Analyse
Ce qu'a observé le jury
Synthèse Hadamard du rapport officiel — citations, chiffres et conseils du jury.
Présentation du sujet
Sujet 2019 sur les batteries lithium-soufre. Justifications systématiquement attendues, résultats sans unité comptés faux. S'entraîner aux calculs sans calculatrice (puissances de 10, ordres de grandeur). Sujet appréhendé de manière très inégale ; même les questions classiques mal traitées — manque de travail en chimie en filière PSI.
Structure de l'épreuve
- Partie I — Q1-Q4 — Classification et thermo électrochimique(Q1-Q4)Niveau attendu
Q1 ne pas perdre de temps à citer les règles. Q2 masse volumique = m/V ; expression littérale + AN posée. Q3 demi-équation rédox de décharge ajustée ; lien G-H-S, lien ΔG-fem ; commentaire au-delà de « supérieur/inférieur ». Q4 Faraday — As/g vs Ah/g.
- Partie II — Q5-Q8 — Volume, dosage, Beer-Lambert(Q5-Q8)Niveau attendu
Q5 stœchiométrie, masse volumique-masse-volume. Q6 analyse graphique. Q7 demi-équations mal ajustées, p sans justification. Q8 protocole de dosage par spectrophotométrie : choix λ, blanc, étalonnage, mesure A ; Beer-Lambert (PAS « d'Alembert »).
- Partie III — Q9-Q15 — Lewis, électrolyse, structure(Q9-Q15)Difficile
Q9 octet et charges formelles ; structure linéaire attendue. Q11 sens des électrons fixé par les bornes du générateur ; nécessité d'un générateur pour électrolyse. Q12 changement d'unité pour capacité spécifique. Q13 résolution EDO du 1er ordre avec second membre constant — étonnamment non…
- Partie IV — Q16-Q18 — Cinétique (Arrhenius)(Q16-Q18)Difficile
Q17 loi d'Arrhenius pas connue avec précision ; lire les unités sur les axes. Q18 détermination de la pente d'une droite mal maîtrisée.
Analyse globale du jury
« Le sujet abordait la thématique des batteries lithium-soufre. Le jury souhaite rappeler aux candidats quelques aspects essentiels quant à leur réussite : une justification à la réponse est systématiquement attendue ; un résultat sans unité est évidemment compté faux ; il serait judicieux pour les candidats de s'entraîner tout au long de leurs années d'étude à réaliser à la main des calculs rapidement, en travaillant avec les puissances de 10 et les ordres de grandeur. Le sujet a été appréhendé de manière très inégale. Même si le sujet était peu conventionnel de nombreuses questions classiques n'ont pas été abordées correctement par les candidats ce qui dénote un manque de travail en chimie en filière PSI. Le jury attend pour la prochaine session que les candidats prendront en compte les… »
Top pièges sanctionnés
Q3 : se contenter de l'équation de réaction sans demi-équation, lien G-H-S/fem mal maîtrisé-3 pts
« Question 3. Les candidats se sont bien trop souvent contentés de donner l'équation de réaction. Il est à noter qu'une demi-équation d'oxydoréduction doit être écrite dans le bon sens correspondant à la décharge de la batterie, que l'ajustement des charges n'est pas une option. Il est également étonnant de constater que certains candidats ne maîtrisent pas certaines relations de thermodynamique (lien entre G, H et S, ou lien entre l'enthalpie libre de réaction et force électromotrice d'une pile). »
Q4 : confondre As/g et Ah/g pour la relation de Faraday-2 pts
« Question 4. La relation de Faraday n'est pas correctement maîtrisée et le jury a rencontré beaucoup d'erreurs d'unités entre As/g et Ah/g. »
Q8 : citer Beer-Lambert comme « d'Alembert » ; protocole spectrophotométrie incomplet-2 pts
« La relation de Beer-Lambert (et non d'Alembert), essentielle pourtant ici, n'est pas toujours citée. À toutes fins utiles le jury rappelle que pour effectuer un tel dosage, il faut choisir la longueur d'onde de travail à partir du spectre d'absorption du composé d'intérêt, faire le blanc, tracer une courbe d'étalonnage puis mesurer l'absorbance de la solution à doser. »
Q11 : se tromper sur le sens des électrons quand les bornes du générateur sont fixées-2 pts
« Q11 : la détermination du sens de circulation des électrons lorsque les bornes du générateur sont fixées n'est quasiment jamais correcte, d'un point de vue chimique, la nécessité d'ajouter un générateur pour réaliser une électrolyse semble ignorée par les candidats. »
Q13 : ne pas savoir résoudre une EDO du 1er ordre avec second membre constant-2 pts
« Question 13. Il est surprenant de constater que la résolution d'une équation différentielle du premier ordre avec un second membre constant, compétence éloignée de la chimie, n'est pas maîtrisée par les candidats. »
Chapitres clés à maîtriser
Source : Rapport du jury Mines-Ponts · Chimie PSI, session 2019 · PDF officiel ↗
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