c2 14-15

Épreuve de Chimie
Nom :
No :
Série : C2 Date : 16/12/2014
Classe : 3e
Durée : 55 minutes
Chimie
Cette épreuve est constituée de trois exercices.
Elle comporte deux pages numérotées 1/2 et 2/2.
L’usage de la calculatrice n’est pas autorisé.
Premier exercice : Les familleschimiques (8 points)
1. La carte d’identité d’un métal alcalin :le sodium
Le sodium Na est un métal alcalin placé dans la troisième période du tableau périodique.
a. Déterminer son numéro atomique.
b. Le nombre de neutrons de l’atome de sodium dépasse de 1 le nombre de protons. Écrire le
nuclide de cet atome.
c. Donner la masse atomique et la masse molaire atomique du sodium.
d. Calculer la quantité de matière contenue dans 4,6 g de sodium.
2. Les familles chimiques du magnésium et du fluor
Les ions magnésium Mg2+ et fluorure F- ont la même configuration électronique : K2 L8.
a. Déterminer le numéro atomique de chacun des éléments magnésium Mg et fluor F.
b. Indiquer le groupe de chaque élément et donner le nom de sa famille chimique.
3. La famille des gaz rares
L’hélium He et le néon Ne sont respectivement le premier et le deuxième gaz rares.
a. Préciser le nombre d’électrons de valence de l’atome de chacun des deux éléments.
b. Donner les représentations de Lewis des atomes d’hélium et de néon.
Deuxième exercice : Structure de deux molécules(6 points)
Cet extrait du tableau périodique montre la classification de quelques éléments chimiques.
Groupe
Colonne
1re période
e
2 période
I
1
II
2
III
13
IV
14
V
15
VI
16
C
N
O
VII
17
VIII
18
H
1. Écrire la représentation de Lewis de chaqueatome figurant dans le tableau. Préciser la valence de
chacun d’eux.
2. Écrire la représentation de Lewis de la molécule N2H4.
1/2
3. Donner les deux formules structurales possibles de la molécule HOCN. Préciser le type de
liaison covalente entre les atomes C et N dans chacune de ces formules.
Troisième exercice : L’aluminium dans la nature(6 points)
Dans la nature, l’aluminium se trouve lié à d’autres éléments.
On le trouve sous la forme d’oxyde d’aluminium ou alumine. C’est une roche brillante à laquelle on
donne le nom de corindon. Le corindon peut être incolore : il a alors l’aspect du diamant. Il est
souvent coloré par des impuretés qui lui confèrent beaucoup de valeur : bleu, c’est le saphir ; rouge,
c’est le rubis.
On peut également trouver l’aluminium dans des minéraux appelés aluminosilicates, associés à
d’autres atomes tels que le béryllium : c’est l’incomparable émeraude dont le vert intense
symbolisait dans l’antiquité l’immortalité et la foi.
L’alumine hydratée, appelée bauxite, constitue le minerai duquel on extrait l’aluminium pour notre
vie de tous les jours. La bauxite présente une couleur rouge due à l’oxyde de fer qui lui est souvent
associé.
1. Relever du texte les noms de trois pierres précieuses renfermant de l’aluminium.
2. Le numéro atomique de l’aluminium (Al) est Z = 13.
Écrire la configuration électronique de l’atome d’aluminium. En déduire la période et le groupe
de l’aluminium.
3. L’oxyde d’aluminium, ou alumine, est un composé ionique formé par l’association d’ions
aluminium et d’ions oxyde.
a. Expliquer la formation de l’ion aluminium et donner son symbole.
b. L’ion oxyde provient de l’atome d’oxygène qui figure dans le tableau de l’exercice précédent.
Déduire le symbole de cet ion.
c. Écrire la formule ionique et la formule statistique de l’oxyde d’aluminium.
BON TRAVAIL !
2/2
Classe de 3e
Contrôle 2, le 16/12/2014
Chimie
Corrigé
Barème
Premier exercice : Les familles chimiques (8 points)
1. La carte d’identité d’un métal alcalin :le sodium
a. Étant un métal alcalin, le sodium appartient au groupe I. Donc l’atome de sodium a
un seul électron de valence et 3 niveaux d’énergie puisque le sodium est placé dans
la 3e période. La configuration électronique de cet atome est : K2 L8 M1. L’atome
de sodium a 11 électrons donc 11 protons puisqu’il est électriquement neutre. On
déduit que le numéro atomique du sodium, qui représente le nombre de protons, est
Z = 11.
b. Le nuclide del’atome de sodium est sa représentation symbolique AZ Na.
Le numéro atomique est Z = 11.
Le nombre de masse A représente le nombre de nucléons (protons et neutrons) :
A = Z + N = Z + Z + 1 = 2 Z + 1 = 23.
Le nuclide de l’atome de sodium est donc 23
11 Na.
c. La masse atomique est la masse d’un atome réel. Elle est égale à la masse des
nucléons dans le noyau de l’atome puisque la masse des électrons est négligeable.
