Acidité des sols : un exercice d'acide-base de 9 points

Le premier exercice du bac 2026 de physique-chimie en Asie-Pacifique (jour 1) compte pour 9 points sur 20, près de la moitié de l'épreuve. Il part d'une question concrète, l'acidité d'un sol de jardin et la manière de la corriger, pour balayer une grande partie du chapitre acide-base : groupes caractéristiques, couples acide/base, diagramme de distribution, constante d'acidité, pH d'une solution basique et calcul de quantité de matière. Comptez environ 1 h 35 pour le traiter.

Questions 1 et 2 : reconnaître les familles

Sur la formule de l'acide fulvique, trois groupes sont entourés : un hydroxyle porté par un carbone tétraédrique (alcool), un carboxyle (acide carboxylique) et un carbonyle placé entre deux carbones (cétone). Le piège classique consiste à confondre cétone et aldéhyde : dans un aldéhyde, le carbone du carbonyle est en bout de chaîne et porte un hydrogène. L'acidité de la molécule vient des groupes carboxyle, capables de céder un ion H⁺ au sens de Brönsted.

Questions 3 à 8 : le diagramme de distribution du carbone dissous

On range les espèces de la plus acide à la plus basique quand le pH augmente : H₂CO₃, puis HCO₃⁻, puis CO₃²⁻. L'ion hydrogénocarbonate est amphotère, et la question demande une justification : il faut citer les deux couples dans lesquels il joue un rôle différent. Vient ensuite l'expression de K_A1, avec un seul c° au dénominateur après simplification et sans l'eau, solvant. La démonstration de la relation pH = pK_A1 + log([HCO₃⁻]/[H₂CO₃]) se fait en appliquant −log ; attention à ne pas inverser le quotient, la base reste au numérateur. Au croisement des courbes des espèces 1 et 2, chacune à 50 %, on lit pK_A1 ≈ 6,4. Pour la terre de bruyère, de pH proche de 5, le pH est inférieur au pK_A1 : c'est l'acide carbonique qui prédomine.

Questions 9 à 11 : la solution de chaux éteinte

La dissolution totale de Ca(OH)₂ libère un ion calcium et deux ions hydroxyde : le nombre stœchiométrique 2 est indispensable, et la neutralité électrique permet de le vérifier. Il réapparaît dans le calcul de [HO⁻] = 2m/(M×V) = 3,38 × 10⁻² mol·L⁻¹ ; sans lui, on obtient la concentration en ions calcium. Le pH se déduit du produit ionique de l'eau et vaut 12,5. Une erreur fréquente consiste à annoncer −log[HO⁻] ≈ 1,5 comme pH, alors qu'une solution basique a forcément un pH supérieur à 7 à 25 °C.

Question 12 : la question ouverte

Il s'agit d'estimer la masse de chaux à épandre sur un hectare, sur 10 cm de profondeur, pour amener le sol à pH 6,50. La démarche suit quatre étapes : masse de sol à traiter (1,4 × 10³ t), lecture de la figure 3 (environ 2,5 mmol d'ions calcium pour 100 g de terre), proportionnalité (3,5 × 10⁴ mol), puis masse de chaux, soit environ 2,6 tonnes. Les unités sont le principal obstacle : tonnes, grammes et millimoles se côtoient. Ici une mole de chaux apporte une mole d'ions calcium, sans facteur 2.

Conseils pour cet exercice

Annoncez le plan avant de calculer dans la question ouverte : chaque étape présentée rapporte des points, même si le résultat final manque. Gardez le bon nombre de chiffres significatifs (2,6 t et non 2,59 t, puisque la lecture graphique n'en a que deux) et vérifiez la cohérence de chaque pH obtenu avec la nature de la solution.