Chapitre 3 : Molécules et liaisons

Cahier d’exercices – Chapitre 3
Chapitre 3 : Molécules et liaisons
Objectif
intermédiaire
3.1
St
Ste
Contenu
Notation de Lewis
X
3.2
X
Liaisons ioniques et covalentes
3.3
X
Nomenclature
Ions
3.4
X
X
Mole et nombre d’Avogadro
3.5
3.6
X
3.1 Notation de Lewis
X
Révision
p.27
1. Parmi les représentations de Lewis ci-dessous, laquelle ou lesquelles sont
correctes ? Entourez la ou les bonnes réponses.
a)
c)
e)
b)
d)
f)
2. Encercle la représentation de l’hélium qui est correctement présenté. Explique
pourquoi.
Il s’agit d’une exception puisque l’hélium est stable, on place ses électrons en paire
3. Quelle conclusion peut-t-on retirer d’un atome dont tous les électrons sont par
doublets ?
Il fait partie de la famille des gaz inertes car sa dernière couche électronique
est complète.
4. Donne le nombre de liaisons que peuvent faire les atomes suivants.
2
3
4
39
0
Cahier d’exercices – Chapitre 3
3.2 Liaisons ioniques et covalentes
p.45 à 47
5. Qu’est-ce que la règle de l’octet ?
Les éléments cherchent à acquérir la configuration du gaz inerte situé le plus
près d’eux dans le tableau périodique.
6. Pourquoi pour certains petits atomes, on parle de la règle du doublet ?
Leur première couche électronique ne peut contenir que deux électrons au
maximum.
7. Classez les substances ci-dessous selon qu’elles sont unies par des liaisons
ioniques ou des liaisons covalentes.
AlCl3
CsF
LiH
CH4
SiCl4
Fe2S3
CBr4
K2O
CaI2
CO2
MgO
PBr3
S8
NH3
P2O3
Na2S
N2O3
BeF2
Liaisons ioniques :AlCl3 , CsF , K2O, LiH , CaI2 , Na2S , MgO, Fe2S3 , PbBr2 , BeF2
Liaisons covalentes : CBr4 , S8 , NH3 , P2O3 , CH4 , CO2 , SiCl4 , N2O3
8. Décris ce qu’est un lien ionique et donne un exemple.
C’est le résultat du transfert d’un ou de plusieurs électrons d’un atome (souvent
un métal) vers un autre atome (souvent un non-métal). Ex : NaCl
9. Décris ce qu’est un lien covalent et donne un exemple.
C’est le résultat du partage d’une ou de plusieurs paires d’électrons entre deux
atomes (souvent des non-métaux). Ex : O2
10. Pour chacune des formules suivantes, indique s’il s’agit d’un lien covalent (C) ou
ionique (I).
a) Cl2
C
b) NF3
C
c) Fe2O3
I
d) MgS
I
e) H2S
C
f)
HI
C
g) CaCl2
I
h) Fe3O4
I
i)
C
j)
SiF5
C
l)
S8
SF6
k) P2O5
m) Na2S
C
n) CCl4
I
C
C
11. Nomme les familles chimiques qui ont tendance à donner des électrons et celles qui
ont tendance à en recevoir.
Donner : IA, IIA, IIIA,
Recevoir : VA, VIA, VIIA
40
Cahier d’exercices – Chapitre 3
12. Les molécules unies par des liens ioniques sont formées par quel(s) groupe(s)
d’atomes?
Des métaux et des non-métaux.
13. Les molécules unies par des liens covalents sont formées par quel(s) groupe(s)
d’atomes ?
Des non-métaux.
14. Dans les trois cas suivants, encercle le receveur d’électrons.
a) NaCl
b)
Al2S3
15. Indique si les éléments suivants forment des liaisons ioniques (I) ou
covalentes (C). Justifie ta réponse.
41
c)
BF3
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3.2 Nomenclature p.48-49
16. Complétez le tableau suivant en écrivant, selon le cas, soit le nom du composé, soit
la formule moléculaire, à l’aide des règles de nomenclature.
