Exercice 1 — Masse volumique et espèces chimiques
Un élève mesure la masse et le volume de deux échantillons liquides, à la même température :
| Échantillon | Masse | Volume |
|---|---|---|
| A | 24 g | 30 cm³ |
| B | 54 g | 60 cm³ |
a) Calculez la masse volumique de chaque échantillon. b) Les deux échantillons sont-ils de la même espèce chimique ? Justifiez. c) Pourquoi l'élève doit-il préciser la température de ses mesures ?
Afficher le corrigéMasquer le corrigé
Démarche. La masse volumique est le quotient de la masse par le volume. On compare ensuite les valeurs obtenues.
a) Échantillon A : 24 / 30 = 0,8 g/cm³. Échantillon B : 54 / 60 = 0,9 g/cm³.
b) Les deux valeurs sont différentes : les échantillons ne peuvent pas être de la même espèce chimique, à condition que les mesures aient été faites dans les mêmes conditions. Le programme indique que la masse volumique sert à différencier des espèces chimiques.
c) La masse volumique dépend de la température. Le programme signale d'ailleurs que sa variation avec la température est étudiée au cycle 4. Sans préciser la température, la comparaison des deux valeurs n'a pas de sens.
Résultat. A : 0,8 g/cm³ ; B : 0,9 g/cm³. Les valeurs différentes permettent de conclure à deux espèces, sous réserve de mesures faites à la même température.
Exercice 2 — Corps pur ou mélange
Un élève dispose de trois échantillons, notés X, Y et Z.
- X : une seule espèce chimique.
- Y : un mélange de sable et de cailloux.
- Z : un liquide dans lequel une poudre s'est dissoute, de sorte qu'on ne voit plus la poudre.
a) Classez chaque échantillon en corps pur ou mélange. b) Pour séparer les constituants de Y, quelle technique l'élève doit-il choisir ? Justifiez en une phrase. c) Peut-on séparer la poudre de Z par tamisage ? Expliquez.
Afficher le corrigéMasquer le corrigé
a) X est un corps pur. Y est un mélange, puisqu'il contient plusieurs constituants. Z est un mélange : la poudre dissoute est un constituant distinct du liquide.
b) Le tamisage. Les constituants sont des solides de tailles différentes, et le programme de cycle 3 cite le tamisage, en commençant par le tamis aux mailles les plus larges, pour séparer des cailloux, du gravier et du sable.
c) Non. Le tamisage sépare des grains solides selon leur taille. Une poudre dissoute dans un liquide ne forme plus de grains séparables : le tamisage ne permet donc pas de la récupérer. Si le liquide est de l'eau, le programme de cycle 3 cite l'évaporation pour récupérer un solide dissous. L'élève ne doit donc pas proposer un tamisage.
Résultat. X : corps pur ; Y et Z : mélanges. Tamisage pour Y ; non pour Z.
Exercice 3 — Deux liquides et une séparation
On mélange de l'huile et de l'eau. Après agitation, puis un repos, on observe deux couches distinctes. Un second élève mélange de l'eau et du sirop : le mélange paraît homogène.
a) Les liquides sont-ils miscibles dans chacun des deux cas ? b) Quelle technique permet de séparer les deux couches du premier mélange ? c) Décrivez en une phrase ce qui différencie les deux mélanges.
Afficher le corrigéMasquer le corrigé
Démarche. Deux liquides miscibles forment un mélange homogène, deux liquides non miscibles restent séparés en couches.
a) L'huile et l'eau ne sont pas miscibles : elles forment deux couches. Le mélange d'eau et de sirop paraît homogène : les liquides sont miscibles.
b) La décantation. Le programme de cycle 3 cite la décantation pour séparer deux liquides non miscibles.
c) Le premier mélange est hétérogène, avec deux couches, alors que le second est homogène, avec une seule phase visible.
Résultat. Huile et eau : non miscibles, séparation par décantation. Eau et sirop : miscibles, mélange homogène.