Chapitre 2 Obtenir de l eau pure.

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1 Chapitre 2 Obtenir de l eau pure. Item Connaissances Acquis Mélanges homogènes et hétérogènes. Décantation. Filtration. Une eau d apparence homogène peut contenir des substances autres que l eau. La distillation d une eau minérale permet d obtenir de l eau quasi pure. Mélanges et corps purs. Capacités C3.1.1 Extraire des informations de l observation d un mélange. C3.1.2 Réaliser un montage de décantation ou de filtration à partir d un schéma. Faire le schéma d un montage de décantation ou de filtration en respectant des conventions. C3.1.1 Extraire les informations utiles de l étiquette d une eau minérale ou d un autre document. C3.1.3 Pratiquer une démarche expérimentale. C3.1.2 Suivre un protocole pour réaliser une chromatographie. Interpréter un chromatogramme simple. C3.1.4 Présenter la démarche suivie lors d une distillation, les résultats obtenus. I. Mélange homogène, mélange hétérogène. Ou expérience, mélange sable-sel (on identifie les deux types après) 1. Distingue-t-on la menthe de l eau dans le bécher contenant le mélange agité (Fig. 1)? On ne distingue pas la menthe de l eau dans le mélange après agitation. 2. Distingue-t-on plusieurs constituants dans le thé infusé (Fig. 2)? Dans le thé infusé, on distingue les feuilles du liquide. L eau et l huile ne se mélangent pas A RETENIR : Un mélange dont on distingue à l'œil nu au moins deux constituants est un mélange hétérogène. Un mélange dont on ne distingue pas à l'œil nu les constituants est un mélange homogène. Des liquides sont dites miscibles s ils forment entre elles un mélange homogène. (Dans le cas contraire, elles sont dites non miscibles). Un solide est soluble dans un liquide s il forme un mélange homogène.

2 2 p30 : Distingue homogène et hétérogène 1. Dans un mélange hétérogène, l œil distingue plusieurs constituants, ce qui n est pas le cas pour un mélange homogène. 2. Le vin est un mélange homogène. Un jus d orange contenant de la pulpe est un mélange hétérogène. 3p30 Choisis les bonnes réponses b. hétérogène. Exercices * : 10p31 Reconnaître un type de mélange (lait à l œil et au microscope) 1. Dans le verre, l œil ne peut distinguer plusieurs constituants : c est un mélange homogène. 2. Au microscope, il apparaît que c est un mélange hétérogène. 14p31 : identifier un mélange 1. mélange hétérogène. 2. mélange homogène. II. Dissolution d un solide dans l eau. AE : Mélange de sable et de sel. Activité 1p78 : peut-on dissoudre n importe quel solide dans l eau? 1. Le sable s est déposé au fond du bécher. 2. Le sel s est dissous dans l eau. 3. Le sel ne se dissout plus. A RETENIR : Lorsqu'un solide se dissout dans un liquide, on obtient une solution : le liquide est le solvant et le solide dissout est le soluté. (exemple eau + sel) Les solides qui se dissolvent dans un solvant sont dits solubles, (dans le cas contraire, ils sont dits insolubles). (exemple eau + sable) Exemple : Le sable est insoluble dans l eau. Le sel (soluté) est soluble dans l eau (solvant). L eau salée est une solution aqueuse. Documents 2p84 : La salinité de l eau de mer 1. La salinité représente la masse de sel contenue dans un litre d eau. 2. La mer Baltique, car elle est située dans une région froide, donc soumise à une faible évaporation de l eau et à une importante fonte des neiges. 3. La mer Morte, car elle est située dans une région chaude, donc soumise à une forte évaporation de l eau et à des pluies peu abondantes. 2p86 Complète le tableau (solubilité du sucre, du sable et de la craie) 3p86 Vrai ou faux (distinction fusion et dissolution) a. Faux ; b. vrai ; c. faux ; d. vrai. 5p86 Trouve les erreurs (vocabulaire)