Nom du composé
Formule
a) Dioxyde de manganèse
MnO2 _________________
b) Trisulfure de dialuminium _________________
Al2S3
c) Nitrure de trisodium
Na3N __________________
d) Pentaoxyde de diphosphore _______________
P2O5
e) Tetrahydrure de silicium
SiH4 __________________
f)
Br2
Dibrome _______________________________
g) Hexachlorure de soufre
SCl6 __________________
h) Carbure de tungstène ____________________
WC
i)
Tetraoxyde d’arsenic
AsO4 __________________
j)
Diphosphure de trimagnésium _____________
Mg3P2
k) Hydrure de lithium
LiH ___________________
l)
GeF4
Tétrafluorure de germanium _______________
17. Écrivez la formule chimique de la molécule qui résulterait de l’union de chacune des
paires de susbtances suivantes.
K2S
a) Le potassium et le soufre.
MgCl2
b) Le chlore et le magnésium.
LiF
c) Le lithium et le fluor.
d) L’ion Mg2+ et l’ion SO42.
MgSO4
NaCl
a) Le chlore et le sodium.
42
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18. Utilisez les règles de nomenclature pour nommer les substances suivantes.
a) NaBr Bromure de sodium.
b) PCl5
Pentachlorure de phosphore.
c) SiCl4
Tetrachlorure de silicium.
d) KN3
Trinitrure de potassium.
e) Al2O3 Trioxyde de dialluminium.
19. Écris le nom de chacune des substances dont les formules sont les suivantes.
Cl2
Fe2O3
H2S
Dichlore
Trioxyde de difer
Sulfure de dihydrogène
CaCl2
Dichlorure de calcium
SF6
Hexafluorure de soufre
P2O5
Pentaoxyde de diphosphore
NF3
Trifluorure d’azote
MgS
Sulfure de magnésium
HI
Iodure d’hydrogène
Na2S
Sulfure de disodium
K2O
Oxyde de dipotassium
CCl4
Tétrachlorure de carbone
Fe3O4
S8
SiF5
Tétraoxyde de trifer
Octasoufre
Pentrafluorure de silicium
43
Cahier d’exercices – Chapitre 3
20. Écris la formule chimique de chacune des substances suivantes.
Trihydrure d’aluminium
AlH3
Dioxyde de béryllium
BeO2
Dioxygène
O2
Iodure de sodium
NaI
Oxyde de disodium
Na2O
Tétraphosphore
P3
Pentaoxyde de diazote
N2O5
Tétraoxyde de trichrome
Cr3O4
Trioxyde de magnésium
MgO3
Trioxyde de dialuminium
Al2O3
Sulfure de dipotassium
K2S
Dibromure de calcium
CaBr2
Dioxyde de dihydrogène
H2O2
Dioxyde de chlore
ClO2
Décafluorure de disoufre
S2F10
Oxyde de dihydrogène
H2O
Hexahydrure de dibore
B2H6
Fluorure d’hydrogène
HF
Octasoufre
S8
Chlorure d’argent
AgCl
Trichlorure de difer
Fe2Cl3
Dibromure de magnésium
MgBr2
44
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21.
45
Cahier d’exercices – Chapitre 3
3.4 Les ions
p.42 à 44
22. Qui suis-je ?
a. Je suis un ensemble de deux ou de plusieurs atomes liés chimiquement.
Molécule
b. Je suis un atome dont le nombre d’électrons est différent du nombre de
protons.
Ion
c. Je suis un groupe de deux atomes ou plus liés chimiquement et portant une
charge électrique.
Ion polyatomique ou radical
23. Lorsqu’un atome donne ou gagne des électrons, il garde son nombre de protons et
donc son numéro atomique. Garde-t-il pour autant ses propriétés chimiques ?
Pourquoi ?
Non. Il n’a plus le même nombre d’électrons de valence.
24. Pour chacun des atomes suivant, donne l’ion qu’il formera lorsqu’il atteindra la
configuration du gaz inerte le plus près ainsi que le nombre de protons et d’électrons
qu’aura alors.
Atome
K
S
Ba
N
Al
I
Xe
Ion
K+
S2Ba2+
N3Al3+
IAucune
Nb. de protons
19
16
56
7
13
53
54
Nb. d’électrons
18
18
54
10
10
54
54
23. +Quelle est la charge de chaque ion dans les composés suivants ?
