c1 13-14

Épreuve de Chimie
Nom :
No : Contrôle 1, octobre 2013 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 : Les propriétés de l’or (7 points)
L’or est un métal noble, inoxydable à l’air, de symbole chimique Au. Malheureusement, ce métal
s’effrite facilement en poudre ; ainsi, les bijoux en or ne sont pas de l’or pur 24 carats mais des
alliages (mélanges).
Le tableau ci-dessous donne la composition massique de l’or 18 carats, exprimée en pourcentage
(pour une masse de 100 g d’or).
Éléments Or (Au) jaune Cuivre (Cu) rouge Argent (Ag) blanc Nickel (Ni) blanc
Composition de
l’or jaune 75% 25% 0% 0%
Composition de
l’or blanc … % 0% 20% 5%
1. Nommer les éléments constituant l’or jaune et ceux constituant l’or blanc.
2. Calculer le pourcentage d’or (Au) dans l’or blanc.
3. Tracer un histogramme représentant la composition massique de l’or blanc (échelle : 1cm
représente 20%).
4. L’atome d’or possède 158 particules chargées (positivement et négativement) et 197 nucléons.
a. Nommer les trois sortes de particules qui constituent un atome. Trouver le nombre de chacune
d’elles dans l’atome d’or.
b. Déterminer le numéro atomique et le nombre de masse de l’atome d’or. Écrire le nuclide de
cet atome.
Deuxième exercice : Retrouver l’âge d’un ancien livre (6 points)
De nos jours, on peut retrouver l’âge d’un ancien livre en déterminant la quantité de carbone 14
présente dans ce livre.
1. Le carbone 14 est un isotope du carbone 12 et du carbone 13.
a. Que comprendre par « isotopes » ?
b. Le nuclide du carbone 13 est 13
6C. Écrire le nuclide de chacun des deux autres isotopes.
1/2

2. Préciser par quoi se caractérise : - un élément ;
- un atome.
3. Par une réaction dite nucléaire, le noyau du carbone 14 capte un proton. Retrouver parmi ces
propositions (le carbone 15
6C ; l’azote 14 7N ; l’azote 15 7N) le devenir d’un tel atome.
4. Calculer le nombre d’atomes de carbone 14 présents dans une masse de 70 u.
Troisième exercice : La configuration électronique d’un atome (7 points)
1. L’atome de potassium est représenté par son nuclide 39
19 K.
a. Écrire la configuration électronique de l’atome de potassium.
b. Calculer la charge du noyau de cet atome et celle de son nuage électronique. Déduire la
charge totale de l’atome de potassium.
c. Que devient chacune de ces trois charges si l’atome de potassium perd un électron ?
d. Proposer la configuration électronique de l’ion potassium.
2. L’atome de phosphore a 16 particules neutres dans son noyau et 15 particules chargées tournant
autour du noyau.
a. Trouver le nuclide de l’atome de phosphore (le symbole du phosphore est P).
b. Donner la représentation conventionnelle de cet atome.
c. Préciser le nombre d’électrons de valence et le nombre d’électrons célibataires de l’atome de
phosphore.
3. En fournissant de l’énergie à un atome, on peut changer sa configuration électronique.
a. Comment se comportent certains électrons dans ce cas ? L’atome est-il stable ?
b. Comment l’atome reprend-il alors son état fondamental ?
BON TRAVAIL !
2/2

Classe de 3e Contrôle 1, octobre 2013
Chimie
Corrigé Barème
Premier exercice : Les propriétés de l’or (7 points)
1. Éléments constituant l’or jaune et l’or blanc
- Les éléments constituant l’or jaune sont : l’or (Au) et le cuivre (Cu).
- Les éléments constituant l’or blanc sont : l’or (Au), l’argent (Ag) et le nickel (Ni).
2. Pourcentage de l’or (Au) dans l’or blanc
100 – (20 + 5) = 75%
3. Histogramme représentant la composition massique de l’or blanc
Pourcentage des éléments (en %)
90 - 10%
80 - 75%
70 -
60 -
50 -
40 -
30 - 20%
20 -
10 - 5%
0
Au Ag Ni Éléments chimiques
4. Carte d’identité de l’atome d’or
a. Les particules qui constituent un atome sont : les protons, les neutrons et les
électrons. Les protons et les électrons sont les particules chargées de l’atome. Or,
dans un atome électriquement neutre, ces deux sortes de particules ont le même
nombre. Ainsi : Nombre de protons = Nombre d’électrons = 79
2
158 =
L’atome d’or possède 197 nucléons (protons + neutrons) dont 79 protons. Le nombre
de neutrons est donc : 197 – 79 = 118
Ainsi, l’atome d’or est constitué de 79 protons, 118 neutrons et 79 électrons.
b. Le numéro atomique Z correspond au nombre de protons et le nombre de masse A
correspond au nombre de nucléons. On déduit alors que pour l’atome d’or : Z = 79 et
A = 197. Le nuclide de cet atome (A
ZX) est donc : 197 79 Au.
½ pt
¾ pt
½ pt
1 ½ pt
¾ pt
¾ pt
¾ pt
1 pt
½ pt
Deuxième exercice : Retrouver l’âge d’un ancien livre (6 points)
1. Isotopes et nuclides
a. Les isotopes sont des atomes d’un même élément ayant le même nombre de protons
(même numéro atomique) mais différents nombres de neutrons, donc différents
nombres de masse.
b. Les deux autres isotopes du carbone ont le même numéro atomique que le carbone 13
(Z = 6) et des nombres de masses différents (A = 12 et A = 14). Leurs nuclides sont
respectivement : 12
6C pour le carbone 12 et 14 6C pour le carbone 14.
1 pt
1 pt
1/2

