2nde – Correction DS N°2 – Novembre 2015

2nde – Correction DS N°2 – Novembre 2015
EXERCICE N°1 : Un peu de cours…
5 points
Réponses
1/ Tous les atomes sont constitués d’un noyau chargé positivement et d’électrons chargés négativement
Barème
en mouvement dans le vide autour de lui. Les atomes ont une charge électrique globale neutre. Le noyau
d’un atome est constitué de nucléons : les protons ont une charge positive tandis que les neutrons portent
une charge nulle. Le nombre de protons que comporte le noyau d’un atome est égal au nombre d’électrons
3
qui sont en mouvement autour de lui. Les nucléons ayant une masse très supérieure à celle des électrons,
la masse de l’atome est pratiquement égale à celle de son la noyau.
2/
Nom de l’entité
chimique
Symbole de l’entité
chimique
Numéro atomique
de l’élément
chimique
Nombre de protons
Nombre d’électrons
Structure
électronique
Atome de
carbone
Ion chlorure
Atome
d’hydrogène
Ion sodium
Atome
d’azote
C
Cl –
H
Na+
N
6
17
1
11
7
6
6
17
18
1
1
11
10
7
7
(K)2(L)4
(K)2(L)8(M)8
(K)1
(K)2(L)8
(K)2 (L)5
EXERCICE N°2 : « Le dire c’est bien, le fer c’est mieux! »
4 points
Réponses
1/ Un ion est un atome (ou groupe d’atomes) ayant perdu ou gagné un ou plusieurs électrons.
2/ L’ion fer (II) est un cation : ion positif, il a perdu des électrons.
3/ La différence entre les deux ions est que l’ion fer III a perdu 3 électrons, alors que l’ion fer II n’en a perdu
que deux. Il y a donc une différence d’un électron sur leur structure électronique.
4/ Le précipité formé est le chlorure de fer III de formule FeCl3.
Le bilan de la réaction est : Fe3+ + 3 Cl –  FeCl3
5/ On constate que l’élément fer est conservé au cours de ces expériences : l’élément chimique se
conserve lors des transformations (on le retrouve dans toutes les étapes).
EXERCICE N°3 : Autour de l’élément magnésium
2
Barème
0,5
0,5
1
1
1
10 points
Réponses
1/ L’atome de magnésium est composé de 24 nucléons, 12 protons, 24-12 = 12 neutrons et 12 électrons,
puisqu’un atome est électriquement neutre.
2/ Calculons la charge électrique du noyau Q :
Q = Z x e AN : Q = 12 x 1,6.10 – 19 = 1,9.10 – 18 C. La charge du noyau est donc de 1,9.10 – 18 C.
Sachant qu’un atome est électriquement neutre, la charge des électrons est l’opposé de celle du noyau,
d’où q = - 1,9.10 – 18 C.
3/ Calculons la masse approchée d’un atome de magnésium : M = A x mn
AN : M = 24 x 1,67.10 – 27 = 4,0.10 – 26 kg. La masse d’un atome de magnésium est donc de 4,0.10 – 26 kg.
4/ Calculons le nombre N d’atomes de magnésium contenus dans une tablette de chocolat de 220 mg :
N = 220.10 – 6 / M AN : N = 0,220 / 4,0.10 – 26 = 5,5.10 21 . Il y a donc 5,5.10 21 atomes de magnésium.
5/ Un élément chimique est caractérisé par son numéro atomique Z (le nombre de protons).
6/ Les éléments qui appartiennent à l’élément chimique magnésium sont : (12 ; 25) ; (12 ; 23).
7/ Deux atomes isotopes ont le même nombre de protons mais un nombre de nucléons différent.
8/ Les couples isotopes sont : (12 ; 25) ; (12 ; 23) et (5 ; 11) ; (5 ; 12).
9/ Pour respecter la règle du duet, les atomes perdent ou gagnent des électrons de façon à avoir 2
Barème
0,5
1
1
1
0,5
0,5
0,5
0,5
0,25
électrons sur leur couche externe.
Pour respecter la règle de l’octet, les atomes perdent ou gagnent des électrons de façon à avoir 8 électrons
sur leur couche externe.