Ca2+ et Bra) CaBr2
b) KCl
c) AlF3
d) Na3P
K+ et ClAl3+ et FNa+ et P3-
Li+ et S2e)
Li2S
f)
SrBr2
g)
MgS
h)
Al2S3
46
Sr2+ et BrMg2+ et S2Al3+ et S2-
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24. Dans les composés suivants, identifie seulement la charge du radical.
SO42-
a) CaSO4
b) H2CO3
c) Sr3(PO4)2
d)
e)
CO32-
OH-
Mg(OH)2
Al(NO3)3
NO3-
PO4325. Forme une molécule stable avec les ions suivants.
LiF
a) Li+ et F-
Na3N
e) Na+ et N3-
b) Ca2+ et O2-
CaO
f) Be2+ et P2O72-
BeP2O7
c) K+ et S2-
K2S
g) Mg2+ et BO33-
Mg3(BO3)2
3+
d) Al
-
3+
et OH
h) B
et O
2-
Al(OH)3
Al2(CO3)3
26. Donne les formules moléculaires des composés constitués des ions suivants.
AlF3
a) Al 3+ et F b) Ba
2+
et S
+
2-
c) Li et SO4
e)
BaS
2-
d) H + et CO3 2-
Li2SO4
Sr 2+ et PO4 3+
-
f)
Na et ClO4
g)
Mg 2+ et S 2-
h)
Al 3+ et CO3 2-
H2CO3
Sr3(PO4)2
NaClO4
MgS
Al2(CO3)3
27. Quelle sera la charge des radicaux suivant ?
a) ClO4
si
Cl = 7+ et
O = 2-
-1
b) PO4
si
P = 5+ et
O = 2-
-3
c) SO4
si
S = 6+ et
O = 2-
-2
d) C2O5
si
C = 4+ et
O = 2-2
28. Sachant que l’oxygène a toujours une charge de -2, donnez la charge de :
a) B dans
BO33-
b) S dans
SO42-
c) Cr dans
Cr2O72-
+3
+6
+6
47
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3.5 Moles et nombre d’Avogadro
29. Parmi les énoncés suivants, lequel définit la notion de mole ?
a) La masse d’une certaine quantité de particules
b) Une quantité déterminée de matière dans un volume donné
c) Un nombre déterminé de particules
d) Une unité de mesure de la masse
30. Un technicien de laboratoire a préparé 0,55 mol de diarséniate de trimagnésium de
formule moléculaire Mg3(AsO4)2. À l’aide de cette information, complétez les
données suivantes.
a) Nombre de moles de molécules de Mg3(AsO4)2 :
0,55_________________
b) Nombre de moles d’atomes de Mg :
1,65_________________
c) Nombre de moles d’atomes de O :
4,40_________________
d) Nombre de moles d’atomes de As :
1,10_________________
e) Nombre de molécules de Mg3(AsO4)2 :
3,31 x 1023 ___________
f) Nombre d’atomes de Mg :
9,93 x 1023 ___________
g) Nombre d’atomes de O :
2,65 x 1024 ___________
h) Nombre d’atomes de As :
