Identification des espèces chimiques — exercices corrigés

Au contact de l'eau, le sulfate de cuivre anhydre (poudre blanche) prend quelle couleur ?

Quel est le test caractéristique du dioxyde de carbone ${\text{CO}}_2$ ?

Comment reconnaît-on le dioxygène ${\text{O}}_2$ ?

À l'approche d'une flamme, le dihydrogène ${\text{H}}_2$ se reconnaît par :

L'amidon réagit avec l'eau iodée en prenant quelle couleur ?

Le glucose réagit avec la liqueur de Fehling chauffée en formant :

Le rapport frontal $R_f$ d'une tache en chromatographie se calcule par :

Sur une même plaque de chromatographie, deux taches sont à la même hauteur. Que peut-on en conclure ?

En chromatographie, la ligne de dépôt doit être tracée au-dessus du niveau du solvant.

Quelle relation définit la masse volumique $\rho$ ?

La densité $d$ d'un liquide se calcule par :

Sur un chromatogramme, une tache a parcouru $\mathrm{3,0}\text{ cm}$ pendant que le front du solvant montait de $\mathrm{6,0}\text{ cm}$. Calcule le rapport frontal $R_f$ de cette tache.

Un test caractéristique positif révèle la présence de l'espèce ciblée.

En chromatographie, qu'appelle-t-on le « front du solvant » ?

Un échantillon ne laisse qu'une seule tache sur le chromatogramme. C'est un indice qu'il s'agit :

Un liquide a une masse volumique $\rho =\mathrm{0,80}\text{ g/mL}$. Sachant que ${\rho }_{\text{eau}}=\mathrm{1,0}\text{ g/mL}$, calcule sa densité $d$.

Une grandeur physique caractéristique (comme la température d'ébullition) dépend de la quantité de matière prélevée.

Un liquide pur bout à $78\mathrm{°}\text{C}$ sous pression atmosphérique. La table donne $T_{\text{eb}}=78\mathrm{°}\text{C}$ pour l'éthanol et $100\mathrm{°}\text{C}$ pour l'eau. De quel liquide s'agit-il très probablement ?

Pour répondre à la question « telle espèce est-elle présente ? », quel outil est le plus adapté ?

En chromatographie, qu'appelle-t-on l'« éluant » ?

Au laboratoire du lycée, Amine mesure sur sa plaque : la tache a migré de $\mathrm{5,4}\text{ cm}$ et le front du solvant a atteint $\mathrm{9,0}\text{ cm}$. Calcule le rapport frontal $R_f$ de cette tache.

Yasmine pèse $\mathrm{50,0}\text{ mL}$ d'un liquide huileux et trouve une masse de $\mathrm{45,0}\text{ g}$. Calcule sa masse volumique $\rho$.

L'eau de chaux d'un échantillon gazeux ne se trouble pas. Que peux-tu conclure avec certitude ?

Un jus de fruit fait bleuir le sulfate de cuivre anhydre. Karim en conclut : « Ce jus est de l'eau pure. » A-t-il raison ?

Le dépôt d'un sirop laisse trois taches distinctes sur le chromatogramme. Que peux-tu en déduire ?

Salma compare deux chromatogrammes faits avec des éluants différents. Une même espèce y apparaît à des hauteurs différentes. Elle conclut qu'il s'agit de deux espèces distinctes. A-t-elle raison ?

Dans un même éluant, une espèce de référence a un rapport frontal $R_f=\mathrm{0,45}$. Une tache de l'échantillon inconnu a aussi $R_f=\mathrm{0,45}$ sur la même plaque. Que peux-tu en déduire ?

Un liquide a une densité $d=\mathrm{1,3}$. Versé dans un verre d'eau (et non miscible), que fait-il ?

Karim mesure une densité $d=\mathrm{0,79}$ pour un liquide et déclare aussitôt : « C'est de l'éthanol. » Cette conclusion est-elle solide ?

Sur une plaque, le front du solvant a parcouru $\mathrm{7,0}\text{ cm}$. Une tache a un rapport frontal $R_f=\mathrm{0,50}$. À quelle distance de la ligne de dépôt se trouve cette tache ?

Yasmine veut distinguer un échantillon de glucose d'un échantillon d'amidon. Quel couple de tests doit-elle utiliser ?

Au laboratoire, Amine mesure $\mathrm{20,0}\text{ mL}$ de sirop et trouve une masse de $\mathrm{26,0}\text{ g}$. Calcule la densité $d$ du sirop. On donne ${\rho }_{\text{eau}}=\mathrm{1,0}\text{ g/mL}$.

