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نموذج المباراة الوطنية المشتركة CNC 2025: الكيمياء - شعبة TSI لولوج مدارس المهندسين

🏢 المباراة الوطنية المشتركة CNC (الأقسام التحضيرية) 👤 مباراة ولوج المدارس العليا للمهندسين 🎯 الكيمياء 📅 2025 👁️ 38 مشاهدة

باختصار

هذا نموذج امتحان كتابي سابق لمباراة مباراة ولوج المدارس العليا للمهندسين لدى المباراة الوطنية المشتركة CNC (الأقسام التحضيرية) (2025)، منشور على وظيفة إنفو للاطلاع والتحميل المجاني بصيغة PDF مع تصحيح مقترح.

الجهة المنظمة
المباراة الوطنية المشتركة CNC (الأقسام التحضيرية)
الدرجة
مباراة ولوج المدارس العليا للمهندسين
التخصص
الكيمياء
الدورة
2025
عدد الصفحات
5
لغة الأسئلة
الفرنسية
التصحيح
تصحيح مقترح متوفر في هذه الصفحة
الموضوع الرسمي لاختبار الكيمياء في المباراة الوطنية المشتركة (CNC) دورة 2025 لولوج المدارس العليا للمهندسين والمؤسسات المماثلة، الخاص بطلبة الأقسام التحضيرية شعبة TSI. يتضمن هذا النموذج 5 صفحة من نص الاختبار الأصلي. تجد في الموقع مواضيع باقي المواد والسنوات لنفس المباراة.
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📝 نص أسئلة النموذج (مستخرج آلياً من الصفحات الممسوحة)

استُخرج هذا النص آلياً من صور الامتحان وقد يحتوي على أخطاء في القراءة — الصور أعلاه هي المرجع.

— صفحة 1 —
Concours National Commun - Session 2025 - Filière TSI

L’énoncé de cette épreuve comporte 5 pages.
L'usage de la calculatrice est aUtOrisé

On veillera à une présentation claire et soignée des copies. Il convient en particulier de rappeler avec

précision les | références | des questions abordées.

Dans les applications numériques, une attention particulière sera prêtée au nombre de chiffres
significatifs à utiliser pour afficher les résultats. La valeur numérique de toute grandeur doit être
accompagnée de son unité.

Si, au cours de l'épreuve, un candidat repère ce qui lui semble être une erreur d'énoncé, il le signale sur sa
copie et poursuit sa composition en indiquant les raisons des initiatives qu'il est amené à prendre.

Le carbone

Le carbone est très abondant dans l'univers. Il est présent sur Terre à l’état de corps simple
(charbon et diamants), de composés inorganiques (CO») et de composés organiques (biomasse,
pétrole et gaz naturel). Cet élément est indispensable à la vie organique sur Terre. Cependant,
le dioxyde de carbone est fortement responsable de l'effet de serre. En effet, depuis la révolution
industrielle, l'Homme ne cesse d'accroître sa consommation en combustibles fossiles et de répandre
de grandes quantités de de dioxyde de carbone dans l'atmosphère. C’est la raison pour laquelle les
scientifiques cherchent à élaborer des méthodes pour réduire son émission ou pour le stocker afin
de le recycler.

Le sujet est constitué de trois parties largement indépendantes.

Données numériques :

e Numéros atomiques du carbone Cet de l'oxygène O : Ze = 6; Zo = 8.

e Masses molaires : du carbone Me = 12 g.mol7*, d'oxygène Mo = 16 g.mol* et d’hdrogène
My ‏ح‎ 19.1101 1

» Masse volumique de l’eau : p(eau) = 1000 ‏17.و‎ 1
e Constante des gaz parfaits : R = 8,31 J.mol}K*,

e Enthalpies standards de formation et entropies standards à 298 K :

CO) M3005(5) | 51045)

A, H"(kJ.mol”*) -2170 -1090
5000 214

e Constantes d’acidité des couples de l'acide carbonique à 298 K :
PKai(H2CO3/HCO5) = 6,3; pKa(HCO; /CO2-) = 10,3.

Épreuve de Chimie 1/5 Tournez la page S.V.P.

