C)L’identification de l’éthanol pur.

•Comment identifier l’éthanol ?

On peut identifier l’éthanol grâce à une réaction d’oxydoréduction mettant en jeu les couples Acide éthanoïque C2H4O2 (aq) /éthanol C2H6O(aq) Bichromate de potassium K2Cr2O72-(aq)/Ion chrome III Cr3+(aq) Le bichromate de potassium est de couleur orange et les ions chrome III sont de couleur verte. On va introduire le distillat dans un solution de bichromate de potassium acidifier avec de l’acide a 5molL-1. La solution doit virer au vert en présence d’éthanol. Cette identification reprend le principe de l’alcootest.



L’équation de l’identification:
Les demi-équations d’oxydoréduction:
Cr2O72-(aq) + 14H+(aq) + 6e- = 2Cr3+(aq) + 7H2O(l) x2
C2H6O(aq) + H2O(l) = C2H4O2 (aq) + 4H+(aq) +4e- x 3

Equation final:

2CR2O72-(aq)+C2H6O(aq)+16H+(aq)?4Cr3+(aq)+3C2H4O2(aq)+11H2O(l)
Protocole expérimental

Matériel
Une balance
Une capsule
Une éprouvette graduée de 10mL
Une éprouvette graduée de 50mL
Un bécher de 100mL
Un tube à essai


Manipulation:

Prélever dans la capsule 5g de bichromate de potassium. Verser dans l’éprouvette graduée 50mL, 25mL d’eau distillée. Introduire le bichromate de potassium dans le bécher de 100mL, rincer la capsule puis ajouter dans le bécher le contenu de l’éprouvette graduée, puis homogénéiser le mélange avec un agitateur. Prélever dans l’éprouvette graduée de 10 mL 5mL d’acide concentré à 5mol L-1, les verser dans le bécher et agiter avec l’agitateur. On obtient une solution orange. Verser quelques millilitres de cette solution dans le tube à essai, puis y introduire le distillat.


Observation:

Lors de l’ajout de distillat la solution orange de Bichromate de potassium devient verte.
Conclusion :
La fermentation et l’hydrodistillation ont réussi, on a donc produit de l’éthanol.

D) Calcule du rendement de la fabrication de l’éthanol.

Les rendements d’hydrodistilation alcoolique ne dépassent jamais 75%. L’éthanol est l’un des alcools qui a l’un des plus faible rendement, il est généralement compris entre 10% et 20%.



Calcul de la quantité de matière de saccharose initiale:

nC12H22O11=mC12H22O11/MC12H22O11
nC12H22O11=25,0.10-3/342
nC12H22O11=7,00.10-4
Calcul de la quantité de matière d’eau initiale

nH2O=(µH2OxVH2O)/MH2O
nH2O=(1x250) /18
nH2O=13,8mol
Bilan de matière de la fermentation
Tableau d’avancement de la fermentation.

Tableau d'avancement (chimie pour l'éhtanol)
Equation du système C12H22O11(S) +H2O(l)==> 4C2H6O(l) +4CO2(g)
Etat initiale (en mol) 7,00.10-4 13,8 0 0
Transformation (en mol) 7,00.10-4-X 13,8-X 4X 4X
Etat finale (en mol) 7,00.10-4-Xmax 13,8-Xmax 4Xmax 4Xmax



On sait que l’ eau est en excès, donc le saccharose est réactif limitant. Donc Xmax =7,00.10-4 Calcul des quantités de matière à l’état final.

nH2O = 13,8-Xmax et nC12H22O11=0 car le saccharose est le réactif limitant.
nH2O = 13,8-7,00.10-4
n H2O= 13,8 mol


nC2H6O= 4Xmax et nCO2 =4Xmax
nC2H6O = 4x7,00.10-4 nCO2 = 4x7,00.10-4
nC2H6O = 2,80.10-3 mol nCO2= 2,8.10-3 mol


Calcul du volume d’éthanol théorique.

nC2H6O=(µC2H6OxVC2H6O)/MC2H6O
VC2H6O=(nC2H6OxMC2H6O)/µC2H6O
VC2H6O=(2,80.10-3x46,0)/(0,792)
VC2H6O=16,2ml

le rendement d’un hydrodistillation est égal au quotient entre la quantité de matière réelle et la quantité de matière théorique ou encore entre le volume réel et le volume théorique ou entre la masse réelle et la masse théorique. Il est compris entre 0 et1, il n’a pas d’unité mais s’exprime généralement en pourcentage.



Donc ? = n réel/n théorique = V réel / V théorique = m réel /m théorique (Nous utilisons les volumes) ? = 3,2/16,2 ? = 0,19 soit 19%.

C’est un bon rendement pour l’éthanol.

Conclusion :

L’hydrodistillation permet de séparer l’eau et l’éthanol mais elle génère des pertes importantes d’éthanol.

Conclusion sur la fabrication de l’éthanol:

L’éthanol est assez facile à produire malgré sont faible rendement. Il se fabrique à partir de végétaux en deux grandes étapes, la fermentation et l’hydrodistillaton. Il a un prix très intéressant, 0,80€ le litre.



Introduction sur l'éthanol