Corps purs et mélanges au quotidien

1. Donner la définition et un exemple :

• d'un corps pur ;
• d'un mélange homogène ;
• d'un mélange hétérogène.

2. Rappeler la formule de la masse volumique $\rho$, puis donne le nom de chaque grandeur et son unité.

3. Isoler le volume $V$ dans cette formule.

4. Isoler la masse $m$ dans cette formule.

5. Donner la valeur de la masse volumique de l'eau $\rho_{\text{eau}}$.

Le cyclohexane est un solvant de masse volumique $\rho_{\text{cyclo}} = 780\ \text{g}\cdot\text{L}^{-1}$.

1. Calculer la masse $m$ d'un volume $V = 15\ \text{mL}$ de cyclohexane.

2. L'eau et le cyclohexane ne sont pas miscibles. Mélangés dans un tube à essai, lequel des deux flotte au-dessus (liquide surnageant) ?

Trois éprouvettes graduées contiennent chacune un échantillon d'huile essentielle inconnue. On a mesuré pour chacune la masse et le volume :

Le tableau ci-dessous donne la masse volumique de quelques huiles essentielles :

Identifier l'huile essentielle contenue dans chaque éprouvette.

L'acier est un alliage constitué principalement de fer et de carbone. Le pourcentage massique en carbone détermine le type d'acier.

1. Calculer la masse de carbone contenue dans un tube en acier de masse 5,0 kg, sachant que le pourcentage massique en carbone vaut 0,77 %.

2. Calculer le pourcentage massique en carbone dans un autre tube métallique de masse 5,0 kg contenant 105 g de carbone. S'agit-il encore d'un acier ?

À noter : un acier contient environ 0,02 % à 2 % de carbone en masse (au-delà, on parle de fonte). Une teneur de 0,77 % est donc tout à fait réaliste.

Lors de la respiration, dans 100 mL d'air expiré, on mesure 4,5 mL de dioxyde de carbone.

1. Calculer le pourcentage volumique en CO₂ dans l'air expiré.

2. On donne le pourcentage volumique en CO₂ dans l'air inspiré : 0,040 %. Comparer le résultat obtenu en (1) à cette valeur. Que peut-on en conclure ?

L'étiquette d'un sirop de grenadine (S) indique la présence de deux colorants alimentaires : l'azorubine (E122) et le rouge de cochenille (E124).

On réalise une chromatographie sur couche mince (CCM) avec trois dépôts : E122 (azorubine pure), E124 (rouge de cochenille pur) et S (le sirop). On obtient le chromatogramme suivant :

Le chromatogramme confirme-t-il la composition annoncée sur l'étiquette ? Justifier en s'appuyant sur le principe de la CCM.

Juliette et Vera veulent vérifier la rumeur selon laquelle une canette de Nestea de 0,33 L contiendrait 9 sucres.

1. Le Nestea est-il un corps pur ou un mélange ? Justifier.

2. Elles supposent que le composé majoritaire de la boisson (en plus de l'eau) est le sucre. Elles préparent d'abord des solutions étalons. Comment réalise-t-on une solution sucrée étalon à 6 % ? Préciser le matériel utilisé.

Donnée : 1 % signifie 1 g de sucre pour 100 mL de solution. Matériel disponible : fiole jaugée 100 mL, éprouvette graduée 100 mL, balance, eau distillée, sucre.

3. Elles tracent la droite d'étalonnage de la masse volumique en fonction du pourcentage massique en sucre :

Mesures : (0 % ; 1000 g·L⁻¹), (6 % ; 1021), (10 % ; 1036), (12 % ; 1043), (16 % ; 1058).

Elles pèsent 100 mL de Nestea : la masse vaut $m_{\text{tot}} = 105{,}2\ \text{g}$.

a. Calculer la masse volumique du Nestea.

b. Avec ce résultat, lire sur le graphique le pourcentage massique en sucre du Nestea.

4. Elles obtiennent graphiquement P = 14,6 %, ce qui donne 15,4 g de sucre dans leur fiole de 100 mL. Elles bloquent ici.

Calculer la masse de sucre contenue dans une canette de 0,33 L. Combien de morceaux de sucre cela représente-t-il ? La rumeur est-elle vérifiée ?

Donnée : masse d'un sucre = 6 g.