Extraction d’une espèce chimique dans un mélange - Partie A (sujet)

À la fin d’une séance de travaux pratiques, une technicienne de laboratoire récupère une solution aqueuse notée \(\mathrm{S}\), issue du mélange d’une solution de diiode et d’une solution de sulfate de cuivre. Étant donné que ces deux espèces chimiques ne sont pas recyclés avec le même procédé, elles doivent être séparées avant l’envoi de la solution au centre de traitement des déchets.

Problématique : comment aider la technicienne à séparer la solution initiale en deux solutions distinctes, chacune contenant un seul soluté en solution : l’une composée principalement de sulfate de cuivre dissous, l’autre contenant essentiellement du diiode dissous ?

Partie A. Résolution de la problématique par l’expérience.

Matériel

• Tubes à essais
• Ampoule à décanter
• Solution aqueuse \(\mathrm{S}\)
  
• Diiode solide
• Sulfate de cuivre solide
• Cyclohexane (solvant)
• Dichlorométhane (solvant)
• Eau distillée (solvant) 
• Éthanol (solvant) ;
• Solution aqueuse de diiode
• Solution aqueuse de sulfate de cuivre

Pour accompagner la technicienne dans sa démarche, vous devrez :

• répondre aux questions préliminaires ci-dessous, conçues pour vous guider dans l’élaboration de la suite du travail ;
  
• proposer une démarche expérimentale argumentée visant à identifier un solvant extracteur adapté à la séparation du diiode et du sulfate de cuivre. Cette démarche devra être accompagnée de schémas ou de photos légendées illustrant les différentes étapes ou expériences envisagées ;
  
• réaliser un compte rendu structuré, incluant : vos résultats présentés de manière claire, notamment sous forme de tableaux ; des explications et photos légendées ; la justification du choix du solvant extracteur retenu.

Questions

1. Rappeler les trois critères à prendre en compte lorsque l’on choisit un solvant pour réaliser une extraction liquide-liquide.

2. Décrire ce que l’on observe lorsque deux liquides sont miscibles, puis lorsqu’ils ne le sont pas.

3.a. Rappeler ce que l’on appelle la solubilité.

3.b. Comment peut-on vérifier expérimentalement qu’un soluté solide est soluble dans un solvant ?

4. Expliquer comment comparer la solubilité d’un solide dans différents solvants.

5. Identifier le solvant dans lequel se trouvent le diiode et le sulfate de cuivre dans la solution de la technicienne.