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1. Constitution et transformations de la matière
Ch. 1
Composition chimique d'un système
Ch. 2
Composition chimique des solutions
Ch. 3
Évolution d'un système chimique
Ch. 4
Réactions d'oxydoréduction
Ch. 5
Détermination d'une quantité de matière par titrage
Livret Bac : Thème 1
Ch. 6
De la structure à la polarité d'une entité
Ch. 7
Interpréter les propriétés d’une espèce chimique
Ch. 8
Structure des entités organiques
Ch. 9
Synthèse d'espèces chimiques organiques
Ch. 10
Conversions d'énergie au cours d'une combustion
Livret Bac : Thème 1 bis
2. Mouvement et interactions
Ch. 11
Modélisation d'interactions fondamentales
Ch. 12
Description d'un fluide au repos
Ch. 13
Mouvement d'un système
Livret Bac : Thème 2
3. L'énergie, conversions et transferts
Ch. 14
Études énergétiques en électricité
Ch. 15
Études énergétiques en mécanique
Livret Bac : Thème 3
4. Ondes et signaux
Ch. 16
Ondes mécaniques
Ch. 17
Images et couleurs
Ch. 18
Modèles ondulatoire et particulaire de la lumière
Livret Bac : Thème 4
Méthode
Fiches méthode
Fiche méthode compétences
Annexes
Thème 1
Sujet bac 5
Vieillissement des toitures en cuivre
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Énoncé
Le cuivre joue un rôle dans l'architecture depuis l'Égypte ancienne et, de nos jours, son utilisation continue d'évoluer grâce à ses propriétés antimicrobiennes (mains courantes, barrières de lit, accessoires de salle de bain, comptoirs, etc.). En tant que métal architectural, le cuivre offre une excellente résistance à la corrosion. Un processus d'oxydation naturel forme sur les surfaces de cuivre une patine protectrice unique sur le métal.
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Doc. 1Le cuivre et ses oxydes
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Cuivre natif.
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Oxydes de cuivre (\text{Cu}_{2}\text{O} à gauche,\text{CuO} à droite).
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Doc. 2Autres formes de vert-de-gris
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Antlérite : hydroxy-sulfate de cuivre \mathrm{Cu}_{3}(\mathrm{OH})_{4} \mathrm{SO}_{4}.
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Atacamite : hydroxychlorure de cuivre \mathrm{Cu}_{2} \mathrm{Cl}(\mathrm{OH})_{3}.
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Doc. 3Toiture en cuivre avec vert-de-gris
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Toiture en cuivre (à gauche) et toiture oxydée avec vert-de-gris ou hydroxycarbonate de cuivre \mathrm{Cu}_{2}(\mathrm{OH})_{2} \mathrm{CO}_{3}.
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- Couples redox :
\mathrm{Cu}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{s}) / \mathrm{Cu}(\mathrm{s}) ;
\mathrm{CuO}(\mathrm{s}) / \mathrm{Cu}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{s}) ;
\mathrm{SO}_{4}^{2-}(\mathrm{aq}) / \mathrm{SO}_{2}(\mathrm{aq}) ;
\mathrm{CO}_{2}(\mathrm{g}) / \mathrm{CO}_{3}^{2-}(\mathrm{aq}) ; - Masse molaire :
M(\mathrm{Cu})= 63,5 g·mol-1.
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Questions
1. Déterminer les oxydes de cuivre à l'origine des couleurs rouge-orangé et noir.
2. Écrire les réactions d'oxydoréduction successives qui sont associées aux changements de couleur rose-saumon au rouge-orangé puis de rouge-orangé au noir sous l'action du dioxygène, à haute température.
3. Dresser le tableau d'avancement de l'oxydation finale du cuivre correspondant à ces oxydoréductions successives.
2. Écrire les réactions d'oxydoréduction successives qui sont associées aux changements de couleur rose-saumon au rouge-orangé puis de rouge-orangé au noir sous l'action du dioxygène, à haute température.
3. Dresser le tableau d'avancement de l'oxydation finale du cuivre correspondant à ces oxydoréductions successives.
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4. Quelle quantité de dioxygène est nécessaire à la transformation complète d'une masse de 4,0 kg de cuivre métal ?
5. Quelle forme de vert-de-gris est formée à partir du métal cuivre quand il est oxydé par l'oxygène de l'air en présence de dioxyde de carbone \mathrm{CO}_{2} d'eau \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} ? Justifier en écrivant la réaction correspondante.
6. Quelle forme de vert-de-gris est formée lorsque les pluies sont acides en raison d'un fort taux d'acide sulfurique (2 \:\mathrm{H}^{+} \:;\:\mathrm{SO}_{4}^{2-}) causé par la pollution ? Justifier avec la réaction correspondante.
7. Quelle forme de vert-de-gris est formée sur les architectures en bord de mer ? Justifier sans écrire de réaction.
5. Quelle forme de vert-de-gris est formée à partir du métal cuivre quand il est oxydé par l'oxygène de l'air en présence de dioxyde de carbone \mathrm{CO}_{2} d'eau \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} ? Justifier en écrivant la réaction correspondante.
6. Quelle forme de vert-de-gris est formée lorsque les pluies sont acides en raison d'un fort taux d'acide sulfurique (2 \:\mathrm{H}^{+} \:;\:\mathrm{SO}_{4}^{2-}) causé par la pollution ? Justifier avec la réaction correspondante.
7. Quelle forme de vert-de-gris est formée sur les architectures en bord de mer ? Justifier sans écrire de réaction.
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