Correction Dnb Métropole série professionnelle agricole 2019
PHYSIQUE – CHIMIE
Durée de l’épreuve : 30 min – 25 points
Les essais et les démarches engagés, même non aboutis, seront pris en compte
Enquête policière
Monsieur Jan a été bousculé devant chez lui par une personne qui lui a dérobé son portefeuille et a rapidement pris la fuite. Après son agression, il remarque une grosse tâche sur son tee-shirt.
Un inspecteur de police mène son enquête. Il retient trois suspects :
- M. Raymond, ouvrier dans une entreprise qui utilise du sulfate de Fer III $\mathrm{(Fe^{ 3+} + SO_{4}^{2-} )}$, du métal cuivre (Cu) et du métal fer (Fe) ;
- Mme Boisseau, paysagiste qui utilise du sulfate de cuivre II $\mathrm{(Cu^{ 2+} + SO_{4}^{2-} )}$ pour traiter ses arbres fruitiers et du métal zinc (Zn) pour construire des toitures d’abris ;
- Mme Blanc, pâtissière qui se sert de sucres (saccharose, sirop de glucose) et de poudres d’argent et d’or pour confectionner et décorer ses gâteaux.
Des analyses ont été effectuées par le laboratoire de police scientifique.
1. Conduction des solutions (16 points).
La substance composant la tâche du tee-shirt a été mise en solution dans de l’eau pure, et un test permettant de savoir si la solution conduit le courant électrique a été réalisé.
Ce test est réalisé à l’aide du circuit électrique schématisé ci-contre.
Les résultats indiquent que la solution est conductrice.
1.1 Indiquer le rôle de la lampe LED dans le circuit électrique.
Lorsque la lampe LED brille, elle permet de mettre en évidence le passage du courant et indique donc que la solution testée est conductrice.
1.2 Sur le schéma du circuit électrique, indiquer par une flèche le sens conventionnel du courant.
1.3 Indiquer le nom des particules qui assurent la conduction du courant électrique dans les fils électriques du circuit.
Les particules qui assurent la conduction du courant électrique dans les fils électriques du circuit sont les électrons.
1.4 La tension aux bornes du générateur a pour valeur : $\mathrm{U_{AC} = 6~ V}$ et la tension aux bornes de la LED a pour valeur : $\mathrm{U_{AB} = 1,2~ V}$
a) Calculer la valeur de la tension entre les points B et C en détaillant le calcul.
La tension entre les bornes du générateur est égale à la somme des tension entre les bornes des différents récepteurs.
$\mathrm{U_{~generateur} = U_{AC}} $
$\mathrm{U_{AC} = U_{AB} + U_{BC}} $ avec $\mathrm{U_{AC} = 6~ V}$ et $\mathrm{U_{AB} = 1,2~ V}$
soit $\mathrm{U_{BC} = U_{AC}~ – U_{AB}} $
$\mathrm{U_{BC} = 6~V – 1,2~V ~=~4,8~V}$
La valeur de la tension entre les points B et C est de $\mathrm{4,8~V}$.
b) Citer le nom de la loi utilisée.
La loi utilisée est la loi d’additivité des tensions.
1.5 Sachant que les solutions ioniques sont conductrices et que les solutions de sucres ne contiennent pas d’ions, indiquer quelle première hypothèse l’inspecteur peut faire.
Mme Blanc se sert de sucres (saccharose, sirop de glucose) et de poudres d’argent et d’or pour confectionner et décorer ses gâteaux. Les solutions de sucre ne contenant pas d’ions et ne conduisant pas le courant, elle n’est donc pas coupable.
M. Raymond et Mme Boisseau utilisent des solutions ioniques, le coupable est donc l’un d’eux.
2. Tests (5,5 points).
Les techniciens du laboratoire procèdent au test d’identification d’ions éventuellement présents dans la tâche. En faisant réagir quelques gouttes d’une solution de soude sur la solution du composant de la tâche, ils obtiennent un précipité bleu de formule $\mathrm{Cu(OH)_{2}}$.
Tableau de données de référence sur l’identification de quelques ions :
2.1 En s’aidant des données du tableau ci-dessus, identifier l’ion détecté par le test.
En faisant réagir quelques gouttes d’une solution de soude sur la solution du composant de la tâche, les techniciens obtiennent un précipité bleu. D’après le tableau, l’ion identifié est donc l’ion cuivre II $\mathrm{(Cu^{2+})}$.
2.2 Parmi les trois équations de réactions incomplètes proposées ci-dessous, choisir et compléter celle correspondant à ce test, barrer les deux autres.
$\mathrm{Cu(OH)_{2} \longrightarrow …. +~ 2~HO^{-} ~~~~~~~~~~~~….~+~2~HO^{-} \longrightarrow Cu(OH)_{2}~~~~~~~~~~~~Cu^{2+}~+~Cu(OH)_{2} \longrightarrow ….}$
Un précipité bleu de formule $\mathrm{Cu(OH)_{2}}$ est obtenu lors du test, c’est donc un produit qui doit se trouver à droite de la flèche dans l’équation de réaction. La bonne équation de réaction est donc :
$\mathrm{Cu^{2+}~2~HO^{-} \longrightarrow Cu(OH)_{2}}$
3. Synthèse (3,5 points).
En s’appuyant sur les tests réalisés dans le laboratoire de la police scientifique, indiquer, en justifiant, quel est le coupable le plus probable parmi les trois suspects.
Parmi les deux suspects (M. Raymond et Mme Boisseau) utilisant des solutions ioniques, seule Mme Boisseau utilise des ions cuivre II $\mathrm{Cu^{2+}}$ (elle utilise une solution de sulfate de cuivre II $\mathrm{(Cu^{ 2+} + SO_{4}^{2-} )}$ pour traiter ses arbres fruitiers. C’est donc la coupable la plus probable parmi les trois supects.