Modèle de contrôle 1ères et Terminales

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EXAMEN BLANC DE CHIMIE
3ème - Décembre 2007 - 1H30
Calculatrices non autorisées
Total sur 30 points.
Note = (Total de points) x 2/3 , arrondi au ½ point supérieur si total de points > 15/30
Exercice 1 : la matière : (5 points)
a) Qu’est-ce qu’un atome ? Quelle sa taille ?
b) De quoi est-il constitué ?
c) Expliquez comment Thomson représentait l’atome en 1902 (faire un schéma avec des
légendes explicatives)
d) Quel est le modèle actuel de représentation de l’atome ? (dessinez-le et mettez des légendes
explicatives).
e) Dessinez l’atome de sodium (Na ; Z=11) selon le modèle planétaire.
L’atome est la plus petite fraction de la matière, solide, liquide, ou gazeuse.
Il est constitué d’un noyau contenant des protons positifs et des neutrons neutres, entouré d’un
nuage d’électrons négatifs.
En 1902 Thomson représentait l’atome par une sphère contenant une substance positive, bourrée
d’électrons négatifs (voir schéma du cours).
Atome de sodium :
Exercice 2 : propriétés des métaux (3 points)
a)
Faites un schéma du montage électrique représenté sur la photographie.
b)
Expliquez ce que l’on fait dans cette expérience
c)
Énoncez la conclusion.
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Schéma du montage :
On construit un circuit en mettant en série un générateur, une
lampe, une lame métallique. La lame est d’abord du cuivre,
puis du zinc, puis du fer, puis de l’aluminium.
On constate que quelle que soit le métal la lampe est allumée.
Ainsi on peut énoncer la conclusion que tous les métaux sont conducteurs de courrant électrique.
Exercice 3 : le courant électrique (3 points)
a) Le sodium (Na ; Z=11) est un métal. Quelle est sa particularité, sur le plan atomique, qui en
fait un conducteur électrique ?
b) Qu’est-ce que le courant électrique ? (Un schéma et des explications sont nécessaires)
c) Quel est le sens de déplacement des électrons dans un fil métallique ? Quel est le sens de
déplacement du courant électrique ?
Les atomes de sodium ne présentent qu’un seul électron sur leur dernière couche électronique. Ces
électrons sont instables et les atomes s’échangent en permanence les électrons de leur dernière
couche. On appelle ces électrons des électrons libres ; ce sont eux qui sont à l’origine de la
conductibilité électrique des métaux.
Lorsqu’on ferme un circuit, les électrons libres du métal sont attirés par la borne positive du
générateur ; ils sont remplacés par d’autres électrons venant de la borne négative du générateur.
Dans un circuit les électrons se déplacent du pôle négatif vers le pôle positif ; toutefois on dit que le
courrant va du plus vers le moins.
Exercice 4 : les ions (3 points)
a) Qu’est-ce qu’un ion ?
b) L’argent a pour symbole Ag et pour numéro atomique 47. Quelle est la charge électrique
portée par le noyau de l’atome ?
c) L’ion argent a pour formule chimique Ag+. Qu’est-ce que ce symbole signifie ? Quelle est la
charge portée par le noyau de l’ion ?
d) Le noyau de l’atome de zinc, de symbole Zn, porte 30 charges positives. Un ion formé à
partir de cet atome présente 28 électrons. Quelle est la charge électrique de l’ion ? Écrivez
le symbole chimique de cet ion.
e) Combien de charges positives trouve-t-on dans le noyau de l’ion ?
Un ion est un atome, ou un groupe d’atomes, qui a gagné, ou perdu, un ou plusieurs électrons.
Le noyau de l’atome d’argent contient 47 protons (charges positives). L’ion argent ayant pour
formule Ag+ cela signifie qu’il a perdu un électron (une charge négative) ; le noyau n’a pas été
modifié et contient toujours 47 protons.
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Si le noyau de l’atome de zinc comporte 30 charges positives et que le nombre d’électrons est de 28,
cela veut dire que le zinc s’est ionisé et a perdu 2 électrons. L’ion a pour formule Zn 2+
Il y a 30 protons (charges positives) dans le noyau de l’ion zinc.
Exercice 5 : la galvanisation (3 points)
Le chromage est un procédé industriel consistant à recouvrir un objet métallique avec une très fine
pellicule de chrome (symbole du chrome Cr, symbole de l’ion chrome Cr2+). Le chromage se fait par
galvanisation.
a) Dessinez le montage permettant de chromer un enjoliveur de voiture
(petite plaque métallique qui cache l’axe de la roue) – vous
simplifierez votre schéma en assimilant le montage à une séance de TP
– Précisez sur ce montage : le nom des électrodes, les bornes du
générateur, le nom de la solution à utiliser.
b) Que se passe-t’il à l’anode ? écrivez l’équation-bilan.
c) Que se passe-t’il à la cathode ? écrivez l’équation-bilan.
