Épreuve de Chimie Nom : N o : Série : E2 Date : 20/05/2016 Classe : 3 e Durée : 60 minutes Chimie Cette épreuve est constituée de trois exercices. Elle comporte deux pages numérotées 1/2 et 2/2. L usage de la calculatrice est autorisé. Premier exercice :Les liaisons chimiques (6 points) Cet extrait du tableau périodique montre la classification de quelques éléments chimiques. Groupe Colonne 1 r re période I II 1 2 III IV V 13 14 15 VI VII 16 17 VIII 18 2 e e période O F 3 e e période Al Si Ar 1. Donner la représentation de Lewis de chacun des six atomes figurant dans le tableau. 2. Donner le nom de la famille du fluor et de celle de l argon. 3. L aluminium (Al) et le fluor (F) établissent entre eux une liaison chimique. a. Montrer que la liaison établie est une liaison ionique. b. Écrire la formule ionique et la formule statistique du composé formé. 4. Le silicium (Si) réagit avec l hydrogène () pour former le silane et avec l oxygène (O) pour former la silice. Sachant que le silane (formé des éléments Si et ) et la silice (formée des éléments Si et O) sont des composés covalents, donner la formule structurale et la formule moléculaire de chacun d eux. Deuxième e exercice : Fonctionnement d une pile électrochimique (7 points) Pour allumer une lampe avec une pile électrochimique Magnésium - Zinc, on plonge une lame de zinc dans une solution contenant des ions Zn 2+ et une lame de magnésium dans une solution contenant des ions Mg 2+. Puis on relie chaque lame à une borne de la lampe à l aide de fils de connexion. 1. En suivant le protocole expérimental décrit ci-dessus, on constate que la lampe ne s allume pas. Donner la raison pour laquelle la pile ne fonctionne pas.
1/2 2. Après avoir réglé le problème, la pile fonctionne et la lampe s allume. On constate alors que la masse de l électrode de zinc augmente de 1,3 g au bout d un certain temps. a. Calculer la quantité de matière contenue dans 1,3 g de zinc. On donne : M(Zn) = 65 g/mol. b. Déduire la nature de l électrode de zinc. 3. Faire un schéma annoté de la pile Mg - Zn. Indiquer sur le schéma le sens de déplacement des électrons. 4. Donner le nom du phénomène qui se déroule au niveau de chaque électrode et écrire la demiéquation correspondante. Déduire l équation-bilan de la réaction de fonctionnement de la pile. 5. Donner la représentation schématique de la pile Mg - Zn. Troisième exercice : Étude de quelques composés organiques (7 points) On considère les quatre composés organiques suivants. Composé organique (A) (B) (C) (D) Nom? Chloroéthène? Dichlorométhane Formule semi-développée C 3 C 2 O? C 3 C 3 C 3 C C C 3 C 2 5? 1. a. Donner le nom systématique du composé (A) et le nom de sa famille. b. (A) est obtenu par une réaction d addition sur l éthylène. Donner le nom de cette réaction et écrire l équation correspondante en formules semi-développées. 2. a. Écrire la formule semi-développée du composé (B). b. La polyaddition de (B) donne une matière plastique. Écrire la formule semi-développée du polymère obtenu et donner son nom. c. L incinération de cette matière plastique produit deux gaz polluants : le dioxyde de carbone et le chlorure d hydrogène. Nommer le problème causé par le dioxyde de carbone et indiquer ses effets sur le globe terrestre. 3. a. Donner le nom systématique du composé (C). Écrire sa formule moléculaire et préciser à quelle famille il appartient. b. Le craquage d une molécule de (C) donne un alcane de formule C 5 12 et un hydrocarbure aliphatique de formule C x y. Trouver la formule moléculaire de cet hydrocarbure. Écrire sa formule semi-développée et donner le nom de son groupe fonctionnel. 4. Le dichlorométhane est un dérivé chloré du méthane. a. Écrire la formule développée du dichlorométhane. b. Cette molécule est obtenue par une réaction entre le méthane et le dichlore. Donner le nom du type de cette réaction. BON TRAVAIL!
