Sujet du bac 2022 de STI2D - Physique-chimie et mathématiques — Métropole, Mayotte, La Réunion, Antilles Guyane (remplacement)

22-2DPCMAME3 Page: BACCALAURÉAT TECHNOLOGIQUE ÉPREUVE D’ENSEIGNEMENT DE SPÉCIALITÉ SESSION 2022 SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE L’INDUSTRIE ET DU DEVELOPPEMENT DURABLE Physique-Chimie et Mathématiques Durée de l’épreuve : 3 heures L’usage de la calculatrice avec mode examen actif est autorisé. L’usage de la calculatrice sans mémoire, « type collège » est autorisé. Dès que ce sujet vous est remis, assurez-vous qu’il est complet. Ce sujet comporte 14 pages numérotées de à . PHYSIQUE-CHIMIE .................................................................................. points MATHÉMATIQUES ..................................................................................... points Le candidat sera attentif aux consignes contenues dans le sujet pour traiter les 4 exercices. 22-2DPCMAME3 Page: EXERCICE 1 (4 points) : (physique-chimie et mathématiques) Une horloge au jus d’orange Pour mettre en évidence le principe de fonctionnement d’une pile, il est possible d’alimenter une horloge grâce à une pile rudimentaire constituée d’ une électrode de cuivre et d’une électrode en magnésium plongeant dans du jus d’orange. En réalisant l’expérience les valeurs suivantes sont relevées : Durée de fonctionnement maximale Environ 21 h Tension 1,52 V Intensité du courant électrique 0,3 mA pH du jus d'orange au début et à la fin de l’expérience Début : 3,9 Fin : 6,5 Volume du jus d’orange 140 mL Le but de cet exercice est d e modéliser le fonctionnement de cette pile à l’aide d’un modèle mathématique en cohérence avec les résultats expérimentaux mesurés. Partie A : étude de la pile Lorsque cette pile rudimentaire est en fonctionnement , l'électrode en cuivre est le siège d’une transformation chimique modélisée par la demi -équation électronique suivante : 2H+(aq) + 2e-→ H2(g) L'électrode en magnésium est quant à elle le siège d’une transformation chimique modélisée par la demi-équation électronique : Mg(s) → Mg2+(aq) + 2e- 1. Schématiser cette pile alimentant un dipôle (modélisant l’horloge) en indiquant le sens de circulation des électrons et en identifiant clairement les deux électrodes. Repérer sur le schéma l’anode et la cathode de cette pile. 2. A partir des deux demi-équations électroniques , …