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Physique-Chimie (2nde) 2ⁿᵈᵉ

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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
Un QCM sur les corps purs et les mélanges en trois niveaux de douze questions : vocabulaire et repères, calculs de masse volumique, de rapport frontal et de pourcentage, puis pièges sur la pureté, les unités et les phases. Chaque réponse est expliquée.

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
  1. 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.

  2. 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.

  3. 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.

  4. 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.

  5. 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.

  6. 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.

  7. 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.

  8. 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.

  9. 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.

  10. 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.

  11. 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.

  12. 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
  1. 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.

  2. 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.

  3. 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 %).

  4. 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.

  5. 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.

  6. 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.

  7. 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.

  8. 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.

  9. 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.

  10. 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.

  11. 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.

  12. 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
  1. 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.

  2. 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.

  3. 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.

  4. 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).

  5. 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.

  6. 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.

  7. 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.

  8. 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.

  9. 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…).

  10. 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.

  11. 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.

  12. 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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