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Sujet Bac Corrigé - pKa du bleu de bromophénol - Bac S Liban 2008 (ancien programme) - Ex 1 - Corrigé (Physique-chimie)
1 juin 2008
Bac S (ancien programme)
🧪 L'exercice de chimie du bac S 2008 du Liban (6,5 points, environ 1 h 18) fait déterminer le pKa d'un indicateur coloré, le bleu de bromophénol. Sujet officiel et corrigé détaillé gratuits, en PDF.
- Solution mère : quantité de matière, définition de Brønsted, tableau d'avancement et taux d'avancement final.
- Deux solutions : espèce prédominante à pH 2,0 et à pH 12,0, hypothèse sur la forme acide.
- Spectrophotométrie : loi A = k·[In⁻], coefficient k, concentrations des deux formes.
- Graphique : domaines de prédominance et lecture du pKa au croisement des courbes.
Chaque question est rédigée comme sur une copie, avec les pièges classiques et les calculs à la calculatrice.
✅ Correction
🫣
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Un indicateur coloré étudié de bout en bout
Cet exercice de 6,5 points, prévu pour environ 1 h 18, est l'exercice II du sujet du bac S 2008 du Liban. Il suit un fil conducteur unique : déterminer expérimentalement le pKa du bleu de bromophénol, un indicateur jaune sous sa forme acide HIn et bleu sous sa forme basique In−. On y retrouve trois outils centraux de l'ancien programme de terminale S : le tableau d'avancement, la relation entre pH et pKa, et la spectrophotométrie.
Première partie : la solution mère
La première question demande la quantité de matière d'indicateur dans 100 mL de solution à 3,0×10−5 mol/L. Le corrigé trouve n0 = 3,0×10−6 mol et rappelle de convertir le volume en litres. Vient ensuite la définition d'un acide selon Brønsted puis l'identification des couples HIn/In− et H3O+/H2O, avec le piège classique de l'ordre d'écriture du couple de l'eau.
Le tableau d'avancement mène à xmax = 3,0×10−6 mol, puis le pH de 4,7 donne xf = 2,0×10−6 mol. Le taux d'avancement final vaut environ 0,67 : la réaction n'est pas totale. La partie se termine par la conservation de la matière, qui conduit à [HIn] + [In−] = C0.
Deuxième partie : deux solutions de pH très différents
La solution S1, de pH 2,0, est jaune : la forme acide y prédomine. La solution S2, de pH 12,0, est bleue : la forme basique l'emporte. Le corrigé explique que seul le pH distingue les deux solutions, puisque la concentration apportée est la même. Dans S2, en négligeant HIn, on obtient [In−] = C0.
Troisième partie : spectrophotométrie et lecture graphique
Seule la forme basique absorbe à la longueur d'onde choisie, d'où A = k·[In−]. L'absorbance maximale de 1,66 dans S2 fournit k ≈ 5,5×104 L/mol. Pour une absorbance de 0,83, la moitié de l'indicateur est sous forme basique : [In−] = [HIn] = 1,5×10−5 mol/L.
Le graphique de l'annexe donne les domaines de prédominance. Les deux courbes se croisent à pH = 3,9 : en ce point, le logarithme du rapport des concentrations est nul et le pH est égal au pKa. Le corrigé reproduit la courbe avec le point d'intersection repéré. La dernière question valide l'hypothèse de la deuxième partie : à pH 12,0, la forme basique est environ 1,3×108 fois plus concentrée que la forme acide.
Pièges et conseils
Les erreurs les plus fréquentes portent sur les unités de volume, sur le sens du quotient dans la relation pH = pKa + log([In−]/[HIn]) et sur la conclusion du taux d'avancement. Rédigez chaque justification en une phrase : la valeur seule ne suffit pas. Faites d'abord le sujet en temps limité, puis comparez votre copie au corrigé question par question.