Du CIDRE au CA Du CIDRE au CALVADOS

Chapitre 14
ALCANES et ALCOOLS
TP12 :
Du CIDRE au CALVADOS
 Compétence attendue :
14. 6
Réaliser une distillation fractionnée
- Le calvados est un spiritueux « simple » ou « eau de vie »,c’
est
-à-dire une boisson à fort taux d’
al
cool
contenant essent
i
el
l
ementdel
’
eauetdel
’
ét
hanolet obtenue par distillation du cidre lui-même
même obtenu à partir
de la fermentation du jus de pomme.
- Le pourcent
agevol
umi
qued’
al
cool( oudegréd’
al
cool) dans un calvados du commerce est compris entre 40
et 42
2%.Lecal
vadost
radi
t
i
onnelfabri
quépardesboui
l
l
eursdecrucont
i
entunpourcent
aged’
al
coolpl
usél
evé
et ne peut, de ce fait, être commercialisé.
- 18 kg de pommes à cidre donnent environ 13 L de cidre à environ 5% soit
Composi
t
i
ond’
unci
dr
ebr
ut:
à peu prés 1L de calvados à 70%.
%. Le calvados doit alors vieillir au moins 2 ans Eau, éthanol à 4,5% vol, moût de
pommes, dioxyde de carbone,
avant que le pourcentage en alcool ne descende à 40%.
glucides, antioxygène et colorants.
I- DONNÉES PHYSIQUES
Ons
upposeraquel
eci
dreestcomposéd’
eauetd’
ét
hanol
,dontonrappel
l
el
escaract
ér
i
st
i
ques :
EAU
Masse volumique
(g/mL)
1,00
ÉTHANOL
0,789
Température
d’
ébul
l
i
t
i
on(
°C)
100
Sécurité
79
II- MONTAGES de DISTILLATION
Les deux montages utilisés diffèrent uniquement par le type de colonne à distiller utilisé.
Leur comparaison va permettre de déterminer lequel est le plus efficace pour obtenir du calvados.
Colonne de
Vigreux
Tête de
colonne
III- MANIPULATION
 Introduire 70 mL de cidre et quelques grains de pierre ponce dans le ballon
 Mettre à chauffer en tournant le bouton du thermostat
t
aux ¾
 Durant la distillation :
- Surveiller la température des vapeurs qui montent dans la colonne : La température va
augmenter rapidement puis atteindre une valeur quasi constante (palier) à noter : 
….
palier =
Dès que la température augmente de nouveau,
nouveau retirer et boucher l
’
erlenmeyer contenant le
distillat et le remplacer par un bécher (posé sur la table).
- Arrêter
rrêter le chauffage et descendre le support élévateur pour dégager le ballon de la colonne
 Choisir l
’
épr
ouv
et
t
egr
aduéeadaptée au volume du distillat puis la peser à vide : m1 =0 (tarage)
 Pes
erl
’
épr
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et
t
er
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i
edudi
s
t
i
l
l
atetmesurer le volume du distillat : m2 = 3,7g; V= 4,2 mL
Chapitre 14
ALCANES et ALCOOLS
IV- QUESTIONS
1) Étude du montage de distillation (8)
1.1)
1.2)
1.3)
1.4)
1.5)
Compléter les légendes du schéma du montage donné en annexe. Dans quelle partie du
montage la température est-elle la plus élevée ? Dans le ballon La plus faible ? Dans le
haut de la colonne au niveau du thermomètre
(2)
D’
apr
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est
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endon à recueillir en haut de colonne ? L’
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l
l
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rd’
abor
d
en haut de la colonne. (1,5)
Quel est le rôle du réfrigérant ? Ler
éfr
i
gér
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el
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gout
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l
i
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’
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ballon : Comment expliquer cette fonction de la pierre ponce ? La porosité de la pierre
poncees
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t
i
on(1,5)
Pourquoi remplacer l
’
erlenmeyer lorsque la température des vapeurs augmente à nouveau ?
Lor
s
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ét
hanoldansl
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ange
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es
tl
’
eauqui se condense. (1,5)
2) Analyse du distillat
(8)
Le graphique donné en annexe permetd’
éval
uerle pourcentage volumique en alcool du distillat.
