e1 09-10 - Collège des Saints-Coeurs

Collège des Saints Cæurs
Sioufr Examen 1, Février 2010
Classe : 2de
Durée: 90 min
Chimie
N.B. La présentatîort est de figueur
L'usage d'une calculatrice non programmable est sutorisé
Exercice 1 : Flash au magnésium (8 points)
Dans les premiers flashs, la lumière nécessaire à la prise de vue était produite par une réaction de combustion du
magnésium, métal de symbole chimique Mg. Cette combustion s'effectue avec une lumière blanche
éblouissante.
A- Etude de l'élément magnésium
La charge totale des électrons de l'atome isolé de magnésium est q: - I,92. 10-18C.
1. Calculer le nombre d'électrons contenus dans un atome isolé de magnésium. Ll r rr
On donne : charge d'un électroû, ê : - I,6 .10-lec ) nu& 4y'4 ,',rrc!-on z '1O(7 , tO kS ; - 'M3 ,
2. En déduire son numéro atomique.
3. On brûle un ruban de magnésium de masse m = 1,00 g.
a- Calculer le nombre N d'atomes de magnésium contenus dans ce ruban.
b - Décrire l'aspect de ce ruban avant la combustion.
4. Ecrire, à l'état fondamental et en utilisant les niveaux d'énergie, la structure électronique de l'atome de
magnésium.
5. Donner le nom de la farnille à laquelle il appartient.
6. Ecrire l'équation qui conduit à la formation de I'ion magnésium.
B - Etude de l'élément oxygène
L'oxygène appartient à la période du fluor tf n et au groupe du soufre ]l S.
1. Ecrire, en le justifiant et en utilisant les sous niveaux d'énergie, la configuration électronique de I'atome
d'oxygène et preciser le nombre d'électrons périphériques.
2. Donner le symbole de son ion.
3. Ecrire l'équation qui conduit à la formation de cet ion.
C - Résultat de I'expérience
A la suite de la combustion du ruban magnésium dans le dioxygène, le ruban devient une poudre blanche
partiellement soluble dans 1'eau.
1. Donner la formule et le nom du produit blanc obtenu. 'à
2" Dans le produit obtenu, le magnésium est-il un élément ou un corps simple ? Justifier la réponse.

Exercice 2 : Extraction par un solvant et solubilité - étude d'une molécule (13 points)
(Les 2 parties de I'exercice sont ïndépendantes)
Partie A : Extraction par un solvant et solubilité
On donne à20"C,1a solubilité, notée s, du diiode, dans divers solvants ; elle est indiquée en g.L-I.
Solvant extracteur Eau Ether Chloroforme Sulfure de carbone
s (g.L-') 0,30 2s0 4,7 165
1. Rappeler la définition de la solubilité d'une espèce chimique dans un solvant.
2. Calculer le volume minimal nécessaire de sulfure de cartone, pour dissoudre 1,0g de diiode.
3. On souhaite utiliser I'un de ces solvants pour extraire le diiode d'une solution aqueuse. Quel sera le solvant
le mieux approprié pour cette opération ? Justifier la reponse.
4. Quelle caractéristique supplémentaire devrait assurer ce solvant pour que I'on puisse I'utiliser comme
solvant d'extraction ?
5. Quelle est la verrerie principale pour réaliser cette extraction ? Donner un schéma annoté à I'appui.
6. Proposer une méthode permettant de vérifier la pureté d'une espèce chimique extraite d'une substance.
Donner son principe.
Partie B : Etude de la molécule du sulfure de carbone
Le sulfure de carbone est constitué des deux éléments carbone (Z : 6) et soufre (Z: L6).
1. Ecrire, en le justifiant, la configuration électronique à l'état fondamental de chacun des atomes carbone et
soufre.
2. Quel est le nombre de liaison(s) que peut effectuer chacun des atomes carbone et soufre ?
En déduire la formule moléculaire du composé sulfure de carbone.
3. Donner la représentation de Lewis de la molécule du sulfure de carbone.
4. Quel est le type de la molécule du sulfure de carbone d'après VSEPR ? Justifier la réponse.
En déduire la forme géométrique de la molecule.
5. a) Les liaisons, dans cette molécule, sont-elles polaires ? Justifier la réponse.
b) La molecule de sulfure de carbone est-elle polaire ? Justifier la rçonse.
c) Sachant que le sulfure de carbone est liquide, est-il miscible au solvant I'eau ? Justifier la réponse.
Exercice 3 : Des molécules isomères (4 points)
Soit la molécule de formule brute CaHrO, formée de trois éléments chimiques : H (Z: l), C (Z : 6)
etO(Z=8)
1. Calculer le pourcentage atomique de chaque élément présent dans cette molécule
2. Ecrire les formules semi-développées des differents isomères possibles ayant comme formule brute ClHsO,
sachant qu'il existe une double liaison entre un des atomes de carbone et I'atome d'oxygène.
3. Choisir une des molécules représentées, d'après la méthode VSEPR, quelle est la valeur des angles de liaisons
autour du carbone portant l'atome d'oxygène? Justifier la réponse.

