Exercices : Extraction, Séparation et IdentificationEspèces Chimiques – Tronc Commun Sciences
Exercice 1 : Filtration simple
On veut séparer un mélange de sable et d’eau. Décrire le protocole de filtration et le matériel nécessaire.
Solution :
1. Placer un entonnoir sur un support
2. Disposer un papier filtre dans l’entonnoir
3. Verser le mélange lentement
4. Recueillir le filtrat (eau) dans un bécher
5. Récupérer le résidu (sable) sur le papier filtre
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Exercice 2 : Extraction par solvant
On dispose d’un mélange eau/éthanol. Proposer un solvant pour extraire sélectivement l’éthanol et décrire la technique.
Solution :
Solvant : cyclohexane (non miscible avec l’eau mais miscible avec l’éthanol)
1. Ajouter le cyclohexane dans l’ampoule à décanter
2. Agiter et laisser décanter
3. Récupérer la phase organique (éthanol + cyclohexane)
4. Distiller pour séparer éthanol et cyclohexane
Eau
Cyclohexane
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Exercice 3 : Chromatographie
Un mélange de colorants donne après chromatographie 3 taches à Rf=0,2 ; 0,5 et 0,8. La phase mobile a parcouru 10 cm. Calculer les distances parcourues par chaque colorant.
Solution :
\[ Rf = \frac{d_{colorant}}{d_{solvant}} \]
\[ d_1 = 0,2 \times 10 = 2\ cm \]
\[ d_2 = 0,5 \times 10 = 5\ cm \]
\[ d_3 = 0,8 \times 10 = 8\ cm \]
2 cm
5 cm
8 cm
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Exercice 4 : Distillation fractionnée
On veut séparer un mélange eau/éthanol (Téb eau=100°C, Téb éthanol=78°C). Décrire le montage et expliquer le principe.
Solution :
Montage : ballon + colonne de Vigreux + réfrigérant + récipient de collecte
1. Chauffer progressivement le mélange
2. L’éthanol distille en premier (78°C)
3. Récupérer séparément chaque fraction
4. Arrêter avant 100°C pour éviter les vapeurs d’eau
78°C
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Exercice 5 : Identification d’ions
Quels tests permettraient d’identifier les ions Cu²⁺ et Fe³⁺ dans une solution ? Décrire les observations attendues.
Solution :
Cu²⁺ : Ajout de NaOH → précipité bleu
Fe³⁺ :
Bleu
Rouge
Cu²⁺
Fe³⁺
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Exercice 6 : Extraction de la caféine
Décrire le protocole pour extraire la caféine du thé en utilisant du dichlorométhane.
Solution :
1. Préparer une infusion de thé concentrée
2. Ajouter du dichlorométhane dans l’ampoule à décanter
3. Agiter doucement et laisser décanter
4. Récupérer la phase organique inférieure
5. Évaporer le solvant pour obtenir la caféine pure
Thé
Dichlorométhane
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Exercice 7 : Séparation magnétique
Proposer une méthode pour séparer un mélange de poudre de fer et de soufre.
Solution :
Utiliser un aimant :
1. Passer l’aimant près du mélange
2. La poudre de fer est attirée (magnétique)
3. Le soufre reste en place (non magnétique)
4. Séparer physiquement les deux composants
Mélange
N
S
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Exercice 8 : Test à la flamme
Quelle couleur de flamme attend-on pour des composés contenant du sodium, du cuivre et du potassium ?
Solution :
Sodium (Na) : Jaune vif
Cuivre (Cu) : Vert bleuté
Potassium (K) : Violet (à travers un verre bleu)
Na
K
Cu
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Exercice 9 : Purification par cristallisation
Décrire les étapes pour purifier du sulfate de cuivre impur par cristallisation.
Solution :
1. Dissoudre le sulfate de cuivre dans un minimum d’eau chaude
2. Filtrer pour éliminer les impuretés insolubles
3. Laisser refroidir lentement pour former des cristaux
4. Filtrer et laver les cristaux avec un peu d’eau froide
5. Sécher les cristaux entre des feuilles de papier filtre
Cristaux bleus
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Exercice 10 : Centrifugation
Pourquoi utilise-t-on la centrifugation pour séparer un mélange hétérogène ? Donner un exemple concret.
Solution :
La centrifugation utilise la force centrifuge pour séparer les composants selon leur densité.
Exemple : Séparation des globules rouges du plasma sanguin :
Globules
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