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Exercices

Sommaire

Je me teste

Exercice corrigé

9

Déterminer une solubilité.

Caroline souhaite mesurer la solubilité du sel dans l’eau. Pour cela, elle a préparé un verre contenant un volume V = 150 mL d’eau. Petit à petit, en agitant entre chaque ajout, elle a réussi à y dissoudre une masse m = 53,7 g de sel. L’ajout de sel suivant qu’elle a fait ne s’est pas dissout.
1.
Détermine par le calcul la solubilité du sel dans l’eau en g/L.
Doc. 1
Solubilité du sel.

Étapes de la méthode

  • Pour obtenir la solubilité en g/L, il faut convertir le volume en L.
  • Pour convertir les unités de volume, on utilise un tableau de conversion des volumes.
    m3dm3cm3
       hLdaLLdLcLmL
         0150
  • Pour calculer la solubilité, on utilise un tableau de proportionnalité.
    Masse en grammeAm' ?
    Volume en litreBC

    m'= A×CB\dfrac{A \times C}{B}

Corrigé :

  • La solubilité s’exprime en g/L, or ici on a m = 53,7 g et V = 150 mL. Il faut donc convertir les unités de volume :
    V = 150 mL soit V = 0,150 L.
  •  La solubilité correspond à la masse en grammes de soluté dissoute dans un litre de solution, la masse et le volume sont donc proportionnels.
  • Calcul de la masse m' de soluté dissoute dans 1 L de solution :
    m' = 53,7×10,150\dfrac{53\text{,}7 \times 1}{0\text{,}150}
    m' = 358 g.
  • La solubilité du sel dans l’eau est donc de 358 g/L.
10

Solubilité du glucose.

Anita n'a pas réussi à dissoudre 180 g de glucose, un sucre utilisé en pâtisserie, dans 200 mL d’eau.
1.
Détermine par le calcul la solubilité du glucose dans l’eau.
Doc. 2
Cake.

Je m'entraine

11

Soluble ou pas.

Regarde bien les photos ci-dessous.
1.
Le mélange de la photographie  est-il un mélange homogène ou hétérogène ?
2.
Le sucre est-il soluble dans l’eau ?
3.
Le mélange de la photographie 2 est-il un mélange homogène ou hétérogène ?
4.
Le sucre est-il soluble dans l’alcool ?
Doc. 1
Soluble ou pas ?
12

Marée noire.

Quand un bateau qui transporte du pétrole fait naufrage, le risque principal est la formation d’une marée noire. Le pétrole peut s’échapper des soutes du bateau et s’étaler à la surface de la mer, polluant la faune et la flore maritime.
1.
L’eau de mer et le pétrole forment-ils un mélange homogène ou hétérogène ? Justifie ta réponse.
2.
L’eau de mer et le pétrole sont-ils miscibles ?
13

Quelle masse de lait au miel pour Kemal ?

Pour s’endormir, on dit qu’il faut boire un verre de lait sucré avec du miel au moment du coucher. Kemal se demande quelle sera la masse de sa boisson avant d’aller au lit : il a mis 200 g de lait dans une tasse et a rajouté 30 g de miel.
1.
Calcule la masse de la boisson de Kemal.
14

Paracétamol.

Le paracétamol est un médicament contre la fièvre et les douleurs. Sur la boite, il est indiqué : « Boire après dissolution complète dans un verre d’eau ».
1.
Regarde la photographie obtenue après une longue agitation. Le mélange est-il homogène ou hétérogène ?
2.
Le paracétamol est-il soluble ou insoluble dans l’eau ?
3.
L’expression « dissolution complète » écrite sur la boite est-elle adaptée ?
Doc. 2
Paracétamol.
15

Le sirop, l’eau et l’huile.

On a préparé les trois mélanges ci-dessous.
1.
L’eau et le sirop de menthe sont-ils miscibles ? Justifie ta réponse.
2.
L’eau et l’huile sont-elles miscibles ? Justifie ta réponse.
3.
Le sirop et l’huile sont-ils miscibles ? Justifie ta réponse.
Doc. 3
Sirop, eau et huile.
16

Le baume pour les lèvres.

On peut fabriquer un baume à lèvres en mélangeant à chaud 2,1 g de cire d’abeille, 2,3 g d’huile de calendula, 2,2 g de beurre de karité et quelques gouttes d’huile essentielle de citron. Après refroidissement, on obtient le baume présenté ci-contre.

