Exercices
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Sirius 2de - Livre du professeur Chapitre 11. L’élément chimique Exercices Exercices d’application 5 minutes chrono ! 1. Mots manquants a. élément chimique ; numéro atomique b. conservation ; éléments chimiques c. numéro atomique ; nombre de neutrons d. du « duet » ; de l’octet e. cation f. anion 2. QCM a. Par gain d’un électron sur sa couche externe. b. Sont des noyaux isotopes. c. 17 protons et 36 nucléons. d. L’atome de néon. e. L’ion Mg2+. f. L’ion F-. g. Respectivement un cation et un anion. Mobiliser ses connaissances 3. Corrigé dans le manuel. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------4. Corrigé dans le manuel. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------5. Corrigé dans le manuel. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------6. La formule de la molécule d’eau est H2 O : les éléments en fin de transformation sont donc H et O. On écrit le bilan des éléments en début et en fin de transformation : Éléments en début de transformation H et O Éléments en fin de transformation H et O Conclusion : il y a bien eu conservation en éléments au cours de cette transformation chimique. ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Chapitre 11. L’élément chimique. © Nathan 2010 L’élément chimique (§1 du cours) 8 Sirius 2de - Livre du professeur Chapitre 11. L’élément chimique Différentes formes d’un élément (§2 du cours) 7. Atome Perd / Gagne des électrons Nombre d’électrons perdus ou gagnés Formule de l’ion Nature Mg perd I gagne S gagne Fe perd 2 1 2 3 Mg2+ cation Ianion S2anion Fe3+ cation ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------8. Atome Formule de l’ion Nature de l’ion + Sodium Na cation 2Oxygène O anion ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------9. Les noyaux 126 C ; 136 C ; 146 C sont isotopes. D’autre part, les noyaux 137 N ; 147 N sont isotopes. ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------10. Corrigé dans le manuel. ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------28 31 11. 14 Si ; 29 Si ; 30 Si ; 14 Si . 14 14 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------Les règles du « duet » et de l’octet (§3 du cours) Notation de l’élément Na Mg Cl Numéro atomique 11 12 17 2 8 1 2 8 2 2 Structure électronique (K) (L) (M) (K) (L) (M) (K) (L)8(M)7 Formule de l’ion Na+ Mg2+ Cl---------------------------------------------------------------------------------------------------------------14. Règle du « duet » pour Be2+ ; règle de l’octet pour O2- et Al3+ (même raisonnement à partir de la structure électronique). ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Utiliser ses compétences Chapitre 11. L’élément chimique. © Nathan 2010 12. Corrigé dans le manuel. ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------13. a. Voir 12. a. b. 9 Sirius 2de - Livre du professeur Chapitre 11. L’élément chimique 15. Nom de l’élément Étymologie Hydrogène hydro, « eau » ; gennan, « engendre » Hélium helios, « soleil » Carbone carbon, « charbon » Azote A, « sans » ; zot « vie » Oxygène oxus, « acide » ; gennan, « engendre » Argon argon, « neutre » ou argos, « paresseux » Brome bromos, « puanteur » plomb plombum, « lourd » Symbole H He C N O Ar Br Pb ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------16. Corrigé dans le manuel. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------17. a. Le fluor et le sodium. 21 b. 20 Ne ; 10 Ne ; 22 Ne . 10 10 c. (100 – 79) / 2 = 10,5 %. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------18. a. Un atome de chlore contient 17 électrons ; sa structure électronique s’écrit donc (K)2(L)8(M)7. En appliquant la règle de l’octet, on constate qu’il est nécessaire qu’un électron soit gagné par la couche M. La formule de l’ion chlorure est donc Cl-. b. On écrit le bilan des éléments en début et en fin de transformation : Éléments en début de transformation Ag et Cl Éléments en fin de transformation Ag et Cl Chapitre 11. L’élément chimique. © Nathan 2010 Conclusion : il y a bien eu conservation en éléments au cours de cette transformation chimique. 