juin-09

Examen de chimie - 1 - N. Matthys
Janvier 2009
NOM : Prénom :
Mme Matthys
EXAMEN DE CHIMIE ET DIDACTIQUE 2ème PARTIE
CHAPITRE 3 : les modèles de la matière /20
1. Place, sur une ligne du temps représentant l’époque contemporaine, la lettre des
principales découvertes suivantes : Théorie atomique de Dalton (D), Congrès de Karlruhe
(K), Elaboration du tableau périodique par Mendéléev (M), modèle de l’atome de
Rutherford ®, et le modèle de l’atome selon Thomson (T). /6
2. Compare la théorie des 4 éléments et l’atomisme selon 3 critères pertinents. /6
3. Enonce /6
a. la loi des proportions constantes et illustre-la à l’aide d’un exemple.
b. La règle de Hund et illustre-la à l’aide d’un exemple
4. L’expérience de Rutherford marque un tournant de l’étude de la structure de la matière : /6
a. Décris cette expérience, schéma à l’appui ;
b. Décris-en les résultats ;
c. Formule l’interprétation proposée par Ernest Rutherford.
5. Définis /6
a. Une orbitale atomique
b. Une famille du tableau périodique et précise la caractéristique de la configuration
électronique des éléments qui la constitue, illustre à l’aide d’n exemple.
6. En te référant au tableau périodique, classe par ordre croissant de leur taille, /4
a. les éléments suivants : Al, B, C, K, Na, Cl
b. les éléments suivants : Na, Na+, Cl, Cl-.
7. Décris brièvement une démarche d’apprentissage de la pondération chimique des équations
faisant apparaître les 3 niveaux de savoir en chimie. /6♥
8. Soit un élément chimique de configuration 1s²2s²2p63s²3p5 /6
a. Cite le nom et le symbole de cet élément
b. Précise sa composition en particules élémentaires
c. Précise la valeur de n, l, m de l’orbitale 2s

Examen de chimie - 2 - N. Matthys
9. Représente l’atome de lithium /8
a. Selon le modèle de Dalton
b. Selon le modèle de Rutherford
c. Selon le modèle de Bohr
d. Selon le modèle des orbitales atomiques
10. Étude d'une étoile filante : il est très rare
de pouvoir enregistrer un tel phénomène, celui-
ci étant imprévisible. Pourtant, dans la nuit du
12 au 13 mai 2002, alors qu'ils observaient une
supernova dans une galaxie éloignée à l'aide du
VLT (Very Large Telescope) à l'observatoire de
Paranal au Chili, des astronomes ont eu la
chance de voir une étoile filante traverser le
champ du télescope, et ont pu ainsi enregistrer
le spectre de la lumière émise. On donne une
partie du spectre obtenu.
On donne le diagramme des niveaux d'énergie d'un des éléments mis en évidence par le
spectre obtenu. Une transition correspondant à l'une des raies de ce spectre y est
représentée par une flèche.
(1eV=1,6.10-19J, h =6,63.10-34J.s, c=3.108m/s) /6
a. La raie correspondante est-elle une raie d'émission ou d'absorption? Justifie.
b. Calcule alors la valeur de la longueur d'onde correspondant à cette transition.
c. Identifie l'élément mis en évidence par cette raie à l’aide des longueurs d’onde du
spectre des éléments ci-dessous.
Elément azote : 396; 404 ; 424 ; 445 ; 463 ; 480 ; 505 ; 550 ; 575 ; 595 ; 648 ; 661 nm.
Element oxygène : 391 ; 397 ; 420 ; 442 ; 465 ; 616 ; 700 nm.
Element hydrogène : 397 ; 412 ; 436 ; 486 ; 656 nm.

Examen de chimie - 3 - N. Matthys
CHAPITRE 4 : les liaisons chimiques /15
1. Définis /4
a. l’électronégativité,
b. une liaison covalente normale parfaite
2. Présente les solides covalents atomiques : propriétés générales, structure, composition,
exemple. /4
3. La température d’ébullition du Krypton est de -157,4°C. Propose une explication
microscopique à cette particularité. /4
4. Soit le graphique de la température d’ébullition de composés hydrogéné en fonction de la
période à laquelle appartient le non métal. /7
a. Rédige une observation du graphique en
mettant en évidence la particularité
présentée.
b. Propose une interprétation de ce
phénomène et illustre à l’aide d’un schéma.
Utilise les documents en annexe afin de répondre
aux questions suivantes sur deux corps purs: le
dioxyde de soufre et l’oxyde de lithium.
5. Précise ce que signifie : /4 ♥
a. Les symboles de danger de chaque composé
b. Les termes « phrase R » et « phrase S »
6. Représente la structure de Lewis de ces deux composés. /4 ♥
7. Représente la géométrie de chacune des molécules et argumente en utilisant la théorie
RPECV /4
8. En considérant ces composés dans leur état solide, précise les interactions inter-
particulaires présentes au sein de la matière (interatomiques et intermoléculaires). /4
9. Compare les températures de changement d’état du dioxyde de soufre et de l’oxyde de
lithium et propose une explication de cette différence. Rédige ton explication en
explicitant clairement l’enchainement des liens « cause à effet ». /6
10. Dessine le schéma de Lewis d’autres composés du soufre, précise sa charge partielle et
nomme la géométrie selon la théorie RPECV : /4
a. L’acide sulfureux
b. Le sulfate de calcium.

