Lycée · 2ⁿᵈᵉ · Physique-Chimie (2nde)
Mélanges et corps purs
Identifier et caractériser les espèces chimiques — Constitution et transformations de la matière (programme de 2nde)
À propos de cette page
Calculatrice interdite · Tous les calculs doivent figurer sur la copie. Les résultats seront donnés sous la forme la plus simple possible.
Devoir surveillé de fin de chapitre, tout en niveau difficile. Travaille seul et sans aide, puis vérifie tes réponses avec le corrigé détaillé dépliable en bas de page.
Exercice 1 — Corps purs et mélanges — Identification
/ 4 pts- Parmi les substances suivantes, indique pour chacune si c'est un corps pur (simple ou composé) ou un mélange (homogène ou hétérogène) : a) Cuivre métallique Cu ; b) Eau minérale ; c) Acide chlorhydrique HCl pur ; d) Vinaigrette.
- Donne deux exemples de propriétés physiques permettant d'identifier un corps pur.
Exercice 2 — Calcul de masse volumique et identification
/ 5 ptsUn élève pèse un morceau de métal inconnu : $m = 178{,}2\,\text{g}$. Il le plonge dans une éprouvette graduée : le volume d'eau passe de $40{,}0\,\text{mL}$ à $60{,}0\,\text{mL}$.
- Calcule le volume du métal.
- Calcule sa masse volumique (en g·cm⁻³).
- Données : Fe ($\rho = 7{,}87\,\text{g}\cdot\text{cm}^{-3}$), Ni ($\rho = 8{,}91\,\text{g}\cdot\text{cm}^{-3}$), Cu ($\rho = 8{,}96\,\text{g}\cdot\text{cm}^{-3}$). Identifie le métal.
Exercice 3 — Solutions aqueuses — Concentration en masse
/ 5 ptsOn prépare une solution de chlorure de calcium $\text{CaCl}_2$ en dissolvant $22{,}2\,\text{g}$ de $\text{CaCl}_2$ dans de l'eau pour obtenir $600\,\text{mL}$ de solution.
- Calcule la concentration en masse $C_m$ de la solution (en g·L⁻¹).
- Quelle masse de $\text{CaCl}_2$ est contenue dans $150\,\text{mL}$ de cette solution ?
- La solubilité de $\text{CaCl}_2$ dans l'eau à 20 °C est $s = 740\,\text{g}\cdot\text{L}^{-1}$. La solution obtenue en a) est-elle saturée ?
Exercice 4 — Technique de séparation — Distillation
/ 3 ptsOn dispose d'un mélange homogène eau-éthanol. On réalise une distillation.
- Quel composé est distillé en premier ? Justifie (données : $T_{\text{éb}}$ eau = 100 °C, $T_{\text{éb}}$ éthanol = 78 °C).
- Comment appelle-t-on le liquide recueilli après condensation ?
- Comment peut-on vérifier que le distillat obtenu est bien de l'éthanol pur ?
Exercice 5 — Analyse d'une courbe de chauffage
/ 3 ptsOn chauffe un échantillon et on relève la température toutes les minutes :
| t (min) | 0 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| T (°C) | −30 | −10 | 6,5 | 6,5 | 6,5 | 25 | 45 |
- Y a-t-il un palier ? À quelle température ?
- L'échantillon est-il un corps pur ou un mélange ? Justifie.
- Données : cyclohexane ($T_f = 6{,}5\,°\text{C}$) ; benzène ($T_f = 5{,}5\,°\text{C}$). Identifie l'espèce.
Corrigé détaillé — à n'ouvrir qu'après avoir rendu la copie
Exercice 1 — Corps purs et mélanges — Identification
Corrigé :
1. a) Cu : corps pur simple (un seul élément) ; b) Eau minérale : mélange homogène (eau + ions dissous) ; c) HCl pur : corps pur composé (deux éléments, une seule espèce) ; d) Vinaigrette : mélange hétérogène (deux phases : huile + vinaigre).
