La physique de la plongée · Synthèse d'un conservateur, réaction de Cannizzaro (au choix) · Nettoyage des plaques de cuisson, vinaigre ménager (au choix) · Colorants d'une boisson verte (au choix)

Identifier les deux forces modélisant les actions mécaniques exercées sur le système {plongeur + équipement} en équilibre.

À l'aide de la deuxième loi de Newton, représenter, sans souci d'échelle, les forces exercées sur le système sachant qu'il est en équilibre.

Lorsque le plongeur inspire, le volume de ses poumons augmente. Expliquer les conséquences de cette inspiration sur le mouvement du plongeur initialement immobile en justifiant, notamment, la direction et le sens du vecteur accélération.

Montrer que la quantité de matière initiale d'air comprimé contenue dans les bouteilles de plongée à la pression de 230 bar et à la température de 283 K vaut n = 293 mol.

Déterminer graphiquement la valeur de la pression de l'eau à une profondeur de 35 m.

Estimer la valeur de la durée pendant laquelle le plongeur pourra effectuer son exploration à une profondeur de 35 m.

Indiquer quels phénomènes correspondent aux transferts thermiques associés respectivement aux termes ① et ②.

Pendant cette durée Δt, la température du plongeur varie de ΔT. Exprimer la variation d'énergie interne ΔU du plongeur en fonction de m_p, c_h et ΔT.

À l'aide du premier principe de la thermodynamique, déduire que l'équation différentielle régissant l'évolution de la température T(t) du plongeur peut s'écrire sous la forme $\tau \cdot \dfrac{\mathrm{d}T(t)}{\mathrm{d}t} + T(t) = T_f$ avec $\tau = m_p \cdot c_h \cdot R_{\text{eq}}$ et $T_f = P_m \cdot R_{\text{eq}} + T_{\text{eau}}$.

Préciser la signification physique du terme T_f.

Parmi les deux représentations de la figure 2, choisir, en justifiant la réponse, celle qui correspond à l'évolution de la température du plongeur avec sa combinaison et sans sa combinaison. Vérifier la cohérence de votre choix avec les expressions des grandeurs T_f et τ données dans la question 9.

Déterminer la durée au bout de laquelle le plongeur muni de sa combinaison risquerait, dans le cadre de ce modèle, l'hypothermie. Commenter le résultat.

Représenter la formule semi-développée de l'acide benzoïque, entourer le groupe caractéristique et identifier la famille fonctionnelle correspondante.

Justifier, à l'aide d'un diagramme de prédominance, l'obtention de l'ion benzoate lors de la transformation chimique modélisée par la réaction n°1.

Écrire la demi-équation électronique modélisant le transfert d'électrons entre le benzaldéhyde C₇H₆O(aq) et l'alcool benzylique C₇H₈O(aq), et identifier l'espèce oxydante et l'espèce réductrice du couple associé.

Pour chaque étape du protocole numérotée de ① à ⑥, indiquer, sans justifier, si cette étape correspond à une transformation chimique de réactifs, à une analyse du produit synthétisé, à une purification ou à une séparation.

Proposer, en justifiant, un dispositif expérimental permettant d'optimiser la vitesse de formation du produit de synthèse.

Schématiser l'ampoule à décanter et son contenu en justifiant la position relative des deux phases. Indiquer, en justifiant, les phases dans lesquelles se situent l'ion benzoate et l'alcool benzylique produits lors de l'étape 1.

À l'étape f du protocole expérimental, justifier à l'aide des données l'apparition d'un solide.

Interpréter le résultat de la chromatographie sur couche mince obtenu.

Déterminer la valeur du rendement de la synthèse de l'acide benzoïque. Commenter.

Représenter le schéma de Lewis de la base conjuguée de l'acide éthanoïque.

Indiquer l'espèce majoritaire du couple de l'acide éthanoïque présente dans un vinaigre ménager 14°. Justifier.

Écrire l'équation de la réaction modélisant la transformation chimique entre l'acide éthanoïque et l'eau.

En utilisant la valeur du pH de la solution, montrer que le taux d'avancement final τ de cette réaction est de l'ordre de 6 %. Commenter ce résultat quant à la force de l'acide éthanoïque dans l'eau.

Écrire l'équation de réaction support du titrage de l'acide éthanoïque par l'hydroxyde de sodium.

Déterminer, en réalisant une construction sur l'annexe, le volume V_E de solution titrante d'hydroxyde de sodium versé à l'équivalence du titrage.

Expliquer quel aurait été l'indicateur coloré le plus adapté, parmi ceux fournis, pour réaliser ce titrage par colorimétrie.

Après avoir exploité le titrage pour déterminer la valeur de la concentration en quantité de matière de la solution diluée 100 fois, calculer le titre massique du vinaigre ménager étudié. Commenter le résultat. Le candidat est invité à prendre des initiatives et à présenter la démarche suivie, même si elle n'a pas abouti.

Calculer la valeur de la quantité de matière de dioxyde de carbone formé à 30 s puis placer le point correspondant sur l'annexe.

Déterminer, en réalisant une construction sur l'annexe, le temps de demi-réaction. Commenter ce résultat au regard de l'utilisation qui est faite ici de cette transformation chimique.