ECE production dihydrogène

Évaluation des compétences expérimentales
Enseignement de spécialité Sommaire I. DESCRIPTIF DU SUJET DESTINÉ AUX PROFESSEURS 2
II. LISTE DE MATÉRIEL DESTINÉE AUX PROFESSEURS ET AU PERSONNEL DE
LABORATOIRE 3
1. Pour chaque poste 3
2. Particularités du sujet, conseils de mise en ?uvre . 3
III. ÉNONCÉ DESTINÉ AU CANDIDAT 4
1. Analyser : protocole de l'électrolyse ( 20min conseillées) 5
2. Réaliser : réalisation de l'expérience ( 25min conseillées) 5
3. Valider : vérifier la rentabilité économique et industrielle ( 15min
conseillées) 5
IV. REPÈRES POUR L'ÉVALUATION 6
1. Analyser : protocole de l'électrolyse 6
2. Réaliser : réalisation de l'expérience 7
3. Valider : vérifier la rentabilité économique et industrielle 8
V. GRILLE D'ÉVALUATION 10
DESCRIPTIF DU SUJET DESTINÉ AUX PROFESSEURS |Tâches à |Dans ce sujet on demande au candidat de : |
|réaliser par le |Proposer un protocole d'électrolyse |
|candidat |Réaliser ce protocole en mesurant les grandeurs utiles |
| |Répondre à la problématique |
|Compétences |Cette épreuve permet d'évaluer les compétences : |
|évaluées |Analyser (ANA) ; coefficient 2 |
|Coefficients |Réaliser (REA) ; coefficient 2 |
|respectifs |Valider (VAL) ; coefficient 2 |
|Préparation du |Précaution de sécurité : tous les appareils qui doivent |
|poste de travail|être connectés au secteur le sont avant l'arrivée du |
| |candidat. |
| |La solution acide utilisée sera de l'acide sulfurique à |
| |une concentration de 1molL-1 , le flacon devra contenir |
| |l'indication « irritant » avec les pictogrammes de |
| |sécurité permettant à l'élève de savoir qu'il a besoin |
| |d'une blouse et de lunettes. |
| |Une paire de gants ainsi que des lunettes doivent être |
| |posées sur la paillasse de l'élève. |
| |Le professeur doit imprimer à l'avance les solutions |
| |totales de la fiche IV pour les élèves en grande |
| |difficulté. |
|Déroulement de |Minutage conseillé : |
|l'épreuve. |Analyser : proposer un protocole d'électrolyse (20 |
|Gestion des |minutes) |
|différents |Réaliser : réaliser le protocole de l'électrolyse (25 |
|appels. |minutes) |
| |Valider : vérifier la rentabilité économique et |
| |industrielle (15 minutes) |
| | |
| |Il est prévu des appels obligatoires de la part du |
| |candidat. |
| |Lors de l'appel 1, l'examinateur vérifie la cohérence du |
| |protocole proposé pour réaliser l'électrolyse. |
| |Lors de l'appel 2, l'examinateur vérifie que la candidat a|
| |réalisé toutes les mesures nécessaires à l'exploitation. |
| |Le professeur observe le candidat en continu. Dans la |
| |partie « réaliser » le professeur est attentif sur la |
| |façon dont le candidat évolue dans l'environnement du |
| |laboratoire, organise son poste de travail, utilise le |
| |matériel avec pertinence, respecte les procédures et les |
| |règles de sécurité. Le professeur peut aider le candidat |
| |pour le remplissage du tube à gaz. |
| |Lors de l'appel 3, l'examinateur vérifie que le candidat |
| |calcule le coût de l'électricité correspondant aux |
| |paramètres de son expérience ainsi que le prix de revente |
| |du dihydrogène. Une analyse critique de la taille de |
| |l'installation et de la puissance nécessaire est aussi |
| |attendue. Cette étape est l'occasion de discuter avec le |
| |candidat afin de vérifier qu'il possède un recul suffisant|
| |par rapport à l'expérience. |
|Remarques |Les fiches n° II, III et IV sont à adapter en fonction du |
| |matériel utilisé par les candidats au cours de l'année. | LISTE DE MATÉRIEL DESTINÉE AUX PROFESSEURS ET AU PERSONNEL DE LABORATOIRE
|La version .rtf de l'ÉNONCÉ DESTINÉ AU CANDIDAT jointe à la version .pdf |
|vous permet d'adapter le sujet à votre matériel. |
|Cette adaptation ne doit entraîner EN AUCUN CAS de modifications dans le |
|déroulement de l'évaluation |
1 Pour chaque poste
Paillasse élèves :
- Générateur continu 6 V
- Ampèremètre
- Voltmètre
- Fils de connexion : 5
- Chronomètre
- Electrolyseur
- Tube pour mesurer le volume de dihydrogène ou burette retournée.
