Corps purs et mélanges : solubilité et miscibilité

1. a)Corps pur : une seule espèce chimique, l’eau. (1)
2. b)Mélange hétérogène : on distingue l’eau et le sable déposé (et l’eau de mer contient en plus des sels dissous). (1)
3. c)Mélange homogène : le dépôt prouve que des espèces étaient dissoutes ; limpide, on n’y distinguait qu’un constituant. (1)
4. d)Mélange homogène de gaz : l’air contient au moins du diazote et du dioxygène. La transparence ne dit rien sur le nombre d’espèces chimiques. (1)

Repère — Corps pur ou mélange : je compte les espèces chimiques. Homogène ou hétérogène : je regarde combien de constituants on distingue.

1. a)Oui, ils sont miscibles : une seule couche. Le mélange est homogène. (1)
2. b)Deux constituants (deux couches) : le mélange est hétérogène, l’eau et B ne sont pas miscibles. (1)
3. c)Un litre de B pèse plus qu’un litre d’eau (plus de 1 000 g) : le liquide le plus lourd pour un même volume se place en bas. (1)
4. d)Deux couches : l’eau et A, miscibles, en forment une ; B, qui n’est miscible ni avec l’eau ni avec A, forme l’autre. (1)

Méthode — J’agite, je laisse reposer, je compte les couches ; le liquide le plus lourd pour un même volume va en bas.

1. a)175 mL = 0,175 L ; 360 × 0,175 = 63 g. (1)
2. b)85 − 63 = 22 g restent au fond : la solution est saturée. (1)
3. c)85 ÷ 360 ≈ 0,236 L, soit environ 236 mL d’eau (il faudrait en ajouter environ 61 mL). (1)
4. d)Non : à 60 °C, 370 × 0,175 = 64,75 g au plus, soit à peine 1,75 g de plus. Il reste encore environ 20 g au fond : la solubilité du sel change très peu avec la température. (1)

Erreur fréquente — Croire que chauffer dissout toujours beaucoup plus : c’est vrai pour le sucre, presque pas pour le sel. On calcule avant de conclure.

1. a)À 30 °C : 400 g/L ; à 70 °C : 900 g/L. (1)
2. b)À 60 °C : 700 g/L ; 700 × 0,2 = 140 g. (1)
3. c)À 70 °C : 900 × 0,2 = 180 g dissous ; à 30 °C : 400 × 0,2 = 80 g au plus. Il se dépose 180 − 80 = 100 g de cristaux, car la solubilité de Y diminue quand la température baisse. (1)
4. d)Mesurer un volume d’eau à l’éprouvette graduée et vérifier au thermomètre qu’elle est à 20 °C. 2. Ajouter Y par petites portions pesées à la balance, en agitant après chaque ajout. 3. S’arrêter quand une portion ne se dissout plus ; solubilité ≈ masse dissoute ÷ volume d’eau (en L). (1)

Méthode — Sur une courbe : température en bas, je monte à la courbe, je lis la solubilité à gauche ; puis je multiplie par le volume d’eau en litres.

1. a)① thermomètre ; ② ballon (contenant le mélange) ; ③ chauffe-ballon ; ④ réfrigérant ; ⑤ distillat. (1)
2. b)La vapeur d’eau, refroidie par le courant d’eau froide, redevient liquide : c’est une liquéfaction. (1)
3. c)Le distillat est incolore : c’est de l’eau. Le colorant, qui ne se vaporise pas, reste dans le ballon. (1)
4. d)Le colorant est dissous : il traverse le filtre avec l’eau. Pour vérifier, on fait évaporer quelques gouttes de distillat sur une coupelle propre : il ne doit rester aucun dépôt. (1)

À retenir — La distillation récupère le liquide d’un mélange homogène : on le vaporise, puis on le liquéfie dans le réfrigérant ; les espèces dissoutes restent dans le ballon.