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Concours National Commun - Session 2025 - Filière TSI

1** partie
Structure atomique
(Note : 4/20)

1.1. Donner la configuration électronique du carbone dans son état fondamental. Indiquer quels
sont les électrons de la couche de valence.

1.2. Dans quelle colonne et dans quelle ligne du tableau périodique trouve-t-on le carbone ?

1.3. Le carbone présente des isotopes : les carbones 12, 13 et 14 de masses molaires respectivement
12,000 g, 13,000 g et 14,000 g.

1.3.1. Donner la structure des noyaux des trois isotopes du carbone.

1.3.2. Sachant que la masse molaire du carbone naturel est de 12,011 g et en supposant que
celui-ci ne contient pas de carbone 14, déterminer les fractions massiques des carbones 12 et 13.

2ème partie
Le dioxyde de carbone

2.1. La molécule du dioxyde de carbone

2.1.1. Donner la configuration électronique de l'atome d'oxygène dans son état fondamental.
Indiquer quels sont les électrons de la couche de valence.

2.1.2. En respectant la valence de chacun des atomes de carbone et d'oxygène, donner la
représentation de LEWIS de la molécule de dioxyde de carbone de formule moléculaire CO».

2.13. Quelle est la géométrie de la molécule de CO ? Justifier.

2.2. Dissolution du dioxyde de carbone gazeux dans l’eau

La dissolution du dioxyde de carbone gazeux dans l'eau donne l'acide carbonique 7712003. On
s'intéresse à l'étude de l'équilibre chimique suivant :

CO2(9) + H:O(liq) 2 H2CO3(aq) 0)

Sa constante d'équilibre est K, = 2,5 x 107? à 298 K. La pression sera exprimée en bar et
les concentrations molaires en mol.L-*. Dans les deux questions suivantes, le caractère diacide de
l’acide carbonique H,CO3 n’est pas pris en compte.

2.2.1. Ecrire l'expression de la concentration molaire de l'acide carbonique [H,CO4(aq)] en
fonction de la pression partielle du dioxyde de carbone gazeux Poo, et de la constante d'équilibre

2.2.2. On donne FPco, = 4 x 107* bar, calculer la concentration molaire en dioxyde de carbone
dissous dans l’eau à 298 K.

2.2.3. Définir la solubilité d’une espèce chimique.

Le dioxyde de carbone possède des propriétés acides qu’on prendra en compte pour étudier
l'influence du pH sur sa solubilité dans l’eau à 298 K.

Épreuve de Chimie 2/5 ‏يه‎

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Concours National Commun - Session 2025 - Filière TSI

2.2.4. Montrer que la solubilité du dioxyde de carbone peut se mettre sous la forme :
Exprimer les constantes a, b et c en fonction de K» et des constantes d’acidité de l'acide carbonique
Kai et Kar-

2.2.5. Tracer le diagramme de prédominance acido-basique relatif aux espèces H,CO3(aq),
HCOz (aq) et COST (aq). On considère qu’une substance A prédomine par rapport à une substance
B en solution si [A] › [B].

2.2.6. Etablir dans chaque domaine de prédominance, l'expression de log(s) en fonction du
pH, de Fo, , Ka, Kai et Kar.

2.2.7. Tracer l'allure de la courbe log(s) = f (pH).

2.2.8. Dans quel domaine de pH, la solubilité s du dioxyde de carbone gazeux est-elle la plus
grande ?

On considère une solution aqueuse dont le pH est fixé à 8,3 (eau de mer) et la pression partielle

en dioxyde de carbone Poo, fixée à 4,0 x 107*bar (dioxyde de carbone atmosphérique).

2.2.9. Déterminer la valeur de la solubilité s, exprimée en mol.L*, du dioxyde de carbone
gazeux.

2.3. Dosage de l’ion hydrogénocarbonate dans une eau minérale

Le bicarbonate (ou ion hydrogénocarbonate HCO3) dans l’eau provient de la dissolution du
gaz carbonique COz dans les sources naturelles. Plus il y en a, plus l’eau est gazeuse. Le bicarbonate
facilite la digestion et aide à réguler le pH du sang.