10 Sirius 2de - Livre du professeur Chapitre 11. L’élément chimique Exercices d’entraînement 19. 1. a. La structure électronique du calcium s’écrit (K)2(L)8(M)10. Afin de respecter la règle de l’octet, l’ion calcium doit avoir sa couche externe occupée par 8 électrons. L’atome de calcium doit donc perdre deux électrons. L’ion calcium est donc un cation de formule Ca2+. b. Selon la règle du « duet », la couche K doit contenir deux électrons. Or, la structure électronique du lithium s’écrit (K)2(L)1. L’électron de la couche L doit être perdu et l’ion lithium est donc un cation de formule Li+. 2. a. b. Ions Aliments Rôles Li+ Pomme de terre, tomate, aubergine, radis Contre la nervosité et l’anxiété 2 mg Besoins journaliers Mg2+ Ca2+ Fe2+ et Fe3+ IPoisson, fruits de mer, œufs, viande, épinard Hormones thyroïdiennes Laitages, céréales complètes, légumes Enzymes ; cellules Laitages, légumes frais Viande, poisson, fruit sec, lentille Croissance des os, dents ; coagulation sanguine ; influx nerveux ; contraction musculaire Respiration ; enzymes 350 mg 1,2 à 1,5 g jusqu’à 25 ans 0,8 g à 1 g à partir de 25 ans 10 mg pour les hommes et 15 mg pour les femmes 0,15 mg Chapitre 11. L’élément chimique. © Nathan 2010 3. L’adolescent devrait boire entre un litre et 1,25 L de lait. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------20. a. 11 Sirius 2de - Livre du professeur Chapitre 11. L’élément chimique b. Éléments présents avant la transformation H, O Éléments présents après la transformation H, O Il y a donc bien conservation en éléments hydrogène et oxygène lors de cette transformation chimique. d. Non, car l’élément hydrogène n’est plus présent dans le bilan en fin de transformation et l’élément hélium ne faisait pas partie des éléments présents en début de transformation. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Chapitre 11. L’élément chimique. © Nathan 2010 c. Il faut établir un bilan d’éléments au début et à la fin de la transformation chimique. Étape Éléments en début de Éléments en fin de transformation transformation 1 Cu, H, N et O Cu, H, N et O 2 Cu, H et O Cu, H et O 3 Cu, H et O Cu, H et O 4 Cu, C et O Cu, C et O Il y a donc conservation des éléments chimiques lors de toutes ces transformations. d. Isotopes Cuivre 63 Cuivre 65 Nombre de protons Z 29 Nombre de nucléons A 63 65 Nombre de neutrons 34 36 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------21. a. Isotopes Hydrogène Deutérium Tritium Nombre de protons Z 1 1 1 Nombre de nucléons A 1 2 3 Nombre de neutrons 0 1 2 b. L’atome de deutérium est deux fois plus lourd que l’atome d’hydrogène. Dans HDO, un atome de deutérium remplace par un atome d’hydrogène ; dans D2 O, deux atomes de deutérium remplacent les atomes d’hydrogène. c. On écrit le bilan d’éléments au début et à la fin de la transformation : 12 Sirius 2de - Livre du professeur Chapitre 11. L’élément chimique 22. 1. a. Isotope 234 92 235 92 U 238 92 U U 3,2 × 10 Masse (en milliards de t) 2,43 × 10 4,468 -6 6 b. Les 1 000 réacteurs consomment 1 000 × 9 ×10 × 5 × 10 = 4,5 × 104 t d’oxyde d’uranium. D’après l’hypothèse, il faudrait 710 ans pour consommer 3,2 × 10-2 × 109 milliards de grammes d’uranium 235. 2. a. On écrit le bilan d’éléments en début et en fin de transformation : -4 Éléments présents avant la transformation U -2 Éléments présents après la transformation Kr, Ba Il n’y a donc pas conservation en éléments chimiques. b. Il faut comparer les nombres atomiques et les nombres de nucléons : Avant la transformation Après la transformation Nombres 36 + 56 + 3 × 0 = 92 92 + 0 = 92 atomiques Nombres de 93 + 140 + 3 × 1 = 236 235 + 1 = 236 nucléons Chapitre 11. L’élément chimique. © Nathan 2010 On constate que les nombres atomiques globaux et les nombres de nucléons se conservent (ce sont les règles de Soddy). 13