10/ Pour satisfaire ces règles de stabilité, les atomes vont perdre ou gagner des électrons.
11/ Voici la structure électronique de l’atome de magnésium, sachant qu’il possède 12 électrons :
(K)2(L)8(M)2
12/ La couche externe est la couche (M), elle possède 2 électrons.
13/ D’après la règle de l’octet, l’atome de magnésium va perdre 2 électrons de façon à se rapprocher de la
structure électronique d’un gaz noble et va donc former l’ion magnésium Mg 2+. Il s’agit donc d’un cation.
14/ La structure de cet ion est : (K)2(L)8
15/ Structure électronique des atomes suivants :
19
9
20
10
23
11
+
0,25
0,5
0,5
0,5
1
0,5
Na : (K)2(L)8(M)1
0,5
16/ Le magnésium adopte donc la structure électronique du Néon (Ne).
0,5
F : (K)2(L)7
Ne : (K)2(L)8
EXERCICE N°4 : Réaction atmosphérique
5,5 points
Réponses
1/ La réfraction est le changement de direction de propagation d’un rayon lumineux, lors de son passage
au travers d’un dioptre.
2/
i1
Barème
0,5
Dioptre
i2
1
Normale
3/ Calculons i2 :
D’après la deuxième loi de Snell-Descartes : n1.sin i1 = n2.sin i2
D’où : i2 = arcsin (n1.sin i1 / n2). AN : i2 = arcsin (1,0000.sin 85,0 / 1,0003) = 84,8°.
L’angle de réfraction est donc de 84,8°.
4/
1
i1
Dioptre
i2
1
Normale
5/ Calculons i2 de la même manière qu’à la question 3/ :
i2 = arcsin (n1.sin i1 / n2). AN : i2 = arcsin (1,0000.sin 10,0 / 1,0003) = 84,8°.
L’angle de réfraction est donc de 9,99°.
On peut donc voir que plus l’angle formé entre l’objet et la normale est grand, plus la réfraction est
importante et donc la position de l’image réelle est faussée.
6/ Pour se guider correctement, les marins visent des étoiles hautes au-dessus de l’horizon pour avoir le
plus petit angle possible avec la normale au dioptre et donc le moins de réfraction possible. C’est le
phénomène d’incidence normale.
1
1
EXERCICE N°5 : Analyse spectrale de la lumière du Soleil
5,5 points
Réponses
1/ La dispersion est le phénomène de séparation des rayons lumineux en fonction de leur longueur
d’onde, lors de leur passage au travers d’un milieu dispersif (prisme ou réseau).
2/ Le spectre émis par un corps chaud est appelé spectre d’émission continu.
3/ L’étude d’un tel spectre nous renseigne sur la température de surface du corps qui émet la lumière :
plus le spectre s’enrichit vers le violet, plus la température du corps est élevée, et inversement.
4/ Le spectre de la figure 1 est un spectre de raies d’absorption. Ce type de spectre est obtenu lorsque la
lumière émise par un corps chaud (étoile) traverse son atmosphère : les raies noires sont dues à
l’absorption des radiations lumineuses par les gaz présents dans l’atmosphère de l’étoile.
5/ Les longueurs d’onde des radiations visibles s’étendent de 400 à 800 nm.
6/ D’après l’étude du spectre figure 2, on peut dire que les longueurs d’onde des raies émises par
l’hydrogène font partie du domaine visible (400 < 465 < 495 < 649 < 800 nm).
7/ Nous savons qu’un corps absorbe les radiations qu’il est capable d’émettre. Le spectre de raies
d’absorption de l’hydrogène aurait donc un fond continu avec 3 raies noires, placées respectivement à 465
nm, 495 nm et 649 nm.
8/ L’atmosphère du Soleil contient bien l’élément chimique hydrogène. En effet, on retrouve bien dans le
spectre du Soleil les trois raies d’absorption correspondant à l’hydrogène.
9/ L’atmosphère du Soleil contient bien d’autres éléments chimiques : chaque raie d’absorption révèle la
présence d’un autre élément chimique.
Barème
0,5
0,5
0,5
1
0,5
0,5
1
0,5
0,5