La masse atomique du sodium équivaut au nombre de masse A exprimé en u
(Chaque nucléon a une masse de 1 u). Cette masse est donc de 23 u.
La masse molaire atomique est la masse d’une mole d’atomes. Elle équivaut au
nombre de masse exprimé en g/mol. La masse molaire atomique du sodium est
donc : M = 23 g/mol.
d. La quantité de matière (n) est le quotient de la masse donnée (m) par la masse
m 4,6
molaire (M) : n 

 0,2 mol.
M 23
2. Les familles chimiques du magnésium et du fluor
a. La configuration électronique des deux ions magnésium et fluorure montre que
chacun d’eux a 10 électrons.
L’ion Mg2+ provient d’un atome Mg qui a perdu 2 électrons. Donc l’atome Mg,
électriquement neutre, a 12 électrons (2 électrons de plus que l’ion) et 12 protons.
Le numéro atomique du magnésium, égal au nombre de protons, est alors : Z = 12.
L’ion F- provient d’un atome F qui a gagné un électron. Donc l’atome neutre F a9
électrons (1 électron de moins que l’ion) et 9 protons. On déduit que le numéro
atomique du fluor est Z = 9.
b. L’atome Mg a 2 électrons périphériques (K2 L8 M2). Le magnésium est donc dans
le groupe II. Il appartient à la famille des métaux alcalins.
L’atome F a 7 électrons périphériques (K2 L7). Le fluor est donc dans le groupe
VII. Il appartient à la famille des halogènes.
3. La famille des gaz rares
a. Les atomes des gaz rares ont tous leur dernier niveau saturé. Étant le premier gaz
rare, l’hélium n’a qu’un seul niveau d’énergie K saturé à 2 électrons. L’atome
d’hélium a donc 2 électrons de valence.
L’atome de néon a 2 niveaux d’énergie K et L puisque le néon est le 2e gaz rare.
Le niveau L est saturé à 8 électrons. L’atome de néon a donc 8 électrons de
valence.
b. La représentation de Lewis de l’atome d’hélium est He et celle de l’atome de néon
est Ne.
Corrigé
1 pt
¾ pt
½ pt
½ pt
¾ pt
¾ pt
¾ pt
¾ pt
¾ pt
½ pt
½ pt
½ pt
1/2
Barème
Deuxième exercice : Structure de deux molécules (6 points)
1. Représentations de Lewis et valences des atomes
Dans la représentation de Lewis d’un atome, le symbole de l’élément est entouré des
électrons périphériques de l’atome dont le nombre correspond au numéro du groupe.
La valence d’un atome est égale au nombre d’électrons célibataires de l’atome.
Élément
Représentation de
Lewis de l’atome
Valence
Hydrogène (H) Carbone (C)
Azote (N)
Oxygène (O)
H
C
N
O
2 pts
1
4
3
2
1 pt
2. Représentation de Lewis de la molécule N2H4(En respectant la valence de
chaque atome)
H–N–N–H
H
¼ pt
H
3. Formules structurales possibles de la molécule HOCN
1re formule structurale possible : H – O – C ≡ N ; la liaison entre les atomes C et N est
une liaison covalente triple.
2eformule structurale possible: O = C = N – H ; la liaison entre C et N est une liaison
covalente double.
¾ pt
1 pt
1 pt
Troisième exercice : L’aluminium dans la nature (6 points)
1. Noms des pierres précieuses renfermant de l’aluminium
Le saphir, le rubis et l’émeraude renferment de l’aluminium.
2. Configuration électronique et place de l’aluminium dans le tableau périodique
L’atome d’aluminium a 13 protons (Z = 13), donc il a 13 électrons car l’atome est
neutre.Sa configuration électronique est : K2 L8 M3.
Sachant que la période d’un élément correspond au nombre de niveaux d’énergie de
l’atome de cet élément et le groupeau nombre d’électrons périphériques, on déduit
que l’aluminium est placé :
- dans la troisième période du tableau puisquel’atome a trois niveaux d’énergie ;
- dans le groupe III (13e colonne) puisque l’atome a 3 électrons périphériques.
¾ pt
¾ pt
¾ pt
¾ pt
3. Formation de l’oxyde d’aluminium
a. Pour réaliser l’octet, l’atome d’aluminium doit perdre ses 3 électrons
périphériques. Il devient alors un cation de symbole Al3+.
1 pt
b. D’après le 2eexercice, l’atome d’oxygène a 6 électrons externes. Il doit donc
gagner 2 électrons pour réaliser l’octet. Ildevient alors un anion de symbole O2-.
1 pt
c. Un composé ionique est neutre dans son ensemble. On déduit alors que la formule
ionique de l’oxyde d’aluminium est (2 Al3+ ; 3 O2-) et sa formule statistique
est Al2O3.
1 pt
2/2