actuellement, la lumière est décrite par la théorie de la dualité onde-corpuscule.

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I1)

Dans le cas général, un objet céleste a une trajectoire elliptique. C’est la première loi de Kepler qui permet de l’affirmer. Un objet en orbite autour d’un corps attracteur suit une ellipse dont l’objet attracteur occupe l’un des foyers.

*

I2)

On choisira un référentiel constitué d’un point fictif situé au centre de Saturne et associé à trois axes pointant vers des étoiles fixes. On peut l’appeler référentiel saturnocentrique (nom non obligatoire).

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I3)

La force qui s’exerce sur ce satellite est la force d’attraction gravitationnelle exercée par Saturne sur le satellite : .

**

I4)

Puisque le mouvement est circulaire, le vecteur accélération peut s’écrire . D’après la deuxième loi de Newton, on a donc . Par identification avec l’expression précédente, on a donc le mouvement est uniforme car la valeur de la vitesse ne change pas.

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I5)

Toujours par identification, on a soit v=. Par ailleurs, la période T correspond à la durée nécessaire pour faire que la sonde effectue un tour complet autour de Saturne donc T=.

**

*

I6)

La troisième loi de Kepler nous dit que le quotient du carré de la période par le cube du demi-grand axe de l’ellipse est une constante. Dans le cas d’un mouvement circulaire, le demi-grand axe est le rayon du cercle donc on a en remplaçant T par son expression obtenue à la question précédente.

**

II1)

Pour modifier ainsi la période de révolution de la sonde, il faut diminuer l’altitude de la sonde car dans l’expression de la période (question I5)), le seul paramètre qui puisse être modifié et dont dépend la période est le rayon de l’orbite de la sonde.

*

II2)

Pour diminuer l’altitude de la sonde, les gaz de combustion du moteur doivent être éjectés selon le rayon de l’orbite et de la sonde vars l’extérieur de l’orbite ainsi, la sonde se déplacera vers le centre de l’orbite.


Direction et sens d’éjection des gaz de combustion.



**

II3)

Le principe qui permet d’expliquer la propulsion de la sonde est la conservation de la quantité de mouvement.

*

III1)

Tous ces objets ont la même vitesse sur leur orbite car la période de révolution d’un objet en orbite ne dépend que du rayon de l’orbite et non de la masse.

*

III2)

La structure de l’ensemble n’évolue pas, chaque objet en orbite reste à sa place relativement aux autres.

*

IV

Comme A a fait un tour complet, seules les configurations 1 et 3 sont possibles. Par ailleurs, la vitesse de l’objet est d’autant plus élevée que le rayon de son orbite est petit, aussi, B ayant une orbite inférieure à A, il se déplace plus vite et donc il aura fait un peu plus d’un tour quand A aura fait exactement un tour. La configuration qui convient est donc la configuration 2.

**

V1)

Les particules constituant un anneau tournent toutes à la même vitesse et dans le même sens, elles ont un mouvement circulaire et uniforme.

*

V2)

Les anneaux sont en mouvement circulaire les uns par rapport aux autres, ceux dont le rayon est plus faible se déplaçant plus rapidement.

*

V3)

Si les anneaux ont été d’un seul tenant, les particules plus proches de Saturne tournant plus rapidement que celles éloignées, il est très probable que ces anneaux auraient rompus.

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VI1)

Lorsqu’une source émettant un rayonnement s’éloigne d’un observateur immobile, la longueur d’onde perçue par l’observateur augmente c’est ce que l’on appelle le décalage vers le rouge (redshift).

*

VI2)

L’écart entre la longueur d’onde émise et celle reçue est =2,7x10-9cm.

*

VI3)

La vitesse du module est 40m.s-1.

**

Exercice 3 : Comment se protéger les oreilles ? *=0,5pt

1.1

Sur la figure 1, on a 7T=8ms donc T=1,14ms donc la fréquence est f=1/T (attention ! T en seconde) f=8,8x102Hz.

**

1.2

Pour l’harmonique de rang n, on a la relation fn=nf1 avec f1 fréquence du fondamental. Les fréquences des harmoniques de rang 2 et 3 sont f2=1,8x10 3Hz et f3=2,6x103Hz.

*

2.1

Pour le bouchon en mousse, le critère n’est jamais respecté alors qu’il l’est toujours pour celui en silicone.

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2.2

Le bouchon en mousse atténue plus fortement les sons de hautes fréquences c’est à dire les sons aigus. Cela signifie que le son sera plus riche en graves qu’en aigus donc le son sera plus sourd.

*

3.1

Avec un bouchon en mousse, le fondamental reste inchangé mais les harmoniques sont modifiées aussi, la hauteur qui correspond à la fréquence du fondamental n’est pas modifiée alors que le timbre qui correspond à la composition du son en harmonique est lui modifié.

Avec un bouchon moulé en silicone, le spectre reste le même donc ni la hauteur ni le timbre ne son modifiés.

*

3.2

On peut dire que les bouchons en silicone conservent la qualité du son car ils ne modifient ni le timbre i la hauteur, juste le niveau sonore.

*

4.1

L’intensité sonore I correspond à un niveau sonore L=10Log I/I0=100dB

**

4.2

Les bouchons en silicone ont une atténuation minimale de 20 dB donc au pire, le batteur est soumis à un niveau sonore de 80dB. Ses facultés auditives ne devraient pas être altérées.

*

Exercice 3 (spécialité) : Le son émis par une usine bruyante est-il compatible avec la présence d’une habitation à 200m ? *=0,5pt.

1

Sur le document 1, on lit le niveau d’intensité sonore correspondant au seuil de douleur pour une fréquence de 500Hz. On lit L=122dB. Voir construction ci-dessous.



**

2

Le seuil de douleur est très rapidement atteint pour des fréquences voisines de 3000Hz. On peut penser que c’est un domaine de fréquence où l’oreille humaine est très sensible.

**

3

La fréquence du son joue également un rôle, il serait donc intéressant de tenir également compte de la fréquence des sons.

**

4

Grâce au niveau de puissance sonore, on détermine la puissance sonore : P=10-12=10.

Connaissant la puissance sonore, on calcule l’intensité sonore à 200m

I= enfin, on en déduit le niveau sonore :L=10logI/I0=73dB.

Compte-tenu de la première question, on en déduite que la présence de cette habitation n’est pas incompatible avec la présence de l’usine.

****

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