Ressources · 2ⁿᵈᵉ · Physique-Chimie (2nde)
Espèces chimiques : corps purs et mélanges
Espèce chimique, corps pur et mélange homogène ou hétérogène ; identifier une espèce par sa masse volumique, ses températures de changement d’état, une chromatographie sur couche mince ou un test chimique ; composition massique d’un mélange et composition de l’air.
À propos de cette page
Les 36 questions du QCM en version texte
Pour réviser sans écran ou imprimer : chaque question avec ses propositions ; la bonne réponse et son explication se déplient.
Niveau facile ★ — 12 questions
Un corps pur est un échantillon constitué :
- A. de plusieurs espèces chimiques mélangées
- B. d’une seule espèce chimique
- C. uniquement d’atomes tous identiques
- D. d’une substance sans aucun additif
Réponse
B. d’une seule espèce chimique — Un corps pur contient une seule espèce chimique. L’eau H₂O est un corps pur bien que ses molécules contiennent deux éléments ; « sans additif » est le sens courant, pas le sens chimique.
Un mélange homogène est un mélange :
- A. qui ne contient qu’une seule espèce chimique
- B. formé de deux liquides non miscibles
- C. dont on ne distingue pas les constituants à l’œil nu
- D. qui change d’état à température constante
Réponse
C. dont on ne distingue pas les constituants à l’œil nu — Homogène : une seule phase visible à l’œil nu. Il contient pourtant au moins deux espèces, et il change en général d’état sur une plage de températures.
La composition volumique approchée de l’air sec est :
- A. 78 % de diazote et 21 % de dioxygène
- B. 78 % de dioxygène et 21 % de diazote
- C. 50 % de diazote et 50 % de dioxygène
- D. 78 % de dioxyde de carbone et 21 % de dioxygène
Réponse
A. 78 % de diazote et 21 % de dioxygène — L’air sec contient environ 78 % de diazote, 21 % de dioxygène et 1 % d’autres gaz (surtout de l’argon), en volume.
Une espèce chimique est :
- A. tout échantillon de matière qui paraît homogène
- B. un mélange d’au moins deux corps purs différents
- C. un seul atome, une seule molécule ou un seul ion
- D. un ensemble de très nombreuses entités identiques
Réponse
D. un ensemble de très nombreuses entités identiques — Une espèce chimique est un ensemble d’un très grand nombre d’entités identiques (molécules, atomes ou ions) ; une entité seule n’est pas une espèce.
La masse volumique d’un échantillon de masse m et de volume V est :
- A. ρ = m ÷ V
- B. ρ = V ÷ m
- C. ρ = m × V
- D. ρ = m − V
Réponse
A. ρ = m ÷ V — Par définition, ρ = m ÷ V : la masse de l’unité de volume, en kg·m⁻³ ou en g·mL⁻¹.
Ordre de grandeur de la masse volumique de l’air à 20 °C, sous la pression atmosphérique normale :
- A. 1,2 g·mL⁻¹
- B. 1,2 g·L⁻¹
- C. 1,2 kg·L⁻¹
- D. 12 kg·m⁻³
Réponse
B. 1,2 g·L⁻¹ — ρ(air) ≈ 1,2 kg·m⁻³ = 1,2 g·L⁻¹. 1,2 g·mL⁻¹ ou 1,2 kg·L⁻¹ serait plus dense que l’eau liquide.
La masse volumique de l’eau liquide vaut environ :
- A. 1,00 kg·m⁻³
- B. 1,00 g·L⁻¹
- C. 1,00 g·mL⁻¹
- D. 1 000 g·mL⁻¹
Réponse
C. 1,00 g·mL⁻¹ — Eau liquide : 1,00 g·mL⁻¹ = 1,00 × 10³ kg·m⁻³ = 1 000 g·L⁻¹. 1,00 g·L⁻¹ ou 1,00 kg·m⁻³ est l’ordre de grandeur d’un gaz.
En CCM, le rapport frontal d’une espèce se calcule par :
- A. H ÷ h
- B. h ÷ H
- C. h × H
- D. H − h
Réponse
B. h ÷ H — Rf = h ÷ H, avec h la distance parcourue par l’espèce et H celle parcourue par l’éluant, depuis la ligne de dépôt. Il est compris entre 0 et 1.
