DIMA - Chimie

DIMA - Chimie - Exercices
2011/2012
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Chapitre 1 : Les métaux dans la vie quotidienne
Pourquoi l’aluminium (ou un alliage d’aluminium) est-il préféré au fer (acier) pour réaliser des
avions ou cadres de vélos ?
Les métaux les plus couramment utilisés sont le fer, le zinc, l’aluminium, le cuivre, l’argent et l’or.
Comment pouvons-nous les reconnaître ?

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1. Identification par la couleur : Observons les métaux présents sur la photographie. L'un d'eux a une
couleur très différente des autres. Lequel est-ce ?
2. Identification par attraction magnétique avec un aimant : Lorsque j'approche un
aimant des lames métalliques, seule la lame N°1 réagit et vient se coller à
l'aimant. Les autres lames métalliques ne sont pas attirées. A votre avis de quel
métal est fait la lame N°1 ?
□ De cuivre □ de zinc □ de fer □ d'aluminium
Une barre d'un métal inconnu mesure 10 cm de longueur, 3 cm de largeur et 0,2 cm d'épaisseur.
1. Calculez son volume.
2. Une mesure de sa masse nous donne 43 g. Calculez sa masse volumique.
3. Consultez le tableau de masse volumique pour en déduire la nature de ce métal
Les quatre métaux les plus couramment utilisés sur un chantier, pendant la construction d'un
bâtiment, sont le cuivre, le fer, le zinc, et l'aluminium. Afin de mieux connaître ces métaux, un
bureau d'étude dispose de quatre cylindres A, B, C et D de même volume (Figure 1).
Il dispose également d'un tableau de données donnant la masse des cylindres et la température de
fusion des métaux qui les constituent (Figure 2).
Les quatre cylindres (A, B, C, D) ont été mélangés.
1.1. Indiquer la nature du métal dont est constitué le cylindre C. Expliquer la
réponse.
1.2. On approche un aimant de chacun des cylindres. Seul le cylindre D est attiré par l'aimant.
Indiquer la nature du métal dont est constitué le cylindre D.
1.3. Sachant que la masse du cylindre B est plus petite que celle du cylindre A, et en utilisant les
données de la figure 2, compléter le tableau suivant.
Chapitre 2: Le courant électrique dans les métaux et les
électrons
Remplir le texte à trous

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Dans un métal, le courant électrique est dû au déplacement ordonné des …………………
…………………. du métal.
A l’intérieur du métal, les électrons se déplacent de la borne …. du générateur vers la borne …. de ce
générateur
Le sens conventionnel du courant électrique est le sens ……………. du déplacement des électrons
Chapitre 3: La conductivité électrique des solutions aqueuses
On considère le circuit schématisé ci-dessous
La solution de sulfate de cuivre renferme des ions sulfate SO42-et des ions cuivre Cu 2+
A/ Indiquer le sens conventionnel du courant sur les fils par une flèche bleue.
B/ Les fils sont en cuivre, métal constitué d’atomes de cuivre possédant un certain nombre d’électrons libres.
Indique sur les fils le sens de déplacement de ces électrons libres (qui créent le courant électrique)
par une flèche rouge.
C/ Les ions de la solution de sulfate de cuivre sont symbolisés par des ronds blancs ou noirs (voir légende).
Indique par des flèches le sens de déplacement de chacun de ces ions dans la solution lorsque le courant passe.
Chapitre 4: Les électrons et le noyau de l'atome
DE L’ANTIQUITÉ À NOS JOURS : COMMENT EST CONSTITUÉE LA MATIÈRE ?
Activité documentaire : lire le texte et répondre aux questions.
L’ATOME : UN MODÈLE POUR COMPRENDRE LA CHIMIE.
Dès 420 avant JC, Démocrite (philosophe grec) a l’intuition de l’existence des atomes et
invente leur nom (« atomos » en grec qui signifie insécable).
Aristote (philosophe grec) conteste cette existence et son prestige est tel qu’il faut attendre le début
du XIXème siècle pour que cette idée reprenne vie.
 En 1805, John Dalton annonce au monde l’existence des atomes.
 En 1881, J. J.Thomson découvre l’un des composants de l’atome. Il s’agit de particules
élémentaires négatives appelées en 1891 électrons.

