QCM : Corps purs et mélanges — 20 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle définition caractérise un corps pur ?

Il associe plusieurs espèces chimiques invisibles à l’œil nu.
Il présente deux phases visibles de composition différente.
Il contient plusieurs constituants que l’œil distingue séparément.
Il est composé d’un seul constituant correspondant à une espèce chimique.

Il est composé d’un seul constituant correspondant à une espèce chimique.

Explication

Un corps pur ne contient qu’un seul constituant, identifié comme une espèce chimique. La présence de plusieurs constituants correspond à un mélange, qu’il soit homogène ou hétérogène.

2. Un liquide contient plusieurs espèces chimiques, mais son aspect est uniforme à l’œil nu : comment le classer ?

Comme une espèce chimique unique, car le liquide forme une seule phase.
Comme un mélange homogène, car ses constituants ne sont pas distingués visuellement.
Comme un corps pur, car son aspect reste uniforme à l’œil nu.
Comme un mélange hétérogène, car plusieurs espèces chimiques sont présentes.

Comme un mélange homogène, car ses constituants ne sont pas distingués visuellement.

Explication

Un mélange homogène contient plusieurs espèces chimiques que l’œil ne distingue pas séparément. Le nombre de constituants ne suffit donc pas à en faire un mélange hétérogène.

3. Quelle observation permet de reconnaître un mélange hétérogène ?

Les constituants sont présents mais forment un aspect uniforme.
Le mélange contient une seule espèce chimique identifiable.
Le mélange possède une composition exprimée en pourcentage massique.
Au moins deux constituants sont distinguables à l’œil nu.

Au moins deux constituants sont distinguables à l’œil nu.

Explication

Un mélange hétérogène contient plusieurs espèces chimiques et au moins deux constituants visibles séparément. Un aspect uniforme caractérise plutôt un mélange homogène.

4. Quelle est la composition volumique approximative d’un litre d’air ?

0,21 L0{,}21\,\mathrm{L} de diazote, 0,78 L0{,}78\,\mathrm{L} de dioxygène et 0,01 L0{,}01\,\mathrm{L} d’autres gaz
0,78 L0{,}78\,\mathrm{L} de dioxygène, 0,01 L0{,}01\,\mathrm{L} de diazote et 0,21 L0{,}21\,\mathrm{L} d’autres gaz
0,78 L0{,}78\,\mathrm{L} de diazote, 0,21 L0{,}21\,\mathrm{L} de dioxygène et 0,01 L0{,}01\,\mathrm{L} d’autres gaz
0,50 L0{,}50\,\mathrm{L} de diazote, 0,49 L0{,}49\,\mathrm{L} de dioxygène et 0,01 L0{,}01\,\mathrm{L} d’autres gaz

$$0{,}78\,\mathrm{L}$$ de diazote, $$0{,}21\,\mathrm{L}$$ de dioxygène et $$0{,}01\,\mathrm{L}$$ d’autres gaz

Explication

Un litre d’air contient approximativement 0,78 L0{,}78\,\mathrm{L} de diazote, 0,21 L0{,}21\,\mathrm{L} de dioxygène et 0,01 L0{,}01\,\mathrm{L} d’autres gaz. La confusion la plus fréquente consiste à inverser les proportions de diazote et de dioxygène.

5. Que décrit la composition massique d’un mélange ?

La température à laquelle chaque constituant change d’état dans le mélange.
Le rapport entre le volume d’un constituant et le volume total, exprimable en pourcentage.
La quantité d’espèces chimiques distinguables dans un volume donné.
Le rapport entre la masse d’un constituant et la masse totale, exprimable en pourcentage.

Le rapport entre la masse d’un constituant et la masse totale, exprimable en pourcentage.

Explication

La composition massique compare la masse de chaque constituant à la masse totale du mélange et peut être donnée en pourcentage. Un rapport entre des volumes relève de la composition volumique, et non de la composition massique.

6. Comment un chimiste identifie-t-il une espèce chimique inconnue ?

Il observe sa couleur puis lui attribue l’espèce chimique d’apparence similaire.
Il mélange l’échantillon avec de l’eau pour déterminer directement sa nature.
Il compare ses caractéristiques avec celles d’espèces connues répertoriées dans des tables.
Il mesure sa masse et conclut à partir de la valeur obtenue seule.

Il compare ses caractéristiques avec celles d’espèces connues répertoriées dans des tables.

Explication

L’identification repose sur la comparaison de caractéristiques mesurées avec celles d’espèces connues présentes dans des tables. Une seule observation, comme la couleur ou la masse, ne suffit généralement pas à établir l’identité.

7. Laquelle de ces propriétés physiques peut aider à identifier une espèce chimique sans provoquer de réaction chimique ?

Le gaz libéré lorsque l’échantillon réagit avec une solution adaptée.
La modification du pH observée après transformation de l’échantillon.
La couleur apparue après ajout d’un réactif et formation d’un précipité.
Sa masse volumique, sa miscibilité et ses températures de changement d’état.

