Corps purs et mélanges : exercices corrigés de 2de

On compte les substances de chaque échantillon : un corps pur n'en contient qu'une, un mélange en contient plusieurs. ²

a) Le lingot ne renferme que du fer : une seule substance, donc corps pur.

b) L'eau et le sucre sont deux substances réunies dans le même verre : mélange.

c) Le flacon ne contient que du dihydrogène : corps pur.

d) L'eau et les substances dissoutes citées sur l'étiquette font plusieurs substances : mélange, même si le liquide est limpide.

e) Le flacon ne contient que du chlorure de sodium : corps pur.

On rappelle les critères : un seul type d'atomes, isolés ou associés, c'est un corps pur simple ; plusieurs types d'atomes associés, c'est un corps pur composé. ³

$\text{Cu}$ et $\text{Fe}$ : un seul type d'atomes, sans molécule. Ce sont des corps purs simples.

$\text{H}_2$, $\text{Cl}_2$ et $\text{O}_2$ : un seul type d'atomes, associés par deux dans des molécules. Ce sont des corps purs simples.

$\text{H}_2\text{O}$, $\text{NaCl}$ et $\text{CO}_2$ : deux types d'atomes associés. Ce sont des corps purs composés.

On identifie l'erreur : Inès compte les types d'atomes, alors que le critère porte sur le nombre de substances. ²

Dans $\text{H}_2\text{O}$, les atomes d'hydrogène et d'oxygène sont associés dans une même molécule : le résultat est une seule substance, un corps pur composé. ³

Pour obtenir un mélange, il faudrait une deuxième substance dans l'échantillon, par exemple du sucre dissous dans l'eau.

On rédige la réponse à Inès.

On compare chaque mesure aux valeurs de référence, comme on le fait pour distinguer un corps pur d'un mélange à partir de données. ¹

Échantillon 1 : $41\ °\text{C}$ est la valeur de B. Les données sont compatibles avec le corps pur B.

Échantillon 2 : $55\ °\text{C}$ ne correspond à aucune valeur du tableau (12, 41 ou 78). Ce n'est ni A, ni B, ni C.

Pour l'échantillon 2, on ne peut pas conclure qu'il s'agit d'un mélange avec une seule mesure : il peut aussi s'agir d'un autre corps pur absent du tableau. On sait seulement que ce n'est pas A, B ou C.

Question 3 : une seule concordance rend B probable, sans le démontrer. Il faudrait d'autres données (autres grandeurs mesurées) pour confirmer.

Masse totale : $m_{\text{tot}} = 30 + 270 = 300\ \text{g}$.

Proportion de chlorure de sodium : $p = \dfrac{30}{300} \times 100$.

On simplifie la fraction : $\dfrac{30}{300} = \dfrac{1}{10}$, donc $p = 10\ \%$.

Contrôle : l'eau représente $\dfrac{270}{300}\times 100 = 90\ \%$, et $10 + 90 = 100$. Le calcul est cohérent.

Nature du liquide : il rassemble deux substances, l'eau et le chlorure de sodium. C'est donc un mélange. ²

Les données citent du diazote, du dioxygène et d'autres gaz : plusieurs substances sont présentes, donc c'est un mélange. ²

Les proportions donnent bien $78 + 21 + 1 = 100\ \%$ : la composition est complète.

Le volume de dioxygène est $V = \dfrac{21}{100} \times 50$.

On calcule : $\dfrac{21}{100}\times 50 = 10{,}5\ \text{L}$.

Masse de sucre : $m_{\text{sucre}} = \dfrac{4}{100} \times 250 = 10\ \text{g}$.

Masse d'eau : $m_{\text{eau}} = m_{\text{tot}} - m_{\text{sucre}} = 250 - 10 = 240\ \text{g}$.

Contrôle : l'eau représente $\dfrac{240}{250}\times 100 = 96\ \%$ de la masse. On retrouve bien $4 + 96 = 100\ \%$.

Erreur de l'élève : il a pris le pourcentage d'eau ($96\ \%$) pour une masse en grammes ($96\ \text{g}$). Or $96\ \%$ de $250\ \text{g}$ valent $240\ \text{g}$, pas $96\ \text{g}$.

Le mélange contient du fer et du sable : deux substances, donc ce n'est pas un corps pur. ²

Démarche : on passe un aimant au-dessus du mélange. Le fer s'y attache, le sable reste. On détache ensuite le fer de l'aimant et on le récupère à part.

À la fin, on dispose de deux échantillons séparés : du fer d'un côté, du sable de l'autre. Le fer récupéré est un corps pur ; le sable, souvent lui-même un mélange de minéraux, est ici traité comme un seul constituant.

Vocabulaire : l'analyse immédiate sépare les mélanges en corps purs, tandis que l'analyse élémentaire décompose ensuite ces corps purs en corps simples. ⁴

L'élève a donc réalisé une analyse immédiate, puisqu'il a séparé les constituants d'un mélange sans décomposer aucun d'eux.