2de Physique-Chimie Exercices Gratuit

Exercices — Corps purs et mélanges

💡 Conseil : fais chaque exercice au brouillon avant d’ouvrir le corrigé — c’est en te trompant que tu progresses.

Exercice 1 — Corps pur ou mélange ?

Classer chacun des échantillons suivants : corps pur, mélange homogène ou mélange hétérogène. Justifier en une phrase.

  1. De l’eau distillée.
  2. L’air de la salle de classe.
  3. De l’eau sucrée bien mélangée.
  4. Un jus d’orange avec pulpe.
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Rappel du cours : un corps pur est constitué d’une seule espèce chimique ; un mélange en contient plusieurs. Il est homogène si on ne distingue pas ses constituants à l’œil nu, hétérogène sinon.

  1. Eau distillée → corps pur : une seule espèce chimique, l’eau H2O\text{H}_2\text{O}.
  2. Air → mélange homogène : plusieurs gaz (diazote, dioxygène…) qu’on ne distingue pas.
  3. Eau sucrée → mélange homogène : deux espèces (eau + sucre), aspect uniforme.
  4. Jus d’orange avec pulpe → mélange hétérogène : on distingue la pulpe à l’œil nu.

Réflexe à retenir : « homogène » ne veut pas dire « pur » ! L’eau du robinet est homogène mais c’est un mélange (eau + sels minéraux dissous).

Exercice 2 — Identifier un liquide par sa masse volumique

Un liquide incolore a une masse m=39,5 gm = 39{,}5\ \text{g} pour un volume V=50,0 mLV = 50{,}0\ \text{mL}.

Espèce chimiqueMasse volumique (g⋅mL−1\text{g}\cdot\text{mL}^{-1})
Eau1,001{,}00
Éthanol0,790{,}79
Cyclohexane0,780{,}78
  1. Calculer la masse volumique du liquide.
  2. Peut-on identifier le liquide avec certitude ?
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1. Formule du cours :

ρ=mV=39,550,0=0,790 g⋅mL−1\rho = \frac{m}{V} = \frac{39{,}5}{50{,}0} = 0{,}790\ \text{g}\cdot\text{mL}^{-1}

2. Cette valeur correspond à celle de l’éthanol (0,79 g⋅mL−10{,}79\ \text{g}\cdot\text{mL}^{-1}). Mais attention : elle est très proche de celle du cyclohexane (0,780{,}78). Une seule grandeur ne suffit donc pas pour conclure avec certitude : il faudrait mesurer une deuxième propriété physique (par exemple la température d’ébullition).

Réflexe à retenir : pour identifier une espèce chimique, on croise plusieurs grandeurs caractéristiques (masse volumique, températures de changement d’état…).

Exercice 3 — Tests chimiques d’identification

  1. Quel test permet de mettre en évidence la présence d’eau dans un liquide ? Décrire le résultat positif.
  2. Quel test permet de mettre en évidence le dioxyde de carbone dans un gaz ? Décrire le résultat positif.
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1. Test de l’eau : on utilise le sulfate de cuivre anhydre, une poudre blanche. En présence d’eau, elle devient bleue.

2. Test du dioxyde de carbone : on fait barboter le gaz dans de l’eau de chaux, limpide au départ. En présence de CO2\text{CO}_2, elle se trouble (un précipité blanc apparaît).

Réflexe à retenir : dans un compte rendu, décris toujours l’observation (« la poudre bleuit ») puis la conclusion (« donc le liquide contient de l’eau ») — c’est le raisonnement attendu.

Exercice 4 — Composition massique d’un mélange

Le laiton est un alliage (mélange de métaux). Un échantillon de laiton de masse totale 10,0 g10{,}0\ \text{g} contient 8,0 g8{,}0\ \text{g} de cuivre et 2,0 g2{,}0\ \text{g} de zinc.

Calculer le pourcentage massique de cuivre, puis celui de zinc, dans cet échantillon.

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Formule du cours : le pourcentage massique d’une espèce est

% massique=mespeˋcemmeˊlange×100\%\ \text{massique} = \frac{m_{\text{espèce}}}{m_{\text{mélange}}} \times 100

Pour le cuivre :

8,010,0×100=80 %\frac{8{,}0}{10{,}0} \times 100 = 80\ \%

Pour le zinc :

2,010,0×100=20 %\frac{2{,}0}{10{,}0} \times 100 = 20\ \%

Astuce de vérification : la somme des pourcentages massiques de tous les constituants doit faire 100 %100\ \% (ici 80+20=10080 + 20 = 100 ✓).

Exercice 5 — Identifier une espèce inconnue (type contrôle ⭐)

Un liquide inconnu, incolore, a une masse m=15,6 gm = 15{,}6\ \text{g} pour un volume V=20,0 mLV = 20{,}0\ \text{mL}. Porté à ébullition, il bout à 81 °C81\ \text{°C}.

Espèce chimiqueMasse volumique (g⋅mL−1\text{g}\cdot\text{mL}^{-1})Température d’ébullition (°C\text{°C})
Eau1,001{,}00100100
Éthanol0,790{,}797878
Cyclohexane0,780{,}788181
  1. Calculer la masse volumique du liquide.
  2. En croisant les deux informations, identifier le liquide. Peut-on affirmer qu’il s’agit d’un corps pur ?
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1. On applique la formule :

ρ=mV=15,620,0=0,780 g⋅mL−1\rho = \frac{m}{V} = \frac{15{,}6}{20{,}0} = 0{,}780\ \text{g}\cdot\text{mL}^{-1}

2. Croisons les deux grandeurs caractéristiques :

  • ρ=0,780 g⋅mL−1\rho = 0{,}780\ \text{g}\cdot\text{mL}^{-1} → éthanol ou cyclohexane possibles (valeurs très proches) ;
  • température d’ébullition de 81 °C81\ \text{°C} → cyclohexane (l’éthanol bout à 78 °C78\ \text{°C}).

Les deux mesures concordent uniquement pour le cyclohexane. De plus, le liquide bout à une température constante et bien définie, ce qui est le comportement d’un corps pur (un mélange n’a en général pas une température d’ébullition fixe).

Réflexe à retenir : une grandeur caractéristique = un indice ; deux grandeurs qui concordent = une identification solide.

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