Sujet du bac 2022 de sTL - Physique-chimie et mathématiques — Mayotte (technologique - STL) — physique-chimie et mathématiques (STL)

BACCALAURÉAT TECHNOLOGIQUE ÉPREUVE D’ENSEIGNEMENT DE SPÉCIALITÉ SESSION 2022 SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE LABORATOIRE 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 15 pages numérotées de à . PHYSIQUE-CHIMIE................................................................................... points MATHÉMATIQUES ..................................................................................... points 22-TLPCMALR1 Page : EXERCICE 1 (4 points) LE CARBURE DE SILICIUM SIC (physique-chimie et mathématiques) Le carbure de silicium, de formule SiC, a été découvert par Jöns Jacob Berzelius en 1824 lors d'une expérience pour synthétiser du diamant. Il est devenu un matériau incontournable pour la fabrication d'instruments d’optique. Par exemple, il a été utilisé pour garantir la stabilité thermomécanique du télescope spatial infrarouge Hershel, développé par l'agence spatiale européenne et lancé en 2009. En particulier la face optique des miroirs peut être revêtue de carbure de silicium par dépôt chimique en phase vapeur (ou CVD pour l'anglais « chemical vapor deposition») afin de masquer toute porosité résiduelle et obtenir une surface polissable parfaite. Dans ce procédé, un solide inerte servant de support est exposé à une ou plusieurs espèces chimiques en phase gazeuse qui se décomposent à sa surface pour former le matériau désiré. Parmi celles-ci, le méthyltrichlorosilane de formule CH3SiCl3 est très souvent choisi. Par la suite, pour des raisons de simplification, il sera noté MTS. On considère une enceinte vide, de volume constant, thermostatée à la température 𝑇𝑇2 = 1 200 K, dans laquelle, au temps 𝑡𝑡 = 0 min, on introduit une certaine quantité de MTS. À cette température, la transformation permettant la formation de carbure de silicium peut être considérée comme totale. L'équation de la réaction modélisant la transformation chimique au cours de laquelle le MTS se décompose est la suivante : 𝐂𝐂𝐂𝐂𝟑𝟑𝐒𝐒𝐒𝐒𝐂𝐂𝐂𝐂𝟑𝟑 (𝐠𝐠) → 𝐒𝐒𝐒𝐒𝐂𝐂(𝐬𝐬) + 𝟑𝟑 𝐂𝐂𝐂𝐂𝐂𝐂 (𝐠𝐠) On suit par un procédé adapté …