Probatoire 2022 – Épreuve de Chimie séries C, D et E (Cameroun)

Le sujet

Office du Baccalauréat du Cameroun – Probatoire de l'enseignement secondaire général, session 2022 – Chimie. Séries C, D et E. Coefficient 2. Durée : 2 heures.

Partie A : évaluation des ressources (24 points)

Exercice 1 : vérification des savoirs (8 points)

1. Définir : réaction de substitution. (1 pt)

2. Répondre par vrai ou faux :

2-1. Les aldéhydes donnent un test positif avec la liqueur de Fehling. (1 pt)

2-2. En présence de l'acide sulfurique fumant, le benzène peut donner lieu à une réaction de sulfonation. (1 pt)

3. Reproduire puis compléter le tableau suivant : (2 pts)

4. Écrire la formule développée de la molécule d'acétylène $\ce{C2H2}$, puis donner la distance de la liaison carbone–carbone dans cette molécule. (2 pts)

5. Nommer les deux conformations stables que présente la molécule de benzène. (1 pt)

Exercice 2 : application des savoirs (8 points)

1. Écrire les formules semi-développées des composés suivants : (2 pts)

i) 3,4-diméthylpent-1-yne ;

ii) 2-méthylpropan-2-ol.

2. Donner les noms des composés de formules semi-développées suivantes : (2 pts)

i) $\ce{H3C-CH(CH3)-CH(CH3)-H}$

ii) $\ce{H3C-C(=O)-CH2-CH3}$

3. On réalise une pile standard mettant en jeu les couples $\ce{Ag+}/\ce{Ag}$ et $\ce{Ni^2+}/\ce{Ni}$.

On donne : $E^\circ(\ce{Ag+}/\ce{Ag}) = 0{,}80\ \text{V}$ et $E^\circ(\ce{Ni^2+}/\ce{Ni}) = -0{,}26\ \text{V}$.

3-1. Donner le pôle positif et le pôle négatif de cette pile. (1 pt)

3-2. Déterminer sa f.é.m. $E$. (1 pt)

4. L'hydratation du prop-1-ène aboutit à deux composés X et Y, avec Y majoritaire.

4-1. Écrire les formules semi-développées de X et Y. (1 pt)

4-2. Justifier pourquoi Y est majoritaire. (1 pt)

Exercice 3 : utilisation des savoirs (8 points)

1. On introduit une masse $m = 0{,}54\ \text{g}$ de poudre d'aluminium dans un bécher contenant 600 mL de solution d'acide chlorhydrique de concentration molaire $C = 0{,}1\ \text{mol·L}^{-1}$. L'équation-bilan de la réaction est :

$$\ce{2Al + 6H3O+ -> 2Al^3+ + 3H2 + 6H2O}$$

1-1. Montrer que les réactifs sont introduits dans les proportions stœchiométriques. (2 pts)

1-2. Déterminer le volume du gaz dégagé. (2 pts)

1-3. En fin de réaction, la solution du bécher est totalement évaporée : il apparaît des cristaux blancs. Donner la formule de ces cristaux. (1 pt)

On donne : $M_{\text{Al}} = 27\ \text{g·mol}^{-1}$ ; $V_m = 24\ \text{L·mol}^{-1}$.

2. La synthèse du polystyrène se fait à partir du styrène $\ce{C6H5-CH=CH2}$.

2-1. Écrire l'équation-bilan de polymérisation du styrène. (1 pt)

2-2. Déterminer l'indice de polymérisation $n$ sachant que la masse molaire $M$ du polymère obtenu est $208\ \text{kg·mol}^{-1}$. (2 pts)

On donne : $M_{\text{C}} = 12\ \text{g·mol}^{-1}$ ; $M_{\text{H}} = 1\ \text{g·mol}^{-1}$.

Partie B : évaluation des compétences (16 points)

Papa François a fait une chute de vélo et s'est blessé au genou. Pour désinfecter sa plaie, il se propose d'utiliser une vieille solution de Bétadine trouvée dans sa boîte à pharmacie, dont l'étiquette du flacon porte les inscriptions suivantes :

• substance active : $\ce{I2}$ ;
• pourcentage massique en diiode : $P(\ce{I2}) = 10$ % ;
• densité : $d = 1{,}03$.

Son fils, inquiet, souhaite au préalable vérifier si cette solution de Bétadine est encore utilisable. Pour cela, il réalise les expériences suivantes :

• il dilue 10 fois la solution initiale de Bétadine, notée $S_0$, de concentration en diiode $C_0(\ce{I2})$, et obtient une solution $S_1$ telle que $C_0(\ce{I2}) = 10\ C_1(\ce{I2})$ ;
• il dose un volume $V_1 = 10\ \text{mL}$ de la solution diluée par une solution aqueuse de thiosulfate de sodium de concentration $C_2 = 0{,}1\ \text{mol·L}^{-1}$, en présence d'empois d'amidon. Le point équivalent est obtenu lorsque le volume de la solution de thiosulfate versé est $V_2 = 8{,}1\ \text{mL}$.

Informations :

• Équation-bilan support du dosage : $\ce{2S2O3^2- + I2 -> S4O6^2- + 2I-}$
• Formule de calcul du pourcentage en diiode de la solution $S_0$ :

$$P(\ce{I2}) = \frac{C_0(\ce{I2}) \times M_{\ce{I2}} \times 100}{d \times \rho_{\text{eau}}}$$

avec $P(\ce{I2})$ le pourcentage en masse de diiode de la solution $S_0$ de Bétadine, $C_0(\ce{I2})$ la concentration en diiode de la solution $S_0$ (en mol·L⁻¹), $M_{\ce{I2}}$ la masse molaire du diiode (en g·mol⁻¹), $d$ la densité de la solution $S_0$ et $\rho_{\text{eau}}$ la masse volumique de l'eau (en g·L⁻¹).

• La solution est utilisable si $P(\ce{I2})$ est compris dans l'intervalle [8 % ; 10 %].
• Masse molaire de l'iode : $M_{\text{I}} = 127\ \text{g·mol}^{-1}$ ; $\rho_{\text{eau}} = 1000\ \text{g·L}^{-1}$.

En utilisant les informations ci-dessus et à l'aide d'une démarche scientifique :

1. Propose un mode opératoire assorti d'un dispositif expérimental adéquat du dosage effectué. (8 pts)

2. Examine si la solution de Bétadine trouvée dans la boîte à pharmacie est encore utilisable. (8 pts)

Nos conseils

• Le sujet est noté sur 40 : la partie B vaut 16 points, réservez-lui au moins 45 minutes.
• Exercice 2 : pour nommer un composé, repérez d'abord la chaîne carbonée la plus longue qui porte la fonction, puis numérotez-la pour donner aux ramifications les plus petits indices.
• Exercice 3 : présentez un tableau d'avancement, il rend la question des proportions stœchiométriques presque immédiate.
• Partie B : à l'équivalence du dosage, écrivez la relation entre les quantités de matière en tenant compte des coefficients de l'équation, et n'oubliez pas le facteur de dilution entre $S_0$ et $S_1$.
• Dans le mode opératoire, nommez la verrerie (pipette jaugée, burette graduée, bécher ou erlenmeyer) et précisez le rôle de l'empois d'amidon.

Attention aux arnaques

Les anciens sujets du Probatoire sont gratuits. Ne payez jamais, par Mobile Money ou autrement, pour obtenir un « sujet probable » ou une « fuite » avant l'examen : c'est une arnaque classique.