Cohésion, dissolution et extraction

Réponse attendue : A, D

1. A — Vrai. Son H lié à O peut interagir avec un doublet libre de O de l’eau, et son O peut accepter une telle interaction.

2. B — Faux. La chaîne hydrocarbonée interagit peu favorablement avec l’eau ; c’est surtout le groupe –OH qui compte.

3. C — Faux. La liaison hydrogène est une interaction intermoléculaire ; la liaison covalente O–H appartient déjà à chaque molécule.

4. D — Vrai. Le groupe polaire –OH interagit fortement avec l’eau, ce qui favorise le mélange malgré la chaîne carbonée.

5. E — Faux. Un mélange homogène peut résulter d’interactions entre molécules sans changement de leur identité chimique.

Réponse attendue : B, C

1. A — Faux. C₈H₁₈ ne contient pas d’oxygène ni de liaison O–H ; la comparaison invoque surtout les interactions de dispersion.

2. B — Vrai. Une molécule plus grande et plus riche en électrons est plus polarisable, ce qui contribue à sa température d’ébullition plus haute.

3. C — Vrai. Même sans dipôle permanent important, les fluctuations électroniques engendrent des attractions entre molécules d’alcane.

4. D — Faux. Passer du liquide au gaz sépare des molécules ; les liaisons internes C–C restent dans les molécules d’octane.

5. E — Faux. Les interactions de dispersion existent également entre molécules peu polaires et expliquent leur cohésion.

Réponse attendue : B, C, E

1. A — Faux. Les entités indiquées sont les ions Na⁺(aq) et Cl⁻(aq), pas des atomes neutres de sodium et de chlore.

2. B — Vrai. La dissolution disperse Na⁺ et Cl⁻ ; les molécules d’eau polaires stabilisent les ions hydratés.

3. C — Vrai. Les H partiellement positifs de l’eau interagissent avec l’anion chlorure. On oriente le pôle positif de l'eau vers l'ion négatif, et non l'oxygène.

4. D — Faux. L’hydratation entoure l’ion par de l’eau, sans convertir l’élément sodium en une molécule d’eau.

5. E — Vrai. Le côté O porte une charge partielle négative qui interagit avec le cation positif.

Réponse attendue : A, C, D

1. A — Vrai. Homogène décrit la répartition du soluté ; le modèle dit explicitement que les molécules de saccharose ne s’ionisent pas.

2. B — Faux. La formule du saccharose ne contient ni sodium ni chlore ; ces ions correspondraient à un autre soluté.

3. C — Vrai. Le soluté moléculaire se disperse et établit des interactions avec le solvant, notamment via ses nombreux groupes –OH. Une dissolution moléculaire conserve les molécules de soluté ; elles peuvent néanmoins interagir avec l'eau.

4. D — Vrai. Le sucre peut rester présent sous forme de molécules dispersées, même si aucun grain solide n’est visible.

5. E — Faux. Le saccharose illustre justement la dissolution de molécules neutres dans l’eau.

Réponse attendue : A, C, E

1. A — Vrai. Pour savoir si l’huile surnage dans un cas précis, il faut comparer les masses volumiques des deux phases.

2. B — Faux. Des gouttelettes dispersées constituent un mélange hétérogène, même si elles paraissent fines et durent un peu.

3. C — Vrai. Les molécules peu polaires de l’huile compensent mal les interactions entre molécules d’eau, d’où deux phases.

4. D — Faux. Le repos révèle une séparation physique de liquides immiscibles, sans preuve de réaction chimique.

5. E — Vrai. Une émulsion peut apparaître pendant l’agitation puis se séparer, sans rendre les liquides miscibles.

Réponse attendue : A, B, D

1. A — Vrai. L’eau et le cyclohexane ne se mélangent pas ; après repos, une ampoule à décanter peut les séparer.

2. B — Vrai. Le soluté se répartit entre les phases et privilégie celle où sa solubilité est la plus grande.

3. C — Faux. La séparation finale demande au contraire deux phases ; l’immiscibilité est utile pour la décantation.

4. D — Vrai. Une répartition à l’équilibre peut laisser du I₂ en phase aqueuse ; une nouvelle portion de solvant peut en transférer davantage. Une première extraction ne retire généralement pas tout le soluté, car un partage subsiste.

5. E — Faux. Une extraction liquide-liquide transfère ici I₂ entre solvants ; aucune réaction de réduction n’est donnée.

Réponse attendue : C, D

1. A — Faux. Le robinet inférieur fait sortir d’abord la phase du dessous, ici l’eau plus dense.

2. B — Faux. La taille moléculaire seule ne fixe pas l’ordre des couches ; les masses volumiques données le déterminent.

3. C — Vrai. La phase aqueuse occupe le bas de l’ampoule et atteint en premier le robinet du fond.

4. D — Vrai. 0,78 g·mL⁻¹ < 1,00 g·mL⁻¹ ; à volume égal, la phase organique est moins massive et surnage.

5. E — Faux. Deux volumes égaux peuvent avoir des masses différentes ; 0,78 et 1,00 g·mL⁻¹ sont explicitement distincts.

Réponse attendue : B, D, E

1. A — Faux. L’agitation se fait fermée, avec dégazage contrôlé ; une ouverture incontrôlée risquerait de projeter les liquides.

2. B — Vrai. Les gouttelettes se rassemblent progressivement ; l’interface rend la séparation des couches possible.

3. C — Faux. Elle sépare les deux couches liquides immiscibles ; les espèces dissoutes dans une même phase demandent d’autres opérations.

