Annales Bac Physique-Chimie 2025 corrigées : 3 exercices type

Quelle était la structure du sujet ?

L’épreuve de spécialité physique-chimie dure 3 h 30, calculatrice autorisée. Le sujet comportait trois exercices obligatoires.

• Exercice 1 (9 points) : « Un emballage intelligent au rayon poissonnerie » : synthèse et identification du bleu de bromophénol (BBP), titrage et pK_A, couleur, cinétique.
• Exercice 2 (6 points) : « Datation d’une roche » au rubidium 87.
• Exercice 3 (5 points) : « Viscosimètre à chute de bille ».

Exercice 1 : le bleu de bromophénol

L’exercice vérifie si le bleu de bromophénol peut servir dans la pastille d’un emballage qui indique la fraîcheur d’un filet de poisson, de sa synthèse à sa couleur.

• Synthèse et identification : la chromatographie montre une nouvelle espèce, et le spectre d’absorption du produit brut a son maximum presque à la même longueur d’onde que le BBP de référence.
• pK_A par titrage : écrire K_A, en déduire pH = pK_A + log([BH⁻]/[BH₂]). À la demi-équivalence, [BH⁻] = [BH₂], donc pH = pK_A. Le volume à l’équivalence se lit au maximum de la dérivée (V_E ≈ 14,75 mL), et la mesure donne pK_A ≈ 3,9, compatible avec la valeur tabulée de 4,1 compte tenu de l’incertitude.
• Couleur : la forme acide absorbe vers 430 nm (bleu-violet), elle apparaît donc jaune (couleur complémentaire).
• Cinétique : le temps de demi-réaction se lit sur la courbe (environ 760 s) ; il faut le comparer à la durée d’usage de l’emballage pour conclure.

Exercice 2 : datation d’une roche au rubidium 87

• Désintégration : le rubidium 87 (Z = 37) donne du strontium 87 (Z = 38) : le numéro atomique augmente de 1, c’est une désintégration β⁻.
• Décroissance : N_Rb(t) = N_Rb(0)e^−λt est solution de dN/dt = −λN. La durée au bout de laquelle il reste N_min noyaux vaut t_f = (1/λ) ln(N_Rb(0)/N_min).
• Datation : chaque noyau de rubidium désintégré donne un noyau de strontium, donc N_{Sr formé} = N_Rb(t)(e^λt − 1). Avec la mesure du rapport (0,0042), l’âge vaut t = ln(1,0042)/λ ≈ 2,97 × 10⁸ ans.

Exercice 3 : viscosimètre à chute de bille

• Bilan des forces : poids, poussée d’Archimède et force de frottement fluide, proportionnelle à la vitesse et de sens opposé. À la vitesse limite, l’accélération est nulle et la somme des forces aussi.
• Viscosité : en isolant η dans l’équation de la vitesse limite, avec v_lim = 5,37 mm·s⁻¹, on obtient η ≈ 8,9 × 10⁻² N·m⁻²·s, à comparer à la valeur de référence.
• Régime transitoire : la deuxième loi de Newton donne une équation différentielle de la forme dv/dt + v/τ = constante. τ vaut environ 2,4 ms : la vitesse limite est atteinte presque immédiatement, ce qui justifie la méthode.

Quels chapitres étaient mobilisés ?

Composition d’un système et titrages, état final et acide-base, évolution temporelle (cinétique, radioactivité), mécanique newtonienne et écoulement d’un fluide. Il faut toujours écrire la relation utilisée avant l’application numérique et vérifier les unités.

Comment t’entraîner sur ce sujet ?

Le sujet officiel et son corrigé, ainsi que le sujet du jour 2, sont dans l’espace Annales de FlashBac, avec un chronomètre de 3 h 30. Les annales du Bac Physique-Chimie présentent les sessions précédentes.