Pour déterminer la concentration en ion hydrogénocarbonate dans une eau minérale, on réalise
le dosage par pH-métrie de 50,0mL de cette eau à l’aide d’une solution d'acide chlorhydrique
(H3O*, C17) de concentration molaire 5,0 x 107?mol.L*.

Le schéma du dispositif expérimental pour réaliser ce dosage est représenté sur la figure ci-

dessous.
Épreuve de Chimie 3/5 Tournez la page S.V.P.

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Concours National Commun - Session 2025 - Filière TSI

2.3.1. Donner les noms des objets (1), (2) et (3).

2.3.2. Par quel instrument doit-on mesurer le volume de 50mL d’eau à doser ?

Lors de l'expérience, on a relevé qu'initialement le pH est pH = 7, 4 et qu’à l’équivalence, on a
PHeg = 4, 4. À l'équivalence, le volume versé de la solution titrante est Veg = 14,4 mL.

2.3.3. Ecrire l'équation de la réaction de dosage. Justifier.

2.3.4. Déterminer l'expression de la constante d'équilibre de la réaction de dosage en fonction
des données du problème.

2.3.5. Calculer la valeur numérique de la constante d'équilibre de la réaction de dosage.
Commenter.

2.3.6. Déterminer la concentration molaire de l'ion hydrogénocarbonate dans l’eau minérale
dosée.

2.3.7. On donne, pour les indicateurs colorés suivants, les zones de virage et les couleurs des
formes acides et basiques.

Indicateur Zone de virage Teinte basique

Hélianthine

Bleu de bromothymol
Vert de bromocrésol

2.3.7.1. Comment doit-on choisir et utiliser un indicateur coloré pour un dosage acido-
basique ?

2.3.7.2. Quel est, dans la liste ci-dessus, l'indicateur coloré qui convient au dosage étudié ?

3èmM° partie

Transformer le dioxyde de carbone en pierre

Les scientifiques ont établi le lien entre l'augmentation de la teneur en dioxyde de carbone dans
l’atmosphère et l'augmentation de la température terrestre moyenne. Pour faire face au défi du
changement climatique, diverses solutions de stockage du dioxyde de carbone sont actuellement
explorées. Parmi celles-ci, la capture et le stockage géologique du CO» apparait comme une option
prometteuse. Il s’agit de stocker les résidus industriels riche en dioxyde de carbone dans des roches
basaltiques. Ces roches, présentant des propriétés basiques, piègent le ‏و00‎ sous forme de carbonate
de calcium ou de magnésium. Le dioxyde de carbone gazeux se transforme ainsi en pierre. Cette
technique, connue sous le nom de procédé CarbFix, a été mise au point en Islande.

Dans toute cette partie, on modélise les roches basaltiques par la forstérite M g25104.

3.1. Stockage géologique à sec du dioxyde de carbone

Pour le piéger dans la roche basaltique, le dioxyde de carbone est injecté sous haute pression
dans des couches rocheuses situées entre 400 m et 800 m de profondeur où la température est de
30°C à 80°C. La réaction (2) qui modélise la transformation chimique qui se produit a pour équation
bilan :

Mg25104(s) + 2CO2(g) Z 2MgCO3(s) + SiO2(s) (2)

On suppose que les enthalpies standards de formation et les entropies standards sont indépendantes
de la température.

Épreuve de Chimie 4/5 ‏يه‎

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Concours National Commun - Session 2025 - Filière TSI

3.11. Calculer l’enthalpie standard et l’entropie standard de la réaction (2).
3.1.2. Calculer la constante d'équilibre Æ de la réaction (2) à 80°C (353 K).

3.13. Rappeler la loi de van’t Hoff, puis étudier l'effet de la température sur la thermody-
namique de la réaction (2).

3.1.4. Déterminer la pression partielle en CO» minimale que doit avoir le gaz injecté pour que
la fixation sous forme de carbonate de magnésium puisse se faire à 80°C.