2.1) À partir des mesures m1, m2, V, déterminer la masse volumique 
du distillat. Utiliser
cette valeur de pour lire sur le graphique le pourcentage en alcool p(%) du distillat.
La masse du distillat
est m = m2 –m1 ≈ 3,
7gdonc

m/V = 3,7/4,2 = 0,88 g/mL
Sur le graphique on dét
er
mi
nel
epoi
ntdel
acour
bed’
or
donnée
0,88 g/mL et on lit
l
’abscisse du point, le pourcentage en alcool, p= 66% ( pourcentage en alcool <100%
cardel
’
eaus
’
évapore avecl
’
ét
hanol
) (2)
2.2) Encompar
antl
er
és
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esgr
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él
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agel
e
plus efficace pour obtenir du calvados ( Justifier )
Lemont
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d’
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coolpl
usgr
and,soit normalement celui équipé de la colonne de Vigreux (0,5)
2.3) Queles
tl
’
av
ant
aget
echni
quedel
acol
onnedeVi
gr
euxpar rapport à la simple tête de
distillation ? (utilité des pointes)
Les pointes de la colonne de vigreux favorisent la condensation des vapeurs les moins
volatiles (Tébul > 79 °C) qui retombent dans le ballon :Seul
esl
esv
apeur
sd’
ét
hanol
,
les plus volatiles, (Tébul = 79° C parviennent en haut de la colonne et se condensent
dans le réfrigérant. (1,5)
2.4) À partir du pourcentage en alcool p(%), du volume V du distillat et de la masse volumique 
’
del
’
al
cool
,dét
er
mi
nerle volume V’d’
alcool et sa masse m’dans le distillat.
p = 100 V’
/V;V’= (
p/100)V = (
66/100)x 4,2 ≈ 2,8 mL ; (2)
m’
= ’
V’= 0,789 x 2,8 = 2,2 g
2.5) Calculer la concentration massique Cm (
eng/L)d’
al
cooldansl
edi
s
t
i
l
l
atpui
sl
a
concent
r
at
i
onmol
ai
r
ed’
al
cool[C2H60] (en mol/L) ; comparer cette valeur à celle obtenue
avec le montage non utilisé.
Cm = m’
/V = 2,
2 /4,
2 x 10-3 = 524 g/L ; C = Cm/M = 524/46 = 11,4 mol.L-1
avec M = 2MC + 6MH + MO = 2 x 12 + 6 x 1,0 + 16,0 = 46 g.mol-1 (2)
Données :
élément
Masse molaire (g.mol-1)
H
1,0
C
12,0
O
16,0
Chapitre 14
ALCANES et ALCOOLS
V- La DISTILLATION FRACTIONNÉE du PÉTROLE (4)
« La pétrochimie est la chimie des dérivés du pétrole. Elle transforme les
pét
rol
esbrut
s(
mél
angescompl
exesd’
hydrocarbures)enprodui
t
sadaptésà
la demandedesconsommat
eurs.L’
ensembl
edecestransformations constitue
le raffinage du pétrole.
La première opération de raffinage consiste à séparer ces hydrocarbures par
distillation fractionnée dans une tour de distillation : les composés les plus
volatils sont ainsi recueillis en haut de la colonne. (schéma ci-contre) »
 À partir du document et en utilisant les données et les réponses de
l
’
exer
ci
ce20page249,expl
i
querle fonct
i
onnementd’
unet
ourde
distillation atmosphérique. (4)
ANNEXE
thermomètre
thermomètre
ètre
Colonne de
Vigreux
réfrigérant droit
sortie
d’
eau ent
r
ée
bal
l
on d’
eau
Tête de
colonne
réfrigérant droit
erlenmeyer
contenant
le distillat ballon
sortie
d’
’
eau ent
r
ée
d’
eau
chauffe
ballon
chauffe
ballon
erlenmeyer
contenant
l
edi
st
i
l
l
at
masse volumique (en g/mL)
du mélange eau-éthanol
0,88
66
pour
cent
aged’
ét
hanol
env
ol
ume: p(%) = 100
Véthanol
Vmélange