Espèce chimique : identifier par des tests et des mesures
Propriétés caractéristiques et table de référence ; tests de l’eau (sulfate de cuivre anhydre), du dioxyde de carbone (eau de chaux) et du dioxygène (bûchette) ; identifier un corps pur par son palier ou par la masse de 1 cm³ ; l’eau du robinet, potable mais pas pure
À propos de cette page
Cinq problèmes corrigés : quatre flacons sans étiquette à tester, une poudre blanche identifiée par son palier de fusion, une médaille « en argent massif » vérifiée par déplacement d’eau, deux liquides presque jumeaux départagés par un test de miscibilité, et l’eau d’une carafe comparée à l’eau distillée.
5 problèmes, du plus simple au plus difficile. Écris tes réponses, puis « Vérifier ».
Résoudre un problème : la méthode
Je repère ce que je cherche : la présence d’une espèce (test) ou l’identité d’une espèce (mesure).
Pour un test : je nomme le réactif, je lis le résultat (positif ou négatif) et je conclus seulement sur l’espèce testée.
Pour une mesure : je lis le palier, ou je calcule la masse de 1 cm³ (masse ÷ volume, V = V₂ − V₁).
Je compare à la table ; si deux espèces sont trop proches, je cherche une deuxième mesure ou un test.
Je réponds par une phrase, avec l’unité (°C, g, cm³, mg).
Problème 1 · Quatre flacons à tester★★★Facile
Au laboratoire, quatre flacons ont perdu leur étiquette. A et B contiennent un liquide, C et D un gaz. Résultats : A bleuit le sulfate de cuivre anhydre ; B le laisse blanc ; le gaz de C trouble l’eau de chaux ; dans le gaz de D, une bûchette incandescente se rallume.
1. Quel flacon contient un liquide sans eau ?
La poudre reste blanche avec B : le liquide B ne contient pas d’eau.
2. Quelle espèce le gaz du flacon C contient-il ?
L’eau de chaux se trouble : le gaz C contient du dioxyde de carbone.
3. Le gaz du flacon D est riche en .
La bûchette se rallume : le gaz D est riche en dioxygène.
4. Pour savoir si A est de l’eau pure, on le fait évaporer entièrement : s’il reste un , A est un mélange.
Un dépôt prouverait des espèces dissoutes : A serait un mélange. Le test de l’eau seul ne le dit pas.
Problème 2 · La poudre du flacon sans étiquette★★★Moyen
Un flacon contient une poudre blanche. Au bain-marie, on la chauffe et on relève sa température chaque minute, à partir de 0 min (en °C) : 22 ; 30 ; 38 ; 44 ; 44 ; 44 ; 44 ; 49 ; 55. Températures de fusion : acide laurique 44 °C ; acide myristique 54 °C ; acide palmitique 63 °C ; acide stéarique 69 °C.
1. Température du palier : °C
La température reste à 44 °C du 4e au 7e relevé.
2. Durée du palier : min
Le palier va de 3 min à 6 min : min.
3. Cette poudre est l’acide .
Palier de fusion à 44 °C : c’est l’acide laurique.
4. Sur ces relevés, la grandeur qui identifie la poudre est sa température de .
La température de fusion est une propriété caractéristique ; la durée du palier dépend de la quantité.
Problème 3 · La médaille « en argent massif »★★★Moyen
Une médaille vendue « en argent massif » a une masse de 63 g. Plongée dans une éprouvette, elle fait monter l’eau de 42 mL à 48 mL. Masses de 1 cm³ : nickel 8,91 g ; cuivre 8,96 g ; argent 10,5 g ; plomb 11,3 g.
1. Volume de la médaille : cm³
mL, soit 6 cm³.
2. Masse de 1 cm³ de la médaille : g
g pour 1 cm³.
3. La médaille est bien en .
10,5 g pour 1 cm³ : c’est la valeur de l’argent.
4. Une copie de même volume pèse 53,4 g : 1 cm³ pèse g. Elle n’est pas en argent massif.
g : tout près du nickel (8,91 g) et du cuivre (8,96 g), loin de l’argent (10,5 g).
Problème 4 · Deux liquides presque jumeaux★★★Difficile
Un flacon contient un liquide pur et incolore : du cyclohexane ou du propan-2-ol. Table : cyclohexane, ébullition 81 °C, 1 mL pèse 0,77 g, non miscible avec l’eau ; propan-2-ol, ébullition 82,6 °C, 1 mL pèse 0,79 g, miscible avec l’eau. Mesures : le liquide bout avec un palier à 82 °C ; 20 mL pèsent 15,6 g.
1. Masse de 1 mL du liquide : g
g.
2. Écart entre les températures d’ébullition des deux espèces de la table : °C
°C.
3. Ni la température ni la masse de 1 mL mesurées ne tranchent : les écarts entre les deux espèces sont trop .
Les mesures tombent entre les deux valeurs de la table : on ne peut pas conclure.
4. On verse un peu du liquide dans de l’eau et on agite : deux couches apparaissent. C’est le .
Deux couches : le liquide n’est pas miscible avec l’eau. C’est le cyclohexane ; le propan-2-ol, miscible, n’aurait donné qu’une couche.
Problème 5 · L’eau de la carafe est-elle pure ?★★★Difficile
Inès compare l’eau du robinet de sa carafe et de l’eau distillée. Les deux bleuissent le sulfate de cuivre anhydre. Elle fait évaporer entièrement 0,5 L de chacune : l’eau de la carafe laisse 150 mg de dépôt blanc, l’eau distillée ne laisse rien.
1. Les deux eaux bleuissent le sulfate de cuivre anhydre : elles contiennent toutes deux de l’.
Le test de l’eau est positif pour les deux.
2. Masse de dépôt que laisserait 1 L d’eau de la carafe : mg
1 L, c’est deux fois 0,5 L : mg.
3. L’eau de la carafe est donc un .
Le dépôt prouve des espèces dissoutes : c’est un mélange.
4. L’eau distillée ne laisse rien, mais un autre liquide aurait pu s’évaporer avec l’eau : pour vérifier qu’elle est pure, on mesure encore sa température d’.
Un palier net à 100 °C confirmerait que l’eau distillée est (presque) pure. L’eau de la carafe, elle, est un mélange, même si elle est potable.
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