4. D — Vrai. Ouvrir brièvement le robinet en orientant l’ampoule de façon sûre permet d’évacuer une pression accumulée. On dirige le robinet loin des personnes avant de libérer progressivement la pression.

5. E — Vrai. Solubilité, masse volumique ou tests appropriés évitent de jeter la phase où s’est concentré le soluté.

Réponse attendue : B, E

1. A — Faux. Le Rf utilise la position du centre de la tache depuis le dépôt ; sa largeur renseigne plutôt sur l’étalement.

2. B — Vrai. Rf = distance parcourue par A / distance du front = 3,2 cm/8,0 cm = 0,40, sans unité. Les deux distances doivent être mesurées depuis la même ligne de dépôt initiale.

3. C — Faux. On divise le déplacement de la tache par celui du front, pas l’inverse ; une tache reste sous le front, donc Rf ≤ 1.

4. D — Faux. Rf est un nombre sans unité ; le déplacement réel indiqué est 3,2 cm.

5. E — Vrai. Le quotient divise deux longueurs dans la même unité, ici cm ; les unités se simplifient.

Réponse attendue : D

1. A — Faux. Le déplacement dépend des interactions avec phase mobile et support ; les conditions doivent être conservées.

2. B — Faux. Une tache correspond à une espèce séparée détectable, pas à un élément ; E peut être un mélange moléculaire.

3. C — Faux. Deux taches distinctes sous les conditions données indiquent au moins deux espèces détectées dans E ; ce n’est pas le profil d’un corps pur.

4. D — Vrai. Les positions relatives identiques sous un même éluant soutiennent cette hypothèse ; d’autres espèces peuvent avoir le même Rf. Une coïncidence de Rf appuie l'identification, mais ne prouve pas seule l'identité moléculaire.

5. E — Faux. Deux espèces différentes peuvent co-migrer ; un témoin ou une autre méthode aide, sans conférer une certitude absolue.

Réponse attendue : B, C, D

1. A — Faux. 40 g est la masse introduite, dont 10 g restent solides ; aucun volume de solution en mL n’est fourni.

2. B — Vrai. Sur 40 g ajoutés, 30 g peuvent passer en solution ; 40 − 30 = 10 g restent si l’équilibre est atteint.

3. C — Vrai. Un excès de solide subsiste avec la quantité maximale dissoute à cette température. Le solide restant et la solution saturée coexistent tant que l'équilibre est maintenu à 20 °C.

4. D — Vrai. La limite annoncée est 30 g par 100 g d’eau à 20 °C, et la masse d’eau est précisément 100 g.

5. E — Faux. La capacité de dissolution donnée est limitée à 30 g de S pour ces 100 g d’eau à 20 °C.

Réponse attendue : A, E

1. A — Vrai. 70 g de S dans 100 g d’eau restent sous la limite de 80 g à 60 °C.

2. B — Faux. La solubilité change avec la température : la limite finale tombe à 20 g pour la même masse d’eau.

3. C — Faux. 80 g est la capacité maximale à 60 °C, pas la masse réellement présente ; l’échantillon ne contient que 70 g de S.

4. D — Faux. La cristallisation change l’état et la répartition du même soluté S ; elle ne crée pas de matière.

5. E — Vrai. À 20 °C, seuls 20 g peuvent demeurer dissous ; sur 70 g initiaux, 70 − 20 = 50 g peuvent former des cristaux. Le bilan de matière est 70 g initialement dissous = 20 g restants + 50 g cristallisés.

Réponse attendue : B, D

1. A — Faux. Une dissolution moléculaire ne transforme pas les molécules de sucre en électrons mobiles.

2. B — Vrai. NaCl dissous donne Na⁺(aq) et Cl⁻(aq), qui peuvent se déplacer sous l’effet du champ électrique. Dans le champ appliqué, cations et anions se déplacent en sens opposés et transportent la charge.

3. C — Faux. Dans la solution, les porteurs sont les ions dissous ; le mécanisme diffère d’une conduction métallique par électrons.

4. D — Vrai. Le saccharose y reste moléculaire et n’apporte pas d’ions en quantité comparable à NaCl.

5. E — Faux. Les ions hydratés se déplacent au sein du solvant liquide, sans destruction des molécules d’eau.

Réponse attendue : D, E

1. A — Faux. Miscibilité et solubilité de E diffèrent entre A, B et C ; elles déterminent leur efficacité.

2. B — Faux. Une faible solubilité de E dans C diminue le transfert recherché vers la phase organique.

3. C — Faux. Une extraction peut reposer sur la répartition physique du soluté entre deux solvants sans transformation chimique.

4. D — Vrai. Un solvant miscible à l’eau forme une seule phase liquide avec elle ; une ampoule à décanter ne sépare pas A et l’eau.

5. E — Vrai. B crée une phase séparée de l’eau et dissout bien E, deux conditions favorables à son transfert puis sa récupération.

Réponse attendue : A, C

1. A — Vrai. Il faudrait notamment une capacité thermique et des masses pour relier la variation de température à une énergie. Le récipient peut également échanger de l'énergie ; son effet compte dans un bilan thermique précis.

2. B — Faux. Le signe de la variation est connu, pas son amplitude ; aucune température finale sous 0 °C n’est imposée.

3. C — Vrai. La baisse de température traduit un transfert net d’énergie thermique vers le processus de dissolution dans ce montage isolé.

4. D — Faux. Le sel se disperse sous forme d’ions NH₄⁺(aq) et NO₃⁻(aq) ; la baisse de température ne signifie pas disparition.

5. E — Faux. Le signe de l’effet thermique varie selon soluté et solvant ; cette observation ne généralise pas à tous les cas.