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Classe de 3 e Examen 2, le 20/05/2016 Chimie Corrigé Premier exercice : Les liaisons chimiques (6 points) 1. Représentations de Lewis des atomes Pour donner la représentation de Lewis d un atome, il faut connaître le symbole de l élément chimique et le nombre d électrons périphériques de l atome. Ce dernier correspond au numéro du groupe de l élément. Symbole de l élément Al Si O F Ar Nombre d électrons périphériquesde l atome 1 3 4 6 7 8 Représentation de Lewis de l atome Al Si O F Ar 2. Familles du fluor et de l argon Le fluor est un élément du groupe VII, donc il appartient à la famille des halogènes. L argon est un élément du groupe VIII, donc il appartient à la famille des gaz rares. 3. Liaison chimique entre l aluminium et le fluor a. Le fluor est un non-métal du groupe VII ; pour accomplir son octet périphérique, l atome F peut mettre son unique électron célibataire en commun avec celui d un autre atome nonmétallique ou gagner un électron d un atome métallique et devenir un anion. Or, l aluminium est un métal du groupe III etl atome Al, ayant 3 électrons de valence, doit lesperdrepour réaliser l octet et devenir ainsi un cation. Donc l aluminium et le fluor ne peuvent établir entre eux qu une liaison ionique. b. Pour devenir saturés, l atome Al perd 3 électrons et devient un cation Al 3+, et l atome F gagne un électron et devient un anion F -. Puisque les charges sont équilibréesdans un composé ionique, on déduit que la formule ionique du composé formé entre ces deux ions est (Al 3+ ; 3 F - ) et sa formule statistique est AlF 3. 4. Formules du silane et de la silice - Le silane est formé des éléments Si et. Or, l atome Si a 4 électrons célibataires et l atome n en a qu un seul. Donc la formule structurale du silane est la suivante : Si (4 liaisons covalentes simples) et sa formule moléculaire est Si 4. - La silice est formée des éléments Si et O. Sachant que l atome O a 2 électrons célibataires, on déduit que la formule structurale de la silice est la suivante :O = Si = O (2 liaisons covalentes doubles) et sa formule moléculaire est SiO 2. Barème 1
Deuxième exercice : Fonctionnement d une pile électrochimique (7 points) 1. Erreur dans le protocole expérimental Dans le protocole expérimental décrit, on constate que le circuit reste ouvert. En effet, les deux solutions doivent être reliées par un pont salinpour fermer le circuit. Ainsi, la pile fonctionnera et lampe s allumera. 2. Variation de masse et nature de l électrode de zinc a. La quantité de matière (n) est le quotient de la masse donnée (m) par la masse molaire m 1,3 (M) : n 0,02 mol. Il y a donc 0,02 mol. dans 1,3 g de zinc. M 65 b. La masse de l électrode de zinc a augmenté ce qui montre que des atomes de zinc, provenant de la réduction des ions Zn 2+, se sont déposés sur cette électrode. Puisqu il y a eu réduction Corrigé à son niveau, on déduit que l électrode de zinc est la cathode de cette pile. 3. Schéma annoté de la pile Mg - Zn 1/2 Barème Fil de connexion e - Pont salin Lame de magnésium (anode) Lampe Lame de zinc (cathode) 2 pts Solution contenant Solution contenant des ions Mg 2+ des ions Zn 2+ Pile Mg - Zn 4. Réactions de fonctionnement de la pile et équations correspondantes Demi-équations : -Oxydation des atomes Mg à l anode : Mg Mg 2+ + 2 e - -Réduction des ions Zn 2+ à la cathode : Zn 2+ + 2 e - Zn Équation-bilan : Mg + Zn 2+ Mg 2+ + Zn 5. Représentation schématique de la pile Mg - Zn Mg/Mg 2+ - pont salin - Zn 2+ / Zn
Troisième exercice : Étude de quelques composés organiques (7 points) 1. Le composé (A) a. Le nom systématique de (A) est l éthanol. Il appartient à la famille des alcools. b. L éthanol est obtenu par hydratation de l éthylène d après l équation : C 2 = C 2 + 2 O C 3 C 2 O 2. Le composé (B) a. Formule semi-développée du chloroéthène : C 2 = CCl b. Formule semi-développée du polymère obtenu : ( C 2 CCl ) n Le nom de ce polymère est le polychloroéthène ou polychlorure de vinyle. c. Le dioxyde de carbone est responsable de l effet de serre. L effet de serre accentué provoque l augmentation de la température moyenne de la Terre, entraînant la fonte des glaciers et l immersion des terres fermes. 3. Le composé (C) a. Le nom systématique de (C) est le 2,3,3-triméthylpentane. Sa formule moléculaire est C 8 18. Cet hydrocarbure répond à la formule générale des alcanes C n 2n+2 puisque 2 x 8 + 2 = 18. Le composé (C) appartient donc à la famille des alcanes. b. Équation-bilan du craquage : C 8 18 C 5 12 + C x y D après la loi de conservation de la matière, le nombre d atomes de chaque élément est conservé. Ainsi : x + 5 = 8 ; d où : x = 8 5 = 3 y + 12 = 18 ; d où : y = 18 12 = 6 La formule moléculaire de C x y est donc C 3 6. La formule semi-développée de cet hydrocarbure aliphatique est la suivante : C 2 = C C 3 Son groupe fonctionnel est la liaison covalente double. 4. Le composé (D) ou dichlorométhane Cl a. Formule développée du dichlorométhane : C Cl b. La réaction entre le méthane et le dichlore est une réaction de substitution. 2/2