DNB 2018Polynésie (rattrapage)Corrigé complet

Algues : billes gélifiées d'alginate et poids de la solution

Durée conseillée : 30 min25 points sur 50 à l'épreuve de Sciences7 questions

Notions BO couvertes

T1.1·Espèces/mélanges/solubilité/masse volumique/changements d'état T1.2·Transformations chimiques (combustions, équations bilan, conservation)T1.3·Atomes/molécules/ions/modèles T2.3·Gravitation, poids et masse P=mg

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Les algues sont la source de matériaux innovants et écologiques grâce aux différentes espèces chimiques qu'elles contiennent. On peut par exemple créer des parois gélifiées à partir d'alginates provenant des algues, pour fabriquer des billes renfermant une solution potable, ce qui pourrait un jour remplacer les bouteilles en plastique.

Dans ce sujet, le terme « solution » désigne un mélange constitué d'eau et d'espèces chimiques dissoutes.

1.Fabrication des billes

Étape 1 : Dissolution de l'alginate de sodium dans l'eau. L'alginate de sodium est une espèce chimique comestible et soluble dans l'eau, de formule chimique C₆H₇O₆Na.

Question 1.1.1

2 pts

T1.3

Préciser le nombre d'atomes d'oxygène dans la formule chimique de l'alginate de sodium C₆H₇O₆Na.

Question 1.1.2

3 pts

T1.3

Le numéro atomique de l'atome d'oxygène est Z = 8 : cela signifie qu'il comporte 8 protons. Indiquer le nombre d'électrons présents dans un atome d'oxygène.

Question 1.2

4 pts

T1.1

Pour préparer la solution, on verse 8 g d'alginate de sodium solide dans 100 g d'eau et on mélange jusqu'à dissolution complète. On mesure la masse de la solution obtenue : on trouve m = 108 g. Interpréter ce résultat en raisonnant sur l'évolution de la masse au cours de la dissolution.

Question 2

4 pts

T1.2

Étape 2 : Solidification. Pour obtenir des billes de grande taille, on place la solution d'alginate de sodium au congélateur. Après plusieurs heures, elle devient solide. Indiquer, en le justifiant, si la solution subit une transformation chimique ou une transformation physique.

Question 3.1

3 pts

T1.3

Étape 3 : Création de la paroi gélifiée. Les ions alginate de formule C₆H₇O₆⁻ réagissent avec les ions calcium Ca²⁺ pour former une paroi d'alginate de calcium de formule C₁₂H₁₄O₁₂Ca. L'équation de la réaction s'écrit :

2 C₆H₇O₆⁻ + Ca²⁺ → C₁₂H₁₄O₁₂Ca

Donner la formule chimique de chacun des deux réactifs.

Question 3.2

3 pts

T1.2

Compléter la phrase en choisissant, parmi les termes en gras, celui qui convient : « Lors de la transformation chimique, un / deux ion(s) alginate réagi(ssen)t avec un ion / un atome de calcium pour former … ».

2.Poids de la solution contenue dans une bille

Données

la photo de la bille est à l'échelle 1/2 (1 cm sur la photo représente 2 cm en réalité) ;
masse volumique de la solution : ρ = 1,1 g/cm³ ;
volume d'une bille de diamètre D (rayon R) : $V = 0{,}52 \times D^3$ = $4{,}2 \times R^3$ = $\tfrac{4}{3}\pi R^3$ (avec π ≈ 3,14) ;
intensité de la pesanteur : g = 9,8 N/kg.

Question 4

6 pts

T2.3T1.1

Déterminer la valeur du poids de la solution d'alginate de sodium contenue dans la bille de la photo. Toute initiative sera valorisée.

Méthodologie

Chaque corrigé suit une méthodologie de rédaction rigoureuse, avec formule littérale annoncée, étapes de calcul détaillées et phrase de conclusion explicite. Idéal pour s'entraîner à rédiger comme attendu au DNB.