Bac 2023 Physique-chimie : sujet et corrigé

Dans un élevage, l’eau de boisson des poules doit être constamment traitée. Elle doit être désinfectée tout au long de la chaîne de distribution, par exemple avec du peroxyde d’hydrogène $H_2{O}_2$, aussi appelé eau oxygénée.
Afin d’éviter le développement d’une flore intestinale pathogène et de servir de vermifuge, le $pH$ de l’eau doit être constamment maintenu entre 5,5 et 6,5.

Données :

• Masse molaire du peroxyde d’hydrogène : $M(H_2{O}_2)=34,0\text{ g}\cdot {\text{mol}}^{-1}$
• Couples d’oxydoréduction mis en jeu :
  • $H_2{O}_2(aq)/H_{2}O(l)$
  • $O_2(g)/H_2{O}_2(aq)$
  • $Mn{O}_4^{-}(aq)/M{n}^{2+}(aq)$
• Réaction de dismutation du peroxyde d’hydrogène :
  $$2H_2{O}_2(aq)\rightleftharpoons 2H_{2}O(l)+O_2(g)$$
  C’est une réaction spontanée mais lente à température ambiante, voire très lente à la température d’un réfrigérateur.
  Le récipient contenant le peroxyde d’hydrogène doit être conservé à l’abri de la lumière afin de ne pas accélérer la réaction de dismutation.
• Valeurs de $p{K}_A$ à 25 °C du couple acide-base associé :
  • au peroxyde d’hydrogène : $H_2{O}_2(aq)/H{O}_2^{-}(aq)$ ; $p{K}_A=11,7$ ;
  • à l’acide acétique : $C_2{H}_4{O}_2(aq)/C_2{H}_3{O}_2^{-}(aq)$ ; $p{K}_A=4,8$.
• Valeur de la concentration standard $C^{\circ }=1,0\text{ mol}\cdot {\text{L}}^{-1}$

PARTIE A : Le traitement de l’eau de boisson d’un élevage industriel de poules

L’oxydosane est un décontaminant et acidifiant des eaux de boisson pour animaux. Il est notamment utilisé dans les élevages de poules pondeuses.
C’est une solution