6,62 x 1023 ___________
31. Combien d’atomes de chaque sorte trouve-t-on dans :
a) N2H4
b) C12H22O11
N=2
H=4
c) Ca(NO3)2
C = 12
H=4
O = 11
d) CH3COOH
Ca = 1
N=2
O =6
C=2
H=4
O=2
32. Combien de moles d’atomes de chaque sorte sont contenues dans :
a) 1 mole de CO2
C=1
O=2
b) 5 moles de H2SO4
H = 10
S=5
O = 20
48
c) 30 moles de Ca(OH)2
Ca = 30
O = 60
H = 60
Cahier d’exercices – Chapitre 3
33. Combien de molécules y a-t-il dans les exemples suivants?
a) 1 mole de H2O
b) 3 moles de NH3
6,02 x 1023
c) 50 moles de CH4
3,01 x 1025
1,806 x 1024
34. Combien de moles d’atomes y a-t-il dans 6,02 x 1024 atomes ?
n = 10 moles
35. Combien d’atomes y a-t-il dans 0,010 mole d’atomes ?
N = 6,02 x 1021 atomes
36. Combien y a-t-il de moles d’atomes dans 3,01 x 1022 atomes ?
n = 0,05 mole
37. Détermine le nombre de mole(s) d’atomes que représentent :
a) 140 g d’azote
b) 10 g de calcium
n = 9,99 moles
c) 95 g de fluor
n = 0,25 mole
n = 5,00 moles
38. Quelle est la masse molaire des molécules des substances suivantes?
a) CH3CH2COOH
b) Al2(SO4)3
M = 74,09 g/mol
c) Al2O3
M = 342,17 g/mol
101,96 g/mol
39. Calcule le nombre de mole(s) de molécules que représentent :
a) 5,85 g de chlorure de sodium
n = 0,10 mole
b) 795g d’oxyde de cuivre
n = 9,99 moles
49
c) 6,3 g de HNO3
n = 0,10 mole
Cahier d’exercices – Chapitre 3
40. Quelle est la masse de :
a) 5 moles de molécules de paraffine C25H52 ?
b) 3 moles de NaOH ?
m = 1763,85 g
m = 120,00 g
c) 2 moles de molécules d’aspirine CH3COOC6H4COOH ?
d) 151 moles de H2O ?
m = 360,34 g
m = 2721,02 g
41. Combien de moles d’atomes de P y a-t-il dans 18,58 g de cet élément?
n = 0,60 mole
42. Combien de moles de molécules de CaCO3 y a-t-il dans 50 g de ce composé?
n = 0,50 mole
43. Combien de moles de molécules de C3H4 y a-t-il dans 55 g de cette substance?
n = 1,37 moles
44. Combien de moles d’atomes de chaque sorte y a-t-il dans 170 g de NaNO3?
Na = 2 moles
N = 2 moles
O = 6 moles
45. Dans une mole de molécules d’acide sulfurique (H2SO4), combien compte-on de
moles de chaque sorte d’atomes ?
H = 2 moles
S = 1 mole
O = 4 moles
46. Dans 4,5 moles d’atomes d’acide nitrique (HNO3), combien retrouve-t-on de moles
de chaque atome ?
H = 4,5 moles
N = 4,5 moles
O = 13,5 moles
47. Quelle est la masse de 3 moles de H2SO4 ?
m = 294,27 g
48. Quelle est la masse de 6 moles de H2O ?
m = 108,12 g
50
Cahier d’exercices – Chapitre 3
49. Dans l’équation suivante, quelle est la masse du NaOH ?
3 NaOH
+

H3PO4
3 H2O
+
Na3PO4
m = 120,00 g
50. Dans l’équation précédente, quelle est la masse du Na3PO4 ?
m = 163,94 g
51. Déterminez la masse molaire moléculaire des composés suivants.
a) (NH4)2SO4
M = 160,18 g/mol
b) Sr(IO3)2
M = 437,42 g/mol
c) 6H2O
M = 108,12 g/mol
52. Vous disposez de 108,081 g de nitrate d’ammonium (NH4NO3).
Déterminez le nombre de moles de NH4NO3 correspondant.
n = 1,36 moles
53. Vous avez besoin de 15 moles d’eau pour faire la réaction chimique que vous
souhaitée. Quelle masse d’eau aurez-vous besoin ?
m = 270,30 g
54. Si vous avez besoin de 13 moles de dichlorure de calcium, quelle sera sa masse ?
m = 1442,74 g
55. Vous faites une expérience et vous disposer de seulement 4,33 g de NaCl, combien
de moles utilisez-vous ?
n = 0,074 mole
51
Cahier d’exercices – Chapitre 3
3.6
Révision
Teste tes connaissances…sur la molécule
1. Qu’indique la formule moléculaire?
a. Le type d’atomes présents
b. Le nombre d’atomes de chaque sorte
c. Le nombre de liens entre les atomes
d. La masse relative des différents atomes
A)
2.
a,b,c,d
D)
H2S2
La présence de l’isotope 3 du chlore.
La présence de trois atomes de chlore.
Un groupement de trois molécules.
Le nombre d’électrons de valence du chlore.
