L`atome
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Pour commencer l’année de Première S dans de bonnes conditions … Devoir à rapporter le jour de la rentrée Un test de rentrée aura lieu la première semaine, pour toutes les 1ère S. Ce devoir comptera dans le test. 1 L’atome Exercice 1. On considère un atome de brome (symbole Br) comportant 35 protons et 44 neutrons. 1. Quel est son numéro atomique ? 2. Combien d’électrons forment le cortège électronique ? 3. Calculer la masse d’un atome de brome 4. Quelle est la charge totale Q du noyau de cet atome ? 5. Représenter cet atome sous la forme Données: mn = mp = 1,67.10-27 kg : me = 9,1.10-31 kg charge élémentaire : e = 1,6.10-19 C Règles du duet et de l’octet. Exercice 2. Donner la structure électronique des atomes ou ions suivants : 2+ 4Be ; 14Si ; 17Cl ; 16S ; 11Na . Exercice 3. Un atome de magnésium Mg est caractérisé par Z=12 et A=24. L’ion magnésium est formé par un atome de magnésium qui a perdu 2 électrons. a) Donner la formule chimique de cet ion. b) Déterminer le nombre total d’électrons que possède cet ion. c) Déterminer sa structure électronique. d) Indiquer le nombre d’électrons présents dans sa couche externe. Les molécules. Exercice 4. La molécule d’ammoniac a pour formule brute NH 3. (N : atome d’azote Z=7 ; H atome d’hydrogène Z=1). 1. Pour chaque atome ( N ; H) a. Déterminer sa structure électronique. ; b. Préciser combien il manque d’électrons pour obtenir une structure en duet ou en octet c. Combien de liaisons covalentes doit-il établir pour obtenir cette structure ? 2. Déterminer le nombre total d’électrons externes de la molécule ; en déduire le nombre de doublets (liants ou non) de la molécule. 3. Etablir la représentation de Lewis de cette molécule. Exercice 5. La molécule de dichlore a pour formule brute Cl2. (Cl atome de chlore Z=17). Pour chaque atome (Cl) 1. Déterminer sa structure électronique. 2. Combien d’électrons manque-t-il à l’atome pour obtenir une structure en duet ou en octet ? Combien de liaisons covalentes doit-il établir pour obtenir cette structure ? 3. Déterminer le nombre total d’électrons externes de la molécule ; en déduire le nombre de doublets (liants ou non) de la molécule. 4. Etablir la représentation de Lewis de cette molécule. 2 Quantité de matière. Dans les exercices qui suivent, on utilisera les masses molaires atomiques suivantes: M(Al)=27,0g.mol-1 M(H)=1,0g.mol-1 M(C)=12,0g.mol-1 M(Fe)=55,8g.mol-1 M(S)=32,1g.mol-1 M(Na)=23g.mol-1 M(Cl)=35,5g.mol-1 M(Ti)=47,9g.mol-1 M(O)=16,0g.mol-1 M(Mg)=24,3g.mol-1 Volume molaire, dans les conditions normales : Vm = 22,4 L.mol-1 Exercice 6. 1. Quelle est la masse de 1,25 mol d'aluminium? 2. Quelle est la quantité de matière (n) contenue dans 100g d’aluminium ? 3. Quelle est la masse d'un atome d'aluminium? Exercice 7. 1. Quelle est la masse molaire de l'eau? 2. Quelle est la quantité de matière contenue dans 3,60g d'eau? 3. Quelle est la quantité de matière contenue dans 1,00kg d'eau? Exercice 8. 1. Quel est le volume occupé par 0,80 mol de dioxygène dans les conditions normales de température et de pression? 2. Quelle est la quantité de matière contenue dans 15,0L de dioxygène? Exercice 9. L'éthanol pur est un liquide de masse volumique =0,79g.cm-3 et de formule C2H5OH. 1. Quel est le volume occupé par 1,20 mol d'éthanol pur? 2. Quelle quantité de matière y a-t-il dans 6,0cm3 de ce liquide? Solutions – concentrations. Exercice 10 : Dans 500 mL de sirop de menthe, il y a 0,6 kg de saccharose (C12H22O11) dissout. 1) Calculer la quantité de matière n de saccharose utilisée. 2) Calculer la concentration molaire en sucre de ce sirop. 3) On verse dans un verre 10 mL de ce sirop et on complète le verre avec de l’eau de façon à obtenir 200 mL de boisson. a) En chimie, comment s’appelle cette opération ? b) Quelle est la concentration molaire de la boisson ainsi préparée ? 