c1 14-15

Épreuve de Chimie
Nom :
No : Série : C1 Date : 14/10/2014 Classe : 3e
Durée : 50 minutes
Chimie
Cette épreuve est constituée de trois exercices.
Elle comporte deux pages numérotées 1/2 et 2/2.
Premier exercice : Les variétés d’atomes d’un élément chimique (7,5 points)
L’élément oxygène, de symbole O, se présente dans la nature sous forme de trois variétés d’atomes.
Le nombre de particules constitutives de ces atomes est donné par les ensembles suivants :
E1 = {8, 8, 8} ; E2 = {9, 8, 8} ; E3 = {10, 8, 8}.
1. Nommer les trois sortes de particules qui constituent l’atome. Indiquer le nombre de chacune
d’elles dans l’atome représenté par l’ensemble E2.
2. Donner le numéro atomique de l’oxygène.
3. Donner la représentation conventionnelle de l’atome d’oxygène. Indiquer le nombre d’électrons
célibataires de cet atome.
4. Déterminer le nombre de masse de chacun des trois genres d’atomes d’oxygène et écrire son
nuclide. Comment appelle-t-on ces trois variétés d’atomes ?
5. Dans un atome d’oxygène, calculer :
a. la charge du noyau ;
b. la charge du nuage électronique ;
c. la charge totale de l’atome.
6. Au cours d’une réaction chimique, cet atome d’oxygène gagne deux électrons. Que devient
chacune des trois charges de l’ion formé ?
Deuxième exercice : Les principaux éléments nutritifs des plantes (7,5 points)
Trois éléments nutritifs favorisent le développement des plantes : l’azote (N), le phosphore (P) et le
potassium (K).
1. Le nuclide de l’atome d’azote est 14
7N.
a. Écrire la configuration électronique de cet atome.
b. Préciser le groupe et la période de l’azote.
c. Donner la masse atomique de l’azote.
1/2

2. Le phosphore se trouve juste au-dessous de l’azote dans le tableau périodique.
a. Indiquer le groupe et la période du phosphore.
b. Déterminer le numéro atomique de cet élément.
3. L’atome de potassium possède un électron sur son dernier niveau. Lors d’une réaction chimique,
cet atome perd son électron périphérique et l’ion potassium, de symbole K+, n’a plus que 18
électrons.
a. Préciser le nombre d’électrons de l’atome de potassium. Déduire son numéro atomique.
b. Donner le nom de la famille chimique à laquelle appartient le potassium.
Troisième exercice : Les caractéristiques d’une famille chimique (5 points)
Le néon (Ne), l’hélium (He) et l’argon (Ar) sont trois éléments chimiques appartenant à la famille
des gaz rares.
1. Dans quel groupe chimique ces éléments sont-ils placés ? Par quoi sont-ils caractérisés ?
2. Le néon est le deuxième gaz rare. Déterminer son numéro atomique.
3. Les numéros atomiques de l’hélium et de l’argon sont respectivement Z = 2 et Z = 18.
Tracer un histogramme représentant les numéros atomiques des trois gaz rares.
BON TRAVAIL !
2/2

