Des eaux de différentes régions de la Terre

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Annales corrigées
Classe(s) : 1re ES - 1re L | Thème(s) : Nourrir l'humanité : synthèse
Type : Partie 2 | Année : 2012 | Académie : Amérique du Nord
 
Unit 1 - | Corpus Sujets - 1 Sujet & Corrigé
 
Des eaux de différentes régions de la Terre
 
 

Nourrir l’humanité

Physique-chimie

sci1_1206_02_01C

 

Amérique du Nord • Juin 2012

Nourrir l’humanité • 6 points

Document

L’eau, qualité et quantité (lundi 22 mars 2010)

Vous le savez, le 22 mars, c’est la journée mondiale de l’eau, et ce, depuis 1993. Le thème de cette année ? La qualité de l’eau, dont dépend la vie de millions de personnes dans le monde et l’équilibre des milieux naturels. L’occasion de faire le point sur cette ressource rare.

D’après le blog d’un journaliste.

Document 1

Composition ionique de trois eaux issues de trois régions localisées sur la carte ci-après (exprimée en g · L–1)

 

 

Lac Victoria (Afrique de l’Est)

Grand Lac Salé (Ouest des USA)

Mer Morte (Proche-Orient)

Na+

0,01

67

45

Mg2+

0,006

6

49

Ca2+

0,01

0,407

19

Cl

0,02

112

252

SO42–

0,002

13

0,508

 

 

Les eaux de trois régions de la Terre ont été étudiées par les scientifiques.

Document 2

Tests de reconnaissance d’ions et résultats de certains de ces tests sur les trois eaux étudiées

Test de reconnaissances d’ions

 

Ion à caractériser 
(couleur en solution)

Réactifs

Observation

Ion chlorure : Cl- (incolore)

Ion argent Ag+

Précipité blanc qui noircit à la lumière

Ion sulfate : SO42– (incolore)

Ion baryum Ba2+

Précipité blanc

Ion calcium : Ca2+ (incolore)

Ion oxalate C2O42-

Précipité blanc

Ion cuivre II : Cu2+ (bleu)

Ion hydroxyque HO

Précipité bleu

Ion fer II : Fe2+ (vert)

Ion hydroxyde HO

Précipité vert

 

Résultat de certains tests sur les trois eaux étudiées

 

 

Eau A

Eau B

Eau C

Ion chlorure Cl

+

+

Ion sulfate SO42–

+

+

Ion calcium Ca2+

+

 

+ : test positif ; - : test négatif.

Document 3

Quelques critères physico-chimiques de potabilité d’une eau (normes européennes)

 

Paramètre

Limite de potabilité

pH

Entre 6,5 et 9

Total pesticides

< 0,50 µg · L–1

Ion plomb Pb2+

< 10 µg · L–1

Ion calcium Ca2+

Pas de limite

Ion magnésium Mg2+

< 50 mg · L–1

Ion sodium Na+

< 50 mg · L–1

Ion potassium K+

< 12 mg · L–1

Ion sulfate SO42–

< 250 mg · L–1

Ion chlorure Cl

< 200 mg · L–1

Ion nitrate NO3

< 50 mg · L–1

 

Les trois eaux A, B, et C du document 2 sont issues des trois régions localisées sur la carte du document 1.

Question 1

>1. On s’intéresse au test des ions sulfate sur l’eau A (document 2).

Entourer, parmi les quatre schémas ci-après, celui qui représente correctement le test des ions sulfate contenus dans l’eau A.


 

>2. Pour le test des ions sulfate sur l’eau A, indiquer le réactif utilisé et le résultat observé, en vous aidant du document 2.

Question 2

Grâce aux résultats des tests réalisés sur les trois eaux A, B et C (document 2) et en utilisant les données du document 1, déterminer la région d’où proviennent ces trois eaux. Faire apparaître les étapes du raisonnement.

Question 3

>1. En s’intéressant uniquement à la teneur en ions chlorure, sulfate et calcium, évaluer si le scientifique revenant du lac Victoria pourrait consommer, en cas de déshydratation, l’eau de ce lac. Proposer une argumentation à l’aide du document 1 et du document 3.