3 Il y a inversion des mots solvant et soluté et des mots évaporation et ébullition. Exercices * : 8p87 Lire et comprendre des indications (solvant, soluté, limpide) 1. Solvant : eau ; soluté : poudre. 2. Non, elle est trouble (opalescente). 2. Ils sont miscibles. 12p87 Interpréter une expérience (sable et sucre) 9p87 Associe les mots et les schémas 1. _ et d. ; _ et a. ; _ et b. ; _ et c. III. Séparation des constituants d un mélange hétérogène. 1. La décantation. Activité 2p23 Comment séparer la terre de l eau dans une eau boueuse? Eau salée Eau + Sable + Sel Un peu après Sable A RETENIR : La décantation permet de séparer les constituants les plus lourds d un mélange hétérogène. Limpide : Claire et transparente Remarque : Pour accélérer le processus de décantation, on peut réaliser une centrifugation. Document 2p28 : La centrifugation 1. La centrifugation est plus efficace qu une décantation, car elle alourdit artificiellement le poids des particules qui, de ce fait, se déposent plus facilement au fond du récipient. 2. L essoreuse à salade est un bel exemple, dans lequel l eau est évacuée par centrifugation. On peut citer également les centrifugeuses pour préparer les jus de fruits ou de légumes. 4p30 : remets de l ordre (décantation eau boueuse) c ; a ; b. Exercices** : 20p32 : pour aller plus loin (expérience maison, particules légères) 1. Les particules flottent. 2. Les gouttes de crème sont plus légères que le lait liquide. 3. Les gouttes ne flottent plus. Elles sont présentes dans tout le volume du liquide.

4 1. La filtration. Activité 3p24 Comment retirer les particules solides d un liquide après décantation? Baguette Filtre Entonnoir Résidu Observations : Les particules solides et grosses sont retenues par le filtre. On l appelle le résidu. Au fond du bécher, le liquide recueilli est plus clair. On l'appelle filtrat. Filtrat A RETENIR: La filtration permet d obtenir un mélange homogène à partir d un mélange hétérogène. Document : 1 p28 : Le traitement des eaux usées. 1. Ce sont des eaux sales en provenance des habitations (lave-linge, lave-vaisselle ), d industries ou issues du ruissellement des eaux de pluie, qui entraînent beaucoup de substances sur leur passage. 2. Une station d épuration permet d éliminer la pollution se trouvant dans l eau, afin de ne pas rejeter dans la nature une eau qui pourrait souiller nos réserves naturelles et polluer l environnement. 3. Les bactéries contenues dans l eau dégradent notamment les matières organiques qu elle contient. 5p30 : complète un schéma Filtrat, résidu solide, entonnoir, papier filtre. 6p30 : vrai ou faux a, c : vraies. b : faux. La filtration permet d obtenir un mélange homogène. Exercices* : 11p31 : justifie une méthode. Le filtre peut se boucher. 12p31 : propose une expérience. On la décante, la filtre et enfin la distille. Exercices** : 16p32 : prépare du café (confus) 1. c, b, a, d. 2. Le rôle de filtre. 3. Si le filtre est de bonne qualité, le café obtenu constitue un mélange homogène. 17p32 : utilisation d un tamis 1. Tamis n Tamis n 14, puis n p32 : obtention d une eau pure par filtration (algues, virus, bactéries) 1. Un micromètre représente : 0, m soit 0, 001 mm. 2. Les pores doivent avoir une dimension maximale de 0,01 μm pour arrêter les bactéries et la majorité des virus. 21p32 : avec ou sans pulpe (expérience maison, introduction à la distillation) 1. On obtient un mélange hétérogène. 2. Le filtrat est un mélange homogène. 3. Il s est évaporé. Il se peut qu un peu de résidu solide soit visible dans la soucoupe. Investigations : 25p33 : La pluie rouge La poussière rouge est contenue dans la pluie. La décantation peut ne pas convenir, les particules restant en suspension ; on pensera à la filtration, voire à la distillation.

5 IV. Séparation des constituants d un mélange homogène. Activité 4p25 Comment obtenir de l eau pure après filtration? Compléter le schéma. Thermomètre Entrée d eau froide Colonne à distiller Réfrigérant Distillat Chauffe ballon Observation : Lorsque le mélange bout, son volume diminue et un liquide incolore s écoule dans l erlenmeyer. Lorsque tout le liquide à disparu, on observe sur la paroi du ballon, un dépôt. Interprétation : Lors de l ébullition, l eau contenue dans le mélange passe de l état liquide à l état gazeux : l eau se vaporise. Dans le réfrigérant, l eau passe de l état gazeux à l état liquide : elle se liquéfie. Dans l erlenmeyer, s écoule le distillat : c est de l eau qui ne contient aucune autre substance. Conclusion : La distillation permet de séparer certains constituants d un mélange homogène. La distillation est une vaporisation suivie d une liquéfaction. Elle permet de séparer les constituants d un mélange homogène et d obtenir de l eau pure. Une substance qui n'est pas un mélange est appelée un corps pur. Remarque : On peut récupérer uniquement le soluté en faisant vaporiser l eau (en chauffant ou en la laissant s évaporer). Documents : 3 p29 : La distillation (alambic) 1. On utilise la distillation depuis le début de notre ère, soit environ deux mille ans. 2. Le mot alambic provient d ambix, qui était le dispositif pour condenser les vapeurs dans les premiers appareils. 3. La distillation est utilisée pour l obtention d alcools, d eau-de-vie, de substances odorantes. Une application importante est la distillation du pétrole pour l obtention des essences, fuels, kérosènes, goudrons 4p29 : Dessaler l eau de mer 1. Les usines sont installées en bordure de mers. 2. Ce procédé demande un chauffage important, ce qui est onéreux. 3. On peut dessaler l eau de mer en la laissant s évaporer naturellement et en condensant les vapeurs recueillies. 1p30 Recopie et complète a. mélange hétérogène ; homogène. b. hétérogène ; séparer ; hétérogène. c. filtrat ; homogène. d. vapeur ; condense ; distillat.

