Physique-Chimie 2de

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Ch. 2
Composition des solutions aqueuses
Ch. 3
Dénombrer les entités
Ch. 4
Le noyau de l’atome
Ch. 5
Le cortège électronique
Ch. 6
Stabilité des entités chimiques
Ch. 7
Modélisation des transformations physiques
Ch. 8
Modélisation des transformations chimiques
Ch. 9
Synthèse de molécules naturelles
Ch. 10
Modélisation des transformations nucléaires
2. Mouvement et interactions
Ch. 11
Décrire un mouvement
Ch. 12
Modéliser une action sur un système
Ch. 13
Principe d’inertie
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Ch. 14
Émission et perception d’un son
Ch. 15
Analyse spectrale des ondes lumineuses
Ch. 16
Propagation des ondes lumineuses
Ch. 17
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Annexes
Chapitre 1
Exercice corrigé

Décrire la composition d'un mélange

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Énoncé
Compétence(s)
APP : Extraire l'information utile sur des supports variés
On introduit dans une éprouvette graduée 5,0 mL d'eau et 15,0 mL d'éther. On mélange puis on laisse décanter.
1. Dans quel état physique ces deux espèces chimiques se trouvent-elles à la température ambiante (20 °C), et avant le mélange ? Justifier la réponse.

2. Déterminer les masses d'eau et d'éther introduites dans l'éprouvette.

3. Faire un schéma légendé de l'éprouvette graduée en indiquant la position et la composition des phases.

Données


Espèce chimique Température de fusion \bf{\theta_{f}}Température d'ébullition \bf{\theta_{eb}}Masse volumique \bf{\rho}
Eau H2O0 °C100 °C1,0 g·cm-3
Éther C4H10O-116 °C35 °C0,71 g·cm-3
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Donnée
L'eau et l'éther ne sont pas miscibles, ils ne se mélangent pas.
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Analyse de l'énoncé

1. L'état physique d'une espèce chimique dépend de ses températures de fusion et d'ébullition.

2. La masse d'un échantillon dépend de la masse volumique de l'espèce chimique qu'il contient (si c'est un corps pur) et du volume que l'échantillon occupe.

3. Les espèces chimiques liquides sont-elles miscibles entre elles ? Quelle espèce a la plus grande masse volumique ?
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Pour bien répondre

1. Si la température est inférieure à la température de fusion, l'espèce est solide. Quand la température est comprise entre les températures de fusion et d'ébullition, l'espèce est liquide.

2. Ne pas confondre masse et volume. Pour l'eau, la masse d'un échantillon de 1 mL est de 1 g. Pour des espèces chimiques (autres que l'eau), c'est la relation entre la masse volumique et le volume qui permet de déterminer la masse.

3. Analyser les données concernant la miscibilité et la solubilité : deux liquides non miscibles forment un mélange hétérogène. Le liquide le moins dense se place au-dessus de l'autre.
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Solution rédigée
1. L'analyse des températures de changement d'état montre qu'à température ambiante (20 °C), l'eau et l'éther sont liquides. Pour l'eau et l'éther, la température ambiante est comprise entre leur température de fusion et leur température d'ébullition. Ils sont donc liquides.
2. La masse m d'un échantillon se calcule en utilisant la définition de la masse volumique \rho,
avec : \rho=\dfrac{m}{V}
V : volume occupé par l'échantillon de masse m.
Dans cette relation, m s'exprime en g, V en cm3 (ou en mL) et \rho en g·cm-3.
On peut donc écrire : m = \rhoV.
Pour les deux espèces chimiques, on calcule donc la masse de l'échantillon, soit :
Pour l'eau : m_{eau} = 1,0 \times 5,0 = 5,0 g.
Pour l'éther : m_{éther} = 0,71 \times 15,0 = 11 g.

3. L'éther a une masse volumique moins grande que l'eau, il se place au-dessus de l'eau. Le schéma de l'éprouvette est donc :

Schéma de l'éprouvette éther eau
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25
Mise en application

On introduit dans une éprouvette 10 mL de toluène, 15 mL d'eau et 5 mL d'acide formique.

Dessiner le contenu de l'éprouvette après agitation.


Cliquez pour accéder à une zone de dessin
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Données

  • L'eau et le toluène ne sont pas miscibles. L'acide formique est miscible avec l'eau mais non miscible avec le toluène.
  • Masses volumiques :
    • \rho_{toluène} = 867 kg·m-3 ;
    • \rho_{eau} = 1 000 kg·m-3 ;
    • \rho_{\text {acide formique}} = 1,22 g·cm-3.
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