1.
Les substances qui constituent le baume sont-elles miscibles entre elles ?
2.
Quelle est la masse du baume obtenu si on néglige les gouttes d’huile essentielle ?
Doc. 4
Baume à lèvres.

Une notion, trois exercices

17

Du sucre ou du sel ?

Émeline a fait des expériences sur la dissolution du sel et du sucre. Elle a noté sur une fiole la masse de la poudre qu’elle a réussi à y dissoudre (1,5 g dans 250 mL d’éthanol) et les valeurs de solubilité finalement obtenues. Elle veut maintenant retrouver quel soluté elle a dissout.
1.
Exprime en litres (L) le volume d’éthanol qui a servi à préparer la solution de la fiole marquée.
2.
Les substances qui constituent le baume sont-elles miscibles entre elles ?
3.
Complète le tableau de proportionnalité suivant :
4.
Quelle est la masse du baume obtenu si on néglige les gouttes d’huile essentielle ?
5.
Détermine, à l’aide du tableau de proportionnalité, la solubilité de la première espèce dissoute dans l’éthanol.
6.
Compare la valeur que tu as calculée avec les valeurs indiquées dans le tableau des solubilités.
7.
Déduis-en l’espèce chimique dissoute dans la fiole.
SolutéSel de tableSucre
Solubilité en g/L0,76
Doc. 1
Du sucre ou du sel ?
17

Ne pas se tromper de pot !

Le sel et le bicarbonate ont le même aspect, le même gout, et sont stockés dans des pots identiques. Pour être sure de ne pas se tromper, Inès mesure la solubilité du contenu d’un des pots. Elle arrive à dissoudre 17,4 g de poudre dans 200 mL d’eau.
1.
Exprime le volume dans l’unité adaptée.
2.
Détermine par un calcul de proportionnalité la solubilité de la poudre dissoute, puis identifie-la.
SolutéSelBicarbonate de soude
Solubilité en g/L35787
Doc. 2
Ne pas se tromper de pot !
17

De quel soluté s’agit-il ?

Au laboratoire, Dan trouve un bocal contenant une poudre blanche. Il ne sait pas s’il s’agit de sucre, de sel ou de vanilline. Pour identifier cette poudre, il détermine expérimentalement sa solubilité. Il calcule une solubilité de 356 g/L.
1.
Identifie la poudre trouvée par Dan.
SolutéSucre
(saccharose)		SelVanilline
Solubilité en g/L2 00035610
Doc. 3
De quel soluté s'agit-il ?

J'approfondis

18

Qui est le plus soluble ?

On donne la solubilité de plusieurs espèces chimiques dans l’eau et dans l’éthanol.
1.
Quelle est l'espèce la plus soluble dans l’eau ?
2.
Quelle est l'espèce la plus soluble dans l’éthanol ?
3.
Quelle espèce se dissout avec la même facilité dans l’eau et dans l’éthanol ?
SolutéSolubilité dans l'eau en g/LSolubilité dans l'éthanol en g/L
Chlorure de sodium3570,7
Saccharose2 0006
Aspartame1010
Doc. 1
Le plus soluble.
19

Solubilité du dioxygène dans l’eau.

Les gaz peuvent, comme les solides, se dissoudre dans l’eau. Leur solubilité est généralement faible :
▪ à 0 °C, on peut dissoudre 4,37 mg de dioxygène dans 300 mL d’eau ;
▪ à 25 °C, on dissout 3,7 mg de dioxygène dans 450 mL d’eau.
1.
Calcule la solubilité du dioxygène dans l’eau à 0 °C puis à 25 °C.
2.
Comment évolue cette solubilité avec la température ?
20

La masse du solvant.

Pour l’une de ses recettes, Sophie a besoin de 420 g d’un sirop fait à base d’eau et de sucre. Elle le prépare en dissolvant 80 g de sucre dans de l’eau.
1.
Quelle masse d’eau a-t-elle utilisée pour préparer son sirop ?
2.
À quel volume d’eau cela correspond-il ?
21

Solubilité du diiode.

Le diiode est un solide soluble dans l’eau (eau iodée) et dans le cyclohexane. On met dans un tube à essai de l’eau iodée puis du cyclohexane (schéma A).
1.
D’après le schéma A, l’eau et le cyclohexane sont-ils miscibles ?
2.
Quelle est la couleur de l’eau iodée, placée en bas du tube ?
3.
On agite le tube. Après séparation des liquides, on obtient la situation représentée sur le schéma B. Qu’observes-tu ? Comment expliquer cela ?
4.
À ton avis, le diiode est-il davantage soluble dans l’eau ou dans le cyclohexane ?
Doc. 2
Solubilité du diiode.
22

Mer Méditerranée et mer Morte.