Yasmine veut savoir combien de colorants différents se cachent dans un bonbon coloré du souk. Quel outil est le plus adapté ?

Un test de Fehling positif sur une boisson prouve à coup sûr la présence de glucose, et de lui seul.

L'huile d'argan a une masse volumique $\rho =\mathrm{0,91}\text{ g/mL}$. Yasmine en prélève $\mathrm{25,0}\text{ mL}$. Quelle masse cela représente-t-il ?

Deux liquides incolores différents ont la même densité $d=\mathrm{0,79}$. Comment lever le doute sur leur identité ?

Salma souffle avec une paille dans un tube d'eau de chaux. Le liquide se voile d'un blanc laiteux. Qu'a-t-elle mis en évidence ?

Sur une plaque, le front du solvant a parcouru $\mathrm{8,0}\text{ cm}$. Une tache de l'échantillon a migré de $\mathrm{6,0}\text{ cm}$. Calcule son rapport frontal $R_f$.

Selon la démarche du chimiste, qu'est-ce qui fait la certitude d'une identification ?

Au laboratoire, Amine dispose d'un liquide incolore inconnu. Il mesure sa température d'ébullition : $T_{\text{eb}}=100\mathrm{°}\text{C}$. Puis il pèse $\mathrm{50,0}\text{ mL}$ et trouve $\mathrm{50,0}\text{ g}$. La table donne pour l'eau : $T_{\text{eb}}=100\mathrm{°}\text{C}$ et $\rho =\mathrm{1,0}\text{ g/mL}$. Identifie le liquide en justifiant par les deux mesures.

Au laboratoire du lycée à Tanger, Karim recueille un gaz incolore dans un tube. Il y plonge une bûchette incandescente (une braise rouge, sans flamme) : la bûchette se rallume vivement. Karim annonce : « Ce gaz détone à l'approche d'une flamme, donc c'est du dihydrogène ${\text{H}}_2$. » A-t-il raison ?

Salma teste un gaz incolore recueilli à Fès : elle le fait barboter dans l'eau de chaux, qui reste limpide. Elle conclut : « L'eau de chaux ne se trouble pas, donc ce gaz est du dioxygène ${\text{O}}_2$. » A-t-elle raison ?

Amine prépare une chromatographie à Casablanca. Pour gagner du temps, il dépose ses échantillons sur une ligne tracée sous le niveau de l'éluant, en se disant : « Comme ça, le solvant atteint tout de suite mes taches et la séparation ira plus vite. » Sa façon de faire est-elle correcte ?

Yasmine analyse un sirop rouge « grenadine naturelle » acheté dans une épicerie de Casablanca. Au laboratoire du lycée, elle dépose côte à côte, sur une même ligne, une goutte de sirop et trois colorants de référence : un rouge naturel (anthocyane de grenade), un rouge de synthèse, un jaune de synthèse. Après élution, le sirop laisse deux taches : une alignée avec le rouge de synthèse, une alignée avec le jaune de synthèse. Aucune à la hauteur du rouge naturel. Que peut-elle conclure ? L'étiquette « naturelle » est-elle honnête ?

Sur une plaque, le front du solvant a parcouru $\mathrm{10,0}\text{ cm}$. Une tache du colorant de référence a migré de $\mathrm{6,0}\text{ cm}$, et une tache de l'échantillon inconnu a migré de $\mathrm{6,0}\text{ cm}$ également. Calcule le rapport frontal $R_f$ commun à ces deux taches.

Karim mesure une tache à $\mathrm{7,0}\text{ cm}$ et un front de solvant à $\mathrm{5,0}\text{ cm}$. Il calcule $R_f={\displaystyle \frac{\mathrm{7,0}}{\mathrm{5,0}}}=\mathrm{1,4}$. Explique pourquoi ce résultat est forcément faux, et indique l'erreur probable.

Yasmine pèse $\mathrm{25,0}\text{ mL}$ d'un liquide huileux du souk et trouve $\mathrm{22,8}\text{ g}$. La table donne $\rho \approx \mathrm{0,91}\text{ g/mL}$ pour l'huile d'argan. On donne ${\rho }_{\text{eau}}=\mathrm{1,0}\text{ g/mL}$. Calcule la densité $d$ du liquide.

Salma analyse un colorant alimentaire en CCM. L'échantillon ne laisse qu'une seule tache. Elle conclut aussitôt : « C'est donc un corps pur, à coup sûr. » Son raisonnement est-il rigoureux ? Que peut-elle affirmer exactement ?

Amine veut vérifier qu'un soda contient bien du dioxyde de carbone dissous. Karim propose de sortir une plaque de chromatographie. Amine n'est pas d'accord. Qui a raison, et quel protocole faut-il suivre ?