Pour étudier la réaction (2) expérimentalement, on se place dans une enceinte de volume
V = 10. fixé initialement vide. On introduit un excès de forstérite Mg25:04(s), du dioxyde de
carbone CO»(g) tel que la pression partielle initiale en CO2(g) soit de 25 bars. L'enceinte est en
contact avec un thermostat assurant que la température soit maintenue constante à 353 K. On peut
considérer que le volume et la température de l'enceinte sont fixes alors que la pression évolue au
fur et à mesure que la transformation chimique se produit.

3.15. Calculer le nombre de moles de CO2(g) introduites initialement dans l'enceinte.

3.1.6. Calculer le pourcentage de CO»(g) fixé sous forme de carbonate de magnésium une fois
l'équilibre thermodynamique atteint.

3.2. Utilisation de l’eau dans le stockage géologique du dioxyde de carbone

Au lieu de l'utiliser directement, le CO» capturé est dissous sous pression dans l’eau pour
former une solution d’acide carbonique H,C'O»(aq) (voir réaction (1)). Cette solution est injectée
dans les roches basaltiques entre 400 m et 500 m de profondeur. Le contact entre la solution et ces
roches entraîne leur dissolution partielle et libèrent ainsi des ions Mg** (aq) et Ca”* (aq). Ces ions
réagissent avec l'ion carbonate 007 (aq) pour former du carbonate de calcium CaCO3(s) ou de
magnésium MgCO4(s). Le dioxyde de carbone est ainsi capturé sous forme de carbonates sous
terre.

Dans le procédé CarbFix, l’eau et le dioxyde de carbone gazeux sont injectés dans la cavité
rocheuse, sous pression 25 bar et à une température comprise entre 20 °C et 30° C. Le débit en masse
d’eau liquide est de 1800 g.s”' et le débit en masse de dioxyde de carbone gazeux est de 70 g.s”!. On
suppose que l'intégralité du dioxyde de carbone gazeux injecté est dissous dans l’eau. On appelle
S la solution aqueuse obtenue. On suppose que l'ajout de dioxyde de carbone gazeux à l’eau ne fait
pas varier le volume du liquide.

3.2.1. Déterminer la concentration molaire ‏ون‎ de la solution S d’acide carbonique.

On prendra par la suite : ‏و‎ = 0,88 mol.L7!. On ne tient compte que de la première acidité de
l'acide carbonique.

3.2.2. Déterminer la composition molaire de la solution S à l'équilibre. En déduire le pH de
cette solution. Commenter.

3.23. Justifier la nécessité d'utilisation de l’eau dans le procédé de stockage géologique du
dioxyde de carbone. Voyez-vous un inconvénient de ce procédé ?

FIN DE L'ÉPREUVE

Épreuve de Chimie 5/5 FIN

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✅ التصحيح المقترح

هذا تصحيح مقترح من إعداد فريق wadifa-info لمساعدتك على فهم منهجية الإجابة — وليس تصحيحاً رسمياً صادراً عن الإدارة المنظِّمة. أسئلة هذا الامتحان محررة بالفرنسية، لذلك التصحيح محرر بالفرنسية أيضاً.

Ce modèle est l'épreuve de Chimie du Concours National Commun (CNC) 2025, filière TSI, concours d'accès aux écoles d'ingénieurs après les classes préparatoires. Thème : « Le carbone », en trois parties largement indépendantes (structure atomique, notée 4/20 ; dioxyde de carbone en solution et dosage ; stockage géologique du CO2). L'énoncé fait 5 pages ; la calculatrice est autorisée. Voici une correction proposée avec les calculs détaillés.

💡 À retenir : la solubilité du CO2 dépend fortement du pH (question 2.2), et la carbonatation de la forstérite est exothermique mais d'entropie très négative : elle n'est favorisée qu'en dessous d'environ 364 K (partie 3).

1ère partie — Structure atomique

1.1. C (Z = 6) : 1s² 2s² 2p². Électrons de valence : ceux de la couche n = 2, soit 2s² 2p² (4 électrons).

1.2. Couche externe n = 2 → 2e ligne (période) ; configuration ns²np² → 14e colonne (groupe IV A, famille du carbone).

1.3.1. Même numéro atomique Z = 6, nombre de nucléons A différent :
• 126C : 6 protons, 6 neutrons ;
• 136C : 6 protons, 7 neutrons ;
• 146C : 6 protons, 8 neutrons.

