Oui
Cinétique chimique
Piles et oxydoréduction
Sujet Bac Corrigé - La bouteille magique - Bac S Centres étrangers 2008 (ancien programme) - Ex 4 - Corrigé (Physique-chimie)
1 juin 2008
Bac S (ancien programme)
Cet exercice du bac S Centres étrangers 2008 (4 points, environ 52 min) explique la bouteille magique : du bleu de méthylène qui se décolore puis redevient bleu quand on agite. 🔵
- Définir oxydant et réducteur, écrire les demi-équations électroniques.
- Établir l'équation d'oxydoréduction entre le glucose et le bleu de méthylène.
- Expliquer les changements de couleur par les vitesses des deux réactions.
- Remplir un tableau d'avancement et calculer la masse de glucose restante.
Le corrigé détaille la copie attendue, les pièges et les calculs à la calculatrice.
✅ Correction
🫣
Correction Masquée
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La bouteille magique : oxydoréduction et cinétique en couleurs
Cet exercice du bac S Centres étrangers 2008, noté sur 4 points (environ 52 minutes conseillées), décrit une expérience spectaculaire : une solution de bleu de méthylène et de glucose se décolore lentement, puis redevient bleue dès qu'on agite le flacon. Il combine trois notions : écriture de demi-équations, comparaison des vitesses de réaction et tableau d'avancement.
Partie 1 : les équations des réactions
Un oxydant est une espèce capable de capter des électrons, un réducteur une espèce capable d'en céder. La demi-équation de réduction du bleu de méthylène s'écrit BM+ + H+ + 2 e- = BMH, et celle d'oxydation du glucose RCHO + H2O = RCOOH + 2 H+ + 2 e-. Les deux demi-équations échangent le même nombre d'électrons : en les additionnant et en simplifiant un ion H+, on retrouve l'équation de la réaction lente.
Partie 2 : interpréter les observations
La décoloration lente s'explique par la réaction 1, qui consomme la seule espèce colorée, BM+. Quand on agite, le dioxygène dissous oxyde BMH en BM+ par la réaction 2, rapide et totale : le bleu revient aussitôt. La réaction 1 reprend ensuite avec le glucose en excès. Pour accélérer la réaction 1, deux facteurs cinétiques sont attendus : la température et la concentration initiale des réactifs.
Partie 3 : étude quantitative
Le tableau d'avancement de la réaction 2 se remplit de façon littérale, en respectant les coefficients 2 devant BMH et BM+. Avec 48 mL de dioxygène et un volume molaire de 24,0 L·mol-1, on obtient ni(O2) = 2,0 × 10-3 mol. Le dioxygène étant entièrement consommé, la quantité de BMH qui réagit vaut le double : 4,0 × 10-3 mol. Dans l'équation 1, tous les coefficients valent 1 : le glucose ayant réagi correspond aussi à 4,0 × 10-3 mol, la valeur attendue. Avec une masse molaire de 180 g·mol-1, la masse de glucose restante est de 4,3 g sur les 5,0 g initiaux, ce qui confirme qu'il était introduit en large excès.
Les pièges à éviter
Dans une demi-équation d'oxydation, les électrons figurent du côté des produits. Pour le dioxygène, il faut convertir le volume en litres avant de diviser par le volume molaire, sinon le résultat est mille fois trop grand. Le coefficient 2 du tableau d'avancement est souvent oublié.
Enfin, dans la question 3.4, la quantité initiale de bleu de méthylène n'intervient pas : seul compte le cycle entre ses deux formes, la forme réduite étant réoxydée par le dioxygène puis réduite de nouveau par le glucose.
Conseils
Vérifiez chaque demi-équation par la conservation des éléments puis des charges. Sur un exercice de 4 points, ces vérifications rapides sécurisent l'essentiel de la note.