3 Exercice 11 : La vitamine C, ou acide ascorbique C6H8O6, est souvent prescrite en cas de grippe ou en période de convalescence. Elle peut se présenter en sachets contenant entre autres, une masse m1=1,00g de vitamine C et une masse m2=6,05g de saccharose de formule C 12H22O11. 1. Déterminer les quantités de matière de vitamine C et de saccharose contenues dans un sachet. 2. On dissout le contenu d'un de ces sachets dans un verre d'eau. Sachant que le volume de la solution obtenue est V=125mL, déterminer les concentrations molaires de ces solutés dans la solution. Réaction chimique Exercice 12. Le soufre réagit à chaud avec le zinc pour former du sulfure de zinc ZnS . Le mélange initial contient 3,27 g de zinc et 2,89 g de soufre . Ecrire l’équation de la réaction . Quelle masse de sulfure de zinc a-t-on obtenue ? Quelle est la masse finale du réactif en excès ? M(Zn) = 65,4 g.mol-1 M(S) = 32,1 g.mol-1 Exercice 13. Les ions chlorures réagissent avec les ions plomb selon l'équation suivante: Pb2+ + 2 ClPbCl2 On fait réagir 30,0.10-3 mol d'ions Pb2+ avec 40.10-3 mol d'ions Cl-. 1. Dresser le tableau d'avancement de la réaction. 2. Quel est le réactif limitant ? 3. Déduire du tableau la quantité de matière d'ions Cl - restants dans l'état final . 4. Déduire du tableau la quantité de matière de chlorure de plomb obtenu.. 5. Déterminer la masse de chlorure de plomb obtenu M(Pb)=207,2 g.mol-1 M(Cl) = 35,5 g.mol-1; 4 Jouer avec les chiffres Exercice 1 Retrouver la puissance de dix correspondant aux nombres suivants : Dix mille un dix Un milliard un millionième milliardième Cent mille milliards Exercice 2 En utilisant la notation scientifique, exprimer en mètre les longueurs suivantes : 1,4 millions de 0,18 hm 110 pm 47,53 mm 45,5 nm 3500 km 228 234 km km 0,4 m Exercice 3 Avec la calculatrice, faire les calculs suivants, présenter le résultat sous la forme de notation scientifique en gardant le bon nombre de chiffres significatifs. 4,2.103 x5,0009.107 9,60.104 0,009.109 4,52.104 x18,4.103 9.105 Savoir calculer Exercice 4. Une année de lumière est la distance parcourue par la lumière en une année. Sa valeur est 9,5×10 12 km. 1. Donner le calcul permettant de trouver cette valeur. Données : vitesse de la lumière dans le vide : v=3,0×108 m.s-1. 1 année = 365,25 jours. 2. Calculer la distance de notre étoile à proxima du Centaure, étoile située à 4,2 année de lumière du Soleil. Exercice 5. On schématise la réfraction d’un rayon monochromatique passant de l’air dans l’eau. 1. Reproduire ce schéma en indiquant le point d’incidence I, en dessinant la normale (la perpendiculaire) à la surface de séparation des deux milieux et en indiquant les angles d’incidence i1 et de réfraction i2. air eau 2. On rappelle la loi de Descartes : n1.sin i1 = n2. sin i2 . Calculer l’angle d’incidence i1 si l’angle de réfraction i2 vaut 25° ( l’indice de l’eau est n = 1,33). 5 Savoir exploiter un schéma Exercice 6. Un élève colle sur la vitre de la salle de classe une bande horizontale de hauteur h = 10,0 cm. La bande cache l’immeuble qui se trouve en face du sien, s’il se place à une distance d= 50,0 cm de la bande. Il sort de la salle et compte 200 pas pour mesurer la distance D entre les deux immeubles. Il mesure ensuite la longueur d’un pas : 75,0 cm. Bande de papier h œil d H immeuble D 1. D’après le théorème de Thalès quelle relation relie h, H, d et D. 2. Calcule la hauteur H de l’immeuble. L’exprimer avec un nombre correct de chiffres significatifs. Savoir tracer un graphique et l’exploiter Exercice 7Au cours d’une chute libre on étudie la vitesse de chute v en fonction de la durée de chute t . T(en s) 0.206 0.253 0.290 0.325 0.354 0.383 0.408 0.443 