1.3.2. Soit x la fraction molaire (abondance) de 12C : 12,000 x + 13,000 (1 − x) = 12,011 ⇒ x = 0,989 et 1 − x = 0,011.
Fractions massiques : w(12C) = 0,989 × 12,000 / 12,011 ≈ 0,988 (98,8 %) ; w(13C) = 0,011 × 13,000 / 12,011 ≈ 0,012 (1,2 %).
(Abondances molaires : 98,9 % et 1,1 %.)

2ème partie — Le dioxyde de carbone

2.1. La molécule de CO2

2.1.1. O (Z = 8) : 1s² 2s² 2p⁴ ; valence : 2s² 2p⁴ (6 électrons).

2.1.2. Électrons de valence : 4 + 2 × 6 = 16, soit 8 doublets. Le carbone est tétravalent, l'oxygène divalent : O=C=O, avec deux doublets non liants sur chaque oxygène et aucun sur le carbone (chaque atome respecte l'octet, charges formelles nulles).

2.1.3. Méthode VSEPR : le carbone central est de type AX2E0 (deux domaines liants, chaque double liaison comptant pour un domaine, pas de doublet libre) → géométrie linéaire, angle OCO = 180°. La molécule est apolaire (les deux moments dipolaires C=O se compensent).

2.2. Dissolution du CO2 dans l'eau

2.2.1. L'eau est le solvant (activité 1) : K2 = [H2CO3]·P° / (PCO2·C°), avec P° = 1 bar et C° = 1 mol·L⁻¹. D'où [H2CO3(aq)] = K2·PCO2 (P en bar, concentration en mol·L⁻¹) — loi de Henry.

2.2.2. [H2CO3] = 2,5·10⁻² × 4·10⁻⁴ = 1,0·10⁻⁵ mol·L⁻¹.

2.2.3. La solubilité d'une espèce est la quantité maximale de cette espèce que l'on peut dissoudre dans un litre de solvant (ou de solution) à une température donnée ; au-delà, la solution est saturée. Elle s'exprime en mol·L⁻¹ (ou g·L⁻¹).

2.2.4. Tout le CO2 dissous se retrouve sous forme H2CO3, HCO3⁻ ou CO3²⁻ : s = [H2CO3] + [HCO3⁻] + [CO3²⁻].
Avec Ka1 = [HCO3⁻][H3O⁺]/[H2CO3] et Ka2 = [CO3²⁻][H3O⁺]/[HCO3⁻] : [HCO3⁻] = Ka1[H2CO3]/[H3O⁺] et [CO3²⁻] = Ka1Ka2[H2CO3]/[H3O⁺]².
Donc s = K2PCO2(1 + Ka1/[H3O⁺] + Ka1Ka2/[H3O⁺]²) : a = K2, b = Ka1, c = Ka1Ka2.

2.2.5. Diagramme de prédominance (axe des pH) :
pH < 6,3 : H2CO3 | 6,3 < pH < 10,3 : HCO3⁻ | pH > 10,3 : CO3²⁻.

2.2.6. Dans chaque domaine, on ne garde que le terme dominant de la parenthèse :
• pH < pKa1 : s ≈ K2PCO2 ⇒ log s = log(K2PCO2) (constante) ;
• pKa1 < pH < pKa2 : s ≈ K2PCO2Ka1/[H3O⁺] ⇒ log s = log(K2PCO2) − pKa1 + pH ;
• pH > pKa2 : s ≈ K2PCO2Ka1Ka2/[H3O⁺]² ⇒ log s = log(K2PCO2) − pKa1 − pKa2 + 2 pH.
Numériquement, pour PCO2 = 4·10⁻⁴ bar : log(K2PCO2) = −5, d'où log s = −5 ; −11,3 + pH ; −21,6 + 2 pH.

