Exercices de chimie : Constitution de la matière.

Exercices de chimie : Constitution de la matière.
Exercice 1 : Conservation des éléments chimiques.
Au cours d’une réaction chimique, les éléments chimiques se conservent. Cela se traduit formellement par
l’ajustement des coefficients stoechiométriques dans l’équation de la réaction.
Ajuster les coefficients des équations suivantes :
a)
CH4 (g) +
O2 (g)
→
CO2 (g) +
H2O (l)
b)
C6H12O6 (s) + O2 (g)
→
CO2 (g) +
H2O (l)
c)
C6H6 +
C6H3N3O6 +
H2O
HNO3 →
Exercice 2 : Conservation des éléments chimiques.
Ajuster les coefficients des équations suivantes :
a)
Al (s) + O2 (g)
→
b)
C4H6 (g) +
Cl2 (g) →
CO2 (g) +
H2O (l)
c)
FeCl3 +
MgO
→
Fe2O3 +
MgCl2
Al2O3 (s)
Exercice 3 : Constitution d’un atome.
a) Soit l'atome 157N. Donner sa composition (nombre de protons, neutrons, nucléons et électrons) en justifiant
les réponses.
b) L’élément chimique de numéro atomique 19 est le potassium K. Un atome de potassium contient 20
neutrons dans son noyau. Donner la composition puis le symbole de cet atome.
c) Compléter le tableau suivant :
Nom de
l’atome
Aluminium
Béryllium
Soufre
Soufre
Hydrogène
Fluor
Symbole
27
13Al
9
4Be
32
16S
34
16S
H
F
Nombre de
protons
Nombre de
neutrons
Nombre
d’électrons
1
0
10
9
Exercice 4 : Constitution d’un atome.
a) Quels sont les quatre éléments les plus présents dans le corps humain ? (Noms + symboles)
b) Soit l'atome 20983Bi. Donner sa composition (nombre de protons, neutrons, nucléons et électrons) en
justifiant les réponses.
c) Compléter le tableau suivant :
Nom de
l’atome
Magnésium
Carbone
Chlore
Chlore
Helium
Sodium
Symbole
24
12Mg
13
6C
37
17Cl
35
17Cl
He
Na
Nombre de
protons
Nombre de
neutrons
Nombre
d’électrons
2
2
12
11
Exercice 5 : Composition des ions.
a) L’atome de potassium K possède 19 protons, 19 électrons et 20 neutrons. L’ion potassium possède 18
électrons. Quel est son symbole ?
b) Compléter le tableau suivant (vous pouvez vous aider de l’exercice 3) :
Nom de l’ion
Aluminium
Béryllium
Sulfure
Sulfure
Symbole
27
3+
13Al
9
2+
4Be
32
216S
34
216S
Nombre de
protons
Nombre de
neutrons
Nombre
d’électrons
Oxonium
Fluorure
+
H
F-
0
10
0
10
Exercice 6 : Composition des ions.
a) Soit l’ion oxyde 178O2-. Donner sa composition (nombre de protons, neutrons, nucléons et électrons) en
justifiant les réponses.
b) Compléter le tableau suivant (vous pouvez vous aider de l’exercice 4) :
Nom de l’ion
Magnésium
Chlorure
Chlorure
Sodium
Symbole
24
2+
12Mg
37
17Cl
35
17Cl
Na
Nombre de
protons
Nombre de
neutrons
Nombre
d’électrons
11
12
10
Exercice 7 : Structure électronique de l'atome et formation des ions.
a) Quelles sont les structures électroniques des éléments soufre 16S et magnésium 12Mg ?
b) Qu'est-ce que la couche électronique externe d'un atome ? Quelle est celle de l'atome de soufre ?
c) Le soufre et le magnésium sont-ils stables sous forme atomique ? Justifier.
d) Qu'est-ce qu'un ion ? Comment appelle-t-on un ion positif ?
e) Quels ions le soufre et le magnésium forment-ils ? Pourquoi ?
Exercice 8 : Structure électronique de l'atome et formation des ions.
a) Donner les structures électroniques des atomes 115B, 94Be, 3416S, 2010Ne 73Li et 199F.
b) Sans regarder les exercices précédents, donner les formules des ions monoatomiques correspondants
lorsque ces ions existent.