Au laboratoire du lycée à Rabat, Yasmine analyse une boisson sucrée colorée. Elle obtient trois résultats : (1) en CCM, deux taches alignées avec deux colorants de synthèse de référence ; (2) un test de Fehling à chaud positif (précipité rouge brique) ; (3) une densité mesurée $d=\mathrm{1,3}$. Que peut-elle conclure de chaque indice, puis de leur ensemble ?

Sur une plaque, le front du solvant a parcouru $\mathrm{8,0}\text{ cm}$. Une première tache a migré de $\mathrm{6,0}\text{ cm}$ (rapport frontal $R_{f1}$) et une seconde de $\mathrm{2,0}\text{ cm}$ (rapport frontal $R_{f2}$). Calcule la différence $R_{f1}-R_{f2}$.

Au laboratoire, Karim a recueilli deux tubes de gaz incolores, $A$ et $B$. Sur le tube $A$, une allumette enflammée provoque une petite détonation. Dans le tube $B$, une bûchette incandescente (braise rouge sans flamme) se rallume vivement. Identifie les deux gaz et explique le raisonnement.

Un liquide identifié a une masse volumique $\rho =\mathrm{0,80}\text{ g/mL}$. Amine en a pesé $\mathrm{40,0}\text{ g}$. Quel volume, en mL, ce liquide occupe-t-il ?

Yasmine veut savoir, par chromatographie, si un bonbon vert du souk contient un ou plusieurs colorants, et lesquels parmi un bleu et un jaune de référence. Décris les grandes étapes du protocole de CCM, en précisant les trois pièges à éviter.

Amine a un liquide incolore inconnu et une table de référence :

Il mesure $T_{\text{eb}}=78\mathrm{°}\text{C}$ et une densité $d=\mathrm{0,79}$. Identifie le liquide en justifiant pourquoi il fallait croiser les deux grandeurs.

Sur une plaque, le front du solvant atteint $\mathrm{10,0}\text{ cm}$. Trois colorants de référence ont des rapports frontaux $R_f=\mathrm{0,40}$ (rouge), $R_f=\mathrm{0,65}$ (jaune) et $R_f=\mathrm{0,80}$ (bleu). Une tache de l'échantillon a migré de $\mathrm{4,0}\text{ cm}$. Calcule son $R_f$ ; à quel colorant correspond-elle ?

Salma identifie le sucre d'une boisson par un seul test de Fehling positif et déclare : « C'est du glucose, l'enquête est close. » Explique pourquoi cette conclusion est précipitée, et propose comment fiabiliser l'identification.

Pour identifier un liquide, Yasmine mesure son volume avec une éprouvette : $V=\mathrm{40,0}\text{ mL}$. Elle le pèse : la masse du liquide est $\mathrm{50,0}\text{ g}$. Calcule sa masse volumique $\rho$, qu'elle comparera ensuite à une table.

Au souk, Amine achète trois aliments : une rondelle de pomme de terre, un jus sucré, et de l'eau gazeuse. Au laboratoire, il dispose d'eau iodée, de liqueur de Fehling et d'eau de chaux. Associe chaque aliment au test pertinent et à l'observation attendue si le test est positif.

Dans une éprouvette, Karim verse trois liquides non miscibles, de densités $d_1=\mathrm{0,80}$, $d_2=\mathrm{1,00}$ (eau colorée) et $d_3=\mathrm{1,30}$ (sirop). Après repos, ils forment trois couches. Donne l'ordre des couches, du haut vers le bas, en justifiant.

Sur une plaque, le colorant de référence et la tache inconnue ont chacun un rapport frontal $R_f=\mathrm{0,60}$. Le front du solvant a parcouru $\mathrm{9,0}\text{ cm}$. À quelle distance, en cm, la tache inconnue a-t-elle migré ? Donne ensuite la valeur du $R_f$ commun.

Salma a deux flacons, $A$ et $B$, contenant chacun un liquide incolore. Le test au sulfate de cuivre anhydre bleuit avec les deux. Elle en conclut : « Les deux flacons contiennent de l'eau pure. » Critique son raisonnement, puis indique comment savoir lequel, s'il y en a un, est réellement de l'eau pure.

Au laboratoire du lycée à Marrakech, Yasmine reçoit un liquide incolore inconnu et doit l'identifier. Elle dispose d'une table de référence et de tout le matériel. Propose une démarche d'identification raisonnée en au moins trois étapes, en expliquant le rôle de chaque outil et pourquoi un seul ne suffit pas.