2.2.7. Allure : un palier horizontal (log s = −5) jusqu'à pH 6,3, puis une droite de pente +1 entre 6,3 et 10,3, puis une droite de pente +2 au-delà de 10,3 (la courbe réelle raccorde ces asymptotes en s'arrondissant au voisinage des pKa).

2.2.8. s est une fonction croissante du pH : la solubilité est la plus grande en milieu basique, surtout pour pH > 10,3 (le CO2 dissous est consommé en HCO3⁻ puis CO3²⁻, ce qui déplace l'équilibre (1) vers la droite).

2.2.9. À pH = 8,3 : Ka1/[H3O⁺] = 108,3−6,3 = 100 et Ka1Ka2/[H3O⁺]² = 1016,6−16,6 = 1.
s = 1,0·10⁻⁵ × (1 + 100 + 1) ≈ 1,0·10⁻³ mol·L⁻¹, soit environ 100 fois plus qu'en eau acide : l'eau de mer est un puits de CO2.

2.3. Dosage de l'ion hydrogénocarbonate

2.3.1. (1) burette graduée (contenant la solution titrante d'acide chlorhydrique) ; (2) bécher contenant l'eau minérale, la sonde (électrode) du pH-mètre et le barreau aimanté ; (3) agitateur magnétique.

2.3.2. Avec une pipette jaugée de 50,0 mL (munie d'une propipette), verrerie de précision.

2.3.3. Le pH initial 7,4 est compris entre 6,3 et 10,3 : l'espèce carbonatée prédominante est HCO3⁻, qui réagit en tant que base avec l'acide fort H3O⁺ : HCO3⁻(aq) + H3O⁺(aq) → H2CO3(aq) + H2O(l) (réaction entre l'acide le plus fort et la base la plus forte présents ; le pH à l'équivalence 4,4 < 6,3 confirme que HCO3⁻ a été transformé en H2CO3).

2.3.4. K = [H2CO3] / ([HCO3⁻][H3O⁺]) = 1/Ka1.

2.3.5. K = 106,3 ≈ 2,0·10⁶. K ≫ 10⁴ : la réaction est quasi totale, elle est aussi rapide et unique : elle convient pour un dosage.

2.3.6. À l'équivalence : n(HCO3⁻) = n(H3O⁺ versé), soit C·V = Ca·Veq : C = 5,0·10⁻² × 14,4 / 50,0 = 1,44·10⁻² mol·L⁻¹, soit environ 1,44·10⁻² × 61 ≈ 0,88 g·L⁻¹ (878 mg·L⁻¹) d'ions hydrogénocarbonate.

2.3.7.1. On choisit un indicateur dont la zone de virage contient le pH à l'équivalence (elle doit être comprise dans le saut de pH). On n'en ajoute que quelques gouttes, car l'indicateur est lui-même un couple acide/base et ne doit pas perturber le dosage ; l'équivalence est repérée au changement de teinte.

2.3.7.2. pHeq = 4,4. Le bleu de bromothymol (6,0–7,6) est exclu. L'hélianthine (3,2–4,4) ne contient 4,4 qu'à l'extrême bord de sa zone. Le vert de bromocrésol (3,8–5,4) contient 4,4 bien à l'intérieur de sa zone : c'est l'indicateur le mieux adapté (réponse probable : le barème peut aussi accepter l'hélianthine). Virage du bleu au jaune.

3ème partie — Transformer le dioxyde de carbone en pierre

3.1. Stockage géologique à sec

3.1.1. Loi de Hess :
ΔrH° = 2(−1090) + (−905) − (−2170) − 2(−394) = −127 kJ·mol⁻¹ (réaction exothermique) ;
ΔrS° = 2(65,5) + 43,4 − 95,0 − 2(214) = −348,6 J·mol⁻¹·K⁻¹ (négative : disparition de 2 moles de gaz).

3.1.2. ΔrG°(353 K) = ΔrH° − TΔrS° = −127 000 + 353 × 348,6 ≈ −3,94 kJ·mol⁻¹. K = exp(−ΔrG°/RT) = exp(3944 / (8,31 × 353)) = exp(1,344) ≈ K ≈ 3,8.

