Suivi et avancement : corrigé du contrôle de sciences physiques première

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Voici le corrigé détaillé du contrôle sur l’avancement d’une réaction et le suivi spectrophotométrique. Pour chaque question, les calculs sont détaillés avec leurs unités et le nombre de points attribués. Compare ta copie question par question, puis relis le barème.

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Sommaire

La correction détaillée avec le barème : corrigé sur l’avancement

Correction de l’exercice 1 : Zinc et acide (5 points)

1. n(Zn) = m ÷ M = 1,30 ÷ 65,4 = 1,99 × 10⁻² mol ; n(H₃O⁺) = C × V = 0,500 × 0,0500 = 2,50 × 10⁻² mol (1 pt).

2. Tableau d’avancement (en mol) (1 pt) :

État	Zn	H₃O⁺	Zn²⁺	H₂
Initial (x = 0)	1,99 × 10⁻²	2,50 × 10⁻²	0	0
En cours	1,99 × 10⁻² − x	2,50 × 10⁻² − 2x	x	x
Final (x = x_max)	1,99 × 10⁻² − x_max	2,50 × 10⁻² − 2x_max	x_max	x_max

3. Si le zinc est limitant : x = 1,99 × 10⁻² mol. Si H₃O⁺ est limitant : 2,50 × 10⁻² − 2x = 0, soit x = 1,25 × 10⁻² mol. La plus petite valeur est retenue : x_max = 1,25 × 10⁻² mol et le réactif limitant est H₃O⁺ (1 pt).

4. État final : n(Zn) = 1,99 × 10⁻² − 1,25 × 10⁻² = 7,4 × 10⁻³ mol ; n(H₃O⁺) = 0 ; n(Zn²⁺) = n(H₂) = 1,25 × 10⁻² mol (1 pt).

5. V(H₂) = n × Vm = 1,25 × 10⁻² × 24,0 = 0,300 L, soit 300 mL (1 pt).

Correction de l’exercice 2 : Étalonnage d’une espèce colorée (5 points)

1. Loi de Beer-Lambert : pour une solution diluée, l’absorbance A est proportionnelle à la concentration c de l’espèce absorbante, A = k × c (1 pt).

2. Les points sont alignés sur une droite passant par l’origine : A est bien proportionnelle à c (1 pt).

3. k = ΔA ÷ Δc = 0,90 ÷ 0,50 = 1,80 L/mmol (1 pt).

4. c = A ÷ k = 0,63 ÷ 1,80 = 0,35 mmol/L (1 pt).

5. Facteur de dilution : 5,0 ÷ 0,40 = 12,5. V_mère = 0,40 × 50,0 ÷ 5,0 = 4,0 mL, prélevés à la pipette jaugée de 4,0 mL (ou graduée) puis versés dans une fiole jaugée de 50,0 mL, complétée avec de l’eau distillée jusqu’au trait de jauge et homogénéisée (1 pt).

Correction de l’exercice 3 : Suivi cinétique par spectrophotométrie (6 points)

1. c = A ÷ 1,80 (2 pts) :

t (min)	0	5	10	15	20
c (mmol/L)	0,500	0,350	0,244	0,172	0,122

2. v = −Δc ÷ Δt = (0,500 − 0,244) ÷ 10 = 2,6 × 10⁻² mmol/L/min (1,5 pt).

3. Le temps de demi-réaction est la durée au bout de laquelle la concentration du réactif a diminué de moitié (ici l’avancement atteint la moitié de sa valeur finale, le réactif étant entièrement consommé). On cherche c = 0,500 ÷ 2 = 0,250 mmol/L, soit A = 0,45, atteint vers t_1/2 ≈ 10 min (1,5 pt).

4. v = (0,244 − 0,122) ÷ 10 = 1,2 × 10⁻² mmol/L/min, soit environ deux fois moins que sur le premier intervalle. La vitesse diminue au cours du temps car la concentration du réactif, facteur cinétique, diminue (1 pt).

Correction de l’exercice 4 : Une affirmation à examiner (4 points)

1. Il faut tenir compte des coefficients stœchiométriques. Si H₂ est limitant : 0,40 − 2x = 0, x = 0,20 mol. Si O₂ est limitant : 0,30 − x = 0, x = 0,30 mol. Donc x_max = 0,20 mol et le réactif limitant est le dihydrogène : l’affirmation est fausse : le dioxygène a la plus petite quantité initiale (0,30 mol < 0,40 mol), mais il en faut deux fois moins que de dihydrogène pour réagir (2 pts).

2. n(O₂) restant = 0,30 − 0,20 = 0,10 mol (1 pt).

3. n(H₂O) = 2 x_max = 0,40 mol ; M(H₂O) = 2 × 1,0 + 16,0 = 18,0 g/mol ; m = 0,40 × 18,0 = 7,2 g (1 pt).

Barème et conseils

Exercice	Thème	Points
1	Tableau d’avancement	5
2	Étalonnage et dilution	5
3	Suivi cinétique	6
4	Réactif limitant	4
Total		20

Pour progresser, écris toujours l’équation ajustée avant le tableau d’avancement, compare les rapports n ÷ coefficient pour trouver le réactif limitant, et n’oublie ni les unités ni les chiffres significatifs. Pour un suivi spectrophotométrique, garde la même unité de concentration du début à la fin et vérifie que la vitesse décroît bien avec le temps.

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