La salinité (masse de sel dissout dans un litre de solution) de la mer Méditerranée est de 37 g/L, celle de la mer Morte de 300 g/L. La solubilité du sel dans l’eau pure est de 357 g/L.
1.
Quelle mer est la plus salée ?
2.
Caroline a des échantillons de 500 mL de ces deux eaux de mer. Pour chacun d’eux, quelle masse de sel doit-elle ajouter pour atteindre la saturation ?
Doc. 3
Mer méditerranée et mer Morte.
23

Quelle solution est la plus sucrée ?

Marvin a préparé quatre solutions d’eau sucrée.
1.
Classe ces solutions de la moins sucrée à la plus sucrée.
24

Sulfate de zinc.

Clara prépare une solution saturée de sulfate de zinc pour traiter du cuir. La solubilité du sulfate de zincest de 540 g/L. Pour préparer 15 mL de solution, Clara a pesé 9,8 g de sulfate de zinc.
1.
Même en agitant longtemps, il reste des grains de sulfate de zinc non dissouts. Explique pourquoi.
25

Purification de l’acide benzoïque.

La recristallisation est une méthode de purification des composés basée sur la différence de solubilité de ces derniers en fonction de la température. On mélange 68 g d’acide benzoïque avec 1 L d’eau et on chauffe à 100 °C (schéma A). On laisse descendre la température doucement au début, puis on place le mélange dans un bain-marie de glace (schéma B).
1.
À 100 °C, comment peut-on qualifier le mélange obtenu ?
2.
À 0 °C, qu’observes-tu dans le ballon ?
3.
Que peux-tu en déduire concernant la solubilité de l’acide benzoïque dans l’eau en fonction de la température ?
Doc. 4
Acide benzoïque.
26

Que de mélanges !

On a réalisé les mélanges suivants.
1.
Quels sont les mélanges homogènes ?
2.
Quels sont les mélanges hétérogènes ?
3.
Que peux-tu en déduire sur la miscibilité deux à deux de ces trois liquides ? Justifie ta réponse.
4.
Que peux-tu en déduire sur la solubilité du sucre dans ces trois liquides ? Justifie ta réponse.
5.
On ajoute le mélange 1 au mélange 2. Que dois-tu observer ? Justifie ta réponse.
6.
On fait de même avec les mélanges 1 et 3, puis 2 et 3. Que devrais-tu observer ? Justifie tes réponses.
Doc. 5
Que de mélanges.
27

Déjà saturé ?

Théo a appris dans sa leçon que la solubilité du chlorure de sodium (le sel de cuisine) est de 358,5 ,g/L. Il voudrait savoir si cette solubilité reste la même quand l’eau dissout déjà un autre soluté. Il trouve au collège un litre de solution aqueuse contenant 74,5 g de chlorure de potassium. Dans 160 mL de cette solution, il arrive à dissoudre au plus 52,32 g de chlorure de sodium.
1.
Calcule la solubilité du sel dans la solution trouvée au collège.
2.
La solubilité est-elle la même que dans l’eau pure ? Que peux-tu en conclure ?

Je résous un problème

Problématique

1.
Sabine vient de découvrir une nouvelle gourmandise : le chocolat pétillant !

Pourquoi le gaz est-il libéré dans la bouche et non au moment où le sucre est mélangé au chocolat ?
 Chocolat pour 100 gSalive pour 100 g
Sucres57 g0 g
Lipides (huile33,3 g0 g
Protéines7,6 gmoins de 1 g
Eau0 g99 g
Autres3,1 gmoins de 1 g
Doc. 1
Composition de la salive et du chocolat
Le chocolat pétillant est obtenu en mélangeant du chocolat fondu avec du sucre pétillant. L’ensemble est placé dans des petits moules et mis à refroidir.

Lorsque le chocolat pétillant fond dans la bouche, le gaz est libéré.
Doc. 2
Une nouvelle friandise.
Le sucre pétillant est un sucre dans lequel a été enfermé un gaz sous pression : le dioxyde de carbone (le gaz contenu dans les boissons pétillantes). Plusieurs cuissons et refroidissements successifs sont nécessaires pour obtenir ces résultats.

Exercices supplémentaires

Dissolution.

1.
Lors d’une dissolution, à l’échelle microscopique...

Décrire une dissolution à l’échelle microscopique.

