(K) 2 (L) 8

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Classe : 2nde ……..
Durée : 1h30
DS de physique chimie
date : 04 /02 /12
Calculatrice autorisée
NOM : ................................................................................... Prénom : .....................................................................
Compléter sur les feuilles
Exercice 1 : Le magnésium (7 points)
Le magnésium a des utilisations diverses et variées. Par exemple, il est un constituant de
la chlorophylle, on le trouve également comme composant du chocolat, dans certains
alliages pour la construction des avions ainsi que dans les jantes de voitures de
compétition.
La notation symbolique du noyau atomique du magnésium est
.
1. Quelle est la composition du noyau atomique du magnésium.
A= 24 et Z= 12 :
Le noyau comporte A = 24 nucléons, Z = 12 protons et A-Z = 24-12
=12 neutrons.
2. Donner la structure électronique de l’atome. Indiquer le nombre d’électrons sur la
couche externe.
L’atome étant électriquement neutre
d’électrons que de proton, soit Z = 12
il
possède
autant
(K)2 (L)8 (M)2 ; il possède 2 électrons sur sa couche externe.
3. Calculer la masse mn du noyau.
mn = Z × m(proton) + (A-Z) m(neutron)
A.N : mn = 12 × 1,7 × 10-27 + (24-12) × 1,7 × 10-27
mn = 4,1 × 10-26 Kg
4. Calculer la masse m de l’atome.
m = mn + Z × m (électron)
m= Z × m(proton) + (A-Z) m(neutron) + Z × m(électron)
A.N : m = 12 × 1,7 × 10-27 + (24-12) × 1,7 × 10-27 + 12 × 9,1 × 10-31
m = 4,1 × 10-26 Kg
5. Comparer ces deux valeurs et conclure.
m/mn = 1
La masse de l’atome est en quasi-totalité dans le noyau.
6. Le magnésium peut se transformer en ion, l’ion magnésium Mg2+. Justifier
D’après la règle de l’octet, l’atome de magnésium perdra 2 électrons
pour avoir 8 électrons sur sa couche externe. Il formera donc l’ion Mg2+
7. Donner la structure électronique de l’ion magnésium. Indiquer le nombre d’électrons sur
la couche externe.
(K)2 (L)8 il possède 8 électrons sur sa couche externe.
8. Calculer la charge Q de l’ion magnésium.
Q= + 2 × e
A.N : Q= + 2 × 1,6 × 10-19
Q = + 3,2 × 10-19 C
Le magnésium a été découvert en 1808 par un anglais nommé Sir Humphry Davy. Il
possède 22 isotopes dont 3 sont naturels. Les 3 isotopes naturels possèdent
respectivement 12, 13 et 14 neutrons.
9. donner la définition du mot isotope.
Noyaux atomiques ayant le même numéro atomique Z et des nombres
différents de nucléons A.
10. Donner les représentations symboliques des 3 isotopes du magnésium.
m(proton) = m( neutron) = 1,7 × 10-27 kg ; m(électron) = 9,1 × 10-31 kg
charge élémentaire e = 1,6 × 10-19 C
Exercice 2 : un élément inconnu (6 points)
Le noyau de l’élément X porte une charge de Qn = + 20,8 x 10 – 19 C. La masse de ce noyau est
de m(X) = 45,9 x 10 – 27 kg.
1. Quel est le numéro atomique Z de cet atome X. Justifier.
Z= 13
A.N :
2. Quel est le nombre de masse A de cet atome X. Justifier.
A.N :
A = 27
3. En déduire les nombres de protons, de neutrons et d’électrons de cet atome.
Nombre de protons de l’atome Z = 13. L’atome étant électriquement
neutre il possède autant d’électrons que de protons, soit Z = 13.
Nombre de neutrons A-Z = 27-13 = 14
4. Parmi les atomes proposés ci-dessous donner le nom et le symbole de l’atome X. Justifier
Carbone C (Z= 6) ; Oxygène O (Z=8) ; Aluminium Al (Z= 13) ; Chlore Cl (Z= 17)
C’est l’atome d’aluminium car l’atome X possède un numéro atomique Z = 13.
5. Donner la représentation symbolique du noyau de l’atome X.
Donnée : m(nucléon) = 1,7 × 10-27 kg
Exercice 3 : expérience. (4 points)
On chauffe un tube à essais contenant une poudre noire formée d’un mélange d’oxyde de
cuivre II ( CuO ) et de carbone C. Le tube à essais est muni d’un tube à dégagement
plongeant dans de l’eau de chaux.
On observe un dépôt brillant rougeâtre dur les parois du tube à essais et le trouble de
l’eau de chaux.
1. Légender le schéma ci-dessus.
numéro 1 : Tube à essais (poudre noire)
numéro 2 : Dépôt brillant rougeâtre dur (cuivre solide Cu)
numéro 3 : Dégagement gazeux de dioxyde de carbone (CO2) qui trouble l’eau
de chaux.
2. Quels sont les éléments chimiques présents dans les espèces chimiques initialement
introduites ? Préciser leur nom et leur formule.
- Dans l’espèce chimique oxyde de cuivre Cu O, il y a l ‘élément cuivre Cu et
l’élément oxygène O.
L’espèce chimique carbone est constituée exclusivement de l’élément
carbone C.
3. En déduire les éléments chimiques présents dans les espèces chimiques produites par la
transformation chimique ? Justifier.
- Dans les produits de la transformation chimique, on trouve l’élément carbone
C, l’élément cuivre Cu et l’élément oxygène O.
- Car au cours d’une transformation chimique, les éléments chimiques se
conservent.
4. Identifier les produits formés en utilisant les résultats de la question 3) et les
renseignements donnés au début de l’exercice.
- Le dégagement gazeux qui provoque le trouble de l’eau de chaux est du dioxyde
de carbone (C O 2).
- Le dépôt brillant rougeâtre dur est du cuivre métallique (cuivre solide Cu)
Exercice 4 : compléter le tableau suivant (3 points)
Symbole de
l’atome ou de
l’ion
Symbole du
noyau
Charge en
fonction e
Nombre de
protons
Nombre de
neutrons
Nombre
d’électrons
Structure électronique
B
Neutre
5
6
5
(K)2 (L)3
F-
-1 e
9
10
10
(K)2 (L)8
Al3+
+3 e
13
14
10
(K)2 (L)8
O2-
-2 e
8
8
10
(K)2 (L)8
S2-
-2 e
16
16
18
(K)2 (L)8 (M)8
Cl-
-1e
17
18
18
(K)2 (L)8 (M)8
Données :
Le Bore B (Z = 5) ; Oxygène O (Z=8) ; Fluor F (Z= 9) ; Aluminium Al (Z=13) ; Soufre S (Z= 16) ; Chlore Cl (Z= 17)
Avec e la charge élémentaire.
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