DNB 2025Centres étrangersCorrigé complet

Ammoniac et engrais : synthèse de NH₃ et épandage au champ

Durée conseillée : 30 min25 points sur 50 à l'épreuve de Sciences8 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 T2.1·Vitesse v=d/t, trajectoire, mouvement uniforme/varié T2.2·Forces et interactions (modélisation)

PDF du sujet officiel

L'ammoniac est l'un des composés les plus synthétisés au monde. Il sert principalement à fabriquer des engrais que les agriculteurs répandent dans leurs champs pour fertiliser le sol.

1.Partie 1 : Fabrication de l'ammoniac (14 points)

Dans les conditions normales de température et de pression, l'ammoniac est un gaz de formule chimique NH₃.

Question 1

2 pts

T1.1

Choisir, parmi les modélisations A, B et C du document 1 ci-dessous, celle qui représente l'ammoniac dans les conditions normales de pression et de température, en recopiant la lettre correspondante sur la copie.

Document 1 : trois modélisations microscopiques de la matière, présentées côte à côte dans un tableau et repérées A, B et C. Chacune montre un ensemble de petits triangles représentant les entités chimiques, disposés différemment selon la modélisation. — Document 1 : modélisations des trois états physiques de la matière.

Question 2

3 pts

T1.3

Donner le nom et le nombre des atomes qui composent la molécule d'ammoniac NH₃.

Question 3

3 pts

T1.2

Le procédé de synthèse de l'ammoniac est modélisé par l'équation de réaction :

N₂ + 3 H₂ → 2 NH₃

Indiquer, en justifiant, si la synthèse de l'ammoniac est une transformation physique ou une transformation chimique.

Question 4

2 pts

T1.1

Le diazote utilisé pour la synthèse est prélevé dans l'air. Donner la valeur du pourcentage en volume de diazote présent dans l'air.

Question 5

4 pts

T1.2

Une usine veut fabriquer 1 tonne d'ammoniac. Pour cela, elle a besoin d'une masse $m(\text{N}_2) = 824\ \text{kg}$ de diazote. Calculer la masse de dihydrogène $m(\text{H}_2)$ nécessaire, en s'appuyant sur la loi de conservation de la masse (rappel : 1 t = 1 000 kg).

2.Partie 2 : Épandage d'un engrais (11 points)

Pour fertiliser son champ, un agriculteur répand de l'engrais à l'aide d'un tracteur auquel est accrochée une remorque-épandeur (figure 1). Lorsque le tracteur avance, la remorque subit notamment l'action du tracteur (action 1) et l'action de la Terre (action 2).

Figure 1 : schéma de profil d'un tracteur, à gauche, tirant une remorque-épandeur attelée à l'arrière, à droite. Les deux véhicules sont légendés.

Question 6

4 pts

T2.2

Choisir, parmi les propositions A, B, C et D du document 2 ci-dessous, celle qui modélise correctement l'action mécanique 1 d'une part et l'action mécanique 2 d'autre part, en recopiant la lettre correspondante sur la copie. Les modélisations ont été réalisées sans souci d'échelle.

Document 2 : quatre schémas repérés A, B, C et D, disposés en deux lignes. Chacun reprend le même dessin du tracteur tirant la remorque-épandeur, sur lequel une seule flèche est tracée. D'un schéma à l'autre, la flèche change de direction, de sens et de point d'application. — Document 2 : schémas représentant des actions mécaniques sur la remorque-épandeur (échelle non respectée).

Question 7

4 pts

T2.1

Pour répandre de l'engrais sur la totalité de son champ, le tracteur doit effectuer 18 passages à une vitesse moyenne de valeur v = 9 km/h. La valeur de la longueur du champ (1 passage) est ℓ = 250 m, comme le montre le document 3 ci-dessous.

Document 3 : vue de dessus du parcours du tracteur dans le champ. Le trajet est tracé en pointillés : des allers-retours parallèles reliés par des demi-tours en bout de champ. Sont repérés le début, le 1ᵉʳ passage, le 2ᵉ passage, le 18ᵉ et dernier passage, et la fin. Une double flèche indique la longueur ℓ = 250 m d'un passage. — Document 3 : parcours du tracteur dans le champ (vue de dessus ; échelle non respectée).

Calculer la valeur de la durée t nécessaire pour répandre l'engrais sur la totalité du champ. Dans cette question, les manœuvres en bout de champ (demi-tours) ne sont pas prises en compte.

Question 8

3 pts

T2.1

L'agriculteur doit traiter 10 champs identiques. En tenant compte des manœuvres et des pauses, la durée moyenne de traitement d'un champ est $t_{\text{moy}} = 45\ \text{min}$ . Il loue une remorque-épandeur. Déterminer, en justifiant, le forfait qu'il doit choisir :

Forfait A : 5 heures de location ;
Forfait B : 8 heures de location.

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.