Arthur souhaite fabriquer lui-même sa lessive à moindre coût et sans utiliser de produits industriels.
Pour cela, il trouve un protocole de préparation de lessive naturelle à base de cendres de bois. En effet, les cendres contiennent naturellement une espèce chimique appelée carbonate de potassium de formule $K_{2}CO_{3}$ qui a des propriétés nettoyantes.
Pour réaliser ce protocole, Arthur doit mélanger des cendres et de l'eau puis laisser reposer pendant 48 heures avant de filtrer le mélange à l'aide d'un linge. La lessive peut ensuite se conserver une année dans une bouteille bien bouchée.

1- Fabrication de la lessive (5,5 points)
Cette lessive est une solution aqueuse à base de cendres.
1.1 Compléter le tableau ci-dessous en identifiant le solvant et le soluté de cette solution.

1.2 Cocher la case correspondant à ce mode de préparation.
☐ Émulsion ☐ Dilution ☐ Dissolution ☐ Fusion
Dans le protocole, il est préconisé d'avoir un mélange de 50 g de cendres pour 1 litre d'eau. Arthur dispose d'une bouteille de 2,5 litres.
1.3 Déterminer la masse de cendres qu'il doit utiliser pour obtenir 2,5 litres de lessive.

2- Composition de la lessive (3 points)
Le carbonate de potassium $K_{2}CO_{3}$ est composé de plusieurs éléments.
Compléter le tableau ci-dessous précisant sa composition.

3- Caractéristiques de la lessive (7,5 points)

Arthur souhaite vérifier le pH de sa lessive.
Pour réaliser ce test, il utilise du papier pH dont la gamme de couleurs est la suivante :

Arthur dépose une goutte de lessive sur un bout de papier pH qui prend alors une teinte violet foncé.
3.1 Préciser, en justifiant, si la lessive est une solution acide, basique ou neutre.

3.2 Entourer l'espèce chimique responsable du pH de cette solution :
$CO_{3}^{2-}$ $HO^{-}$ $Cl^{-}$ $K^{+}$

3.3 Entourer la désignation de cette espèce chimique :
une molécule un atome un ion

4- Lave-linge (9 points)

Arthur utilise la lessive fabriquée dans son lave-linge.

4.1 Compléter le diagramme ci-dessous correspondant au moteur du lave-linge, en choisissant parmi les mots suivants :
mécanique, thermique, électrique, rayonnante, nucléaire, chimique

Zoé, l'amie d'Arthur, affirme « quand le lave-linge fonctionne, l'élément qui consomme le plus d'énergie est la résistance qui permet de chauffer l'eau ».
Données :
• Pour un cycle de lavage à 30°C :
- la résistance chauffante développe une puissance $P_{R}$ = 3 kW pendant 15 minutes pour chauffer l'eau,
- le moteur consomme une énergie $E_{M}$ = 300 Wh pour le lavage et l'essorage.

• L'énergie E, la puissance P et le temps t sont liés par la relation E = P x t
• 1 heure = 60 minutes
• 1 kW = 1 000 W

4.2 À l'aide de ces données et en justifiant votre réponse, préciser si Zoé a raison ou tort.

1.1.

1.2. Dissolution (le carbonate de potassium contenu dans les cendres se dissout dans l'eau).

1.3 Il faut 50 g de cendres pour 1 L d'eau. Pour 2,5 L, il faut donc $50 \times 2,5 =$ 125 g de cendres

3.1 Avec un pH mesuré de 10 (violet foncé), la solution est basique : les solutions basiques ont un pH supérieur à 7.

3.2 Espèce chimique responsable du pH : $HO^{-}$

3.3 Un ion car cette espèce est électriquement chargée.

4.1

4.2 Calcul de l'énergie consommée par la résistance : On connaît $P_{R}$ = 3 kW et t = 15 min = 0,25 h
On cherche E
On calcule $E = P \times t$
E en kWh, P en kW et t en h
$E = 3 \times 0,25 =$ 0,75 kWh
Conclusion : l'énergie consommée par la résistance est de 0,75 kWh
L'énergie consommée par le moteur est de 300 Wh = 0,3 kWh.
Zoé a raison. La résistance consomme plus d'énergie que le moteur.