Зачем делить данные на train и test? Что будет, если обучить модель на всех данных сразу?

Чтобы честно проверить, что модель работает на новых данных, а не «выучила наизусть» те, что видела. Train — для обучения, test — отложенная контрольная. Если обучить на всём, у вас не останется ничего, чтобы проверить — это как студент, который сам себе экзамен принимает.