Le diamant, constitué uniquement d’atomes de carbone, est :
- A. un mélange homogène
- B. un mélange hétérogène
- C. un corps pur composé
- D. un corps pur simple
Réponse
D. un corps pur simple — Une seule espèce, formée d’un seul élément (le carbone) : corps pur simple.
Le volume d’une petite statuette de forme irrégulière se mesure :
- A. par déplacement d’eau dans une éprouvette
- B. avec une balance de précision
- C. sur un banc Kofler
- D. avec une fiole jaugée vide
Réponse
A. par déplacement d’eau dans une éprouvette — On lit le niveau de l’eau avant et après avoir plongé la statuette : V = V₂ − V₁. La balance donne une masse, le banc Kofler une température de fusion.
Le banc Kofler sert à mesurer :
- A. la température d’ébullition d’un liquide
- B. la masse volumique d’un solide
- C. la température de fusion d’un solide
- D. le rapport frontal d’une espèce
Réponse
C. la température de fusion d’un solide — Le banc Kofler est une plaque chauffante graduée en températures : on y repère où un solide fond.
Une espèce a θfus = −40 °C et θéb = 130 °C. À 25 °C, elle est :
- A. solide
- B. gazeuse
- C. liquide
- D. à la fois solide et gazeuse
Réponse
C. liquide — −40 °C < 25 °C < 130 °C : au-dessus de sa température de fusion et au-dessous de sa température d’ébullition, elle est liquide.
Niveau moyen ★★ — 12 questions
Un échantillon de 33,2 g occupe un volume de 4,0 cm³. Sa masse volumique vaut :
- A. 0,12 g·cm⁻³
- B. 133 g·cm⁻³
- C. 8,3 g·cm⁻³
- D. 37,2 g·cm⁻³
Réponse
C. 8,3 g·cm⁻³ — ρ = m ÷ V = 33,2 ÷ 4,0 = 8,3 g·cm⁻³. Les autres valeurs viennent de V ÷ m, de m × V ou de m + V.
Une masse volumique de 1 260 kg·m⁻³ vaut aussi :
- A. 1,26 g·mL⁻¹
- B. 12,6 g·mL⁻¹
- C. 1 260 g·mL⁻¹
- D. 0,126 g·mL⁻¹
Réponse
A. 1,26 g·mL⁻¹ — 1 g·mL⁻¹ = 1 000 kg·m⁻³, donc 1 260 kg·m⁻³ = 1 260 ÷ 1 000 = 1,26 g·mL⁻¹.
Volume approximatif d’argon dans 500 L d’air sec :
- A. 6,5 L
- B. 47 L
- C. 0,47 L
- D. 4,7 L
Réponse
D. 4,7 L — L’argon représente environ 0,93 % du volume : 0,93 ÷ 100 × 500 ≈ 4,7 L. 6,5 L utilise à tort le pourcentage massique (1,3 %).
Sur un chromatogramme, une tache a migré de 2,6 cm et le front de l’éluant de 6,5 cm. Le rapport frontal vaut :
- A. 2,5
- B. 0,40
- C. 3,9
- D. 0,60
Réponse
B. 0,40 — Rf = h ÷ H = 2,6 ÷ 6,5 = 0,40. 2,5 vient de H ÷ h ; 3,9 de H − h.
320 g de sirop contiennent 56 g de sucre. Le pourcentage massique de sucre est :
- A. 5,7 %
- B. 56 %
- C. 17,5 %
- D. 82,5 %
Réponse
C. 17,5 % — w = 56 ÷ 320 × 100 = 17,5 %. 82,5 % est la part de tout le reste du sirop.
Masse de 250 mL d’huile de masse volumique 0,92 g·mL⁻¹ :
- A. 272 g
- B. 0,0037 g
- C. 2,3 g
- D. 230 g
Réponse
D. 230 g — m = ρ × V = 0,92 × 250 = 230 g. 272 g vient de V ÷ ρ, erreur classique.
Une tache a un Rf de 0,55 et le front de l’éluant est à 6,0 cm de la ligne de dépôt. La tache est à :
