DNB 2024Amérique du NordCorrigé complet

Batterie de smartphone : CO₂, ions lithium, énergie, panneau solaire

Durée conseillée : 30 min25 points sur 50 à l'épreuve de Sciences11 questions

Notions BO couvertes

T1.2·Transformations chimiques (combustions, équations bilan, conservation)T1.3·Atomes/molécules/ions/modèles T1.4·pH, acides-bases, tests d'ions T3.5·Énergie électrique E=Pt (kWh, conversions)

PDF du sujet officiel

Un smartphone nécessite plus de 70 matériaux. Sa batterie contient des ions lithium. On étudie ici l'impact environnemental (CO₂, acidification), l'atome de Li, et le coût énergétique de la recharge.

1.Partie 1, CO₂ et acidification des océans (8 pts)

Schéma des différentes parties d'un smartphone et des éléments présents dans la batterie — Composition d'un smartphone et de sa batterie.

Question 1a

3 pts

T1.2

Choisir l'équation ajustée qui modélise la dissolution du CO₂ dans l'eau :

A : CO₂ + H₂O → 2 H⁺ + CO₃²⁻
B : 2 H⁺ + CO₃²⁻ → CO₂ + H₂O
C : CO₂ + H₂O → H⁺ + CO₃²⁻

Question 1b

2 pts

T1.4

Nommer le matériel permettant de mesurer le pH par 2 méthodes différentes.

Question 1c

3 pts

T1.4

Expliquer pourquoi la dissolution du CO₂ acidifie les océans.

2.Partie 2, Empreinte carbone (2 pts)

Question 2

2 pts

T3.5

Proposer 2 solutions pour réduire l'empreinte carbone d'un smartphone.

3.Partie 3, L'atome de lithium et son ion (7 pts)

Représentation d'un atome : noyau (protons + neutrons) entouré d'électrons — Représentation d'un atome.

Question 3a

1 pt

T1.3

Donner le symbole de l'élément lithium.

Question 3b

2 pts

T1.3

Nombre de protons dans le noyau du lithium.

Question 3c

2 pts

T1.3

Nombre d'électrons dans un atome de Li. Justifier.

Question 3d

2 pts

T1.3

L'ion lithium provient d'un atome qui a perdu 1 électron. Formule de l'ion ?

4.Partie 4, Recharger la batterie (7 pts)

Diagramme énergétique d'un vélo générateur : énergie 1 → vélo+dynamo → énergie 2 — Diagramme énergétique du vélo générateur.

Question 4

3 pts

T3.5

Affecter à chaque numéro du diagramme du vélo une forme d'énergie.

Question 5

4 pts

T3.5

Chargeur rapide P = 50 W, durée 30 min. Calculer l'énergie nécessaire en Wh.

5.Partie 5, Panneau solaire familial (3 pts)

Données

Surface courante d'un panneau : 2 m²
Production : 400 kWh/an (pour 2 m²)
Famille : 4 personnes × 1 recharge/jour

Question 6

3 pts

T3.5

Surface de panneau nécessaire pour cette famille ? Commenter.

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.