V (en 1.95 2.42 2.79 3.14 3.39 3.67 3.94 4.19 m/s) Tracer le graphe v = f(t). Que peut-on dire de ces deux grandeurs ? Calculer le coefficient directeur de la droite. Préciser son unité. Exprimer v en fonction de t. Exploiter des connaissances sur les Forces et le principe d’inertie. Exercice 8. Compléter les phrases suivantes. force, repos, déformer, rectiligne uniforme, mouvement, compensent, trajectoire, référentiel. Le mouvement d’un corps dépend du __(1)__choisi. Tout corps persévère en son état de __(2)__ ou de mouvement __(3)__ si les forces qui s’exercent sur lui se ___(4)___. Une ___(5)___ qui s’exerce sur un corps peut mettre ce corps en ___(6)___, modifier sa ___(7)___ ou le __(8)___. 6 Exercice 9. Quelles sont les caractéristiques (direction, sens, point d’application et valeur) du poids d’une balle de masse m = 500 g dans le référentiel terrestre. Représenter sur un schéma le poids de cette balle en utilisant comme échelle 1 cm représentant 1 Newton. On donne g = 10 N.kg-1. Exercice 10. Le curling est un jeu écossais, datant du XVIème siècle, qui se joue sur une patinoire. Il s’agit d’atteindre une cible circulaire peinte sur la glace avec un palet de pierre que l’on fait glisser. La glace est balayée devant le palet pour en faciliter le glissement en tentant d’éliminer les frottements. Deux situation sont envisagées. 1. Dans la situation 1, le joueur pousse le palet devant lui, suivant une trajectoire rectiligne. Le palet passe ainsi d’une vitesse nulle à une vitesse de lancement V. Dans un référentiel terrestre : a. le mouvement du palet est-il rectiligne uniforme ? b. le palet est-il soumis à des forces qui se compensent ? 2. Dans la situation 2, le joueur lâche le palet qui poursuit sa trajectoire sur la glace. Le mouvement du palet est alors rectiligne uniforme dans le même référentiel que précédemment. Dans ce référentiel : a. le palet est-il soumis à des forces qui se compensent ? b. dans le cas où les frottements sur la glace ne serait plus négligeables, que deviendrait le mouvement du palet ? Référentiel et vitesse. Exercice 11. Choisir les bonnes propositions. Une valise est fixée sur le porte-bagages d’une moto roulant à 120 km.h-1, en ligne droite sur une autoroute. 1. La valise est animée d’un mouvement rectiligne dans le référentiel de la moto / dans le référentiel terrestre. 2. La valise est immobile dans le référentiel de la moto / dans le référentiel terrestre. 3. La vitesse de la valise est de 120 km.h-1 dans le référentiel de la moto / dans le référentiel terrestre. Exercice 12. Convertir en m·s-1 ou en km·h-1 les vitesses suivantes : 1. vitesse limite de circulation automobile en ville 50,0 km·h -1. 2. vitesse moyenne du son dans l’air : 330,0 m·s-1. Exercice 13. La chronophotographie du mouvement de chute libre d’une balle de golf est représentée ci-contre. La durée séparant deux flashs successifs du stroboscope est de 48 ms. B1 est situé à l’origine, B2 est situé à 8 cm de B1, B3 est situé à 18,2 cm de B1, B4 est situé à 30,7 cm de B1, B5 est situé à 43,2 cm de B1, B6 est situé à 50 cm de B1, B7 est situé à 79,5 cm de B1 et B8 est situé à 100 cm de B1, 1. Caractériser la trajectoire de la balle. 2. Calcule la vitesse moyenne de la balle. 3. Calcule la vitesse instantanée au point B 2 et B7. Que peut-on déduire du mouvement de la balle de golf ? 7 Nom , prénom : ………………………. Annexe à rendre avec le devoir Ajuster les nombres stoechiométriques dans les équations ci-dessous a) NH3 + O2 NO + H2O b) CO + Fe3O4 CO2 + Fe c) Cu2S + Cu2O Cu + SO2 d) CH4 + H2O CO2 + H2 e) NaCl + H2SO4 HCl + Na2SO4 f) H2SO4 + H2O H3O+ + SO42- g) Fe + H3O+ Fe2+ H2 h) Cu2+ + OH- Cu(OH)2 i) Ag+ + PO43- Ag3PO4 j) NH3 + Mg Mg3N2 + H2 k) Fe + H2O Fe3O4 + H2 l) CH3Cl + Cl2 CH2Cl2 + HCl m) NH4NO3 NH4+ + NO3- + + H2O 8