Sa masse volumique, sa miscibilité et ses températures de changement d’état.

Explication

La masse volumique, la miscibilité et les températures de changement d’état sont des propriétés physiques utilisables pour identifier une espèce. Les autres propositions décrivent des indices obtenus lors de réactions chimiques spécifiques.

8. Comment définit-on un changement d’état de la matière ?

Une séparation formant plusieurs substances distinctes
Une modification de la masse sans changement d’état
Une transformation physique entre deux états de la matière
Une réaction chimique produisant de nouvelles espèces

Une transformation physique entre deux états de la matière

Explication

Un changement d’état correspond au passage d’une espèce entre les états solide, liquide ou gazeux sans former une nouvelle espèce chimique. Une réaction chimique, en revanche, produit de nouvelles espèces.

9. Sous une pression donnée, que peut-on dire de la température de changement d’état d’une espèce chimique ?

Elle augmente progressivement pendant toute la transformation
Elle reste constante et caractéristique de cette espèce
Elle varie selon le volume initial de l’échantillon
Elle dépend principalement de la masse de l’échantillon

Elle reste constante et caractéristique de cette espèce

Explication

À pression fixée, le changement d’état s’effectue à une température constante caractéristique de l’espèce. La pression peut modifier cette température, mais la masse et le volume de l’échantillon ne la déterminent pas directement.

10. Que représente la température d’ébullition d’une espèce chimique ?

La température du passage de l’état solide à l’état liquide
La température du passage de l’état liquide à l’état solide
La température du passage de l’état liquide à l’état gazeux
La température du passage de l’état gazeux à l’état liquide

La température du passage de l’état liquide à l’état gazeux

Explication

La température d’ébullition est celle à laquelle une espèce liquide se vaporise et devient gazeuse. Le passage du solide au liquide correspond à la fusion, tandis que les passages vers le liquide décrivent la liquéfaction ou la condensation.

11. Un échantillon possède une masse de m=200 gm = 200\ \text{g} et un volume de V=50 cm3V = 50\ \text{cm}^3. Quelle expression permet de calculer sa masse volumique ?

ρ=Vm=50200\rho = \frac{V}{m} = \frac{50}{200}
ρ=m×V=200×50\rho = m \times V = 200 \times 50
ρ=m+V=200+50\rho = m + V = 200 + 50
ρ=mV=20050\rho = \frac{m}{V} = \frac{200}{50}

$$\rho = \frac{m}{V} = \frac{200}{50}$$

Explication

La masse volumique est le rapport de la masse au volume, soit ρ=mV\rho = \frac{m}{V}. Le rapport inverse correspond au volume massique, tandis que le produit et la somme ne définissent pas cette grandeur.

12. Quelle comparaison entre les masses volumiques de l’eau liquide et de l’air est correcte ?

L’eau et l’air valent chacun environ 1 kg⋅L−11\ \text{kg·L}^{-1}
L’eau vaut environ 1 g⋅L−11\ \text{g·L}^{-1} et l’air environ 1,000 kg⋅L−11{,}000\ \text{kg·L}^{-1}
L’eau et l’air valent chacun environ 1 g⋅L−11\ \text{g·L}^{-1}
L’eau vaut environ 1,000 kg⋅L−11{,}000\ \text{kg·L}^{-1} et l’air environ 1 g⋅L−11\ \text{g·L}^{-1}

L’eau vaut environ $$1{,}000\ \text{kg·L}^{-1}$$ et l’air environ $$1\ \text{g·L}^{-1}$$

Explication

La masse volumique de l’eau liquide est d’environ 1,000 kg⋅L−11{,}000\ \text{kg·L}^{-1}, alors que celle de l’air est proche de 1 g⋅L−11\ \text{g·L}^{-1}. Ces valeurs montrent que l’eau liquide est beaucoup plus dense que l’air.

13. Quel test permet d’identifier la présence de dioxyde de carbone CO2\text{CO}_2 ?

L’oxalate d’ammonium forme un précipité blanc
Une solution de soude forme un précipité vert
Le sulfate de cuivre anhydre blanc devient bleu
L’eau de chaux se trouble au contact du gaz

L’eau de chaux se trouble au contact du gaz

Explication

Le dioxyde de carbone trouble l’eau de chaux, ce qui constitue son test de caractérisation. Le sulfate de cuivre anhydre devient bleu en présence d’eau, tandis que les autres réactions concernent respectivement les ions fer(II) et les ions calcium.

14. Que se produit-il lorsqu’une substance contenant de l’eau est mise au contact de sulfate de cuivre anhydre blanc ?

L’eau de chaux devient trouble
Le solide devient bleu
Un précipité blanc apparaît
Un précipité vert apparaît

Le solide devient bleu

Explication

L’eau hydrate le sulfate de cuivre anhydre, initialement blanc, qui devient alors bleu. Le trouble de l’eau de chaux caractérise le dioxyde de carbone, tandis que les précipités vert et blanc concernent respectivement les ions fer(II) et calcium.