A l’anode : les électrons libres du chrome sont attirés, cela provoque la ionisation du chrome qui
passe en solution : Cr  Cr 2+ + 2 eA la cathode : les ions chrome de la solution sont attirés et s’associent avec les électrons provenant
du générateur. Du chrome métallique se dépose : Cr 2+ + 2 e-  Cr
Exercice 6 : Une combustion (2 points)
On dispose d’un tampon de laine de fer de masse 16,7 grammes. On réalise la combustion totale de
ce tampon dans un flacon contenant du dioxygène pur. Après la combustion le corps restant a une
masse de 17,4 grammes.
a) Écrivez l’équation bilan de la réaction sachant qu’il se forme du trioxyde de di-fer sous la
forme littérale puis sous une forme équilibrée
b) Comment expliquez-vous l’augmentation de masse du tampon à la fin de l’expérience ?
c) Quel est la masse du dioxygène consommé ?
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Fer + dioxygène  trioxyde de di-fer
4 Fe + 3 O2  2 Fe2 O3
Le produit résultant de la réaction est une association fer et dioxygène ; donc ce produit pèse plus
lourd que le fer seul.
La masse de dioxygène consommée est 17,4 – 16,7 = 0,7 grammes
Exercice 7 : Le dioxygène (5 points)
On peut lire dans une encyclopédie : « Le Sodium (Na) : Métal très mou qui se ternit à l’air et
réagit violemment avec l’eau, avec formation de soude et dégagement de dihydrogène. Point
de fusion : 97.5°C ‘ »
a) Que signifie, sur le plan chimique, l’expression « métal mou qui se ternit à l’air » ?
b) On réalise la combustion de divers métaux dans l’air : du fer, du zinc, de l’aluminium
Écrivez la réaction du zinc avec le dioxygène de l’air sachant qu’il se forme du monoxyde de
zinc
c) Écrivez la réaction avec l’aluminium sachant qu’il se forme un trioxyde de di-aluminium.
d) D’une façon générale, quelle est l’action du dioxygène sur les matériaux métalliques ?
Écrivez l’équation bilan.
e) D’une façon générale, quelle est l’action du dioxygène, à chaud, sur les matériaux
organiques ?
f) Écrivez l’équation-bilan de l’oxydation du glucose (C6 H12 O6) dans le dioxygène, sachant
qu’il se dégage du dioxyde de carbone et de la vapeur d’eau.
g) D’une façon générale, quelle est l’action du dioxygène sur les matériaux céramiques ?
Justifiez votre réponse.
Il y a une réaction entre le dioxygène de l’air et le métal. Il se forme un oxyde métallique qui
recouvre le métal, d’où son ternissement.
Zinc + dioxygène  monoxyde de zinc
2 Zn + O2  2 Zn O
aluminium + dioxygène  trioxyde de di-aluminium
4 Al + 3 O2  2 Al2 O3
D’une façon générale les métaux réagissent avec le dioxygène en donnant un oxyde métallique :
métal + dioxygène  oxyde métallique
Exercice 8 : pH d’une solution (3 points)
a) Qu’est-ce que le pH d’une solution ?
b) A quelle condition une solution est acide ? basique ?
c) Placez l’acide gastrique ,le citron, le coca, la lessive, l’eau de javel, la salive sur une
échelle de pH.
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Le pH est un nombre qui caractérise la nature acide ou basique d’une solution.
Si le pH est < 7 , la solution est acide ; si le pH est > 7 la solution est basique.
Exercice 9 : l’acide chlorhydrique (3 points)
a) Décrivez une expérience faite en TP qui montre l’action de l’acide chlorhydrique sur le zinc.
b) Quel gaz se dégage ? Comment le met-on en évidence ?
c) Écrivez l’équation-bilan de la réaction sous la forme littérale puis avec les symboles sous la
forme équilibrée.
On place quelque morceaux de grenaille de zinc dans un tube à essais, puis on verse 1 ml d’acide
chlorhydrique. On observe une réaction (elle n’est pas immédiate) : il y a un bouillonnement.
Un gaz se dégage ; si on approche une allumette enflammée, ce gaz brûle en émettant un « pop »
caractéristique ; c’est du dihydrogène.
Zinc + acide chlorhydrique  dihydrogène + chlorure de zinc
Zn + 2 (H+ + Cl- )  H2 + ( Zn2+ + 2 Cl-)