Exercice 9 : Structure électronique de l'atome et formation des ions.
a) Donner les structures électroniques des atomes 2412Mg, 3517Cl, 2311Na, 11H et 42He.
b) Sans regarder les exercices précédents, donner les formules des ions monoatomiques correspondants
lorsque ces ions existent.
Exercice 10 : Solides ioniques et solutions ioniques.
a) A partir des formules d’ions des exercices 5 et 6, donner les formules des solides ioniques suivants :
chlorure de sodium, chlorure de magnésium, sulfure de magnésium et sulfure d’aluminium.
b) A partir des formules d’ions des exercices 5 et 6, donner les formules des solutions ioniques suivantes :
chlorure de sodium et chlorure de magnésium.
c) Compléter l’équations de précipitation suivante :
Al3+ + Cl- →
d) Compléter l’équation de dissolution suivante : MgCl2 →
Exercice 11 : Caractérisation des ions.
a) Par quel test caractérise-t-on l'ion chlorure ?
b)
Schématiser l'expérience.
c)
Donner la couleur et le nom du précipité formé.
d)
Dans quel état physique (solide, liquide, gaz, dissout) un précipité est-il ?
e)
Compléter l'équation de précipitation du test de mise en évidence des ions calcium :
? Ca2+(aq)
+
? HO-(aq)
→
?
Exercice 12 : Solides ioniques et solutions ioniques.
1) Une solution contenant des ions chlorure et des ions sodium contiendra autant de cations que d’anions.
Une solution contenant des ions chlorure et des ions magnésium contiendra deux fois plus d’ions chlorure que
d’ions magnésium. Pourquoi ? Ecrire les formules de ces solutions. Schématiser le test d’identification des
ions magnésium Mg2+ et écrire l’équation bilan de la précipitation.
2) Donner la formule du solide fluorure de sodium contenant des ions fluorure 9F- et des ions sodium
puis celle du solide sulfure de sodium contenant des ions sodium et des ions sulfure 16S2-.
+
11Na
;
Exercice 13 : Structure électronique et formation des ions.
1) Donner la structure électronique du chlore 17Cl et celle de l’argon 18Ar en respectant les règles d'écriture.
Souligner les couches externes. Ces éléments sont-ils stables sous forme atomique ?
2) Donner la structure électronique du carbone 6C, de l’hydrogène 1H, du soufre 16S, du néon 10Ne et celle du
magnésium 12Mg en respectant les règles d'écriture. Souligner les couches externes. Parmi ces éléments,
lesquels peuvent former des ions ? Donner les formules des ions formés.
3) Combien les ions suivants possèdent-ils d’électrons : ion hydrure 1H-, ion lithium 3Li+, ion béryllium 4Be2+, ion
fluorure 9F- ? Ecrire leur structure électronique ; vos résultats sont-ils cohérents avec les règles du duet et de
l’octet ? Expliquer.
Exercice 14 : Structure électronique de l'atome et formation des molécules.
a) Qu'est-ce qu'une molécule ?
b) Considérons les éléments 1H, 9F et 14Si. Ils ne sont pas stables sous forme atomique. Pour chacun d'entre
eux, dire combien de liaisons il forme et combien il lui reste de doublets non liants lorsqu'il participe à une
molécule.
c) En déduire la représentation de Lewis des molécules suivantes : fluorure d'hydrogène HF et silane SiH4.
d) La molécule ci-contre peut-elle exister ? Justifier.
H H
l
l
H–C=C–H
Exercice 15 : Molécules d'hydrocarbures.
1) Représenter les schémas de Lewis des molécules suivantes : H2, O2, N2, F2, H2O, NH3, CH4, H2CO.
Données : numéros atomiques des éléments : 1H, 6C, 7N, 8O, 9F. Les nommer.
2) Compléter les molécules suivantes en ajoutant les doubles liaisons et les doublets non liants qui
manquent :
Glucose :
O --l
H
H
l
C --l
H
H
l
C --l
O
l
H
H
l
C --l
O
l
H
H
l
O
l
C --l
H
Glycine (acide aminé) :
H
l
C --l
O
l
H
H
l
C ---
O
H ---
H
l
N ---
H
l
C --l
H
O
l
C ---
O ---
H