15. Quel rôle joue la phase fixe dans une chromatographie sur couche mince ?

Elle correspond à l’éluant qui entraîne les espèces chimiques vers le haut de la plaque.
Elle mesure la distance parcourue par chaque tache après l’élution.
Elle constitue la plaque de silice sur laquelle les espèces migrent à des vitesses différentes.
Elle dissout l’échantillon avant son dépôt sur la plaque chromatographique.

Elle constitue la plaque de silice sur laquelle les espèces migrent à des vitesses différentes.

Explication

La phase fixe est la silice de la plaque, tandis que les espèces y migrent différemment sous l’action de l’éluant. L’éluant est donc la phase mobile et non la phase fixe.

16. Une tache parcourt 3 cm3\,\text{cm} tandis que le front de l’éluant parcourt 6 cm6\,\text{cm}. Quelle est la valeur de son rapport frontal RfR_f ?

Rf=9R_f = 9
Rf=3R_f = 3
Rf=2R_f = 2
Rf=0,5R_f = 0{,}5

$$R_f = 0{,}5$$

Explication

Le rapport frontal se calcule par Rf=distance parcourue par la tachedistance parcourue par l’eˊluantR_f=\frac{\text{distance parcourue par la tache}}{\text{distance parcourue par l’éluant}}, soit 36=0,5\frac{3}{6}=0{,}5. La valeur 22 provient de l’inversion des deux distances.

17. Sur une plaque CCM, deux taches provenant de dépôts différents se trouvent à la même hauteur après élution. Quelle conclusion est conforme à la règle du rapport frontal ?

Elles indiquent que les deux dépôts contiennent plusieurs espèces chimiques.
Elles correspondent à la même espèce chimique dans les conditions de l’expérience.
Elles montrent que les deux échantillons ont parcouru des distances différentes.
Elles proviennent nécessairement de deux mélanges ayant des compositions différentes.

Elles correspondent à la même espèce chimique dans les conditions de l’expérience.

Explication

À même hauteur, les taches ont le même rapport frontal et sont identifiées comme la même espèce chimique. Plusieurs taches dans un dépôt constituent un autre critère, celui d’un mélange.

18. Un dépôt produit trois taches distinctes après élution sur une plaque CCM. Que peut-on en déduire ?

L’échantillon est un mélange de plusieurs espèces chimiques.
L’échantillon est un corps pur dont la tache s’est divisée pendant l’élution.
L’échantillon contient une seule espèce dont le rapport frontal varie.
L’échantillon n’a pas été entraîné par la phase mobile.

L’échantillon est un mélange de plusieurs espèces chimiques.

Explication

Plusieurs taches issues d’un même dépôt révèlent la présence de plusieurs espèces chimiques : l’échantillon est donc un mélange. Un corps pur donne une seule tache dans ces conditions d’analyse.

19. Quelle succession d’opérations respecte la préparation d’une plaque de CCM ?

Tenir la plaque par les bords, tracer la ligne à 1,5 cm1{,}5\,\text{cm} du bas, puis la limite à 1 cm1\,\text{cm} du haut.
Tenir la plaque par la surface, tracer la ligne à 1 cm1\,\text{cm} du bas, puis la limite à 1,5 cm1{,}5\,\text{cm} du haut.
Tracer d’abord la limite supérieure à 1,5 cm1{,}5\,\text{cm}, puis déposer les produits au bord inférieur.
Tracer la ligne de dépôt au bord inférieur, puis placer les repères sans respecter leur espacement.

Tenir la plaque par les bords, tracer la ligne à $$1{,}5\,\text{cm}$$ du bas, puis la limite à $$1\,\text{cm}$$ du haut.

Explication

La plaque se tient par les bords, la ligne de dépôt est tracée à 1,5 cm1{,}5\,\text{cm} du bas et la limite à 1 cm1\,\text{cm} du haut. La confusion fréquente consiste à intervertir ces deux distances.

20. Comment faut-il manipuler une plaque de CCM pour préserver sa surface de silice et travailler en sécurité ?

Porter des lunettes, saisir la plaque par les croix et poser les doigts sur la silice.
Porter des lunettes, tenir la plaque par la tranche et éviter tout contact avec la silice.
Porter des gants, tenir la plaque par la surface et rincer la silice avant utilisation.
Tenir la plaque par les bords, porter la plaque à la bouche et éviter les projections.

Porter des lunettes, tenir la plaque par la tranche et éviter tout contact avec la silice.

Explication

Les consignes demandent de porter des lunettes, de ne pas porter les mains ou le matériel à la bouche et de manipuler la plaque par la tranche sans toucher la silice. Saisir la surface risquerait de l’altérer ou de la contaminer.

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Qu'est-ce qu'un corps pur en chimie ?

Un corps pur est composé d’un seul constituant appelé espèce chimique.

Qu'impose un mélange homogène sur les espèces chimiques visibles ?

Les espèces chimiques ne sont pas distinguables à l’œil.

Qu'est-ce qui caractérise un mélange hétérogène ?

Au moins deux constituants sont distinguables à l’œil.

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