6 7p30 : complète le schéma Voir activité 4 page 27. 8p30 : vrai ou faux a : faux. Il y a d abord une vaporisation, puis une condensation. b : exact. c : le réfrigérant permet la condensation de l eau. Exercices* : 9p31 : Trouver les techniques à utiliser. (Jus d ananas) 1. Décantation, puis filtration. 2. La distillation. 12p31 : propose une expérience. On la décante, la filtre et enfin la distille. 13p31 : critique un dispositif. Il faut changer le réfrigérant. On peut également l entourer par un chiffon imbibé d eau froide. 15p31 : explique un fonctionnement De l eau s évapore. Les vapeurs se condensent à l intérieur du saladier retourné et l eau pure liquide tombe dans la bassine. Exercices** : 19p32 : l alambic à parfums 1. La chaudière est à gauche, le réfrigérant a la forme d un serpentin. 2. L eau froide entre par le bas du récipient et en sort par le haut. Investigations : 22p33 : Saler puis dessaler On verse l eau dans le verre à pied. On y ajoute du sel à l aide d une spatule et on mélange. On verse l eau salée dans la soucoupe, que l on place sur le support. On allume le bec Bunsen et on attend l évaporation complète du liquide : le sel reste dans la soucoupe. 23p33 perdue au milieu du désert La séparation de l eau du sel s effectue par évaporation. Voir l exercice 15 page p33 : plouf-plouf Chauffer jusqu à la disparition totale de l eau du robinet. Activité 2p79 : Le sel dissous a-t-il disparu? 1. Un solide blanc, le sel. 2. Sous forme de vapeur d eau. Documents 3p85 : Les marais salants 1. Les conditions climatiques de ces régions favorisent l évaporation de l eau dans les tables salantes. 2. Dans les partènements, l eau est de plus en plus concentrée en sel, mais elle n est pas encore saturée. 3. Un tas de sel de vingt mètres de hauteur environ. Exercices * : 11p87 Expliquer des observations (traces sur une serviette de bain) 1. De sel. 2. Le sel était dissous dans l eau. 3. Lors de la douche, l eau salée a été éliminée. Exercices ** : 15p88 Plus ou moins salée (proposer une expérience salinité d une solution saturée) Yasmina a raison, car le bécher A contient une solution saturée en sel. La filtration permettra de retenir le sel non dissous et la solution passera à travers le papier filtre. Pour vérifier que Yasmina a raison, il suffi t d ajouter du sel dans l erlenmeyer. Le sel ne se dissout pas. 18p88 Le marais salant (expérience maison) 1. a. Il s agit de fabriquer trois solutions de concentrations différentes. En admettant qu une cuillerée contient environ 5 g de sel, on préparera ainsi une solution à 30 g/l, une autre à 60 g/l et la dernière à 90 g/l. b. Des cuvettes identiques sont souhaitables si l on veut bloquer le paramètre «surface d exposition de l eau à l air». 2. a. Le sel de la solution la plus concentrée commence à se déposer le premier.

7 b. L expérience montre qu au cours de l évaporation de l eau, la solution se concentre de plus en plus et le sel précipite à la saturation. Investigations : 19 p89 On a vidé la salière Introduction du mélange dans l eau Agitation pour dissoudre le sel Filtration pour éliminer le sable Chauffage du filtrat pour vaporiser l eau et récupérer le sel. V. Bilan Définitions : Transparent : qui laisse passer la lumière et paraitre avec netteté les objets qui se trouvent derrière. Limpide : dont rien ne trouble la transparence. Trouble : qui n est pas limpide, qui contient des particules en suspension.