Classe de 3e Contrôle 1, le 14/10/2014
Chimie
Corrigé Barème
Premier exercice : Les variétés d’atomes d’un élément chimique (7,5 points)
1. Particules constituant l’atome d’oxygène représenté par E2
Les particules qui constituent un atome sont : les protons, les neutrons et les électrons.
L’atome étant électriquement neutre, on y trouve autant de protons que d’électrons. On
déduit alors que l’ensemble E2 = {9, 8, 8} représente un atome d’oxygène ayant :
8 protons, 8 électrons et 9 neutrons.
2. Numéro atomique de l’oxygène
Le numéro atomique Z de l’oxygène est égal au nombre de protons qui est le même dans
les trois variétés d’atomes. Donc Z = 8.
3. Représentation conventionnelle de l’atome d’oxygène
L’atome d’oxygène a 8 électrons répartis sur 2
niveaux d’énergie : 2 sur K et 6 sur L. Sa
représentation conventionnelle est donnée ci-contre.
L’atome d’oxygène a 2 électrons célibataires sur son
dernier niveau.
4. Nuclides des trois genres d’atomes d’oxygène
Les trois genres d’atomes d’oxygène ont le même numéro atomique : Z = 8.
Le nombre de masse A de chaque atome est le nombre de ses nucléons : A = Z + N.
Or, les différents nombres de neutrons (N) dans les trois genres d’atomes sont
respectivement : 8 (dans E1), 9 (dans E2) et 10 (dans E3). Donc les différents nombres de
masse sont respectivement : A1 = 8 + 8 = 16 ; A2 = 8 + 9 = 17 ; A3 = 8 + 10 = 18. Ainsi,
les nuclides des trois genres d’atomes d’oxygène sont respectivement: 16
8O ; 17 8O ; 18 8O.
Les trois variétés d’atomes d’oxygène, ayant même numéro atomique mais différents
nombres de masse, sont appelées isotopes de l’élément oxygène.
5. Calcul des différentes charges de l’atome d’oxygène
a. Charge du noyau = charge des protons + charge des neutrons
Charge du noyau = 8 x (1+) + N x 0 = 8+
b. Charge du nuage électronique = charge des électrons
Charge du nuage électronique = 8 x (1-) = 8-
c. Charge totale de l’atome = charge du noyau + charge du nuage électronique
Charge totale de l’atome = (8+) + (8-) = 0.
6. Les différentes charges de l’ion oxyde
Si l’atome d’oxygène gagne 2 électrons :
- la charge du noyau restera la même (8+) car le nombre de protons n’a pas changé ;
- la charge du nuage électronique deviendra : (8-) + (2-) = 10- (il a 2 e- en plus) ;
- la charge totale de l’ion formé deviendra : (8+) + (10-) = 2-
¾ pt
1 pt
½ pt
½ pt
¼ pt
¼ pt
¾ pt
¾ pt
½ pt
½ pt
½ pt
½ pt
¼ pt
¼ pt
¼ pt
Deuxième exercice : Les principaux éléments nutritifs des plantes (7,5 points)
1. L’azote
a. L’atome d’azote a 7 protons (Z = 7). Étant électriquement neutre, cet atome a
également 7 électrons. Sa configuration électronique est : K2 L5.
1 pt
1/2

Corrigé Barème
b. Le nombre d’électrons périphériques de l’atome d’un élément correspond au groupe
de cet élément et le nombre de niveaux d’énergie correspond à sa période. Puisque
l’atome d’azote a 5 électrons périphériques et 2 niveaux d’énergie, on déduit que
l’azote appartient au groupe V et à la 2e période.
c. La masse d’un atome est égale à celle de ses nucléons puisque la masse des électrons
est négligeable. L’atome d’azote a 14 nucléons (représentés par le nombre de masse
A) ayant chacun une masse de 1 u. Donc la masse atomique de l’azote est 14 u.
2. Le phosphore
a. Étant juste au-dessous de l’azote dans le tableau périodique, le phosphore se trouve
dans le groupe V et dans la 3e période du tableau.
b. L’atome de phosphore a 3 niveaux d’énergie (3e période) et 5 électrons périphériques
(groupe V). Sa configuration électronique est : K2 L8 M5. Cet atome a 15 électrons
(2 + 8 + 5 = 15) donc 15 protons car il est électriquement neutre. On déduit que le
numéro atomique du phosphore, égal au nombre de protons, est : Z = 15.
3. Le potassium
a. L’ion potassium K+, ayant 18 électrons, provient d’un atome de potassium K qui a
perdu un électron. Donc K a 19 électrons (1 électron en plus) et 19 protons car il est
électriquement neutre. On déduit que le numéro atomique du potassium est : Z = 19.
b. Puisque l’atome de potassium a un électron périphérique, donc le potassium est dans
le groupe I. Il appartient à la famille des métaux alcalins.
1 pt
1 pt
1 pt
1 ¼ pt
1 ¼ pt
1 pt
Troisième exercice : Les caractéristiques d’une famille chimique (5 points)
1. Groupe chimique et caractéristique des gaz rares
Les gaz rares sont placés dans le groupe VIII (18e colonne). Ces gaz ont tous des atomes
saturés sans aucun électron célibataire.
2. Numéro atomique du néon
Le néon est dans la 2e période puisqu’il est le 2e gaz rare et dans le groupe VIII. Donc
l’atome de néon a 2 niveaux d’énergie saturés. Sa configuration électronique est K2 L8.
L’atome de ce gaz a 10 électrons donc 10 protons car il est électriquement neutre. Le
numéro atomique du néon est donc : Z = 10.
3. Histogramme représentant les numéros atomiques des trois 1ers gaz rares
Numéro atomique
18
18 - 2 p
16 -
14 -
12 - 10
10 -
8 -
6 -
4 - 2
2 -
0
He Ne Ar Gaz rares
1 pt
1 ½ pt
½ pt
2 pts
2/2