Voici le corrigé du sujet de brevet de sciences physiques sur les atomes, les ions et le pH, avec le barème de chaque question sur 25 points. Compare ta copie, repère les justifications qui te manquaient et refais les calculs sans regarder la solution.
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Le corrigé détaillé du sujet de brevet avec le barème
Correction de l’exercice 1 : le sel de cuisine, un cristal d’ions (8 points)1. Z = 11 : 11 protons et, l’atome étant neutre, 11 électrons. A = 23 donc 23 − 11 = 12 neutrons. (1,5 pt)
2. L’atome de sodium perd un électron : il possède alors plus de protons que d’électrons et devient un ion positif (cation). Nombre d’électrons : 11 − 1 = 10 électrons. (1,5 pt)
3. Noyau du chlore : 17 protons, donc Qnoyau = 17 × 1,6 × 10−19 = +2,72 × 10−19 C. Le nuage compte 17 + 1 = 18 électrons : Qnuage = −18 × 1,6 × 10−19 = −2,88 × 10−19 C. Charge de l’ion : 2,72 × 10−19 − 2,88 × 10−19 = −1,6 × 10−19 C, soit −e. (2 pt)
4. Sur le document 1, il y a autant d’ions A (Na+) que d’ions B (Cl−) en alternance : les charges + et − se compensent, le cristal est neutre. La dissolution donne une solution de chlorure de sodium (eau salée), qui contient les ions Na+ et Cl−. (1,5 pt)
5. On ajoute quelques gouttes de solution de nitrate d’argent à l’eau salée : il se forme un précipité blanc (qui noircit à la lumière), signe de la présence d’ions chlorure. (1,5 pt)
1. Jus de citron (pH = 2,5 < 7) : acide. Eau pure (pH = 7) : neutre. Savon (pH = 10 > 7) : basique. (1,5 pt)
2. L’acidité est due aux ions hydrogène H+ ; le caractère basique aux ions hydroxyde HO−. (1 pt)
3. Diluer 10 fois fait augmenter le pH d’une unité : pH ≈ 3,5 (la solution reste acide). (1,5 pt)
4. De pH = 2 à pH = 4, le pH augmente de 2 unités : il faut diluer 100 fois (10 × 10). Volume initial : 500 ÷ 100 = 5 mL ; volume d’eau : 500 − 5 = 495 mL. (2 pt)
5. L’affirmation est fausse. En diluant, on diminue la quantité d’ions H+ par litre et le pH se rapproche de 7, mais il ne dépasse jamais 7 : l’ajout d’eau (neutre) ne peut pas créer d’ions hydroxyde en excès. La solution tend vers la neutralité. (2 pt)
1. Au bout de 2 jours : pH = 7,7 ; au bout de 4 jours : pH = 8,1. (1 pt)
2. Le pH est entre 7,2 et 7,6 aux jours 0, 1 et 5 (valeurs 7,4 ; 7,5 ; 7,5). (1,5 pt)
3. pH = 8,1 > 7 : l’eau est basique. Il faut ajouter le produit « pH moins », qui est acide : il apporte des ions H+ et fait baisser le pH jusqu’à la zone idéale (c’est ce qu’on observe entre les jours 4 et 5). (1,5 pt)
4. V = 40 m3 = 40 × 1 000 = 40 000 L. m = Cm × V = 4 g/L × 40 000 L = 160 000 g = 160 kg de sel. (2 pt)
5. Cm = m ÷ V = 1,0 g ÷ 0,250 L = 4,0 g/L. Cette valeur est égale à la valeur recommandée : la concentration est respectée. (1,5 pt)
6. L’affirmation est correcte : une solution ionique conduit le courant car les ions (Na+ et Cl−) sont des charges mobiles qui se déplacent dans l’eau. Une eau sans ion (eau pure) conduit très mal. (1,5 pt)
Barème et conseils
| Exercice | Thème | Points |
|---|---|---|
| 1 | Cristal de sel et ions | 8 |
| 2 | Acide, basique, dilution | 8 |
| 3 | Eau d’une piscine | 9 |
| Total | 25 |
Au brevet, une réponse juste mais non justifiée perd souvent la moitié des points. Pour les calculs de charges, écris toujours la formule, le remplacement et l’unité. Pour les dilutions, retiens qu’une dilution par 10 augmente le pH d’une unité, sans jamais dépasser 7 pour un acide.