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En attendant les résultats du bac 2013, France examen vous propose des réactions à chaud d'enseignants et tous les corrigés de l’épreuve de physique-chimie.
Sujet 1 : Physique-chimie obligatoire bac S
*EXERCICE I - UN CATALYSEUR ENZYMATIQUE, L’URÉASE
Activité enzymatique de l’uréase
1.1. L’uréase, un catalyseur
1.1.1. Écrire l’équation de la réaction chimique entre l’urée et l’eau.
1.1.2. Rappeler la définition du temps de demi-réaction.
1.1.3. En quoi les résultats des expériences permettent-ils de considérer l’uréase comme un catalyseur ?
1.2. Effet de la température sur l’activité enzymatique
1.2.1. Quelle est en général l’influence de la température sur la cinétique d’une réaction chimique ?
1.2.2. En utilisant le document 1, décrire l’influence de la température sur la cinétique de la réaction catalysée.
1.2.3. À l’aide du texte introductif, comment peut-on expliquer la différence entre le cas général (question 1.2.1) et celui décrit à la question 1.2.2. ?
L’uréase dans le milieu stomacal
2.1. Le contenu de l’estomac est un milieu très acide qui peut être considéré comme une solution d’acide chlorhydrique de concentration 1,0×10-2 mol.L-1. Sachant que l’acide chlorhydrique est un acide fort, calculer le pH de ce milieu.
2.2. À ce pH, quelle espèce chimique du couple NH4+(aq) / NH3(aq) prédomine ? Justifier la réponse.
2.3. La bactérie utilise son uréase pour catalyser la réaction de l’urée avec l’eau, ainsi elle sécrète de l’ammoniac dans son environnement proche. Dans l’estomac, l’ammoniac réagit avec les ions H3O+ selon l’équation chimique : NH3(aq)+ H3O+(aq) ? NH4+(aq) + H2O(l). Quelle est la conséquence de la sécrétion d’ammoniac par la bactérie sur le pH de la solution autour d’elle ?
2.4. L’enzyme sécrétée par la bactérie H.pylori n’est pas l’uréase seule mais une association de l’uréase avec d’autres entités chimiques. En quoi le document 2 illustre-t-il le fait que l’uréase seule ne peut pas agir dans l’estomac ?
EXERCICE II - PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT D’UN GPS
1. À propos de la localisation
Sortant tout juste d’une ville française, un automobiliste voit un panneau indiquant Lyon à 240 km et Nancy à 340 km. Déterminer graphiquement, à l’aide de la carte fournie en ANNEXE 1 À RENDRE AVEC LA COPIE la ville où il se trouve. Justifier.
2. Étude du mouvement d’un satellite
Le mouvement du satellite est étudié dans le référentiel géocentrique supposé galiléen. Ce référentiel est associé au centre de la Terre ainsi qu’à trois étoiles lointaines, considérées comme fixes.
2.1. En supposant que son orbite est circulaire, montrer que le mouvement d’un satellite GPS de masse m est uniforme.
2.2. Montrer que l’expression de la vitesse du satellite est v = GMT/RT+ h et déterminer sa valeur numérique.
2.3. Établir l’expression de la période de révolution d’un satellite GPS. Calculer sa valeur et vérifier qu’elle est compatible avec l’information du texte d’introduction.
3. Précision des mesures
3.1. Justifier par le calcul la phrase suivante : « Pour bénéficier d’une précision de 10 m dans la direction de propagation du signal électromagnétique envoyé par un satellite GPS, le récepteur GPS doit mesurer la durée de trajet de ce signal avec une précision d’environ 30 ns. »
3.2. Quelle est la durée de parcours du signal électromagnétique ? En déduire la précision relative sur la mesure de cette durée.
3.3. Si on ne tenait pas compte des effets relativistes, quel serait le décalage temporel entre les horloges terrestres et celles du satellite GPS au bout d’une journée ? En déduire la durée nécessaire pour que les horloges terrestres et celle du satellite GPS soient significativement désynchronisées, c'est-à-dire pour qu’elles soient décalées de 30 ns.
4. Étude du signal GPS
4.1. Sachant que le message GPS contenant les paramètres de calcul a une taille d’environ 4,5 ko, calculer la durée nécessaire à l’envoi de l’intégralité de ce message par le satellite lors de la mise en marche du GPS. Commenter cette durée surprenante en s’appuyant sur le document « Fonctionnement général du GPS ».
4.2. En ANNEXE 2 À RENDRE AVEC LA COPIE est donné un exemple de message GPS et de code C/A.
Compléter cette annexe par 0 ou 1 en effectuant la superposition « message + code » comme cela est indiqué dans le document « Fonctionnement général du GPS ».
EXERCICE III - SAVEUR SUCRÉE
Analyse et synthèse de documents
À partir de vos connaissances et des documents fournis, rédigez une étude comparée des trois catégories d’espèces sucrantes présentées (20 lignes environ).
La synthèse de l’aspartame
2.1. Nommer les groupes caractéristiques a, b, c et d.
2.2. Identifier l’atome de carbone asymétrique de l’acide aspartique. Donner les représentations de Cram des deux énantiomères de l’acide aspartique.
2.3. La molécule d’aspartame est synthétisée en faisant réagir l’acide aspartique avec l’ester méthylique de la phénylalanine pour former la fonction amide (appelée liaison peptidique). Pour réaliser cette synthèse, il est nécessaire de protéger les fonctions a et b de l’acide aspartique. Justifier cette nécessité
Sujet 2 : Physique-chimie spécialité bac S
Pour ce sujet de physique chimie spécialité, l’exercice I et l’exercice II sont les mêmes. Il n’y a que le troisième qui est différent
EXERCICE III - COMMENT PROTÉGER LA COQUE D’UN BATEAU DE LA CORROSION ?
Résolution de problème
Questions préalables
• Un bateau possède une coque en acier donc composée essentiellement de fer. Écrire la demi-équation de l’oxydation du fer métallique en considérant uniquement les couples du document 2.
• Citer en justifiant votre réponse, les métaux du tableau du document 2 susceptibles de protéger la coque en acier d’un bateau. Pourquoi l’anode utilisée est-elle qualifiée de « sacrificielle » ?
Problème
On désire protéger pendant une année la coque en acier d’un bateau par une anode sacrificielle en zinc. La surface de coque immergée dans l’eau de mer vaut S = 40 m². Une anode sacrificielle sur une coque de bateau doit être remplacée quand elle a perdu 50 % de sa masse.
Quelle est la masse totale d’anode sacrificielle en zinc qu’on doit répartir sur la coque pour la protéger pendant une année ? Exercer un regard critique sur la valeur trouvée.