3.1.3. Loi de van't Hoff : d(ln K)/dT = ΔrH°/(RT²). Ici ΔrH° < 0, donc K diminue quand T augmente : une élévation de température défavorise thermodynamiquement la carbonatation. K = 1 pour Ti = ΔrH°/ΔrS° = 127 000 / 348,6 ≈ 364 K (≈ 91 °C) : la fixation n'est favorisée (K > 1) qu'en dessous de cette température. (En pratique, une température modérée reste utile pour la cinétique, d'où le compromis 30–80 °C.)

3.1.4. Les solides sont purs (activité 1) : K = (P°/PCO2,éq)². La réaction évolue dans le sens direct si le quotient Q = (P°/PCO2)² < K, soit PCO2 > P°/√K = 1/√3,84 ≈ 0,51 bar : c'est la pression partielle minimale du CO2 injecté à 80 °C.

3.1.5. Gaz parfait : n0 = P0V/(RT) = 25·10⁵ × 10·10⁻³ / (8,31 × 353) ≈ 8,5 mol.

3.1.6. La forstérite est en excès : l'équilibre est atteint avec PCO2,éq = 0,51 bar (volume des solides négligé). La fraction restante est Péq/P0 = 0,51/25 ≈ 2,0 %. Donc environ 98 % du CO2 est fixé sous forme de MgCO3 (néq(CO2) ≈ 0,17 mol).

3.2. Utilisation de l'eau

3.2.1. En une seconde : m(CO2) = 70 g, soit n = 70/44 ≈ 1,59 mol, dissous dans 1800 g d'eau, soit V = 1,8 L. CS = 1,59 / 1,8 ≈ 0,88 mol·L⁻¹.

3.2.2. Réaction prépondérante : H2CO3 + H2O ⇄ HCO3⁻ + H3O⁺, Ka1 = 10⁻⁶,³ (autoprotolyse de l'eau négligeable). Avec h = [H3O⁺] = [HCO3⁻] : h²/(CS − h) = Ka1. Acide faible peu dissocié (h ≪ CS) : h = √(Ka1CS) = √(5,0·10⁻⁷ × 0,88) ≈ 6,6·10⁻⁴ mol·L⁻¹.
Composition : [H3O⁺] = [HCO3⁻] ≈ 6,6·10⁻⁴ mol·L⁻¹ ; [H2CO3] ≈ 0,88 mol·L⁻¹ ; [HO⁻] ≈ 1,5·10⁻¹¹ mol·L⁻¹.
pH = ½(pKa1 − log CS) ≈ 3,2. Hypothèse vérifiée : h/CS ≈ 0,08 % ≪ 1, et pH < pKa1 − 1.
Commentaire : la solution est nettement acide ; très peu d'ions carbonate sont présents à ce stade, mais cette acidité attaque la roche basaltique et libère Mg²⁺ et Ca²⁺, ce qui remonte le pH et permet ensuite la précipitation des carbonates.

3.2.3. Nécessité de l'eau : le CO2 dissous forme un acide qui dissout la roche et libère les cations Mg²⁺/Ca²⁺ indispensables à la minéralisation, en phase aqueuse où la réaction est bien plus rapide qu'entre un gaz et un solide ; de plus, le CO2 dissous n'a plus tendance à remonter comme une bulle de gaz, ce qui sécurise le stockage. Inconvénient : la consommation d'eau est énorme (1800 / 70 ≈ 26 kg d'eau par kg de CO2, soit environ 26 tonnes d'eau par tonne de CO2), ce qui est problématique là où l'eau est rare ; il faut aussi des sites basaltiques et de l'énergie pour comprimer et pomper.

أسئلة شائعة حول هذا النموذج

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ما هي دورة هذا الامتحان ولغة أسئلته؟
الدورة: 2025. والأسئلة باللغة الفرنسية.
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جمعنا نماذج نفس العائلة في صفحة ولوج المدارس والمعاهد العليا: /نماذج-مباريات/المدارس-والمعاهد-العليا، مرتّبة حسب الدورة من الأحدث إلى الأقدم.

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المصدر: مباريات ولوج المدارس والمعاهد العليا

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