14chi3e c2

Épreuve de Chimie
Nom :
No :
Série : C2 Date : 07/01/2014
Classe : 3e
Durée : 50 minutes
Chimie
Cette épreuve est constituée de trois exercices.
Elle comporte deux pages numérotées 1/2 et 2/2.
L’usage de la calculatrice n’est pas autorisé.
Premier exercice : Carte d’identité de l’atome AZ X (6,5 points)
La représentation de Lewis de la molécule X2 est X ≡ X .
1. Préciser la nature de la liaison chimique dans la molécule X2.
2. Indiquer la valence de l’atome X.
3. Combien d’électrons de valence l’atome X possède-t-il ? Donner la représentation de Lewis de
cet atome.
4. Sachant que l’élément X est dans la 3e période, déterminer son numéro atomique.
5. 0,2 mole de X a une masse de 6,2 g. Calculer la masse molaire atomique de X.
6. Écrire le nuclide de l’atome X.
Deuxième exercice : Structure de quelques molécules (6,5 points)
Cet extrait du tableau périodique montre la classification de quelques éléments chimiques.
Groupe
Colonne
1re période
2e période
3e période
I
1
II
2
III
13
IV
14
V
15
VI
16
C
N
O
VII
17
H
VIII
18
He
Cl
1. Donner la représentation de Lewis de chacun des six atomes figurant dans le tableau.
2. Écrire la représentation de Lewis de chacune des molécules suivantes :
a. le cyanure d’hydrogène de formule HCN ;
b. l’acide formique de formule CH2O2 ;
c. l’acide nitreux de formule HNO2 ;
d. le phosgène de formule COCl2.
1/2
3. L’un des éléments représentés dans le tableau périodique ne réagit pas chimiquement.
a. Donner le nom de cet élément et le nom de la famille chimique à laquelle il appartient.
b. Expliquer pourquoi l’élément cité ne réagit pas.
Troisième exercice : Formation d’un composé ionique (7 points)
1. L’atome d’aluminium est représenté par son nuclide : 27
13 Al.
a. Écrire la configuration électronique de cet atome.
b. Indiquer le groupe et la période de l’aluminium.
c. Donner la valeur de la masse molaire atomique de l’aluminium.
d. Calculer la quantité de matière contenue dans 2,7 g d’aluminium.
2. L’atome d’aluminium peut devenir un ion. Expliquer la formation de l’ion aluminium et donner
sa formule.
3. L’ion fluorure, de formule F-, a le même nombre d’électrons que l’ion aluminium.
a. Indiquer le nombre d’électrons de l’atome de fluor.
b. Déduire le numéro atomique du fluor.
c. Le fluor est-il un métal ou un non-métal ?
4. Les ions aluminium et fluorure s’attirent et forment un composé ionique.
a. Écrire la formule ionique et la formule statistique du composé formé.
b. Donner le nom de ce composé.
BON TRAVAIL !
2/2
Classe de 3e
Contrôle 2, janvier 2014
Chimie
Corrigé
Premier exercice : Carte d’identité de l’atome
Barème
A
Z
X (6,5 points)
1. Nature de la liaison chimique
Dans la molécule X2, il y a trois doublets liants entre les deux atomes X. Donc ces deux
atomes établissent une liaison covalente triple.
2. Valence de l’atome X
L’atome X a trois électrons célibataires puisqu’il a fait une liaison covalente triple. Donc
sa valence est 3.
1 pt
1 pt
3. Nombre d’électrons de valence et représentation de Lewis de X
L’atome X a un doublet non liant et trois électrons célibataires. Il a donc 5 électrons de
valence. La représentation de Lewis de cet atome est X .
1 pt
4. Numéro atomique de X
Puisque l’élément X se trouve dans la 3e période, donc l’atome X a 3 niveaux d’énergie.
Comme cet atome a 5 électrons externes, sa configuration électronique est K2 L8 M5.
L’atome X a donc 15 électrons. Puisqu’il est électriquement neutre, il a également
15 protons. Son numéro atomique, égal au nombre de protons, est donc : Z = 15.
1 ½ pt
5. Masse molaire atomique de X
La masse molaire atomique (M) est le quotient de la masse donnée (m) par la quantité de
m 6,2
= 31 g/mol.
matière (n) : M = =
n 0,2
6. Nuclide de l’atome X
Le nuclide de l’atome X est sa représentation symbolique : AZ X.
