Chimie 6ᵉ
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Séparer les constituants d'un mélange
Filtration, décantation, distillation, évaporation
À propos de cette page
Ces problèmes corrigés sur « Séparer les constituants d'un mélange » en sixième permettent d'appliquer le cours à des situations concrètes en chimie. Ils suivent le programme officiel de sixième et se résolvent étape par étape. Au programme : Pourquoi séparer un mélange ?, La filtration, La décantation, L'évaporation. Cherche au brouillon, saisis ta réponse puis clique sur « Vérifier » pour te corriger. Idéal pour développer le raisonnement, la rigueur et la confiance avant une évaluation. Problèmes gratuits proposés par un professeur particulier à Marseille pour progresser en chimie en sixième.
Résous chaque problème, écris ta réponse puis clique sur « Vérifier ». Pose tes calculs au brouillon.
Facile
Problème 1 — Un saunier artisanalUn saunier récolte de l'eau de mer dans un grand bassin peu profond et la laisse au soleil et au vent pendant plusieurs jours.
L'eau du bassin disparaît peu à peu et des cristaux blancs se forment au fond. Quelle technique de séparation est à l'œuvre ici ?
L'évaporation naturelle (soleil, vent) élimine l'eau et fait cristalliser le sel resté dans le bassin.Le sel récolté contient des impuretés (sable, algues). Pour le purifier, le saunier le dissout à nouveau dans de l'eau propre, puis filtre le mélange. Que retient le filtre ?
Le filtre retient les impuretés insolubles (sable, débris) ; le sel, lui, reste dissous et passe dans le filtrat.Après cette filtration, comment le saunier récupère-t-il finalement le sel purifié à partir du filtrat (eau salée propre) ?
Il fait à nouveau évaporer l'eau du filtrat pour récupérer des cristaux de sel purs.Pourquoi le saunier choisit-il un bassin très large et très peu profond ?
Plus la surface en contact avec l'air est grande et plus la hauteur d'eau est faible, plus l'évaporation est rapide : le sel se forme donc en moins de temps.Voir le corrigé
- évaporation — L'évaporation naturelle (soleil, vent) élimine l'eau et fait cristalliser le sel resté dans le bassin.
- le sable — Le filtre retient les impuretés insolubles (sable, débris) ; le sel, lui, reste dissous et passe dans le filtrat.
- évaporation — Il fait à nouveau évaporer l'eau du filtrat pour récupérer des cristaux de sel purs.
- Réponse libre — exemple : Plus la surface en contact avec l'air est grande et plus la hauteur d'eau est faible, plus l'évaporation est rapide : le sel se forme donc en moins de temps.
Problème 2 — Traitement d'une eau de rivière troubleUne station de traitement reçoit de l'eau de rivière trouble, contenant de fines particules de limon.
L'eau est d'abord versée dans un grand bassin où elle reste immobile plusieurs heures. Quelle technique utilise-t-on ?
Le repos prolongé permet aux particules les plus lourdes de se déposer au fond du bassin.Ensuite, l'eau passe à travers un lit de sable fin. Quelle technique complète la décantation ?
La filtration sur sable retient les particules fines qui n'ont pas décanté.Après ces deux étapes, l'eau est-elle potable ? Justifie brièvement.
Pas encore : la décantation et la filtration éliminent les particules solides, mais pas les microbes ni les substances chimiques dissoutes. Un traitement supplémentaire (comme une désinfection) est nécessaire.Pourquoi réalise-t-on la décantation avant la filtration, et non l'inverse ?
La décantation retire d'abord la majeure partie des particules. Si on filtrait en premier, le filtre se boucherait très vite avec tout le limon et l'eau ne passerait plus.Voir le corrigé
- décantation — Le repos prolongé permet aux particules les plus lourdes de se déposer au fond du bassin.
- filtration — La filtration sur sable retient les particules fines qui n'ont pas décanté.
- Réponse libre — exemple : Pas encore : la décantation et la filtration éliminent les particules solides, mais pas les microbes ni les substances chimiques dissoutes. Un traitement supplémentaire (comme une désinfection) est nécessaire.
- Réponse libre — exemple : La décantation retire d'abord la majeure partie des particules. Si on filtrait en premier, le filtre se boucherait très vite avec tout le limon et l'eau ne passerait plus.
Moyen
Problème 3 — Extraction d'une huile essentielleUn parfumeur extrait l'huile essentielle de lavande par entraînement à la vapeur : il chauffe un mélange d'eau et de fleurs de lavande, puis refroidit la vapeur produite.
La vapeur d'eau entraîne les molécules odorantes de la lavande, puis on la refroidit pour la faire redevenir liquide. Quelle technique est utilisée ici ?
C'est un type de distillation : la vapeur d'eau entraîne les substances odorantes volatiles.Dans le liquide recueilli, l'eau et l'huile essentielle (non miscibles) forment deux couches. Quelle technique permet de les séparer ensuite ?
L'eau et l'huile essentielle, non miscibles, se séparent par décantation (ampoule à décanter).L'huile essentielle est-elle en général plus ou moins dense que l'eau (elle flotte généralement au-dessus) ? Réponds par 'plus' ou 'moins'.
La plupart des huiles essentielles sont moins denses que l'eau : elles flottent au-dessus.Pourquoi doit-on refroidir la vapeur au cours de cette extraction ?
Pour la faire redevenir liquide : en se refroidissant, la vapeur se liquéfie et l'on peut recueillir dans un récipient le mélange d'eau et d'huile essentielle qu'elle transportait.Voir le corrigé
- distillation — C'est un type de distillation : la vapeur d'eau entraîne les substances odorantes volatiles.
