Description et caractérisation de la matière à l'échelle macroscopique

Exercice 1 : Questions de connaissances (5 points)

1. Définitions (1,5 pt)

a) Donner la définition d'un corps pur et d'un mélange.

b) Expliquer la différence entre un mélange homogène et un mélange hétérogène.

2. Composition de l'air (1 pt)

Citer les deux principaux gaz qui constituent l'air que nous respirons, en précisant leur proportion volumique approximative en pourcentage.

3. Masse volumique (2,5 pts)

a) Citer la valeur de la masse volumique de l'eau liquide, sans oublier son unité. (1 pt)

b) On mesure la masse d'un volume $V = 20,0 \text{ mL}$ d'huile et on trouve une masse $m = 18,4 \text{ g}$. Calculer la masse volumique $\rho$ de cette huile en g/mL puis en g/L. (1,5 pt)

Exercice 2 : Préparation d'une boisson sucrée (7 points)

On souhaite préparer un volume $V = 250 \text{ mL}$ d'eau sucrée en dissolvant $m = 15 \text{ g}$ de sucre en poudre.

1. Préparation par dissolution (3 pts)

a) Dans cette préparation, identifier le soluté et le solvant. (1 pt)

b) Calculer la concentration en masse $C_m$ du sucre dans la boisson préparée. Le résultat sera donné en g·L⁻¹. (2 pts)

2. Préparation par dilution (4 pts)

La boisson est jugée trop sucrée. On souhaite préparer une nouvelle solution de volume $V_{fille} = 100 \text{ mL}$ quatre fois moins concentrée à partir de la solution précédente (appelée solution mère).

a) Quelle est la concentration en masse $C_{fille}$ de la nouvelle solution souhaitée ? (1 pt)

b) Quel volume $V_{mère}$ de la solution mère faut-il prélever pour réaliser cette dilution ? (1 pt)

c) Nommer la verrerie qu'il faut utiliser pour prélever le volume $V_{mère}$ avec précision et pour préparer la solution fille de $100 \text{ mL}$ avec précision. (2 pts)

Exercice 3 : Identification d'un liquide inconnu (4 points)

Un laborantin trouve un flacon sans étiquette contenant un liquide incolore. Pour l'identifier, il réalise plusieurs mesures :

• Il mesure la masse de $50,0 \text{ mL}$ de ce liquide et trouve $m = 39,5 \text{ g}$.

• En le chauffant, il observe que le liquide se met à bouillir à une température constante de $78,3 \text{ °C}$.

Il dispose du tableau de données suivant :

1. Calcul de la masse volumique (1,5 pt)

Calculer la masse volumique $\rho$ du liquide inconnu en g·mL⁻¹.

2. Nature du liquide (1 pt)

Le fait que la température d'ébullition soit constante est-il un argument en faveur d'un corps pur ou d'un mélange ? Justifier.

3. Identification (1,5 pt)

En utilisant l'ensemble des mesures et le tableau de données, identifier le liquide inconnu. Justifier votre réponse.

Exercice 4 : Dosage d'un colorant (4 points)

On souhaite déterminer la concentration en masse d'un colorant bleu (noté E131) dans un sirop. Pour cela, on réalise une gamme d'étalonnage en préparant 5 solutions de concentrations connues. On compare ensuite la couleur de la solution de sirop (notée S) à cette gamme.

L'observation montre que la teinte de la solution S de sirop est comprise entre celle de la solution S3 et celle de la solution S4.

1. Principe du dosage (1 pt)

Expliquer brièvement le principe d'un dosage par étalonnage colorimétrique.

2. Encadrement de la concentration (1,5 pt)

Donner un encadrement de la concentration en masse $C_S$ du colorant dans le sirop.

3. Améliorer la précision (1,5 pt)

Proposer une méthode pour déterminer la concentration $C_S$ avec plus de précision, en utilisant la même technique de dosage.