c2 12-13

Épreuve de Chimie
Nom :
No :
Contrôle 2, janvier 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 : L’élément chlore (7 points)
On trouve l’élément chlore dans plusieurs produits chimiques : le dichlore Cl2 utilisé dans le
traitement de l’eau potable, l’acide chlorhydrique HCl utilisé pour retirer les dépôts calcaires dans
la salle de bain, l’ion hypochlorite ClO- présent dans l’eau de Javel utilisée comme désinfectant et
décolorant, l’ion chlorate ClO3- présent dans le chlorate de sodium utilisé comme désherbant, ainsi
que d’autres produits.
1. Le chlore est casé dans la 3e période et la 17e colonne. Déterminer son numéro atomique et
nommer la famille chimique à laquelle il appartient.
2. On trouve deux variétés d’atomes de chlore : le chlore 35 et le chlore 37.
a. Comment appelle-t-on ces deux variétés d’atomes ? Écrire le nuclide de chacune d’elles.
b. Dans quelle masse trouve-t-on la plus grande quantité de matière : 1 g de chlore 35 ou 1 g de
chlore 37 ?
3. L’ion chlorure forme avec l’ion aluminium un composé ionique : le chlorure d’aluminium.
a. Expliquer la formation de l’ion chlorure et donner sa formule.
b. La formule de l’ion aluminium étant Al3+, écrire la formule ionique et la formule statistique
du chlorure d’aluminium.
4. On considère les espèces chimiques suivantes : Cl2 ; HCl ; ClO- ; ClO3-.
a. Déterminer le nombre d’oxydation de l’élément chlore dans chacune des quatre espèces
citées.
b. Classer ces espèces chimiques par n.o. croissant de l’élément chlore.
Deuxième exercice : Structure de quelques molécules (6 points)
On considère les éléments suivants : H (Z = 1) ; C (Z = 6) ; N (Z = 7) et O (Z = 8).
1. Écrire la configuration électronique de l’atome de chacun de ces éléments.
2. Donner les représentations de Lewis de ces atomes. Préciser la valence de chacun d’eux.
3. Expliquer la liaison chimique établie entre le carbone et l’oxygène. Donner la formule structurale
et la formule moléculaire du composé formé.
1/2

4. Pour la molécule HOCN, deux structures sont possibles. Proposer les deux formules structurales
possibles et préciser le type de liaison covalente entre les atomes C et N dans chacune d’elles.
Troisième exercice : Étude d’une réaction chimique (7 points)
On introduit un ruban de magnésium Mg dans un récipient contenant une solution concentrée en
ions argent Ag+. Quelques minutes plus tard, le ruban de magnésium se couvre d’un dépôt gris
d’argent solide Ag et la solution s’enrichit en ions magnésium Mg2+.
1. Nommer les réactifs et les produits dans cette réaction.
2. Déterminer les nombres d’oxydation des éléments Mg et Ag dans les réactifs et dans les
produits.
3. Quelle espèce chimique a subi l’oxydation ? Laquelle a été réduite ?
4. Désigner l’oxydant et le réducteur.
5. Écrire les demi-équations d’oxydation et de réduction ainsi que l’équation-bilan de cette
réaction.
6. Comment appelle-t-on ce type de réaction ?
BON TRAVAIL !
2/2

Classe de 3e Contrôle 2, janvier 2013
Chimie
Corrigé Barème
Premier exercice : L’élément chlore (7 points)
1. Numéro atomique et famille chimique du chlore
La période d’un élément correspond au nombre de niveaux d’énergie de l’atome de cet
élément et le groupe correspond au nombre d’électrons périphériques de cet atome.
Ainsi, l’atome de chlore a 3 niveaux d’énergie (3e période) et 7 électrons périphériques
(17e colonne, donc groupe VII). Sa configuration électronique est : K2 L8 M7. L’atome
de chlore a donc 17 électrons. Étant électriquement neutre, il a également 17 protons. On
déduit alors que le numéro atomique du chlore, qui représente le nombre de protons, est
Z = 17.
Puisque le chlore est dans le groupe VII, donc il appartient à la famille des halogènes.
2. Les variétés d’atomes de chlore
a. Les deux variétés d’atomes de chlore sont appelées isotopes de l’élément chlore car
elles représentent le même élément. Les atomes isotopes ont même numéro atomique
(Z = 17) mais différents nombres de masse (A1 = 35 et A2 = 37).
Les nuclides de ces deux variétés d’atomes sont respectivement : 35
17 Cl et 37 17 Cl.
b. La quantité de matière (n) est le quotient de la masse donnée (m) par la masse
molaire (M) : M
m
n =. Or, la masse molaire atomique correspond au nombre de masse
A exprimé en g/mol. Ainsi : M(35
17 Cl) = 35 g/mol et M(37 17 Cl) = 37 g/mol.
1 g de chlore 35 contient : 35
1
n1=mol et 1 g de chlore 37 contient : 37
1
n2=mol.
Puisque n1 > n2, on déduit que 1 g de chlore 35 contient la plus grande quantité de
matière.
3. Formation du chlorure d’aluminium
a. L’atome de chlore a 7 électrons externes. Pour accomplir son octet périphérique, il
gagne un électron et devient un anion de formule Cl-.
b. Dans son ensemble, un composé ionique est électriquement neutre. Donc la formule
ionique du chlorure d’aluminium est (Al3+, 3 Cl-) et sa formule statistique est AlCl3.
4. Calcul du n.o. de l’élément chlore et classement des espèces chimiques
a. Soient : n.o.(H) = +I ; n.o.(O) = -II ; n.o.(Cl) = x.
Dans Cl2 :
n.o.(Cl) = 0
Dans HCl :
x + (+I) = 0
x = -1
n.o.(Cl) = -I
Dans ClO-:
x + (-II) = -1
x = -1 + 2 = +1
n.o.(Cl) = +I
Dans ClO3- :
x + 3(-II) = -1
x = -1 + 6 = +5
n.o.(Cl) = +V
b. Classement des n.o. par ordre croissant : -I < 0 < +I < +V
Classement des espèces chimiques : HCl < Cl2 < ClO- < ClO3-
1 pt
½ pt
1 ¼ pt
1 ¼ pt
¾ pt
¾ pt
1 pt
½ pt
Deuxième exercice : Structure de quelques molécules (6 points)
1. Configurations électroniques des atomes
Un atome est électriquement neutre : il a autant de protons que d’électrons. Les
configurations électroniques des 4 atomes sont respectivement :
- K1 pour l’atome d’hydrogène qui a 1 proton (Z = 1) et 1 électron ;
- K2 L4 pour l’atome de carbone qui a 6 protons (Z = 6) et 6 électrons ;
¼ pt
1 pt
1/2

