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Quatrième · Physique-Chimie · Chapitre 1

Mélanges, solubilité et masse volumique

Ce que tu sauras faire

  • Distinguer espèce chimique, corps pur et mélange (homogène ou hétérogène) et classer des matières du quotidien.
  • Employer le vocabulaire des mélanges : miscible, non miscible, soluté, solvant, solution, solution saturée.
  • Calculer la masse maximale de soluté que l'on peut dissoudre (m = s × V) et estimer une solubilité par une expérience.
  • Expliquer que la solubilité d'un gaz dans l'eau diminue quand la température augmente, et interpréter un tableau de mesures.
  • Connaître la composition de l'air (environ 78 % de diazote, 21 % de dioxygène, 1 % d'autres gaz) et la lire sur un diagramme.
  • Utiliser m = ρ × V sous ses trois formes et convertir entre g/cm³ et kg/m³, mL, cm³ et L.
  • Proposer et mettre en œuvre un protocole de mesure d'une masse volumique, identifier une espèce, prévoir si elle flotte, et tenir compte de la température (avec le rappel de 5e sur les paliers).

Au programme du chapitre

  1. Espèces chimiques, corps purs et mélanges
  2. Rappel de 5e : états de la matière et paliers
  3. Mélanges de liquides : miscibles ou non ?
  4. Dissoudre un solide : la solubilité
  5. Les gaz dans l'eau et la composition de l'air
  6. La masse volumique : un quotient qui identifie la matière
  7. Mesurer une masse volumique au laboratoire
  8. La température change la masse volumique

Exercices corrigés

Exercice 1

Sur une bouteille, on lit « eau de source pure ». Un camarade en conclut que c'est un corps pur. Que lui réponds-tu, et quelle expérience simple permet de le prouver ?
Un coup de pouce
Que signifie « pur » en chimie ? Et que laisse une eau qui s'évapore ?
Voir la correction pas à pas
En chimie, « pur » ne veut pas dire « propre » ou « de bonne qualité » : un corps pur ne contient qu'une seule espèce chimique. Or l'étiquette d'une eau de source indique des espèces dissoutes (calcium, magnésium, sodium, etc.). C'est donc un mélange homogène, limpide mais pas pur.
Pour le prouver : on dépose quelques gouttes de cette eau sur une coupelle propre et on les fait évaporer doucement. Un dépôt blanchâtre reste. On refait la même expérience avec de l'eau distillée, qui sert de témoin : elle ne laisse rien. Le dépôt vient donc bien de ce qui était dissous dans l'eau de source, et non de la coupelle.

Exercice 2

Qu'est-ce qui est le plus lourd : un kilogramme de plomb ou un kilogramme de liège ? Où se trouve la vraie différence entre les deux ?
Un coup de pouce
Quand on dit « plus lourd », demande-toi : à masse égale ou à volume égal ?
Voir la correction pas à pas
Un kilogramme de plomb et un kilogramme de liège ont la même masse : aucun n'est « plus lourd ». La différence porte sur le volume. Avec V=mρV = \dfrac{m}{\rho} et m=1000m = 1000 g :
plomb : V=100011,3≈88V = \dfrac{1000}{11{,}3} \approx 88 cm³ ;
liège : V=10000,24≈4 167V = \dfrac{1000}{0{,}24} \approx 4\,167 cm³, soit un peu plus de 4 L.
Le liège occupe environ 47 fois plus de place. Ce n'est donc pas la masse qui distingue les deux matières, mais la masse volumique : à volume égal, le plomb est bien plus « lourd » que le liège.

Les pièges à éviter

  • Croire qu'une eau « pure » (de source, minérale) est un corps pur.
  • Dire que le sel est « miscible » dans l'eau, ou que l'huile est « soluble » dans l'eau.
  • Oublier de convertir le volume en litres avant d'utiliser une solubilité en g/L.
  • Croire qu'en agitant plus longtemps, on dissoudra tout le solide.

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