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Exercice 2

Densité de l'éthanol - Mélange avec l'heptane Niveau : Facile

1 Énoncé

L'éthanol est un solvant. Pour déterminer sa densité, on verse $50\text{ mL}$ d'éthanol dans une éprouvette graduée que l'on pèse sur une balance de précision : la masse mesurée est $m = 94,3\text{ g}$. L'éprouvette vide a une masse $m' = 53,8\text{ g}$.

Donnée : $\rho_{eau} = 1,00\text{ g/mL}$

Calculer la masse d'éthanol contenu dans l'éprouvette.

✅ Solution

Étape 1 : La masse d'éthanol est la différence entre la masse de l'éprouvette pleine et la masse de l'éprouvette vide :

$$m_{\text{éthanol}} = m - m'$$

Étape 2 : Application numérique :

$$m_{\text{éthanol}} = 94,3 - 53,8 = 40,5\text{ g}$$

Résultat
                                    $$m_{\text{éthanol}} = 40,5\text{ g}$$
                                

Calculer la densité de l'éthanol.

✅ Solution

Étape 1 : À volume égal ($50\text{ mL}$), la masse d'eau est :

$$m_{eau} = \rho_{eau} \times V = 1,00 \times 50 = 50,0\text{ g}$$

Étape 2 : La densité est le rapport des masses à volume égal :

$$d_{\text{éthanol}} = \frac{m_{\text{éthanol}}}{m_{eau}}$$

Étape 3 : Application numérique :

$$d_{\text{éthanol}} = \frac{40,5}{50,0} = 0,81$$

Résultat

$$d_{\text{éthanol}} = 0,81$$

L'éthanol est moins dense que l'eau ($d < 1$).

Formule à retenir
                                    $$d = \frac{m_{\text{corps}}}{m_{\text{eau}}} \quad (\text{à volume égal})$$
                                

On mélange $50\text{ mL}$ d'heptane avec $20\text{ mL}$ d'éthanol. On verse dans une ampoule à décanter. Il se forme deux phases. Commenter et schématiser l'ampoule.

Donnée : Densité de l'heptane $d = 0,68$

✅ Solution

Étape 1 : Comparaison des densités :

$$d_{\text{heptane}} = 0,68 \quad ; \quad d_{\text{éthanol}} = 0,81$$

$d_{\text{heptane}} < d_{\text{éthanol}}$

Étape 2 : Le liquide le moins dense se place au-dessus.
Donc l'heptane ($d = 0,68$) surmonte l'éthanol ($d = 0,81$).

Ampoule à décanter - Heptane (haut) / Éthanol (bas)

Conclusion

Phase supérieure : Heptane ($d = 0,68$)
Phase inférieure : Éthanol ($d = 0,81$)

Les deux liquides sont non miscibles.

Exercice 1 Exercice 3