Brevet 2023 Amérique du Sud : la physique-chimie au service de la gravure

La partie de physique-chimie de ce sujet, notée sur 25 points et prévue pour 30 minutes, s'appuie sur un procédé artistique ancien : la gravure à l'eau forte. L'artiste protège une plaque de zinc avec un vernis, gratte son dessin, puis plonge la plaque dans un bain d'acide chlorhydrique. Le dessin est alors gravé en creux dans le zinc, et un dégagement gazeux apparaît. Tout le sujet consiste à comprendre ce qui se passe dans ce bain.

Les questions clés

La question 1 demande de choisir les équipements de protection. La fiche de sécurité indique que l'acide provoque de graves brûlures de la peau et de graves lésions des yeux. Il faut donc des gants, des lunettes de sécurité et une blouse. La protection auditive est inutile, car aucun danger lié au bruit n'est signalé.

La question 2 est un calcul de pourcentage. L'artiste mélange 100 g de solution à 24 % avec 300 g d'eau. La solution contient toujours 24 g d'acide pur, mais sa masse totale vaut 400 g. Le pourcentage est donc 24 divisé par 400, multiplié par 100, soit 6 %.

La question 3, la plus importante avec 12 points, demande de montrer qu'il y a une transformation chimique. Il faut exploiter chaque expérience. Le zinc disparaît, puisque la plaque est gravée. Le pH augmente : des ions hydrogène sont consommés. Le gaz produit une détonation à l'approche d'une flamme : c'est du dihydrogène. Le test à la soude, négatif au début et positif à la fin, montre l'apparition d'ions zinc. Les réactifs sont donc le zinc et les ions hydrogène, les produits les ions zinc et le dihydrogène.

La question 4 demande de choisir l'équation de réaction. Les propositions c et d placent le dihydrogène parmi les réactifs : elles sont éliminées. La proposition a ne conserve ni les atomes ni les charges. Seule la proposition b convient, avec 2 ions hydrogène à gauche.

Les pièges à éviter

Au calcul de pourcentage, beaucoup divisent par 300 g au lieu de 400 g : la masse totale compte toute la solution. À la question 3, le test au nitrate d'argent est positif avant et après la transformation. Les ions chlorure sont présents dans le bain mais ne réagissent pas : il ne faut pas les citer parmi les réactifs.

Nos conseils

Pour la question 3, organise ta réponse : pour chaque expérience, écris l'observation, la donnée du tableau qui l'explique et l'espèce chimique identifiée. Classe ensuite les espèces qui disparaissent et celles qui apparaissent. Pour l'équation, fais deux tris : d'abord la place des réactifs et des produits, ensuite le comptage des atomes et des charges.