Corps purs et mélanges : solubilité et miscibilité
Espèce chimique, corps pur ou mélange et comment le prouver ; mélanges homogènes et hétérogènes, miscibilité et ordre des couches ; solubilité en g/L, saturation et masse maximale dissoute ; effet du solvant et de la température, gaz dissous, mesure d’une solubilité ; séparer les constituants, jusqu’à la distillation
À propos de cette page
Cinq problèmes corrigés : quatre béchers à classer et à séparer, la solution d’un technicien, la solubilité du sel mesurée par cinq groupes, le dioxygène d’un étang en été et la distillation d’une eau de mer au laboratoire.
5 problèmes, du plus simple au plus difficile. Écris tes réponses, puis « Vérifier ».
Résoudre un problème : la méthode
Je lis l’énoncé : quelles espèces chimiques ? dissoutes ou non ? quel volume d’eau, à quelle température ?
Je convertis les volumes en litres et je repère les données d’un tableau ou d’une courbe.
Je nomme : corps pur ou mélange, homogène ou hétérogène, miscible ou non, technique de séparation.
Je réponds par une phrase, avec l’unité (g, mg, L, g/L, °C).
Problème 1 · Les quatre béchers★★★Facile
Au laboratoire, on observe quatre béchers : A (eau distillée), B (eau et huile, au repos), C (eau et sel entièrement dissous), D (eau et sable, que l’on vient de remuer).
1. Quel bécher contient un corps pur ?
L’eau distillée ne contient qu’une espèce chimique, l’eau : bécher A.
2. Quels béchers contiennent un mélange hétérogène ? Réponds par deux lettres séparées par « et ».
Dans B on voit deux couches, dans D les grains de sable : B et D.
3. Quel bécher peut-on séparer avec une ampoule à décanter ?
Deux liquides non miscibles : bécher B.
4. Dans quel bécher faut-il une distillation pour récupérer l’eau ?
Le sel est dissous, il traverse un filtre : il faut distiller le bécher C.
Problème 2 · La solution du technicien★★★Facile
Un technicien dissout 70 g de sel dans 225 mL d’eau (soit 225 g), à 20 °C. La solubilité du sel dans l’eau vaut environ 360 g/L à cette température.
1. Convertis le volume d’eau en litres. L
225 mL = 225 ÷ 1 000 = 0,225 L.
2. Quelle masse de sel ce volume d’eau peut-il dissoudre au maximum ? g
360 × 0,225 = 81 g.
3. Quelle est la masse de la solution obtenue ? g
70 g est inférieur à 81 g : tout le sel se dissout. 225 + 70 = 295 g. Erreur à éviter : oublier la masse du sel dissous.
4. Quelle masse de sel pourrait-on encore ajouter avant la saturation ? g
81 − 70 = 11 g.
Problème 3 · Cinq groupes mesurent la solubilité du sel★★★Moyen
Cinq groupes mesurent la masse maximale de sel qu’ils peuvent dissoudre dans 25 mL d’eau à 20 °C, en ajoutant le sel par portions de 0,5 g pesées à la balance et en agitant. Résultats : groupe A 9 g ; groupe B 9 g ; groupe C 8,5 g ; groupe D 12 g ; groupe E 9,5 g.
1. Quel groupe a un résultat à écarter ?
12 g est très éloigné des quatre autres (de 8,5 g à 9,5 g) : le groupe D s’est trompé (portions mal pesées, eau mal mesurée…).
2. Moyenne des quatre autres résultats : g
(9 + 9 + 8,5 + 9,5) ÷ 4 = 36 ÷ 4 = 9 g.
3. Solubilité estimée du sel à 20 °C : g/L
25 mL = 0,025 L ; 9 ÷ 0,025 = 360 g/L, la valeur des tables.
4. Tous les groupes travaillent à 20 °C, car la solubilité dépend de la .
La solubilité change avec la température : pour comparer, on la garde identique.
Problème 4 · Un étang en été★★★Moyen
Masse maximale de dioxygène dissous dans 1 L d’eau douce au contact de l’air : 10 °C : 11,3 mg ; 15 °C : 10,1 mg ; 20 °C : 9,1 mg ; 25 °C : 8,3 mg. Un jour d’été, l’eau peu profonde d’un étang passe de 15 °C le matin à 25 °C l’après-midi.
1. Le matin, 3 L de l’eau de l’étang peuvent contenir au plus mg de dioxygène.
À 15 °C : 10,1 mg par litre ; 10,1 × 3 = 30,3 mg.
2. De combien la masse maximale de dioxygène dissous par litre baisse-t-elle entre le matin et l’après-midi ? mg
10,1 − 8,3 = 1,8 mg par litre.
3. Un bassin contient 2 000 L de cette eau à 25 °C. Masse maximale de dioxygène dissous : g
8,3 × 2 000 = 16 600 mg, soit 16,6 g.
4. Au printemps, l’eau de l’étang est à 10 °C. Par litre, elle peut contenir mg de dioxygène de plus que l’après-midi d’été.
11,3 − 8,3 = 3 mg par litre de plus : quand l’eau se réchauffe, la solubilité du dioxygène diminue.
Problème 5 · De l’eau de mer à l’eau distillée★★★Difficile
Au laboratoire, on distille 0,5 L d’eau de mer limpide, qui contient en moyenne 35 g de sels dissous par litre.
1. Quelle masse de sels est dissoute dans ces 0,5 L ? g
35 × 0,5 = 17,5 g.
2. Une filtration ne retirerait pas ces sels, car ils sont .
Les sels sont dissous : ils traversent le filtre avec l’eau.
3. On arrête la distillation quand on a recueilli 0,4 L de distillat. Quel volume d’eau reste dans le ballon, avec les sels ? Environ L
0,5 − 0,4 = 0,1 L d’eau, environ : les 17,5 g de sels y sont restés, l’eau du ballon est maintenant très salée.
4. Pour vérifier que le distillat est de l’eau pure, on mesure sa température d’ébullition : un palier à °C (pression normale).
L’eau pure bout à 100 °C sous la pression normale, à température constante.
Bloqué sur ce chapitre ?
Moi c'est Ben, j'ai créé ce site pour aider le plus d'élèves possible, partout en France. Je peux aussi reprendre avec toi ce qui coince en cours particulier : en visio, ou à domicile si tu es à Marseille.