- A. 10,9 cm
- B. 3,3 cm
- C. 5,45 cm
- D. 0,092 cm
Réponse
B. 3,3 cm — h = Rf × H = 0,55 × 6,0 = 3,3 cm. 10,9 cm vient de H ÷ Rf, impossible car la tache dépasserait le front.
Masse d’air qui contient 1,00 kg de dioxygène (23,1 % de dioxygène en masse) :
- A. 4,76 kg
- B. 1,23 kg
- C. 4,33 kg
- D. 0,231 kg
Réponse
C. 4,33 kg — m(air) × 23,1 ÷ 100 = 1,00 kg, donc m(air) = 1,00 × 100 ÷ 23,1 ≈ 4,33 kg. 4,76 kg utilise à tort le pourcentage en volume (21 %) ; 0,231 kg multiplie au lieu de diviser.
Volume occupé par 54 g d’aluminium (ρ = 2,70 g·cm⁻³) :
- A. 146 cm³
- B. 20 cm³
- C. 0,050 cm³
- D. 51,3 cm³
Réponse
B. 20 cm³ — V = m ÷ ρ = 54 ÷ 2,70 = 20 cm³. 146 vient de m × ρ (arrondi), 0,050 de ρ ÷ m.
Volume occupé par 1,0 kg d’air (ρ = 1,2 kg·m⁻³) :
- A. 1,2 m³
- B. 0,12 m³
- C. 830 m³
- D. 0,83 m³
Réponse
D. 0,83 m³ — V = m ÷ ρ = 1,0 ÷ 1,2 ≈ 0,83 m³ : un kilogramme d’air occupe presque un mètre cube.
80 g d’un mélange contiennent 12 g de sel. Masse de sel dans 200 g du même mélange :
- A. 30 g
- B. 12 g
- C. 48 g
- D. 15 g
Réponse
A. 30 g — w = 12 ÷ 80 × 100 = 15 % ; dans 200 g : 0,15 × 200 = 30 g. 15 g confond le pourcentage avec la masse.
Une éprouvette passe de 32,0 mL à 36,5 mL quand on y plonge un caillou de 12,15 g. Sa masse volumique vaut :
- A. 0,37 g·cm⁻³
- B. 0,33 g·cm⁻³
- C. 54,7 g·cm⁻³
- D. 2,7 g·cm⁻³
Réponse
D. 2,7 g·cm⁻³ — V = 36,5 − 32,0 = 4,5 cm³ ; ρ = 12,15 ÷ 4,5 = 2,7 g·cm⁻³. 0,33 divise par le volume total lu (36,5 mL) au lieu du volume déplacé.
Niveau difficile ★★★ — 12 questions
Un liquide limpide et incolore est forcément :
- A. un corps pur, puisqu’on ne voit qu’une phase
- B. de l’eau, puisqu’il est incolore
- C. un mélange, puisqu’il contient de l’air dissous
- D. impossible à classer par sa seule observation
Réponse
D. impossible à classer par sa seule observation — L’aspect indique une seule phase, rien de plus : ce peut être un corps pur (éthanol) ou un mélange homogène (eau salée). Il faut des mesures pour conclure.
Pendant la fusion d’un corps pur sous pression constante, la température :
- A. augmente régulièrement tant qu’on chauffe
- B. reste constante jusqu’à la disparition du solide
- C. diminue car la fusion absorbe de l’énergie
- D. augmente puis diminue brusquement
Réponse
B. reste constante jusqu’à la disparition du solide — L’énergie reçue sert au changement d’état : la température reste constante (palier) tant que solide et liquide coexistent.
Deux taches issues de deux dépôts différents sont à la même hauteur sur la même plaque. On peut conclure :
- A. qu’il s’agit forcément de la même espèce
- B. que les deux dépôts sont des corps purs
- C. qu’il s’agit probablement de la même espèce
- D. que les deux espèces ont la même masse volumique
Réponse
C. qu’il s’agit probablement de la même espèce — Même Rf dans les mêmes conditions : même espèce probable, mais deux espèces différentes peuvent migrer à la même hauteur avec un éluant donné.
Un bonbon qui « fond » dans la bouche subit :
- A. une dissolution, et non une fusion
- B. une fusion, puisqu’il disparaît
- C. une vaporisation partielle
- D. une transformation chimique
Réponse
A. une dissolution, et non une fusion — Le sucre du bonbon se disperse dans la salive : c’est une dissolution. À 37 °C, on est loin de la température où le sucre fondrait (au-delà de 180 °C).