1.
À l’aide des mots indiqués ci-dessous, rédige une phrase expliquant ce qu’il se passe à l’échelle microscopique lors d’une dissolution.
molécules - dissolution - solvant - soluté - nombre - nature - identiques

Dissolution et aspect microscopique.

Guillaume dissout complètement 30 g de chlorure de sodium (sel pur) dans 200 mL d’eau pure.
1.
Combien de corps purs sont présents dans ce mélange ?
2.
Est-ce un mélange homogène ou hétérogène ?
3.
Dessine une représentation à l’échelle microscopique de ce mélange. Légende ton schéma.

Liquides non miscibles et aspect microscopique.

On mélange de l’eau et de l’huile, on obtient un mélange hétérogène.
1.
Combien de sortes de molécules sont présentes dans le mélange ?
2.
Dessine une représentation de ce mélange à l’échelle microscopique. Légende ton schéma.
Doc. 1
Mélange hétérogène.

Conservation de la masse.

Caroline a étudié en cours de chimie que lors d’une dissolution, la masse de la solution est égale à la somme de la masse du solvant et de la masse du soluté.
Elle aimerait modéliser cette propriété à l’aide de molécules lors de la dissolution de sel dans l’eau.
1.
Représente le sel à l’échelle moléculaire. Tu peux choisir n’importe quelle représentation.
2.
Représente l’eau à l’échelle moléculaire.
3.
Représente le mélange du sel et de l’eau.

Quelle masse mesurer ?

Pour ses travaux pratiques de chimie, Thomas doit préparer 600 mL d’une solution saturée de chlorure de zinc.
Il connaît la solubilité du chlorure de zinc dans l’eau : 4 320 g/L.
1.
Détermine par le calcul la masse de chlorure de zinc que Thomas va devoir peser pour préparer 600 mL de solution saturée en chlorure de zinc.

Conservation de la masse. Et le volume ?

Un morceau de sucre a une masse msucre = 6 g et ses dimensions sont les suivantes : L = 2,7 cm ; l = 1,8 cm ; h = 1,2 cm.
Thomas dissout 4 morceaux de sucre dans son verre de lait (Vlait = 200 mL et mlait = 206,4 g).
Le volume total Vlait+sucre qu’il mesure est de 210 mL.
1.
Détermine par le calcul la masse du lait sucré.
2.
Détermine par le calcul le volume d’un sucre, puis de 4 sucres.
3.
Le volume se conserve t-il lors d’une dissolution ?

Soluté, solvant et solution.

On réalise les mélanges suivants :
- eau avec du dioxyde de carbone ;
- sucre avec du café ;
- vinaigre et sel.
1.
Dans chaque cas, identifie le soluté, le solvant et la solution.

Ça mousse !

Quand on frotte un savon sous l’eau, il mousse. Cette mousse se forme par la réaction de la matière qui constitue le savon avec l’eau. Il se forme des bulles d’air qui sont emprisonnées dans la matière.
1.
De quoi est formée la mousse ?
2.
Comment qualifier ce mélange ?
3.
Que devient la mousse au bout d’un moment ? Comment expliquer cela ?
Doc. 2
Ça mousse !

Des mélanges et des condiments.

Guillaume et Caroline s’amusent à réaliser des mélanges.
Guillaume mélange de l’eau avec du poivre, Caroline de l’eau avec du sel.
1.
Comment se nomment ces "préparations" ?
2.
Quels sont les points communs de ces deux “préparations” ? Quels sont les différences ?
3.
Nomme, avec le vocabulaire adapté, ces deux “préparations”.

Parcours de compétences

Parcours de compétences

Kaolack est une ville du Sénégal à environ 180 km au sud de la capitale, Dakar. La ville est située sur un bras de mer. On y trouve encore des marais salants. Lorsque le temps est sec, l’eau s’évapore et on observe le résultat ci-contre.
1.
L'eau de mer de ce marais salant est-elle saturée en sel ?

Niveau 1 - J’identifie les résultats obtenus.

Coup de pouce : Observe bien la photographie et décris la surface de l’eau.

Niveau 3 - Je présente les idées qui permettent d’expliquer les résultats.

Coup de pouce : Pourquoi le sel visible ne se dissout-il pas ?

Niveau 2 - Je donne du sens aux résultats.

Coup de pouce : Vérifie que tu connais bien le sens des mots scientifiques utilisés dans la question pour orienter ton observation.

Niveau 4 - J’interprète mes résultats en structurant mes arguments.

Coup de pouce : Fais le lien entre ton cours et ton observation, puis organise ta réponse.
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