- décantation — L'eau et l'huile essentielle, non miscibles, se séparent par décantation (ampoule à décanter).
- moins — La plupart des huiles essentielles sont moins denses que l'eau : elles flottent au-dessus.
- Réponse libre — exemple : Pour la faire redevenir liquide : en se refroidissant, la vapeur se liquéfie et l'on peut recueillir dans un récipient le mélange d'eau et d'huile essentielle qu'elle transportait.
Problème 4 — Analyse d'encres par chromatographieUne élève réalise une chromatographie sur papier avec trois encres P, Q, R et un mélange inconnu N. Résultats (taches observées de bas en haut) : P = tache verte ; Q = taches verte + orange ; R = taches orange + violette ; N = taches verte + orange + violette.
Combien de pigments différents contient le mélange N ?
N présente trois taches distinctes : verte, orange, violette.L'encre P est-elle un mélange de plusieurs pigments, ou se comporte-t-elle comme un pigment unique dans cette expérience ? Justifie.
L'encre P donne une seule tache (verte) : dans cette expérience, elle se comporte comme un pigment unique. On ne peut cependant pas être certain à 100 % qu'elle est chimiquement pure sans d'autres tests.Peut-on affirmer avec certitude que N est un simple mélange de P, Q et R ? Justifie.
On peut le supposer, car les trois pigments de N (vert, orange, violet) correspondent à ceux trouvés dans P, Q et R réunis. Mais on ne peut pas l'affirmer avec certitude sans autres vérifications : d'autres combinaisons de pigments pourraient donner le même résultat apparent.Une quatrième encre S ne donne qu'une seule tache, orange. Dans quelles encres déjà analysées ce pigment est-il présent ?
Le pigment orange apparaît dans Q, dans R et dans le mélange inconnu N. Il est en revanche absent de P, qui ne donne qu'une tache verte.Voir le corrigé
- 3 — N présente trois taches distinctes : verte, orange, violette.
- Réponse libre — exemple : L'encre P donne une seule tache (verte) : dans cette expérience, elle se comporte comme un pigment unique. On ne peut cependant pas être certain à 100 % qu'elle est chimiquement pure sans d'autres tests.
- Réponse libre — exemple : On peut le supposer, car les trois pigments de N (vert, orange, violet) correspondent à ceux trouvés dans P, Q et R réunis. Mais on ne peut pas l'affirmer avec certitude sans autres vérifications : d'autres combinaisons de pigments pourraient donner le même résultat apparent.
- Réponse libre — exemple : Le pigment orange apparaît dans Q, dans R et dans le mélange inconnu N. Il est en revanche absent de P, qui ne donne qu'une tache verte.
Difficile
Problème 5 — Purification d'un mélange à quatre constituantsUn mélange contient : de l'eau, du sucre dissous, de la poudre de craie en suspension et de l'huile. On veut récupérer chaque constituant séparément.
Propose un protocole en 3 étapes pour séparer les quatre constituants. Précise la technique utilisée à chaque étape et ce que l'on récupère.
Étape 1 — Décantation : l'huile, non miscible et moins dense, flotte ; on la récupère avec une ampoule à décanter. Étape 2 — Filtration du reste (eau + sucre dissous + craie) : la craie, insoluble, est retenue sur le filtre (résidu) ; le filtrat est une eau sucrée. Étape 3 — Évaporation du filtrat : l'eau s'évapore et le sucre cristallise, on le récupère.Pourquoi ne peut-on pas utiliser la filtration en premier pour retirer le sucre ?
Le sucre est dissous dans l'eau (mélange homogène) : ses molécules sont bien trop petites pour être retenues par un filtre. La filtration ne sépare que les particules solides en suspension, comme la craie.Si l'on voulait récupérer à la fois le sucre ET l'eau pure à la dernière étape, quelle technique faudrait-il utiliser à la place de l'évaporation simple ?
La distillation permet de vaporiser puis condenser l'eau (distillat = eau pure) tout en laissant le sucre dans le ballon.Au terme de ce protocole, peut-on affirmer qu'on a obtenu quatre corps purs ? Justifie.
Non, pas avec certitude : la séparation n'est jamais parfaite. L'eau recueillie peut contenir des traces dissoutes, et le sucre ou la craie récupérés peuvent rester humides ou garder un peu de l'autre constituant.Voir le corrigé
- Réponse libre — exemple : Étape 1 — Décantation : l'huile, non miscible et moins dense, flotte ; on la récupère avec une ampoule à décanter. Étape 2 — Filtration du reste (eau + sucre dissous + craie) : la craie, insoluble, est retenue sur le filtre (résidu) ; le filtrat est une eau sucrée. Étape 3 — Évaporation du filtrat : l'eau s'évapore et le sucre cristallise, on le récupère.
- Réponse libre — exemple : Le sucre est dissous dans l'eau (mélange homogène) : ses molécules sont bien trop petites pour être retenues par un filtre. La filtration ne sépare que les particules solides en suspension, comme la craie.
- distillation — La distillation permet de vaporiser puis condenser l'eau (distillat = eau pure) tout en laissant le sucre dans le ballon.
- Réponse libre — exemple : Non, pas avec certitude : la séparation n'est jamais parfaite. L'eau recueillie peut contenir des traces dissoutes, et le sucre ou la craie récupérés peuvent rester humides ou garder un peu de l'autre constituant.
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