Dans l’air, le pourcentage massique de dioxygène (≈ 23 %) dépasse son pourcentage volumique (21 %) car :
- A. le dioxygène est plus abondant que le diazote
- B. une molécule de O₂ est plus lourde qu’une molécule de N₂
- C. le dioxygène se dissout dans l’eau des nuages
- D. le pourcentage volumique est mal mesuré
Réponse
B. une molécule de O₂ est plus lourde qu’une molécule de N₂ — À volume de gaz égal, il y a autant de molécules ; celles de O₂ étant plus lourdes que celles de N₂, leur part en masse est plus grande.
L’ébullition d’une eau salée débute vers 101 °C, puis la température s’élève peu à peu tant qu’elle bout. C’est parce que :
- A. l’eau salée est un corps pur composé
- B. le thermomètre est mal placé
- C. la pression n’est pas la pression normale
- D. l’eau salée est un mélange
Réponse
D. l’eau salée est un mélange — Un mélange change d’état sur une plage de températures, sans palier. Un corps pur, sous pression constante, bouillirait à température constante.
Un élève écrit : « ρ(cyclohexane) = 778 g·mL⁻¹ ». Son erreur :
- A. il a écrit en g·mL⁻¹ une valeur valable en g·L⁻¹
- B. il a divisé le volume par la masse
- C. il a oublié de retirer la masse du flacon
- D. il a mesuré à une température trop élevée
Réponse
A. il a écrit en g·mL⁻¹ une valeur valable en g·L⁻¹ — 0,778 g·mL⁻¹ = 778 g·L⁻¹ = 778 kg·m⁻³. 778 g pour 1 mL serait 778 fois plus dense que l’eau.
Dans un mélange de deux liquides non miscibles, la phase supérieure est :
- A. celle qui a le plus grand volume
- B. celle qui a la plus grande masse
- C. celle de plus petite masse volumique
- D. toujours celle de l’eau
Réponse
C. celle de plus petite masse volumique — C’est la masse volumique qui compte, pas la quantité : une goutte d’huile flotte sur un litre d’eau, et l’eau passe sous le cyclohexane.
Pour identifier avec certitude un solide blanc qui fond nettement, il faut :
- A. trouver sa température de fusion dans un tableau
- B. mesurer aussi sa masse avec une balance précise
- C. le chauffer jusqu’à ce qu’il se mette à bouillir
- D. une valeur propre à une espèce, ou un 2e critère
Réponse
D. une valeur propre à une espèce, ou un 2e critère — Une valeur partagée par plusieurs espèces (à la précision près) ne tranche pas : on croise avec un autre critère (CCM avec référence, masse volumique…).
50 g d’un mélange contiennent 40 % de l’espèce A. On ajoute 10 g de A. Le pourcentage massique de A devient :
- A. 40 %
- B. 50 %
- C. 60 %
- D. 33 %
Réponse
B. 50 % — Au départ : 0,40 × 50 = 20 g de A. Après ajout : 30 g de A dans 60 g de mélange, soit 30 ÷ 60 × 100 = 50 %. 33 % oublie d’ajouter les 10 g au numérateur.
La masse volumique d’un liquide pur dépend :
- A. de la quantité de liquide
- B. de la forme du récipient
- C. de l’espèce et de la température
- D. uniquement de son volume
Réponse
C. de l’espèce et de la température — C’est une propriété de l’espèce, qui varie un peu avec la température ; elle ne dépend ni de la quantité ni de la forme.
Pourquoi sort-on la plaque de CCM avant que l’éluant atteigne le haut ?
- A. pour pouvoir mesurer H, la distance parcourue par l’éluant
- B. pour éviter que les taches se dessèchent
- C. pour que les taches restent bien colorées
- D. pour obtenir un rapport frontal supérieur à 1
Réponse
A. pour pouvoir mesurer H, la distance parcourue par l’éluant — Si l’éluant arrivait au bord, on ne connaîtrait plus la distance qu’il aurait parcourue : impossible de calculer Rf = h ÷ H.
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