UF CHIMIE examen n°1 - moodle@insa

Nom : ………..…………….……Prénom :…….………………….Groupe :
INSA TOULOUSE
1ère année
05 octobre 2015
UF CHIMIE
examen n°1
Les machines à calculer ne sont pas autorisées.
durée 30 minutes
A. Structure électronique, numéro atomique et classification périodique (5 points)
1) Ecrire la structure électronique de l’arsenic (33As) dans l’état fondamental.
En utilisant l’ordre des sous couches par énergie croissante : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p3
ou par n croissant :
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p3
1
2) En utilisant le schéma des cases quantiques, écrire la représentation de la dernière couche.
1
3) En déduire le nombre d’électron de valence de l’arsenic.
1
Il y a 5 électrons de valence
4) En justifiant votre réponse, indiquer pour l’arsenic sa position dans le tableau périodique : la
famille (en utilisant un chiffre romain et une lettre) et la période.
1
1
nmax = 4 donc période 4
5 électrons de valence et bloc p donc VA
B. Structure électronique et classification périodique (5 points)
Un atome possède un seul électron célibataire et moins de douze électrons.
1) Quelles sont les structures (configurations) électroniques possibles ?
2
1s1
1s2 2s1
1s2 2s2 2p1
1s2 2s2 2p5
1s2 2s2 2p6 3s1
2) En justifiant votre réponse, donner le numéro atomique de l’atome sachant qu’il appartient à la
famille des alcalins et à la période de l’argon (18Ar).
Alcalin famille IA
fin de la structure en s1
1
18Ar
1
1
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
nmax = 3 donc période 3
Fin de la structure électronique : 3s1 il y a 11 électrons donc Z = 11
C. Composition isotopique (6 points)
1) Sachant qu’il existe trois isotopes pour l’oxygène ( 168 O , 178 O , 188 O ), donner l’expression littérale
de la masse molaire de l’oxygène en fonction de la masse molaire des isotopes. Définissez tous les
termes utilisés dans votre expression.
3
1
M( 8 O ) = ∑ (x i M i )
i =1
1
1
Mi masse molaire de l’isotope i
xi fraction molaire de l’isotope i
2) Indiquer le nombre d’électrons, de protons et de neutrons de l’atome 178 O .
8 protons
1
17-8 = 9 neutrons
3) Sachant que la masse de l’atome
17
8
8 électrons
O est 16,99914 u donner la valeur de la masse molaire de cet
isotope exprimée en kg·mol-1.
Pour un atome m = 16,99914 u
Par définition de l’unité de masse atomique :
( )
1
m = 16,99914×
1
Pour une mole M = m· NA
kg
avec
M( C) = 12,000g · mol
donc M = 16,99914×10-3 kg · mol
D. Classification périodique et numéro atomique (4 points)
Indiquer, en justifiant votre réponse, le numéro atomique des atomes suivants :
1) L’élément du bloc p de la troisième période possédant 7 électrons de valence.
0,5 bloc p et 7 électrons de valence donc famille VIIA (fin de structure en p5, avant dernière colonne)
0,5 troisième période donc nmax = 3 (deux premières couches saturées)
1
Z = 2 + 8 + (8-1) = 17
2) L’élément de la famille IVB et de la cinquième période.
0,5 famille IVB structure en s2 d2 (quatrième colonne du tableau)
0,5 cinquième période nmax = 5 (quatre premières couches saturées)
1
Z = 2 + 8 + 8+ 18 + (2+2) = 40