Examen de chimie - 4 - N. Matthys
CHAPITRE 5 : la chimie quantitative /20
1. Représente de façon schématique un scénario méthodologique pour aborder le concept de
concentration des solutions en respectant un ordre logique des niveaux d’abstraction. /8
2. Définis la mole /2 ♥
3. Le monoxyde d’azote réagit avec l’oxygène pour former du dioxyde d’azote. Calcule le
volume d’oxygène qui brûle avec 150 mL d’oxyde d’azote en t’aidant de l’hypothèse
d’Avogadro que tu énonces. /4
4. Détermine le volume d’un ballon contenant 30 kg d’hélium à la pression de 122 kPa et à
la température de 22°C. /4 ♥
5. On peut préparer de l’ammoniac à partir d’un oxyde de calcium et de chlorure
d’ammonium, la réaction s’accompagne aussi d’une production de chlorure de calcium et
d’eau. Calcule le volume d’ammoniac gazeux produit par la réaction de 112 g d’oxyde de
calcium dans les conditions CNTP. /4
6. L’aspirine est un composé organique de formule C9H8O4. /4 ♥
a. Calcule le nombre de moles d’aspirine dans un comprimé qui en contient 325g.
b. Calcule la masse d’une molécule d’aspirine.
7. Calcule le volume de solution de NaOH 0,123 mol.L-1 qui contient 25 g de ce composé. /4 ♥
8. Le lithium métallique est généralement obtenu par électrolyse de chlorure de lithium qui
peut contenir des impuretés telles que le chlorure de calcium. Ce sel est partiellement
dissocié par le courant électrique et se retrouve donc sous forme de calcium dans le métal
obtenu où il peut atteindre une teneur de plusieurs centaines de ppm (part par million).
Cet élément est particulièrement gênant quand le métal sert notamment à élaborer des
alliages aluminium lithium car il tend à dégrader leurs caractéristiques mécaniques. D'où
la nécessité de débarrasser le lithium du calcium qu'il contient. On a constaté que
l'oxygène introduit dans le lithium avait tendance à se fixer préférentiellement sur le
calcium. Il est donc possible d'effectuer une épuration en calcium en ajoutant de l'oxyde
de lithium dans le lithium fondu de manière à produire la réaction suivante: les atomes
d’oxygène de l’oxyde de lithium se fixent sur le calcium pour former de l’oxyde de
calcium. Cette méthode est très intéressante car elle réalise l'épuration sans entraîner
d'autres pollutions.
A 100 kg de lithium contenant 250 ppm de calcium, on doit ajouter de l’oxyde de lithium
et porter l'ensemble à 480°C pendant 8 heures. Calcule la masse d’oxyde de lithium à
mettre en œuvre pour débarrasser le lithium du calcium. /6
NB : une ppm correspond à un rapport de 10-6, soit, par exemple, un milligramme de
calcium par kilogramme de lithium.
9. Ecris l’équation pondérée des 5 réactions soulignées dans les documents en annexe. /4♥

Examen de chimie - 5 - N. Matthys
ANNEXES
L'oxyde de lithium est un composé chimique
de formule Li2O.
Il s’agit d’un composé employé comme
fondant dans le domaine des arts du feu où il
se comporte de manière similaire à l'oxyde de
sodium ou de potassium avec une différence
toutefois : les glaçures au lithium sont
particulièrement brillantes.
Le coût de l'oxyde de lithium est aussi
nettement plus élevé, quelle que soit la roche
dont il est extrait. Pour cette raison, il ne
trouve d'emplois que très ponctuels et très
calculés.
Il est présent dans certaines variétés de
feldspath et de mica (voir lépidolite), mais
aussi comme carbonate de lithium .
L'oxyde de lithium présente à l'état solide une
structure cristalline calquée sur celle du
fluorure de calcium CaF2. A l'état gazeux
fondamental, la molécule Li2O est linéaire,
contrairement aux résultats prévus par la
théorie VSEPR.
Production
L’oxyde de lithium se forme lorsque le lithium métallique brûle dans l'air:
Li2O résulte de la décomposition thermique du peroxyde de lithium Li2O2.
Oxyde de lithium
Général
Apparence
poudre
Propriétés chimiques
Formule brute
Li2O [Isomères]
Masse molaire
29,881 g∙mol-1
Li 46,46%, O 53,54%,
Propriétés physiques
T° fusion
1 570 °C
Solubilité
Hydrolyse violente en LiOH
Masse volumique
2 013 kg/m3
Précautions
C
Phrases R : 34,
Phrases S : 26, 36/37/39, 45,
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.