T le STL. La distillation : Enseignement de spécialité : Systèmes et procédés. Activité n 2. Procédé de fabrication du whisky

Transcription

1 T le STL Enseignement de spécialité : Systèmes et procédés Thème 2 Procédé de fabrication du whisky Activité n 2 La distillation : Problème : On souhaite mettre en œuvre une étape du procédé en laboratoire : la distillation. 1. PRINCIPE DE LA DISTILLATION DU WASH : 1.1 Lors de la distillation du wash, quels sont à votre avis les composés chimiques que l on cherche à séparer? 1.2 Réalisation en laboratoire de chimie : Donner un titre et légender le montage cidessous. Proposer un protocole opératoire qui permet de mettre en œuvre l étape de distillation du procédé de fabrication du whisky. Utiliser notamment la courbe n 1 disponible en p.3. Alambics de distillation du wash : production de Glenfiddich en Ecosse 1

2 2. DISTILLATION SIMPLE D UNE SOLUTION AQUEUSE D ETHANOL (et réfractométrie) : On souhaite réaliser la distillation simple d un Wash qui sera assimilé à un mélange eau-éthanol. I. Mélanges initiaux : 1. Déterminer la fraction molaire en éthanol dans l eau du mélange qui vous a été attribué et compléter la troisième ligne du tableau. Données : masses volumiques : ρeau = 1,0 g.ml 1 ρéthanol = 0,78 g.ml 1 masses molaires : MH = 1,0 g.mol 1 MC = 12,0 g.mol 1 MO = 16,0 g.mol 1 Veau (ml) 20 17,5 15,0 12,5 10,0 7,5 5,0 Véthanol (ml) 0 2,5 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0 Fraction molaire en éthanol dans l eau (%) 0 4,26 9,42 15,8 23,8 34,2 48,3 2. Quel est le mélange qui se rapproche le plus du Wash? Justifier. 3. Préparer ce mélange et mesurer son indice de réfraction n à l aide du réfractomètre posé sur le bureau. Indiquer à partir de la courbe n 1 si cette mesure vous parait cohérente. II. Réalisation de la distillation et analyse des distillats : 1. Réaliser la distillation simple du mélange précédent. Repérer la température à laquelle le mélange commence à bouillir puis maintenir une ébullition douce. ATTENTION : regarder dès à présent la question suivante. 2. Éliminer les deux premières gouttes de distillat qui contiennent généralement des impuretés puis : - repérer la température à laquelle tombent les gouttes suivantes; - déterminer par réfractométrie la composition de ces gouttes en vous aidant de la courbe n Quel est l intérêt d effectuer une distillation? III. Utilisation du diagramme binaire eau-éthanol (courbe n 2) : La courbe n 2 est appelée diagramme d équilibre liquide-vapeur du mélange binaire eau-éthanol. - la courbe du bas est appelée courbe d'ébullition ; - la courbe du haut est appelée courbe de rosée ; - en-dessous de la courbe d'ébullition, le mélange est liquide ; - au-dessus de la courbe de rosée, le mélange se trouve sous forme de vapeur ; - entre ces deux courbes, le mélange est en équilibre liquide/vapeur. Cette courbe permet de déterminer la nature du distillat recueilli, connaissant la composition du mélange initial. Il faut pour cela suivre le protocole suivant : - commencer par placer l état physique du mélange dans les différentes zones ; - repérer sur l axe des abscisses la composition initiale du mélange ; - en déduire à quelle température le mélange commence à bouillir (courbe d ébullition) ; - puis, à température constante, joindre la courbe de rosée afin de déterminer la composition des vapeurs et donc du distillat obtenu. Utiliser le diagramme binaire eau-éthanol (courbe n 2) pour vérifier si la composition du distillat obtenu expérimentalement correspond à la fraction molaire attendue théoriquement. 2

3 Courbe n 1 Evolution de l indice de réfraction du mélange eau/éthanol en fonction du pourcentage molaire en éthanol 3

4 Courbe n 2 Diagramme du système binaire eau éthanol sous la pression atmosphérique 4

5 5