Corrigé Barème
- K2 L5 pour l’atome d’azote qui a 7 protons (Z = 7) et 7 électrons ;
- K2 L6 pour l’atome d’oxygène qui a 8 protons (Z = 8) et 8 électrons.
2. Représentations de Lewis et valences des atomes
Dans la représentation de Lewis d’un atome, le symbole de l’élément est entouré des
électrons périphériques de cet atome. La valence d’un atome correspond au nombre de
ses électrons célibataires. Ainsi :
Élément représenté par l’atome Hydrogène Carbone Azote Oxygène
Nombre d’électrons externes 1 4 5 6
Représentation de Lewis
H C N O
Valence (électrons célibataires) 1 4 3 2
3. Liaison chimique entre le carbone et l’oxygène
Pour réaliser l’octet, l’atome d’oxygène a besoin de 2 électrons (e-) et l’atome de
carbone en a besoin de 4. Un atome de carbone met alors en commun 2 de ses 4 e-
célibataires avec les 2 e- célibataires d’un atome d’oxygène. Il s’établit ainsi 2 liaisons
covalentes doubles entre un atome de carbone et 2 atomes d’oxygène. La formule
structurale de la molécule formée est O = C = O et sa formule moléculaire est CO2.
4. Formules structurales de la molécule HOCN
En tenant compte de la valence de chaque atome, la molécule HOCN peut avoir les
formules structurales suivantes : (1) H – O – C ≡ N (liaison covalente triple entre C et N)
(2) H – N = C = O (liaison covalente double entre C et N)
¼ pt
1 pt
1 pt
1 pt
1 ½ pt
Troisième exercice : Étude d’une réaction chimique (7 points)
1. Réactifs et produits de la réaction
Les réactifs sont les espèces chimiques présentes au début de la réaction. Dans cette
réaction, les réactifs sont les atomes de magnésium Mg et les ions argent Ag+.
Les produits sont les espèces chimiques obtenues à la fin de la réaction. Les produits de
cette réaction sont les ions magnésium Mg2+ et les atomes d’argent solide Ag.
2. Nombres d’oxydation des éléments Mg et Ag dans la réaction
Dans les réactifs : n.o.(Mg) = 0 (dans l’atome Mg) et n.o.(Ag) = +I (dans l’ion Ag+).
Dans les produits : n.o.(Mg) = +II (dans l’ion Mg2+) et n.o.(Ag) = 0 (dans l’atome Ag).
3. Espèces chimiques oxydée et réduite
Les atomes Mg ont été oxydés car n.o.(Mg) a augmenté de 0 à +II durant la réaction.
Les ions Ag+ ont été réduits car n.o.(Ag) a diminué de +I à 0 durant la réaction.
4. Oxydant et réducteur
L’oxydant dans cette réaction est l’ion Ag+ puisqu’il a subi une réduction.
Le réducteur est l’atome Mg puisqu’il a subi une oxydation.
5. Demi-équations et équation-bilan de la réaction
Demi-équation d’oxydation : Mg → Mg2+ + 2 e-
Demi-équation de réduction : 2 Ag+ + 2 e- → 2 Ag
Équation-bilan de la réaction : Mg + 2 Ag+ → Mg2+ + 2 Ag
6. Type de réaction
Au cours de cette réaction chimique, il y a eu simultanément oxydation d’une espèce
chimique (les atomes de magnésium) et réduction d’une autre espèce chimique (les ions
Ag+). On déduit que cette réaction est une réaction d’oxydoréduction.
½ pt
½ pt
½ pt
½ pt
¾ pt
¾ pt
¾ pt
¾ pt
½ pt
½ pt
½ pt
½ pt
2/2