2. Exemples de propriétés physiques : température de fusion $T_f$, température d'ébullition $T_{\text{éb}}$, masse volumique $\rho$, solubilité. (2 attendus)
Exercice 2 — Calcul de masse volumique et identification
Corrigé :
a) $V = 60{,}0 - 40{,}0 = 20{,}0\,\text{mL} = 20{,}0\,\text{cm}^3$.
b) $\rho = \frac{m}{V} = \frac{178{,}2}{20{,}0} = 8{,}91\,\text{g}\cdot\text{cm}^{-3}$.
c) La valeur $8{,}91\,\text{g}\cdot\text{cm}^{-3}$ correspond au nickel (Ni). L'élève peut conclure que l'échantillon est probablement du nickel pur.
Exercice 3 — Solutions aqueuses — Concentration en masse
Corrigé :
a) $C_m = \frac{m}{V} = \frac{22{,}2}{0{,}600} = 37{,}0\,\text{g}\cdot\text{L}^{-1}$.
b) $m = C_m \times V = 37{,}0 \times 0{,}150 = 5{,}55\,\text{g}$.
c) $C_m = 37{,}0\,\text{g}\cdot\text{L}^{-1} \ll s = 740\,\text{g}\cdot\text{L}^{-1}$ : la solution est très loin de la saturation, elle est non saturée.
Exercice 4 — Technique de séparation — Distillation
Corrigé :
a) L'éthanol est distillé en premier car sa température d'ébullition (78 °C) est inférieure à celle de l'eau (100 °C) : il se vaporise avant l'eau.
b) Le liquide recueilli après condensation s'appelle le distillat.
c) On peut mesurer la température d'ébullition du distillat : si elle est constante et égale à 78 °C (palier net), c'est de l'éthanol pur. On peut aussi mesurer sa masse volumique et la comparer à $\rho_{\text{éthanol}} = 0{,}789\,\text{g}\cdot\text{cm}^{-3}$.
Exercice 5 — Analyse d'une courbe de chauffage
Corrigé :
a) Oui, il y a un palier à 6,5 °C (de t = 4 min à t = 8 min).
b) L'existence d'un palier net indique un corps pur : la température reste constante pendant le changement d'état (fusion ici).
c) $T_f = 6{,}5\,°\text{C}$ correspond au cyclohexane. L'échantillon est probablement du cyclohexane pur.
Ce contrôle de physique-chimie (2nde) 2ⁿᵈᵉ en bref
Un devoir surveillé type contrôle en classe sur « Mélanges et corps purs » : 5 exercices, 60 minutes, noté sur 20. Le corrigé détaillé est dépliable sous le sujet.
- Exercice 1 — Corps purs et mélanges — Identification/ 4 pts
- Exercice 2 — Calcul de masse volumique et identification/ 5 pts
- Exercice 3 — Solutions aqueuses — Concentration en masse/ 5 pts
- Exercice 4 — Technique de séparation — Distillation/ 3 pts
- Exercice 5 — Analyse d'une courbe de chauffage/ 3 pts
Notions évaluées
Corps purs et mélanges : définitions, Mélanges homogènes et hétérogènes, Propriétés physiques d'un corps pur, Courbes de changement d'état, La masse volumique, Techniques de séparation des mélanges.
Pour préparer ce contrôle
- Relire le cours.
- Refaire les exercices corrigés et les problèmes.
- Se tester avec le QCM (37 questions).
- Faire ce sujet en conditions réelles — 60 min, sans le cours — puis se corriger et noter les points à revoir.
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Questions fréquentes sur ce sujet
- Combien de temps dure ce contrôle sur « Mélanges et corps purs » ?
- 60 minutes pour 5 exercices notés sur 20. Prévois le double si tu enchaînes avec la correction.
- Le corrigé est-il fourni ?
- Oui : le corrigé détaillé se déplie sous le sujet, à n'ouvrir qu'après avoir rendu la copie.
- Ce sujet peut-il servir de DS, de contrôle ou d'interrogation ?
- Oui : c'est un devoir surveillé complet de 60 minutes. Pour une interrogation courte, garde un ou deux exercices ; pour un DS ou un contrôle de fin de chapitre, fais le sujet entier en temps limité.
- Ce sujet suit-il le programme de physique-chimie (2nde) de seconde ?
- Oui : il évalue uniquement les notions du chapitre « Mélanges et corps purs » du programme officiel de physique-chimie (2nde) en seconde, soit Corps purs et mélanges : définitions, Mélanges homogènes et hétérogènes, Propriétés physiques d'un corps pur, Courbes de changement d'état.
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