Classe de seconde, examen I - Février 2010, corrigé I points
0,5
0,5
I
0,5
0,5
0r5
0,5
Exercice I : Flash au magnésium
A - Etude de l'élément magnésium
l. Nombre d,électrons = qle= 12
2. Loatome étant électriquement neutre, le nombre d'élecfrons est égal au nombre de protons, et
comme le nombre de protons indique le numéro atomique, alorsZ: 12.
3. a) La masse d'un atome de magnésium est égal à la masse de son noyau donc à la masse des
nucléons car la masse des électrons est néslieeable.
m(atome de Mg) = A . lrnucle on: 24 . 1,67". i1at = 40 . 10'27 kg = 4,0 . -l-g-t'g
nombre d'atome de magnésiuûl = m / m(atome de Mg) : 1,00/4,0 . 10-23 :25 .1021 atomes de Mg
b) Le ruban de magnésium est un métal gris, malléable.
4. L'atome de magnésium possMe 12 électrons repartis ainsi : K2L8Nf
5. L'élément magnésium appartient à la famille des alcalins terreux.
6. Mg = M{* + Ze-
B - Etude de l'élément orygène
l. La configuration électronique de l'atome de fluor est K2L7
La configuration électronique de I'atome de soufre est K2l8lr,f
Les électrons du fluor sont repartis sur 2 niveaux d'énergies, alors I'oxygène et le fluor
appartiennent à la 2ème période.
Comme le soufre possède 6 électrons extemes, alors I'oxygène enco_re en possède 6.
D'où la configuraiion électronique dg l'atome d'oxygène s'écrit : ls22*2pa
2. Le symbole dè I'ion oxygène esi : 02-
3. O+2e-:O2-
C - Résultat de l'expérience
l. Le produit obtenu est I'oxyde de magnésium de formule
2. Dans le produit obtenu, le magnésium est un élément
élément chimi
Mgo-
chimique car il est combiné à un autre
Exercice 2 : Extraction par un solvant et solubilité - étude d'une molécule
Partie A : Extraction par un solvant et solubilité
l. Voir le cours
2. Volume minimal de sulfure de carbone: m(diiode) / solubilité = 1,0 / 165 : 6,1 . l0-3L: 6,lmL
3. Le solvant correspondant est celui dans lequel la solubilité du diiode est la plus élevée, alors
c'est l'éther.
4. Le solvant utilisé ne doit pas être miscible à I'eau.
5. L'ampoule à décanter. (pour le schéma, voir le cours)
6. La méthode est la chromatographie. (pour le principe, voir le cours)
Partie B : Etude de la molécule du sulfure de carbone
1. Carbone:I(Lo Soufre : K2L8N,t'
. Carbone:4liaisons Soufre : 2liaisons
. La représentation de læwis est : -5 =
L'atome central ne porte pas des doublets non-liants et toute liaison double est comptée comme
une liaison simple d'où le type de la molécule selon VSEPR est : A&. La molécule est linéaire.
a) Les liaisons dans cette molecule sont polaires car elles ont lieu entre deux atomes différents
d'électronégativités différentes.
b) La molécule est apolaire car les centres des charges positives et négatives se coïncident.
c) L'eau est une molocule polaire alors que le sulfure de carbone est une molecule apolaire donc
le sulfure de carbone ne présente pas une parenté à la molécule de l'eau ce qui fait que le sulfure
de carbone n'est pas miscible à l'eau.
13 points
I
0,5
I
0,5
0,5 + 0,5
0,5+1
2
1
J
4
0r5
1,5
0r5
1,5
I
I
l15
5.
. formule: CSz
C=Sr

Exercice 3 : Des molécules isomèrcs
L o/oC= (nombred'atome de C/nombretotal d'atome) x 100 =(4/13) x 100 =30,7Yo
o/oH: 6l,5Vo o/oO :7,8oÂ
2. Les formules semi-développees possibles sont :
4 points
I
C\\: CSz - Ctr-z - tt*
c,Ê:*q$-lÎ*
ct{g
CFlr- C-Cur-
' ll
oc*s 1,5
3. L'atome de carbone fait une liaison double avec un atome d'oxygène et qui sera considéree
comme une liaison simple et le reste des liaisons sont avec des atomes d'hydrogène et I'atome I t,S
central n'a pas des doublets non liantso d'où le type de la molécule est AXr. L'angle des liaisons
autour du carbone est de 120"