Sulfate de disodium
Sulfure de disodium
Sulfate de sodium
Disodure de soufre
Tétrachlorure de carbure
Chlorure de carbone
Carbure de tétrachlorure
Tétrachlorure de carbone
HS
B)
H2S
C)
HS2
Al2O3
B)
O3Al2
C)
Al3O2
D)
O2Al3
D)
NK2
Quelle est la formule du nitrure de dipotassium ?
A)
8.
a
Quelle est la formule moléculaire du trioxyde de dialuminium ?
A)
7.
D)
Quelle est la formule moléculaire du sulfure de dihydrogène ?
A)
6.
a,b
Quel est le nom du composé ayant pour formule CCl4 ?
A)
B)
C)
D)
5.
C)
Quel est le nom du composé ayant pour formule Na2S ?
A)
B)
C)
D)
4.
a,b,c
Dans la formule AlCl3, qu’indique le nombre 3?
A)
B)
C)
D)
3.
B)
KN2
B)
K2N
C)
K2Ni
Quel est le nom du composé ayant pour formule NH3 ?
A)
B)
C)
D)
Trihydrure d’azote
Nitrure de trihydrogène
Azoture de trihydrogène
Ammoniac
52
Cahier d’exercices – Chapitre 3
9.
Quel est le nom du composé ayant pour formule PH5 ?
A)
B)
C)
D)
10.
Phosphure de pentahydrogène.
Phosphure de pentahydrure.
Pentahydrure de phosphore.
Pentahydrure de phosphure.
Quel est le modèle dimensionnel correct pour le tétrachlorure de carbone?
(L’atome de carbone est représenté par le symbole
chlore par le symbole
A)
11.
12.
13.
et l’atome de
.
B)
C)
D)
Indique le nombre d’atomes de chaque espèce dans les expressions suivantes.
A. (NH4)3PO4
N = 3 , H = 12 , P = 1 , O = 4
B. CuSO4
Cu = 1 , S = 1 , O = 4
C. Ca(OH)2
Ca = 1 , O = 2 , H = 2
D. 2 Mg(NO3)2
Mg = 2 , N = 4 , O = 12
Écris le nom de chacune des substances dont les formules sont les suivantes
A. CaCl2
B. CCl4
C. Fe3O4
Dichlorure de calcium
Tétrachlorure de carbone
Tétraoxyde de trifer
D. SiF5
Pentafluorure de silicium
Écris la formule chimique de chacune des substances suivantes.
A. Trioxyde de magnésium
MgO3
B. Sulfure de dipotassium
K2S
C. Dioxyde de dihydrogène
H2O2
D. Décafluorure de disoufre
S2F10
E. Trioxygène
O3
F. Hexahydrure de dibore
B2H6
53
Cahier d’exercices – Chapitre 3
16. Quelle est la relation entre le nombre de liens du lithium et son nombre d’électrons
libres ?
A)
B)
C)
D)
Nb de liens
Nb de liens
Nb de liens
Nb de liens
=
<
>
=
nbre d’électrons libre
nbre d’électrons libre
nbre d’électrons libre
8 - nbre d’électrons libre
17. Quels sont les éléments dont un atome peut se lier à deux atomes de potassium?
A)
B)
C)
D)
Les éléments du groupe IA.
Les éléments du groupe IVA.
Les éléments du groupe VIA.
Les éléments du groupe VIIA.
18. Quel est l’élément de la période 3 dont un atome peut se lier à trois atomes
d’hydrogène?
A) Le sodium
B) magnésium
C) Le phosphore
D) Le silicium
19. Quel est l’élément de la période 5 dont un atome ne peut se lier qu’à un atome de
sodium?
A) Le strontium
B) L’iode
C) Le tellure
D) L’antimoine
20. Le calcium appartient au groupe IIA et l’oxygène au groupe VIA. Quelle est la
formule la plus probable du composé formé de ces deux éléments ?
A) CaO
B) Ca2O2
C) Ca2O
D) CaO2
21. Le baryum appartient au groupe IIA et le fluor au groupe VIIA. Quelle est la formule
la plus probable du composé formé de ces deux éléments ?
A) BaF
B) Ba2F2
C) Ba2F
D) BaF2
C) NaI
D) H2Br
22. Quelle est la formule probablement fausse?
A) HCl
B) CO2
23. Quelle est la caractéristique des atomes du groupe VIA?
A)
B)
C)
D)
Ils mettent en jeu 2 électrons dans une réaction chimique.
