Fiche de révision : Transformations et mélanges

📋 Plan du Cours

1. Transformations physiques et chimiques
2. Transferts thermiques et changements d’état
3. Bilans d’énergie thermique
4. Corps purs et mélanges
5. Composition massique des mélanges
6. Masse volumique et identification
7. Chromatographie et identification
8. Protocoles et tests chimiques

📖 1. Transformations physiques et chimiques

★ À maîtriser

📌 La dissolution du sel dans l’eau est une transformation physique, tandis que l’équation $2\,\mathrm{H_2(g)}+\mathrm{O_2(g)}\rightarrow2\,\mathrm{H_2O(\ell)}$ décrit une transformation chimique.

Compléments

• Dans un marais salant, l’eau liquide subit une vaporisation.

• Lors de la solidification du cyclohexane, les températures mesurées aux temps 0, 2, 4, 6, 8 et 10 min sont respectivement 16,0, 11,5, 6,5, 6,5, 6,0 et 1,5 °C.

💡 Astuce mémo

Changement d’état : même espèce ; réaction : nouvelles espèces

📖 2. Transferts thermiques et changements d’état

★ À maîtriser

• L’énergie massique de vaporisation de l’ammoniac est $L_v(\mathrm{NH_3})=1{,}37\times10^3\ \mathrm{kJ\,kg^{-1}}$.

📌 Lorsqu’un liquide se solidifie, il cède de l’énergie thermique au milieu extérieur.

• La solidification de l’eau pure se produit à 0 °C sous une pression de 1 bar.

Compléments

• La température d’ébullition de l’ammoniac est −33,3 °C à la pression de 1 013 hPa.

• L’énergie massique de solidification de l’eau vaut $L_s(\mathrm{eau})=-333\ \mathrm{kJ\,kg^{-1}}$.

• Quand il fait chaud, boire très chaud peut augmenter légèrement la température du corps et accélérer la sudation, tandis que boire très froid peut ralentir, voire arrêter, la sudation. - Nathalie MAYER, Faut-il boire chaud quand il fait chaud ?

📖 3. Bilans d’énergie thermique

★ À maîtriser

📐 Formule - L’énergie transférée par un appareil de puissance $P$ fonctionnant pendant une durée $\Delta t$ vérifie $E=P\times\Delta t$, avec $P$ en watts et $\Delta t$ en secondes.

• Pour 1 kg d’eau, le refroidissement de la vapeur de 120,0 °C à 100,0 °C transfère −37,8 kJ, sa liquéfaction transfère −2 257 kJ et le refroidissement de l’eau liquide de 100,0 °C à 60,0 °C transfère −167 kJ.

Compléments

• Pour maintenir un corps à 0 °C, on peut le mettre en contact avec une grande quantité de glace. - R. Lehouq, J.-M. Courty, É. Kierlik, Les lois du monde, 2003

• Tant que l’eau des baquets n’est pas entièrement transformée en glace, la température du cellier ne descend pas au-dessous de 0 °C. - R. Lehouq, J.-M. Courty, É. Kierlik, Les lois du monde, 2003

• Dans l’exercice sur le lait, 220 mL de lait sont chauffés de 18,0 °C à 60,0 °C et la masse volumique donnée du lait est 1,00 kg·L⁻¹.

• Le réchauffage de 1 kg de lait de 18,0 °C à 60,0 °C transfère 167 kJ.

📖 4. Corps purs et mélanges

★ À maîtriser

📌 Un corps pur contient une seule espèce chimique, tandis qu’un mélange en contient plusieurs.

📌 Un mélange homogène présente un aspect uniforme, tandis qu’un mélange hétérogène présente plusieurs constituants visibles.

• Le trimix décrit contient 20 % de dioxygène en volume et un quart d’hélium en volume.

Compléments

• L’acier est un alliage constitué principalement de fer et de carbone.

• Le trimix est un mélange gazeux de dioxygène, d’hélium et de diazote, utilisé lors de plongées profondes.

📖 5. Composition massique des mélanges

★ À maîtriser

• Le pourcentage massique d’un constituant est le rapport de la masse de ce constituant à la masse du mélange, multiplié par 100.

Compléments

• Un déboucheur contient 10 % en masse d’hydroxyde de sodium et l’exercice demande la masse de cette espèce dans 1,0 L de solution pesant 1 220 g.

• Un tube d’acier de 5,0 kg contenant 0,7 % de carbone sert à calculer la masse de carbone dans l’alliage.

• Un tube d’acier de 5,0 kg contenant 105 g de carbone sert à calculer le pourcentage massique de carbone.

• Le lait en poudre présenté contient pour 100 g de poudre 12 g de protéines, 59,8 g de glucides dont 25,8 g de lactose et 34,0 g de maltose, ainsi que 22,7 g de lipides.

• Le lait en poudre contient 2,04 % de sels minéraux, parmi lesquels figurent le calcium et le magnésium.

📖 6. Masse volumique et identification

🔑 Notions clés & Définitions

• Masse volumique : Rapport de sa masse à son volume.

★ À maîtriser

• La masse volumique de l’eau est donnée comme égale à 1,00 g·mL⁻¹ dans l’exercice de comparaison des solvants et à 1,00 kg·L⁻¹ dans l’exercice sur la solidification.

• Les températures de fusion de l’acide maléique et de l’acide fumarique sont respectivement 131 °C et 287 °C ; un banc Kofler a une précision de 1 °C et une température maximale mesurable de 260 °C.

• Le degré alcoolique d’un vin est son pourcentage volumique d’éthanol pur.

Compléments

• Un liquide pur de volume 40,0 mL et de masse 48,8 g est comparé à l’acide formique pur, de masse volumique 1,22 g·mL⁻¹.

• Les masses volumiques données des éthanoates de méthyle, de propyle et de pentyle sont respectivement 0,93, 0,88 et 0,88 g·mL⁻¹.

• Les masses volumiques de l’acide maléique et de l’acide fumarique sont respectivement 1,59 g·mL⁻¹ et 1,63 g·mL⁻¹.

• Les solutions étalons de degrés alcooliques 3,0°, 6,0°, 12° et 15° ont des masses volumiques respectives de 0,988, 0,983, 0,973 et 0,968 g·mL⁻¹.

📖 7. Chromatographie et identification

★ À maîtriser

• La chromatographie sur couche mince permet de comparer les constituants d’un mélange à des espèces de référence déposées sur la même plaque.

Compléments

• Le sirop de grenadine étudié est étiqueté comme contenant les colorants azorubine E122 et rouge cochenille E124, et sa composition doit être vérifiée par chromatographie.

• Le sirop de menthe étudié est étiqueté comme contenant le jaune de tartrazine E102 et le bleu patenté V E131, à comparer par chromatographie sur couche mince.

• Le lait reconstitué est comparé par chromatographie à des dépôts de glucose, de maltose, de fructose et de lactose.

📖 8. Protocoles et tests chimiques

📝 Points essentiels

• L’éthanoate d’éthyle a la même masse que 6,9 mL de dichlorométhane pour un volume de 10 mL, et 10 mL de dichlorométhane ont la même masse que 13 mL d’eau.

• Le dichlorométhane est classé CMR, c’est-à-dire cancérogène, mutagène et toxique pour la reproduction.

• Pour identifier les trois éthanoates odorants, les données proposées sont leurs températures de fusion et d’ébullition ainsi que leurs masses volumiques.

• Le test d’identification du dioxygène demandé pour le trimix doit mettre en évidence la présence de ce gaz dans le mélange.

📊 Tableaux de synthèse

Données d’identification des éthanoates

Tests d’identification des ions