E3C physique-chimie

« ÉPREUVES COMMUNES DE CONTRÔLE CONTINU CLASSE : Première E3C : ☐ E3C1 ☒ E3C2 ☐ E3C3 VOIE : ☒ Générale ☐ Technologique ☐ Toutes voies (LV) ENSEIGNEMENT : physique-chimie DURÉE DE L’ÉPREUVE : 2 h CALCULATRICE AUTORISÉE : ☒Oui ☐ Non ☐ Ce sujet contient des parties à rendre par le candidat avec sa copie.

De ce fait, il ne peut être dupliqué et doit être imprimé pour chaque candidat afin d’assurer ensuite sa bonne numérisation. Nombre total de pages : 8 PARTIE A Une odeur de soufre dans l’air (10 points) Des algues provenant de la haute mer s’échouent sur les côtes martiniquaises.

Ces algues ne sont pas toxiques en elles-mêmes.

Mais elles meurent une fois échouées sur les plages.

Des dégagements importants de gaz sont produits lors de leur décomposition, notamment du sulfure d’hydrogène H2S, qui provoquent des nuisances olfactives et des troubles sanitaires. Selon les doses, les effets peuvent être une irritation des yeux (conjonctivite, gène à la lumière vive) et des voies respiratoires (rhinite, enrouement, toux, douleur thoracique, etc).

Les personnes asthmatiques y sont particulièrement sensibles, ainsi que les jeunes enfants et les femmes enceintes. https://www.martinique.ars.sante.fr/les-algues-sargasses-une-nouveau-phenomene-sanitaire On se propose d’étudier la structure la molécule de sulfure d’hydrogène ainsi que ses propriétés et de les comparer à celles d’autres molécules connues. Page 1 / 8 G1SPHCH02700 Données Tableau périodique des éléments et échelle d’électronégativité de Pauling https://fr.wikipedia.org/wiki/électronégativité Table de données pour la spectroscopie infrarouge Liaison Nombre d’onde (cm-1) Intensité forte OH alcool 32003400 moyenne NH amine 31003500 moyenne CtriH 30003100 forte CtétH 28003000 forte à moyenne, large OH acide carboxylique 25003200 moyenne 2550 -2620 SH forte C=O ester 17001740 forte C=O aldéhyde ou cétone 16501730 forte C=O acide carboxylique 16801710 forte NH amine ou amide 15601640 Ctri signifie que l’atome de carbone est trigonal, c’est-à-dire relié à trois voisins. Ctét signifie que l’atome de carbone est tétragonal, c’est-à-dire relié à quatre voisins. Page 2 / 8 G1SPHCH02700 Énergies de liaison Liaison Energie (kJ.mol-1) O=O 500 H-S 350 C=O 800 O-H 450 S=O 550 1.

L'oxygène, le soufre et le sélénium appartiennent à la même colonne du tableau périodique. 1.1.

Établir le schéma de Lewis de la molécule de sulfure d’hydrogène, H2S, et proposer une géométrie de cette entité.

Justifier votre raisonnement. 1.2.

La molécule de sulfure d’hydrogène est-elle polaire ? Justifier votre réponse. 2.

La solubilité d’une espèce chimique est la concentration maximale de cette espèce que l’on peut dissoudre dans l’eau.

Elle dépend de la température.

Le tableau ci-dessous indique la solubilité du gaz H2S dans l’eau, ainsi que celles d’autres espèces chimiques à la pression atmosphérique et à une température de 25°C. Nom de l’espèce chimique diiode sulfure d’hydrogène ammoniac Formule chimique Solubilité (en mol.L-1) I2 H2S NH3 1,3 x 10-3 2,5 50 Proposer une interprétation pour expliquer l’évolution de la solubilité dans l’eau des espèces chimiques ci-dessus.

Une argumentation détaillée est attendue. 3.

Des détecteurs de sulfure d’hydrogène ont été placés aux abords des rivages où s’échouent les sargasses.

Certains de ces détecteurs contiennent des cellules électrochimiques.

Il s’agit de capteurs dont le principe de fonctionnement repose sur une transformation chimique modélisée par une réaction d’oxydo-réduction ; le sulfure d’hydrogène y est oxydé par le dioxygène de l’air.

Les couples oxydants-réducteurs mis en jeu sont les suivants : H2SO4/H2S et O2/H2 On propose ci-dessous le schéma de Lewis de la molécule d’acide sulfurique H2SO4 https://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Sulfuric_acid_lewis.png Page 3 / 8 G1SPHCH02700 3.1.

En comparant les schémas de Lewis des molécules de sulfure d’hydrogène H 2S et d’acide sulfurique H2SO4, indiquer quelle est la particularité de l’atome de soufre dans la molécule d’acide sulfurique. 3.2.

Montrer que l’équation de la réaction modélisant la transformation chimique au sein du capteur est la suivante : H2S + 2 O2  H2SO4. 4.

Le sulfure d’hydrogène produit lors de la décomposition des algues provient de la dégradation d’un acide aminé, la L-Cystéine dont la formule semi-développée est représentée ci-contre. 4.1.

À quelle famille de composés est associé le groupe caractéristique entouré sur la formule de la L-Cystéine ? 4.2.

Les groupes caractéristiques présents dans cette molécule peuvent être identifiés grâce à la spectroscopie infrarouge (I.R.). Justifier ce spectre reproduit puisse correspondre à la L-Cystéine. https://sdbs.db.aist.go.jp/sdbs/cgi-bin/direct_frame_top.cgi 5.

De nombreuses solutions sont envisagées afin de traiter les sargasses collectées après chaque échouage.

Notamment, la combustion des algues afin de produire de l’énergie électrique. https://martinique.ademe.fr/sites/default/files/situation-perspectives-valorisation-sargasses.pdf L’un des inconvénients de la combustion de la sargasse est que le sulfure d'hydrogène et son produit de combustion, le dioxyde de soufre, SO2, réagissent avec les métaux et forment des produits noirs à leur surface. 5.1.

Sachant que l’eau est l’autre produit de la combustion de H 2S, écrire l’équation de la réaction modélisant la combustion du sulfure d’hydrogène dans l’air. Page 4 / 8 G1SPHCH02700 5.2.

A partir des données, évaluer l’énergie molaire de la combustion du sulfure d’hydrogène.

Le schéma de Lewis du dioxyde de soufre est représenté ci-dessous. 5.3.

Cette transformation est-elle endothermique ou exothermique ? Justifier votre réponse. PARTIE B Étude d’une centrale hydroélectrique (10 points) La France et l’Europe se sont engagées à développer, d’ici l’année 2020, la part des énergies renouvelables.

Le plan d’action national fixe un objectif global de 23 % d’énergies renouvelables dans la consommation finale d’énergie à l’horizon 2020. Source : d’après www.ademe.fr On s’intéresse ici à la centrale hydroélectrique de Luzières sur la rivière Agout, dans le Tarn, qui est une rivière de moyenne montagne à l’est de Toulouse.

Elle est ponctuée d’une succession de barrages dont certains sont associés à des usines de production d’électricité. Source : d’après la carte d'ensemble du bassin Tarn-Agout https://www.edf.fr/ Page 5 / 8 G1SPHCH02700 Schéma simplifié en coupe de l’ensemble barrage-centrale sans souci d’échelle z (en m) 136,4 m 124,0 m.... »