>2. Envisager si la connaissance des résultats de ces trois tests suffit, d’un point de vue physico-chimique, à déterminer la potabilité d’une eau.

Question 4

Proposer des critères (autres que physico-chimiques) devant être pris en compte pour déterminer la potabilité d’une eau.

Interpréter les questions

  • La première question porte sur les tests des eaux de manière générale. La question 2. quant à elle, exige un raisonnement pour attribuer chaque eau testée à l’une des régions indiquées sur la carte.
  • Les questions 3. et 4. s’articulent autour du thème de la potabilité d’une eau.

Comprendre les documents

  • Le document 1 indique les concentrations des ions présents dans les eaux étudiées. Vous remarquerez que ces concentrations sont données en g · L–1 et non pas en mg · L–1 comme nous avons toujours l’habitude de voir.
  • Le document 2 vous donne tout ce qu’il faut savoir sur les tests des ions et les résultats d’un certain nombre de tests sur les trois eaux étudiées.
  • Le document 3 donne les normes européennes de potabilité d’une eau.

Organiser les réponses

  • Répondez rapidement à la question 1. en vous basant sur le document 2.
  • La réponse à la question 2. demande une petite rédaction de votre raisonnement à partir des documents 1 et 2 ; soyez clairs.
  • Vos réponses aux questions 3. et 4. demandent à effectuer quelques conversions mathématiques des concentrations des ions du lac Victoria et exigent une démarche scientifique pour mener à bien votre raisonnement mais aussi des connaissances de cours. Néanmoins ceci n’exige pas une rédaction très longue.
Corrigé

Question 1

>1.a) La bonne réponse est le schéma (1) : il faut mettre peu d’eau à tester et utiliser donc un tube à essais et non un becher et y verser quelques gouttes, donc peu, de réactif également.

>2. Pour tester les ions sulfate dans une eau, on utilise une solution contenant les ions baryum. Un précipité blanc apparaît si l’eau testée contient des ions sulfate.

Question 2

D’après les résultats des tests sur les eaux A et C, nous constatons que l’eau C contient en grande quantité les trois ions chlorure, sulfate et calcium tandis que l’eau A contient de fortes concentrations en ions chlorure et sulfate mais une faible concentration en ions calcium. Nous en déduisons, en comparant ces résultats avec les données du document 1, que l’eau C proviendrait de la mer Morte (très concentrée en trois ions testés) et l’eau A du Grand Lac Salé compte tenu du fait que ce lac a une teneur assez faible en ions calcium.

L’eau B donnant des tests négatifs aux trois ions, contiendrait une faible quantité de ces ions et proviendrait très probablement du lac Victoria.

Question 3

>1. La consommation de l’eau du lac Victoria ne posera pas de problème en ce qui concerne les ions calcium car les normes de potabilités du document 3 n’indiquent pas de limite à la concentration de cet ion.

Il existe par contre une limite de concentration en ions sulfate (< 250 mg · L–1) mais celle de l’eau du lac Victoria d’une valeur de 2 mg · L–1 est bien en dessous de cette limite. De même pour les ions chlorure, la concentration de l’eau du lac étant de 20 mg · L–1 se trouve encore en dessous de la limite de potabilité pour ces ions qui est de 200 mg · L–1.

L’eau du lac Victoria pourrait donc être consommée en cas de déshydratation par une personne.

>2. Les résultats de ces trois tests seuls ne pourraient pas suffire à déterminer la potabilité d’une eau. Il faut tenir compte aussi des concentrations des autres ions contenus dans une eau. Celle-ci pourrait donner des tests négatifs aux trois ions cités mais être positive aux tests des autres ions (comme l’ion sodium Na+ ou magnésium par exemple).

Il existe de plus d’autres critères physico-chimiques comme la valeur du pH ou la teneur en pesticides dont il faut tenir absolument compte.

Question 4

Les critères de potabilité d’une eau ne sont pas que physico-chimiques. Les critères microbiologiques doivent eux aussi être pris en compte pour qu’une eau puisse être qualifiée de potable. Il ne faut pas négliger non plus d’autres critères comme la transparence et l’odeur de l’eau qui constituent ses qualités gustatives.