Corrigé Barème
2. Caractéristiques d’un élément et d’un atome
Un élément est caractérisé par son numéro atomique Z.
Un atome est caractérisé à la fois par son numéro atomique Z et son nombre de masse A.
3. Devenir de l’atome C
14
6
Le noyau du carbone 14 a 6 protons et 8 neutrons. S’il capte un proton, il aura 7 protons
et 8 neutrons donc 15 nucléons. Puisque son nombre de protons change, il ne sera plus le
carbone mais un autre élément ayant un numéro atomique Z = 7 et un nombre de masse
A = 15. Il s’agit donc de l’azote 15
7N.
4. Nombre d’atomes de carbone 14
La masse d’un atome est égale à la masse de ses nucléons puisque les électrons ont une
masse négligeable. Un atome de carbone 14 a donc une masse de 14 u. On déduit alors
que le nombre d’atomes présents dans une masse de 70 u est : 5
14
70 =
Donc il y a 5 atomes de carbone 14 dans une masse de 70 u.
¾ pt
¾ pt
¾ pt
½ pt
½ pt
¾ pt
Troisième exercice : La configuration électronique d’un atome (7 points)
1. L’atome de potassium et l’ion potassium
a. L’atome de potassium a 19 protons (Z = 19) ; il a donc 19 électrons car il est
électriquement neutre. Sa configuration électronique est : K2 L8 M8 N1.
b. - Charge du noyau = charge des protons + charge des neutrons
Charge du noyau = 19 x (1+) + 20 x 0 = 19+
- Charge du nuage électronique = charge des électrons
Charge du nuage électronique = 19 x (1-) = 19-
- Charge totale de l’atome = charge du noyau + charge du nuage électronique
Charge totale de l’atome = (19+) + (19-) = 0. Sa charge est donc nulle.
c. Si l’atome de potassium perd un électron :
- la charge du noyau restera toujours (19+) (le nombre de protons n’a pas changé) ;
- la charge du nuage électronique deviendra : 18 x (1-) = 18- (il a 1 e- en moins) ;
- l’atome deviendra un ion de charge totale : (19+) + (18-) = 1+.
d. L’ion potassium possède 18 électrons ; sa configuration électronique est : K2 L8 M8.
2. L’atome de phosphore
a. Les particules chargées tournant autour du noyau sont les électrons et les particules
neutres du noyau sont les neutrons. L’atome, électriquement neutre, a autant de
protons que d’électrons. Ainsi, l’atome de phosphore a 15 protons, 16 neutrons et
15 électrons. Son numéro atomique, égal au nombre de protons, est Z = 15 ; son
nombre de masse, égal au nombre de nucléons, est : A = Z + N = 15 + 16 = 31.
Le nuclide de l’atome de phosphore est 31
15 P.
b. L’atome de phosphore a 15 électrons
répartis sur 3 niveaux d’énergie : 2 sur
K, 8 sur L et 5 sur M. Sa représentation
conventionnelle est donnée ci-contre.
c. L’atome de phosphore a 5 électrons de
valence et 3 électrons célibataires.
3. Gain et perte d’énergie par les électrons
a. En gagnant de l’énergie, certains électrons quittent leur niveau fondamental et
passent à un niveau supérieur. L’atome devient alors instable.
b. Les électrons retournent chacun à son niveau fondamental en perdant de l’énergie
sous forme de rayonnement. L’atome reprend alors son état fondamental stable.
¾ pt
½ pt
½ pt
½ pt
¼ pt
¼ pt
¼ pt
¼ pt
¾ pt
½ pt
½ pt
b. ½ pt
c. ½ pt
½ pt
½ pt
2/2