Exercices: Techniques de séparation des mélanges

Lorsqu'on prépare du café dans une cafetière à filtre, l'eau chaude traverse le café moulu et le papier retient le marc, comme le montre la figure.

Quelle technique de séparation a lieu à l'intérieur de la cafetière ?

Dans un atelier, de la limaille de fer a été mélangée à du sable. Quand on approche un aimant, la limaille se colle dessus et le sable non, comme le montre la figure.

Quelle technique de séparation est utilisée ? Pourquoi fonctionne-t-elle ?

Au laboratoire, vous voulez récupérer le sel dissous dans un verre d'eau salée. Vous chauffez la solution : l'eau s'évapore peu à peu et le sel reste au fond, comme le montre la figure.

Comment s'appelle cette technique ?

Après une friture, il reste dans une casserole de l'eau et de l'huile formant deux couches : l'huile au-dessus et l'eau au-dessous. Si vous laissez reposer la casserole et retirez avec précaution la couche du dessus, quelle technique de séparation utilisez-vous ?

Grand-mère a mélangé des pois chiches et des lentilles dans le même tiroir. Comme les pois chiches sont plus gros, elle utilise une passoire : les lentilles passent par les trous et les pois chiches restent dedans, comme le montre la figure.

Comment s'appelle cette technique ?

L'eau et l'alcool se mélangent parfaitement, mais l'alcool bout à une température plus basse que l'eau. Pour les séparer, on chauffe le mélange : l'alcool s'évapore en premier, puis cette vapeur est refroidie et recueillie à l'état liquide dans un autre récipient, comme le montre la figure.

De quelle technique s'agit-il ?

Compléter la phrase avec le nom de la technique adaptée : « Pour séparer un solide non dissous d'un liquide, on utilise la $\dots$ ; pour séparer deux liquides non miscibles, la $\dots$ ; et pour récupérer un solide dissous en laissant le liquide s'évaporer, la $\dots$ ».

Le filtre d'un aquarium fait passer l'eau à travers une éponge qui retient les particules de saleté, et l'eau revient propre dans l'aquarium. Quelle technique de séparation ce filtre utilise-t-il ?

Du sable et du sel ont été mélangés dans un même pot. Ordonner les étapes pour les séparer et récupérer les deux :

1. a) Chauffer l'eau jusqu'à ce qu'elle s'évapore et que le sel reste.
2. b) Ajouter de l'eau et remuer pour que le sel se dissolve (le sable, lui, ne se dissout pas).
3. c) Verser le mélange sur un papier filtre pour retenir le sable.

Nicolas essaie de séparer le sel de l'eau salée avec un filtre à café, mais le filtre ne retient rien. Expliquer pourquoi la filtration fonctionne avec le sable mais pas avec le sel dissous, et indiquer quelle technique Nicolas devrait utiliser pour récupérer le sel.

Après la cuisson d'un bouillon, la graisse reste à la surface et forme une couche jaunâtre. Les cuisiniers laissent reposer la marmite, puis retirent cette couche avec une louche. Quelle technique de séparation utilisent-ils ? Quelle propriété de la graisse permet que cela fonctionne ?

À la boulangerie du quartier, on tamise la farine avant de pétrir : la farine fine traverse le tamis et les grumeaux restent au-dessus. De quelle technique s'agit-il ? Sur quelle propriété des particules repose-t-elle ?

Dans un centre de recyclage, un tapis roulant transporte des morceaux de fer mélangés à du plastique et de l'aluminium, et un aimant géant se trouve au bout du tapis. Quel matériau l'aimant sépare-t-il du reste ? Pourquoi l'aluminium n'est-il pas attiré par l'aimant ?

L'évaporation et la distillation commencent de la même façon : on chauffe le mélange pour que le liquide se transforme en vapeur. En quoi diffèrent-elles ensuite ? Réfléchir à ce que l'on récupère dans chaque cas : le solide dissous ou le liquide ?

