Oui
Cinétique chimique
Titrage
Thermodynamique
Sujet Bac Corrigé - Stockage du peroxyde d'hydrogène - Centres étrangers 2 2023 Jour 1 - Ex 3 - Corrigé (Physique-chimie)
1 juin 2023
Terminale spécialité
⚠️ Pourquoi un réservoir de peroxyde d'hydrogène peut-il exploser ? L'exercice 3 du bac 2023 de physique-chimie en Centres étrangers 2 (jour 1) vaut 4 points et mène l'enquête avec la chimie et le gaz parfait.
- Cinétique : rôle de la lumière, de la température et du catalyseur Fe3+.
- Titrage colorimétrique : montage, équivalence avec le permanganate et concentration de la solution.
- Gaz parfait : quantité d'air, dioxygène formé et pression finale dans le réservoir.
Le sujet officiel et le corrigé détaillé sont gratuits en PDF, avec les pièges à éviter question par question.
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Stockage du peroxyde d'hydrogène : cinétique et gaz parfait en 4 points
L'exercice 3 du bac 2023 de physique-chimie en Centres étrangers 2 (jour 1) vaut 4 points, pour une durée conseillée d'environ 42 minutes. Il explique l'explosion d'un réservoir de peroxyde d'hydrogène, dont la décomposition libère du dioxygène. Les 9 questions abordent les facteurs cinétiques, le pH, un titrage colorimétrique, la catalyse et l'équation d'état du gaz parfait.
Conditions de stockage et pH (Q1 et Q2)
Il faut relier chaque consigne à une information du texte : un conteneur opaque arrête les rayons UV qui activent la décomposition, et le froid la ralentit, car la température est un facteur cinétique. Une phrase par facteur suffit. Pour la question 2, pH = −log(5,0 × 10−5) = 4,3, valeur comprise entre 3,5 et 4,5 : la solution est dans le domaine de stabilité maximale. Utiliser ln au lieu de log, ou oublier le signe moins, conduit à une valeur absurde.
Titrage par le permanganate (Q3 à Q5)
L'acide sulfurique apporte en excès les ions H+ consommés par la réaction de titrage ; son volume n'a donc pas besoin d'être précis. Pour légender le montage, la solution titrante de permanganate de potassium va dans la burette graduée et la solution titrée, acidifiée, dans le bécher posé sur l'agitateur magnétique. Inverser les deux est l'erreur à éviter. À l'équivalence, chaque quantité de matière se divise par son propre nombre stœchiométrique : CSVS/5 = CVE/2, d'où CS = 0,10 mol·L−1 avec VE = 8,0 mL. Écrire CSVS = CVE ou inverser 5 et 2 fausse le résultat.
Catalyse par les ions fer III (Q6 et Q7)
Les ions Fe3+ accélèrent la décomposition sans être consommés : ce sont des catalyseurs, et la catalyse est homogène puisque tout se passe en phase aqueuse. Sans eux, la courbe à tracer part du même point, 0,10 mol·L−1 à t = 0, et reste quasi horizontale au-dessus des points expérimentaux. Elle ne doit jamais remonter.
Pourquoi le réservoir explose (Q8 et Q9)
Avec le modèle du gaz parfait, les 150 L d'air au-dessus de la solution, convertis en 0,150 m3, contiennent nair = 6,2 mol. La décomposition totale de 1,2 × 103 mol de peroxyde d'hydrogène forme 6,0 × 102 mol de dioxygène, compte tenu du nombre stœchiométrique 2. Ce gaz s'ajoute à l'air dans le même volume : la pression atteindrait 9,8 × 106 Pa, près de 100 fois la pression initiale. Aucun réservoir ordinaire n'y résiste, et une impureté jouant le rôle de catalyseur suffit à déclencher la décomposition rapide. Le piège principal est de prendre 1,0 m3 comme volume du gaz.
Conseils pour réussir
Convertissez les volumes en mètres cubes avant d'appliquer PV = nRT, annoncez le plan de calcul dans la question ouverte et terminez par un commentaire qui compare la pression obtenue à la pression initiale.