Sujet Physique-Chimie — Terminale — Métropole — Bac 2021

BACCALAURÉAT GÉNÉRAL Spécialité physique - chimie Épreuve terminale Sujet Zéro L’usage de la calculatrice avec mode examen actif est autorisé. L’usage de la calculatrice sans mémoire, « type collège » est autorisé. Ce sujet est prévu pour être traité en trois heures et trente minutes. Ce sujet comporte 10 pages avec 3 exercices indépendants EXERCICE I – Capture géologique du dioxyde de carbone (4 points) Les scientifiques ont établi le lien entre l’augmentation de la teneur en dioxyde de carbone dans l’atmosphère et l’augmentation de la température terrestre moyenne. Le procédé CarbFix, développé en Islande, permet de piéger dans des roches souterraines du dioxyde de carbone produit par les activités humaines. Principe du procédé CarbFix : le dioxyde de carbone CO (g) est dissous sous pression dans de l’eau. 2 La solution obtenue est injectée dans des roches basaltiques entre 400 m et 500 m de profondeur. Le contact entre la solution et les roches entraîne une dissolution partielle des roches basaltiques libérant des ions Mg2+(aq) et Ca2+(aq), ainsi que la formation d’ions hydrogénocarbonate HCO-(aq) et d’ions 3 carbonate CO2-(aq). Ces ions réagissent alors entre eux pour former du carbonate de calcium CaCO (s) 3 3 ou de magnésium MgCO (s). Le dioxyde de carbone est ainsi capturé sous forme de carbonates sous 3 terre. Le but de l’exercice est d’étudier quelques aspects du procédé Carbfix. Données :  couples acide-base des espèces chimiques liées au dioxyde de carbone aqueux : couple 1 : H CO (aq) / HCO-(aq) pK = 6,4 à 25 °C ; 2 3 3 A1 couple 2 : HCO-(aq) / CO2-(aq) pK = 10,3 à 25 °C ; 3 3 A2  masses molaires moléculaires : M(CO ) = 44 g·mol-1 ; M(H O) = 18 g·mol−1 ; 2 2  concentration standard : c° = 1,00 mol·L−1 ;  masse volumique de l’eau : ρ(H O) = 1 000 g·L−1 ; 2  couleur de solutions comportant quelques gouttes d’un indicateur coloré universel, mélange d’indicateurs colorés, en fonction du pH de ces solutions. D’après 924 On propose, dans un premier temps, de mettre en évidence l’acidité de la solution de dioxyde de carbone grâce à l’expérience suivante : dans un bécher de 100 mL, on place 50 mL d’eau distillée et quelques gouttes d’indicateur universel. À l’aide d’une paille, un expérimentateur souffle dans l’eau distillée pendant quelques minutes de manière à faire buller l’air