Ils mettent en jeu 6 électrons dans une réaction chimique.
Ils mettent en jeu 8 électrons dans une réaction chimique.
Ils n’ont aucune réactivité chimique.
54
Cahier d’exercices – Chapitre 3
24. Comment le phosphore acquiert-il la configuration électronique du gaz inerte le plus
proche?
A)
B)
C)
D)
Il gagne 5 électrons.
Il perd 5 électrons.
Il gagne 3 électrons.
Il perd 3 électrons.
25. Quelle est la caractéristique du gaz inerte le plus proche du groupe mentionné ?
A)
B)
C)
D)
Il a 6 électrons de plus que les éléments du groupe VIA.
Il a 2 électrons de moins que les éléments du groupe IIA.
Il a un électron de plus que les éléments du groupe IA.
Il a un électron de moins que les éléments du groupe VIIA.
26. Comment un non-métal acquiert-il la configuration électronique d’un gaz inerte?
A)
B)
C)
D)
Il gagne un ou plusieurs électrons.
Il perd un ou plusieurs électrons.
Il se charge positivement.
Il échange des électrons avec le gaz inerte le plus proche.
27. Quelles représentations sont incorrectes ?
A)
B)
C)
28. Quelle est la représentation correcte?
A)
C)
B)
D)
29. Quelle est la caractéristique de la formule structurale?
A)
B)
C)
D)
Elle représente les molécules en trois dimensions.
Elle respecte les angles faits par les liaisons
Elle respecte la longueur des liaisons.
Elle différencie plusieurs sortes de liaisons.
55
D)
Cahier d’exercices – Chapitre 3
30. Quels sont les éléments dont chaque atome ne peut se lier qu’à un seul oxygène?
A) Les éléments de la période 2.
B) Les éléments de la période 6.
C) Les éléments du groupe IIA.
D) Les éléments du groupe IA.
31. Selon la notation de Lewis, quelle est la représentation du phosphore ?
A)
B)
C)
D)
32. Combien de liaisons le phosphore peut-il former ?
A) 1
B) 3
C) 7
D) 8
33. Explique la différence entre un lien covalent et un lien ionique.
Liaison covalente
Résultat du partage d’une ou de
plusieurs paires d’électrons entre deux
atomes.
Liaison ionique
Résultat du transfert d’un ou de plusieurs
électrons d’un atome à un autre atome.
34. Pour chacune des formules suivantes, indique s’il s’agit d’un lien covalent (C) ou
ionique (I).
a) Cl2
c) Fe2O3
e) SF6
g) P2O5
C
b) NF3
d) MgS
I
SiF5
h) S8
f)
C
C
C
I
I
C
36. Laquelle des propositions suivantes au sujet de la mole est vraie ?
a)
b)
c)
d)
La mole est la masse d’une certaine quantité de matière.
La mole est une quantité de matière qui contient un nombre indéterminé
d’atomes ou de molécules.
La mole est un nombre de particules fixé par Avogadro.
La mole est le nombre d’atomes contenus dans une molécule.
37. Dans une mole de molécules d’acide sulfurique (H2SO4), combien compte-on de
moles de chaque sorte d’atomes ?
H = 2 moles
S = 1 mole
O = 4 moles
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Cahier d’exercices – Chapitre 3
38. Dans 4,5 moles d’atomes d’acide nitrique (HNO3), combien retrouve-t-on de moles
de chaque atome ?
H = 4,5 moles
N= 4,5 moles
O = 13,5 moles
39. Tu achètes à l’épicerie un contenant de 1 kg de sel. Combien de moles de sel ce
contenant contient-il ?
n = 17,11moles
40. Détermine quelle masse vaut chacune des situations suivantes
a) 2,5 mole de cesium
m = 332,275 g
b) 0,325 moles de N2O3
m = 24,71 g
c) 232 moles de (NH4)2S
m = 15815,44 g
41. Détermine le nombre de mole(s) d’atomes que représentent :
a) 350 g de potassium
n = 8,95 moles
b) 10 g de CaCl2
n = 0,90 mole
c) 2,5 Kg de Ca(OH)2
n = 33,74 moles
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