Dans les marais salants, l'eau de mer est laissée dans des bassins peu profonds, au soleil et au vent, pendant des semaines, jusqu'à ce qu'une couche de sel apparaisse au fond, comme le montre la figure.

Quelle technique de séparation a lieu dans les marais salants ? Qu'obtient-on et qu'est devenue l'eau ?

Vous avez recueilli de l'eau de pluie dans un bidon et vous voulez la nettoyer avec un filtre maison fait de couches : gravier grossier, sable fin et coton, comme le montre la figure.

1. a) Quelle technique de séparation ce dispositif imite-t-il ?
2. b) Justifier l'intérêt de placer le gravier le plus grossier dans la couche du haut et le sable fin en dessous.

Au laboratoire, vous disposez d'un mélange de sable, de limaille de fer et de sel, et vous devez récupérer séparément les trois constituants. Concevoir la procédure complète : indiquer chaque étape, la technique utilisée et la propriété des matériaux sur laquelle elle repose.

Une bouteille contient un mélange homogène d'eau et d'alcool.

1. a) Expliquer pourquoi ni la filtration ni la décantation ne permettent de les séparer.
2. b) Sur quelle propriété différente de l'eau et de l'alcool la distillation repose-t-elle pour y parvenir ?

Du sel est tombé dans le pot de riz. Vous envisagez deux façons de réparer cela : les séparer à sec avec une passoire fine, ou tout verser dans l'eau pour dissoudre le sel.

1. a) Décrire chaque procédé et nommer la ou les techniques utilisées.
2. b) Lequel choisiriez-vous ? Justifier votre choix en réfléchissant à ce qui arriverait au riz avec chaque méthode.

Un groupe de randonneurs veut boire l'eau d'une rivière trouble.

1. a) Ordonner ce qu'ils devraient faire : filtrer l'eau avec un tissu, la laisser reposer un bon moment, la faire bouillir.
2. b) Expliquer ce qu'élimine chaque étape.
3. c) Pourquoi faut-il faire bouillir l'eau même si elle semble propre après filtration ?

Vous mélangez dans un verre de l'eau, de l'huile et du sable, vous agitez fortement, puis vous laissez reposer.

1. a) Prévoir ce que vous observerez au bout d'un moment : combien de couches se forment et que contient chacune ?
2. b) Concevoir comment séparer les trois constituants en utilisant d'abord la décantation, puis la filtration.

Imaginons que l'on distille de l'eau de mer au laboratoire.

1. a) Quelle substance recueille-t-on à la fin, après refroidissement de la vapeur ? Que reste-t-il dans le récipient chauffé ?
2. b) Avec cette méthode, on pourrait obtenir de l'eau potable à partir de l'eau de mer. Pourquoi, à votre avis, ne le fait-on pas ainsi à grande échelle partout ? Penser à l'énergie nécessaire.

Trois camarades ont mal choisi la technique. Trouver l'erreur de chacun et la corriger :

1. a) Léa veut séparer l'eau et l'huile en approchant un aimant.
2. b) Mathis filtre de l'eau salée pour garder le sel dans le filtre.
3. c) Sophie essaie de séparer du sable et du sucre en les tamisant, alors que les deux types de grains ont la même taille.

Sur une île déserte, vous n'avez que de l'eau de mer, un récipient large, un film plastique transparent, un petit verre et du soleil à volonté. Vous montez le dispositif de la figure : vous laissez le récipient d'eau de mer au soleil, vous placez le petit verre au centre (sans qu'il y entre d'eau de mer) et vous couvrez le tout avec le film plastique, avec un petit poids juste au-dessus du verre. Au bout de quelques heures, le verre contient de l'eau propre.

1. a) Quels deux processus (changements d'état) ont lieu dans ce dispositif ? Quelle technique de laboratoire imite-t-il dans son ensemble ?
2. b) Pourquoi le sel n'arrive-t-il jamais dans le petit verre ?
3. c) Quel phénomène naturel fait quelque chose de très semblable avec l'eau de mer ?