Chapitre 10 : Dissolution de composés solides ou moléculaires TP : Dissolution et Extraction L/L ; interprétations à l aide de la notion de polarité Vous disposez des espèces chimiques suivantes : PARTIE 1 : Solubilité / Miscibilité MANIPULATIONS SOLVANTS o eau o cyclohexane o acétone o éthanol o heptane SOLUTES SOLIDES o saccharose o chlorure de sodium o sulfate de fer (III) hexahydraté o diiode Réalisez, dans un tube à essais, les mélanges ci-dessous, observez la solubilité / miscibilité et conclure. Vous consignerez vos expériences, observations et conclusion dans le tableau fourni. Tube 1 Tube 2 Tube 3 Tube 4 1 pointe de spatule de soluté polaire ou ionique polaire ou ionique apolaire apolaire + 2 ml de solvant polaire apolaire polaire apolaire Tube 5 Tube 6 Tube 7 2 ml de solvant 1 polaire apolaire apolaire + 2 ml de solvant 2 polaire apolaire polaire PARTIE 2 : Dissolution d espèces chimiques ioniques et moléculaires MANIPULATIONS I. Dissolution d un solide moléculaire : le saccharose o Préparer une solution aqueuse de saccharose par dissolution d une masse, m(c 12 H 22 O 11 ) = 5,00 g, de saccharose dans une fiole de volume, V(solution) = 100,0 ml. II. Dissolution d un solide ionique : le chlorure de fer (III) hexahydraté o Préparer une solution aqueuse de chlorure de fer (III) hexahydraté par une dissolution d une masse, m(fecl 3, 6H 2 O) = 1,10 g dans une fiole de volume, V(solution) = 100,0 ml. Page 1 sur 6
PARTIE 3 : Extraction Liquide/Liquide MANIPULATIONS o Extraire avec 2 fois 10 ml de cyclohexane, un volume de 15 ml de «mélange vert à traiter». Rappel : ce «mélange vert» est une solution aqueuse résultant d un mélange d une solution aqueuse bleue de sulfate de cuivre (II) et d une solution aqueuse de diiode. Page 2 sur 6
COMPTE-RENDU à faire avant la séance pratique PARTIE 1 : Solubilité / Miscibilité L objectif de cette partie est de comprendre quelles sont les conditions de polarité sur les espèces chimiques permettant leur miscibilité / solubilité. 1. Déterminer le type (covalente polaire ou apolaire ; ionique) des liaisons suivantes et les représenter : C H ; C O ; O H ; I I ; Fe Cl ; Na Cl. 2. En déduire le caractère polaire, apolaire ou ionique des espèces chimiques du document 1. Vous l indiquerez dans les cases grisées du document 1, vous représenterez également le moment dipolaire global lorsque cela est nécessaire (et possible facilement). 3. Compléter les tableaux du document 2 avec vos observations et conclusions. 4. Effectuer une conclusion générale répondant à l objectif fixé pour cette partie. PARTIE 2 : Dissolution d espèces chimiques ioniques et moléculaires 1. Justifier que la réalisation de ses SOLUTIONS est possible par des arguments de polarité des espèces chimiques. 2. Dissolution du saccharose : 2.1. Ecrire l équation de dissolution du saccharose dans l eau. 2.2. Réaliser un schéma (type Fiche cours version prof) de cette dissolution. 2.3. Exprimer et calculer la concentration molaire en saccharose de la solution ainsi réalisée. 3. Dissolution du chlorure de fer (III) : 3.1. Ecrire l équation de dissolution du chlorure de fer (III) dans l eau. 3.2. Réaliser un schéma (type Fiche cours version prof) de cette dissolution. 3.3. Que signifie le terme «hexahydraté» dans la formule «chlorure de fer (III) hexahydraté»? 3.4. Calculer la masse molaire du chlorure de fer (III) hexahydraté. Vérifier son accord avec la valeur donnée dans le document 3. 3.5. Exprimer et calculer la concentration molaire apportée en chlorure de fer. 3.6. Exprimer et calculer les concentrations molaires effectives dans la solution en ions Fe 3+ (aq) et en ions Cl (aq). 3.7. Exprimer et calculer la masse de chlorure de fer (III) hexahydraté qu il aurait fallu prélever pour obtenir une solution avec une concentration molaire effective en ions Cl (aq) de 0,040 mol. L 1. PARTIE 3 : Extraction Liquide/Liquide Vous disposez d un «mélange vert à traiter» qui est une solution aqueuse résultant d un mélange d une solution aqueuse bleue de sulfate de cuivre (II) et d une solution aqueuse de diiode. Le diiode est un composé halogéné qui doit être stocké et traité dans des conditions particulières. Pour cela, on vous demande de l extraire du «mélange vert» grâce au solvant d extraction : cyclohexane. 1. Rappeler les critères de choix d un solvant d extraction. 2. A l aide du document 5, indiquer si le cyclohexane est un bon solvant pour cette extraction. 3. Indiquer le type de polarité du sulfate de cuivre (II), voir données du document 4. 4. Donner son équation de dissolution dans l eau. 5. Justifier, avec des arguments de polarité : 5.1. Pour le sulfate de cuivre (II) : sa solubilité dans l eau, son insolubilité dans le cyclohexane. 5.2. Pour le diiode : sa quasi insolubilité dans l eau, sa solubilité dans le cyclohexane. 5.3. Ces arguments permettent-ils de confirmer que le cyclohexane est un bon solvant d extraction pour le diiode initialement en solution dans de l eau. 6. Document 6. Justifier de la position relative des phases. Compléter les schémas du pour expliquer ce qui se passe «microscopiquement» lors de l extraction. Page 3 sur 6
DOCUMENTS A ANALYSER et A UTILISER Document 1 : Représentation de l ensemble des espèces chimiques proposées dans le TP heptane éthanol eau cyclohexane acétone diiode saccharose sulfate de fer (III) chlorure de sodium Document 2 : Tableaux de résultats de la partie I. Tube 1 Tube 2 Tube 3 Tube 4 1 pointe de spatule de soluté polaire ou ionique polaire ou ionique apolaire apolaire + + + + + 2 ml de solvant polaire apolaire polaire apolaire Observation Conclusion Page 4 sur 6
Tube 5 Tube 6 Tube 7 2 ml de solvant 1 polaire apolaire apolaire + + + + 2 ml de solvant 2 polaire apolaire polaire Observation Conclusion Document 3 : Fiche sur le chlorure de fer (III) hexahydraté Document 4 : Fiche sur le sulfate de cuivre (II) Page 5 sur 6
Document 5 : Tableaux de solubilité / miscibilité et de densité Solubilité / Miscibilité sulfate de cuivre (II) diiode eau cyclohexane dans l eau très grande très faible nulle dans le cyclohexane nulle grande nulle mélange vert eau cyclohexane densité 1,02 1,00 0,79 Document 6 : Schémas ampoule à décanter pour les 2 extractions consécutives Pour l extraction 1 : AVANT EXTRACTION 1 APRES EXTRACTION 1.... Pour l extraction 2 : AVANT EXTRACTION 1 APRES EXTRACTION 1.... Page 6 sur 6