Chapitre 4 : Exercices - Les mélanges

Chapitre 4 : Exercices - Les mélanges

Exercice 1 : Vocabulaire de la chimie en cuisine

Pour préparer une boisson aromatisée, un cuisinier verse $50\ \text{g}$ de sucre en poudre dans un grand pichet contenant $1\ \text{L}$ d’eau pure. Après avoir mélangé longuement, les grains de sucre ne sont plus du tout visibles à l’œil nu.

1. Donner le nom scientifique de la transformation subie par le sucre.
2. Identifier les trois termes du cours en associant chaque constituant au mot approprié : soluté, solvant, solution.
3. Le mélange obtenu est-il homogène ou hétérogène ? En déduire si le sucre est soluble ou insoluble dans l’eau.
4. Dans une autre expérience, un morceau de sucre est déposé seul dans une casserole sur une plaque chauffante. Le sucre brunit et se transforme en un liquide sirupeux. S’agit-il d’une dissolution ou d’une fusion ? Justifier la réponse en donnant la différence entre ces deux phénomènes.

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Exercice 2 : Conservation de la masse lors d’une dissolution

Un élève de 5ème souhaite vérifier une loi du cours concernant la masse. Il réalise le protocole expérimental suivant :

• Il déplace un bécher contenant $150\ \text{g}$ d’eau pure sur le plateau d’une balance.
• Il dépose à côté du bécher une coupelle contenant $15\ \text{g}$ de sel de cuisine solide.
• La balance indique une masse totale de $165\ \text{g}$ (la masse de la coupelle vide a été préalablement retirée).
• Il verse ensuite la totalité du sel dans l’eau et mélange jusqu’à dissolution complète.

1. Énoncer la loi du cours concernant la masse lors d’une dissolution.
2. Quelle valeur numérique en grammes ($\text{g}$) affichera l’écran de la balance à la fin de l’expérience ?
3. À l’échelle microscopique, comment s’explique cette observation concernant la masse ?

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Exercice 3 : Solubilité et saturation du sel

La solubilité du sel de cuisine (chlorure de sodium) dans l’eau pure à une température de 20 °C est égale à $360\ \text{g/L}$. Cela signifie que l’on peut dissoudre au maximum $360\ \text{g}$ de sel dans un litre d’eau.

1. Définir le terme “solution saturée”.
2. Un laborantin tente de dissoudre $40\ \text{g}$ de sel dans un flacon contenant seulement $100\ \text{mL}$ d’eau pure (soit $0,1\ \text{L}$).
   • Calculer la masse maximale de sel que $100\ \text{mL}$ d’eau peuvent dissoudre à cette température.
   • Le laborantin réussira-t-il à faire disparaître la totalité des $40\ \text{g}$ de sel ?
   • Quel sera l’aspect visuel de la solution à la fin de l’agitation ?

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Exercice 4 : Séparation des constituants d’une eau boueuse

Lors d’une sortie scolaire au bord d’une rivière, un échantillon d’eau boueuse (mélange hétérogène de terre, de sable et d’eau) est prélevé dans un flacon. De retour en classe, deux étapes sont réalisées pour clarifier ce liquide.

1. Étape 1 : Le flacon est laissé au repos sur la table pendant deux heures. Les grains de sable et la terre lourde se déposent au fond.
   • Comment s’appelle cette technique physique de séparation ?
   • Quelle force naturelle permet aux particules lourdes de tomber au fond ?
2. Étape 2 : Le liquide du dessus, encore légèrement trouble, est versé dans un entonnoir équipé d’un papier filtre.
   • Comment s’appelle cette seconde technique de séparation ?
   • Donner le nom scientifique du liquide clair et homogène obtenu après le passage à travers le filtre.
3. Pourquoi l’eau clarifiée obtenue en fin d’expérience ne doit-elle pas être bue par les élèves, bien qu’elle soit limpide et transparente ?