- Gants : 2
- Lunettes
- Flacon d'acide sulfurique 1 molL-1
- Bécher de 200 mL : 1 Paillasse professeur :
Documents mis à disposition des élèves : - Données chimiques liées à l'électrolyse
- Données physiques liées à l'électrolyse
- Schéma général de l'électrolyse
- Données économiques
2 Particularités du sujet, conseils de mise en ?uvre
Le matériel présent sur la paillasse de l'élève ainsi que le schéma général
de l'électrolyse permettent de guider l'élève sur le choix du protocole de
la partie 1. Vu le peu de recul que possède les élèves sur ce type
d'expérience, il n'apparaît pas judicieux d'ajouter du matériel inutile.
ÉNONCÉ DESTINÉ AU CANDIDAT
|NOM : |Prénom : |
| | |
|Centre d'examen : |N° d'inscription : |
| | | Ce sujet comporte 4 feuilles individuelles sur lesquelles le candidat doit
consigner ses réponses.
Le candidat doit restituer ce document avant de sortir de la salle
d'examen. Le candidat doit agir en autonomie et faire preuve d'initiative tout au
long de l'épreuve.
En cas de difficulté, le candidat peut solliciter l'examinateur afin de lui
permettre de continuer la tâche.
L'examinateur peut intervenir à tout moment sur le montage, s'il le juge
utile.
CONTEXTE DU SUJET Une des pistes de recherche de la voiture de demain est celle de la
réaction entre le dioxygène et le dihydrogène. Si le dioxygène est présent
naturellement dans l'air, le dihydrogène doit lui être synthétisé.
En tant que scientifique dans ce domaine, vous avez l'idée d'utiliser
l'excédent d'électricité produit par les centrales nucléaires (en
particulier la nuit) pour réaliser l'électrolyse d'une solution d'eau
acidifiée. Vous devez donc prouver aux chefs d'entreprises contactés que ce
projet est viable financièrement.
DOCUMENTS MIS A DISPOSITION DU CANDIDAT : TRAVAIL A EFFECTUER
1- Analyser : Dessiner le protocole d'une expérience permettant de
vérifier que la production de dihydrogène est rentable relativement au
coût d'achat de l'électricité et au prix de vente actuels. On précisera
les mesures qui vont être réalisées lors de l'expérience (20 minutes
conseillées)
.........................................................
.........................................................
.........................................................
.........................................................
.........................................................
.........................................................
|APPEL N°1 |Appeler le professeur pour lui présenter le protocole |
|[pic] |ou en cas de difficulté | 2- Réaliser : réaliser l'expérience et noter vos mesures ci-dessous (25
minutes conseillées)
..............................................................................
..................................................................
..............................................................................
..................................................................
..............................................................................
..................................................................
|APPEL N°2 |Appeler le professeur afin qu'il évalue vos méthodes |
|[pic] |expérimentales |
| | | 3- Valider : vérifier si le projet est rentable économiquement et discuter
de la viabilité à l'échelle industrielle (15 minutes conseillées)
..............................................................................
..................................................................
..............................................................................
..................................................................
..............................................................................
..................................................................
............