Puisque la masse molaire atomique correspond au nombre de masse A exprimé
en g/mol, le nombre de masse de l’atome X est donc A = 31. Le numéro atomique de X
31
étant Z = 15, on déduit que le nuclide de l’atome X est : 15
X.
1 pt
1 pt
Deuxième exercice : Structure de quelques molécules (6,5 points)
1. Représentations de Lewis des atomes
Dans la représentation de Lewis d’un atome, le symbole de l’élément est entouré des
électrons périphériques de cet atome. Or, le nombre d’électrons externes correspond au
groupe de l’élément. Ainsi :
Élément figurant dans le
tableau
H
C
N
O
Cl
He
Nombre d’électrons externes
1
4
5
6
7
2
Représentation de Lewis de
l’atome
H
C
N
O
Cl
He
1 ½ pt
2. Représentation de Lewis des molécules
Les éléments constituant les 4 molécules citées sont : H, C, N, O et Cl. Les valences de
leurs atomes (nombre d’électrons célibataires) sont respectivement : 1 pour H, 4 pour C,
3 pour N, 2 pour O et 1 pour Cl. En tenant compte de la valence de chaque atome, on
donne les représentations de Lewis des 4 molécules.
1/2
Corrigé
Barème
Nom
a. Cyanure
d’hydrogène
b. Acide
formique
c. Acide
nitreux
d. Phosgène
Formule
moléculaire
HCN
CH2O2
HNO2
COCl2
Représentation
de Lewis
H–C≡N
H–C–O–H
H–O–N=O
Cl – C – Cl
O
O
3 pts
3. Élément inerte chimiquement
a. L’élément qui ne réagit pas chimiquement est l’hélium He. C’est un élément du
groupe VIII ; il appartient à la famille des gaz rares.
1 pt
b. L’atome d’hélium a un doublet d’électrons sur son niveau K. Il est donc saturé et ne
possède aucun électron célibataire. L’hélium est stable chimiquement et ne réagit pas.
1 pt
Troisième exercice : Formation d’un composé ionique (7 points)
1. L’atome d’aluminium
a. L’atome d’aluminium a 13 protons (Z = 13). Puisque cet atome est électriquement
neutre, il a également 13 électrons. Sa configuration électronique est : K2 L8 M3.
¾ pt
b. Le groupe d’un élément correspond au nombre d’électrons externes de l’atome de cet
élément et sa période correspond au nombre de niveaux d’énergie de l’atome.
Puisque l’atome d’aluminium a 3 électrons externes et 3 niveaux d’énergie, on déduit
que l’aluminium se trouve dans le groupe III et dans la 3e période.
1 pt
c. La masse molaire atomique correspond au nombre de masse (A) exprimé en g/mol.
Donc la masse molaire atomique de l’aluminium (A = 27) est : M = 27 g/mol.
½ pt
d. La quantité de matière (n) est le quotient de la masse donnée (m) par la masse
m 2,7
molaire (M) : n =
=
= 0,1 mol.
M 27
¾ pt
2. Formation de l’ion aluminium
Pour réaliser l’octet et devenir saturé, l’atome d’aluminium perd ses 3 électrons de
valence et devient un cation de formule Al3+.
¾ pt
3. L’ion fluorure et l’atome de fluor
a. L’ion Al3+ a 3 électrons de moins que l’atome Al : 13 – 3 = 10 électrons. Donc l’ion
F- a 10 électrons. Or cet anion provient d’un atome F ayant gagné 1 électron. On
déduit alors que l’atome de fluor a 9 électrons.
¾ pt
b. Le numéro atomique Z du fluor correspond au nombre de protons qui est égal au
nombre d’électrons de l’atome de fluor neutre. Le numéro atomique est donc : Z = 9.
½ pt
c. La configuration électronique de l’atome de fluor, ayant 9 électrons, est : K2 L7. Le
fluor est dans le groupe VII (7 électrons externes). Donc c’est un non-métal.
¾ pt
4. Formation du composé ionique
a. Dans son ensemble, un composé ionique est électriquement neutre. Les formules des
ions aluminium et fluorure étant respectivement Al3+ et F-, on déduit que la formule
ionique du composé formé est (Al3+ ; 3 F-) et sa formule statistique est AlF3.
b. Le nom du composé ionique est : fluorure d’aluminium.
¾ pt
½ pt
2/2