Corps purs et mélanges seconde : exercices corrigés (PDF)

Exercice 1

Corps pur ou mélange ?

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Quiz de compréhension du cours

Qu'est-ce qu'une espèce chimique ?
Un échantillon de matière qu'on peut voir et toucher. Un mélange de plusieurs substances. Un ensemble d'entités chimiques identiques.
L'eau du robinet est limpide et incolore. Est-ce un corps pur ?
Oui, puisqu'elle est limpide et incolore. Oui, puisqu'on ne distingue qu'un seul liquide. Non : c'est un mélange homogène, qui contient des sels minéraux dissous.
On agite de l'eau et de l'huile dans un tube à essais, puis on laisse reposer. Qu'observe-t-on ?
Un seul liquide : l'huile s'est dissoute dans l'eau. Deux couches séparées : c'est un mélange hétérogène. Un liquide uniforme : c'est un mélange homogène.
L'air est composé, en volume, d'environ 78 % de diazote et 21 % de dioxygène. Quel volume de dioxygène contiennent 100 L d'air ?
Environ 78 L. Environ 21 L. 100 L, car l'air est un corps pur.

Exercice 2

Comment reconnaître une espèce ?

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Quiz : tests chimiques et mesures

Exercice 3

Le chapitre en un paragraphe

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Le cours en un texte à trous

Un est constitué d'une seule espèce chimique. Quand on ne distingue pas les constituants d'un mélange à l'œil nu, ce mélange est . Pour identifier une espèce, on compare ses grandeurs caractéristiques à des valeurs de référence, comme sa masse volumique ρ = . Celle de l'eau liquide vaut . Pendant l'ébullition d'un corps pur, la température : la courbe présente un palier. Enfin, le sulfate de cuivre anhydre, une poudre blanche, devient en présence d'eau.

Exercice 4

Identifier un liquide par sa masse volumique

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Une mesure, une table de valeurs

Au laboratoire, on cherche la nature d’un liquide incolore. On tare la balance avec une éprouvette graduée vide, puis on y verse $50{,}0\ \text{mL}$ du liquide : la balance affiche $39{,}5\ \text{g}$ .

La balance a été remise à zéro avec l’éprouvette vide : elle affiche la masse du liquide seul. Le volume se lit en bas du ménisque, l’œil à la hauteur du liquide.

Espèce chimique	Masse volumique ( $\text{g}\cdot\text{mL}^{-1}$ )
Eau	$1{,}00$
Éthanol	$0{,}79$
Cyclohexane	$0{,}78$

Calculer la masse volumique $\rho$ du liquide.
Peut-on identifier le liquide avec certitude à partir de cette seule mesure ?

Voir le corrigé

1. La masse volumique est la masse d’un échantillon divisée par son volume :

$\rho = \dfrac{m}{V} = \dfrac{39{,}5\ \text{g}}{50{,}0\ \text{mL}} = 0{,}790\ \text{g}\cdot\text{mL}^{-1}$

2. Cette valeur correspond à celle de l’éthanol ( $0{,}79\ \text{g}\cdot\text{mL}^{-1}$ ). Mais celle du cyclohexane ( $0{,}78\ \text{g}\cdot\text{mL}^{-1}$ ) en est très proche : une erreur de lecture de $0{,}6\ \text{mL}$ sur le volume suffirait à trouver $\dfrac{39{,}5\ \text{g}}{50{,}6\ \text{mL}} = 0{,}781\ \text{g}\cdot\text{mL}^{-1}$ . Une seule mesure ne permet donc pas de conclure avec certitude : il faut mesurer une deuxième grandeur caractéristique, par exemple la température d’ébullition. C’est l’objet de l’exercice suivant.

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

Je l’ai réussi (ta coche reste enregistrée sur cet appareil)

Exercice 5

Le flacon sans étiquette

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Type contrôle, avec deux documents à exploiter

Un technicien de laboratoire retrouve un flacon sans étiquette contenant un liquide incolore. Il mesure une masse $m = 15{,}6\ \text{g}$ pour un volume $V = 20{,}0\ \text{mL}$ de ce liquide, puis il le chauffe jusqu’à l’ébullition en relevant sa température.

Chauffage du liquide inconnu : relevé de sa température toutes les 30 secondes, jusqu’à l’ébullition et pendant quelques minutes d’ébullition.

Espèce chimique	Masse volumique ( $\text{g}\cdot\text{mL}^{-1}$ )	Température d’ébullition ( $\text{°C}$ )
Eau	$1{,}00$	$100$
Éthanol	$0{,}79$	$78$
Cyclohexane	$0{,}78$	$81$

Calculer la masse volumique $\rho$ du liquide.
Lire, sur la courbe, la température d’ébullition du liquide.
En croisant ces deux résultats avec le tableau, identifier le liquide.
La courbe permet-elle de penser que ce liquide est un corps pur ? Justifier.

Voir le corrigé

1. On applique la définition de la masse volumique :

$\rho = \dfrac{m}{V} = \dfrac{15{,}6\ \text{g}}{20{,}0\ \text{mL}} = 0{,}780\ \text{g}\cdot\text{mL}^{-1}$

2. Pendant l’ébullition, la température reste constante : c’est le palier de la courbe, à $81\ \text{°C}$ . La température d’ébullition du liquide est donc $81\ \text{°C}$ .

3. On croise les deux grandeurs caractéristiques :

$\rho = 0{,}780\ \text{g}\cdot\text{mL}^{-1}$ : l’éthanol ( $0{,}79\ \text{g}\cdot\text{mL}^{-1}$ ) et le cyclohexane ( $0{,}78\ \text{g}\cdot\text{mL}^{-1}$ ) restent possibles, l’eau ( $1{,}00\ \text{g}\cdot\text{mL}^{-1}$ ) est écartée ;
température d’ébullition de $81\ \text{°C}$ : seul le cyclohexane convient, l’éthanol bout à $78\ \text{°C}$ .

Les deux mesures concordent pour le cyclohexane.

4. La température reste constante pendant toute l’ébullition. Ce palier est le comportement d’un corps pur : pour un mélange, la température continue en général d’évoluer pendant le changement d’état. La courbe permet donc de penser que le liquide est du cyclohexane pur.

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

Je l’ai réussi (ta coche reste enregistrée sur cet appareil)

Exercices corrigés — Corps purs et mélanges