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 Au début du XXème siècle, l’ambition des physiciens est de proposer un modèle de l’atome en
précisant la répartition de la charge électrique à l’intérieur de celui-ci.
 En 1904, Thomson partant de l’idée que l’atome est électriquement neutre, pense qu’il doit
contenir des charges positives qui doivent compenser les charges négatives des électrons. Il suppose
que la charge positive est répartie dans un petit volume (qui peut avoir la forme d’une sphère) et
qu’elle est parsemée d’électrons (pudding de Thomson).
 En 1910 Rutherford bombarde différents échantillons de matière (cuivre, or, argent ) avec des
particules et il déduit de son expérience que la charge positive doit occuper un tout petit volume qu’il
appelle « noyau ». Après « un petit calcul » il trouve que la majorité de la masse de l’atome est
concentrée dans un noyau minuscule. Les dimensions du noyau sont de l’ordre de 10-15m (100 000
fois moins que les dimensions de l’atome) et sa charge totale est un multiple entier de la charge de
l’électron ( au signe près ).
 Rutherford pense alors au modèle planétaire pour décrire un atome. En effet la masse du système
solaire est essentiellement concentrée dans le Soleil tout comme celle de l’atome est concentrée dans
le noyau. Il propose donc comme modèle un tout petit noyau chargé positivement et comportant
l’essentiel de la masse de l’atome, autour duquel les électrons décrivent des orbites.
Depuis, d’autres modèles plus complexes ont permis d’expliquer de nombreux autres
phénomènes. Le modèle actuel de l’atome est l’aboutissement d’une longue histoire au cours de
laquelle les représentations qu’on s’en fait ont profondément évolué.
Nous retiendrons pour la classe de troisième un modèle simple constitué d’un noyau autour duquel
gravitent des électrons qui forment un nuage électronique.
Il est nécessaire d’élaborer un modèle pour pouvoir expliquer différents phénomènes et en
prévoir les conséquences. Celles-ci, soumises à l’expérience, permettent de valider le modèle, de
l’améliorer ou de le rejeter.
Cependant, il n’est pas toujours nécessaire d’utiliser le modèle le plus complexe pour expliquer
de façon simple un certain nombre d’observations. Il suffit de bien en connaître les limites.
Texte construit à partir de Sciences et Avenir de décembre 1994, Sciences et Vie Junior d’octobre 1998,
Electrons et Atomes (Thèmes Vuibert) et des documents d’accompagnement.
Questions
1/ En t’aidant du texte, indique, parmi les deux dessins, quel est le modèle de l’atome proposé par JJ Thomson
et celui proposé par Rutherford.
2/ A partir des indications de Rutherford, détermine un ordre de grandeur de l’atome.

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3/ On dit que la matière est constituée principalement de vide. Justifie cette affirmation à partir du texte.
4/ Quelle est la partie chargée positivement de l’atome ?
Quelles sont les particules de l’atome chargées négativement ?
Indiquez si les particules ci-dessous sont des atomes ou des ions.
Symboles chimiques
atomes
ions
Cu2+
Fe
F-
Mg
Cu
Al3+
C
L'ion magnésium Mg2+ contient :
□ 2 électrons en trop □ 1 électron en trop □ est neutre □ 1 électron en moins
□ 2 électrons en moins
Complétez le tableau ci-dessous
Formule
Nombre d’électrons
Nombre de charges positives
Atome Al
13
Atome Cl
17
Ion Al 3+
Ion Cl -
Complétez le tableau ci-dessous (2 mots pour chaque phrase)
Ion magnésium Mg 2+
Un ion magnésium est un atome de magnésium ayant ……….. ……… électron (s)
Ion bromure Br -
Un ion bromure est un atome de brome ayant ……….. ……… électron (s)
Ion sulfure S 2-
Un ion sulfure est un atome de soufre ayant ……….. ……… électron (s)
Un ion sodium est un atome de sodium (symbole Na) ayant perdu un électron. Quelle est la formule
de l’ion sodium ?
L’ion nitrate a pour formule NO3- . (N atome d’azote, O atome d’oxygène)
a/A partir de combien d’atomes l’ion nitrate est-il constitué ?
b/Donnez le nom et le nombre de chaque type d’atomes constituant l’ion nitrate
c/ Quelle est sa charge électrique (signe et nombre de charges) ?
Répondez par vrai ou faux
 Un atome est électriquement neutre
 Un atome est constitué d’un noyau et d’électrons
 Le noyau d’un atome contient de l’électricité négative
 Les électrons sont des grains d’électricité négative
 Tous les atomes possèdent le même noyau