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Épreuve de CHIMIE
Nom :
No :
Examen 1, Février 2015
Classe : 2de A – B – C
Durée : 90 min
 L’usage d’une calculatrice non programmable est permis
 Ce sujet comporte 3 pages numérotées 1/3 à 3/3
Données :
- Masse d’un nucléon : m (nucléon) = 1,67 x 10-24 g
- Masse d’un électron est négligeable devant celle d’un nucléon
- Nombre d’Avogadro : NA = 6,0 x 1023 mol-1.
- Masses molaires atomiques en g.mol-1 : M(H) = 1,0 ; M(C) = 12 ; M(O) = 16.
- Masse volumique de l’eau : µ(eau) = 1,0 g.mL-1.
Premier exercice (6 points)
Les engrais chimiques
Les engrais sont des substances organiques ou minérales destinées à apporter aux plantes des
compléments d’éléments nutritifs de façon à améliorer leur croissance.
Document 1 : Les engrais minéraux.
Les engrais minéraux sont formés d’un ou de plusieurs composés chimiques, on distingue les engrais
simples et les engrais composés.
Les engrais simples ne contiennent qu’un seul élément fertilisant à base d’azote (N) ou de potassium
(K) ou de phosphore (P).
Les engrais azotés sont des solides ioniques comme le nitrate de magnésium et le sulfate
d’ammonium.
Les engrais phosphatés sont obtenus essentiellement à partir des gisements naturels de phosphate de
calcium.
Les principaux engrais potassiques sont : KCl, K2SO4.
Les engrais composés sont répartis en engrais binaires renfermant deux éléments (NP ou NK ou PK)
et en engrais ternaires renfermant trois éléments (N, P, K).
Document 2 : Les engrais organiques
Les engrais organiques sont des produits d’origine animale ou végétale qui vont être transformés
lentement par les micro-organismes du sol en ions assimilables par les plantes.
L’urée de formule CO(NH2)2 est un engrais organique qui, dans le sol, se transforme en CO2 et NH3 puis
en ions nitrate assimilable par les plantes.
Document 3 : Analyse d’un engrais chimique
On fait dissoudre dans l’eau tiède une pincée d’un engrais chimique. Par un test approprié, on a vérifié
que cet engrais ne contient pas l’élément potassium.
Afin de reconnaître la nature des ions constituant cet engrais, on effectue une série de tests
d’identification comme suit :
Test A :
On ajoute une solution de soude à un prélèvement de la solution d’engrais. On chauffe légèrement, le
gaz dégagé bleuit un papier filtre imbibé d’une solution de sulfate de cuivre II.
Test B :
En ajoutant quelques gouttes d’une solution de nitrate d’argent à un autre prélèvement, on obtient
un précipité jaunâtre.
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Questions :
1. A propos des engrais minéraux :
1.1 Ecrire la formule statistique de chacun des solides ioniques utilisés dans les engrais azotés
et phosphatés.
1.2 Nommer les solides ioniques utilisés comme engrais potassiques.
2. A propos de l’urée, un engrais organique :
2.1 Calculer le pourcentage en nombre d’atomes d’hydrogène dans la molécule d’urée.
2.2 Donner la représentation de Lewis de la molécule d’urée sachant que l’atome de carbone
et l’atome d’oxygène sont liés par une liaison covalente double.
Atome
Electrons de valence
H
1
C
4
N
5
O
6
2.3 Préciser, selon la théorie VSEPR, le type de cette molécule et sa géométrie autour de
l’atome de carbone.
2.4 Indiquer pourquoi les liaisons dans cette molécule sont polarisées.
3. A propos de l’engrais chimique analysé dans le document 3 :
3.1 Nommer l’anion qu’on a pu identifier à partir du test B.
3.2 Ecrire l’équation de la réaction d’identification du test B.
3.3 Nommer le précipité jaunâtre obtenu au test B.
3.4 Nommer le gaz identifié au test A. Nommer le cation duquel il provient.
3.5 Déduire le nom et la formule statistique du solide ionique présent dans cet engrais.
3.6 Cet engrais est-il simple, binaire ou ternaire ? Justifier.
Deuxième exercice (5,5 points)
Piles au lithium
Dans la nature, l’élément chimique lithium (Li) existe sous la forme de deux isotopes dont on donne
les proportions ci-dessous :
Isotopes
6
3 Li
7
3
Li
Proportion
7,4 %
Masse molaire atomique
6,0 g.mol-1
92,6 %
M (en g.mol-1)
Le lithium est également un élément chimique entrant dans la composition de certaines piles et
batteries. Pour élaborer certaines piles, on utilise 7,35 x 1021 atomes de lithium.
1. Définir atomes isotopes.
2. 2.1 Montrer que la masse M d’une mole d’atomes 73 Li se calculer par la relation :
M = A x m (nucléon) x NA
2.2 Déduire que M vaut 7,0 g.mol-1.
3. Vérifier que la masse molaire atomique moyenne de l’élément lithium M(Li) vaut 6,9 g.mol-1.
4. Calculer la quantité de matière de lithium mises en jeu dans la pile.
5. Déduire la masse, exprimée en mg, de lithium présente dans la pile.
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Épreuve de CHIMIE
Troisième exercice (4,5 points)
L’éthanol
L’éthanol est un alcool de formule semi-développée CH3 – CH2 – OH. C’est un liquide incolore et
volatile. On le retrouve dans les thermomètres et dans les boissons alcoolisées.
Une solution d’éthanol à 95 % en volume d’éthanol contient un volume V = 95 mL d’éthanol dans un
volume de 100 mL de solution.
La densité de l’éthanol pur est d = 0,79.
L’étiquette de la solution d’éthanol porte le pictogramme ci-contre.
1. Nommer le groupe caractéristique de l’éthanol.
2. Donner le nom du pictogramme ci-contre.
3. Calculer la masse molaire moléculaire M de l’éthanol.
4. Montrer qu’on peut calculer le nombre de mol d’éthanol n présent dans 100 mL de la solution
d x µ(eau) x V
d’éthanol par la relation n =
et trouver sa valeur.
M
5. Calculer le nombre d’atome d’oxygène présent dans le volume V d’éthanol.
Quatrième exercice (4 points)
Molécules isomères ou différentes ?
1. Le propanal est une molécule de formule topologique ci-contre.
1.1 Nommer le groupe caractéristique de cette molécule.
1.2 Ecrire la formule semi-développée du propanal.
1.3 Ecrire la formule semi-développée d’un isomère à cette molécule et possédant le même
groupe caractéristique.
1.4 Cet isomère aura-t-il la même masse molaire moléculaire que celle du propanal ? Justifier.
2. L’acide 2-bromopropanoïque est une molécule de formule développée :
H
H
H
O
C
C
C
H
Br
O
H
2.1 Nommer le groupe caractéristique présent dans cette molécule.
2.2 Donner la formule topologique de cette molécule.
2.3 On constate que l’acide 2-fluoropropanoïque et que l’acide 2-iodopropanoïque réagissent
de la même façon que l’acide 2-bromopropanoïque. Justifier.
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