Épreuve de Nom : N o : Série : E1 Date : 22/02/2017 Classe : 3 e Durée : 555 minutes Cettee épreuve estt constituée de trois exercices. Elle comporte deux pages numérotées 1/2 et 2/2. Premier exercice :Composition chimique du corps humain (7,55 points) La majeure partie du corps humain est constituée d eau (H 2 O). Par P conséquent, l élément le plus abondant en masse dans notre corps est l oxygène. Le carbone,, élément de base dess molécules organiques (glucides, lipides, protéines, ADN), vient en deuxièmee position. 98,5 % de la l masse de notre corps sont représentés uniquement par six éléments chimiques : oxygène (O), carbone (C), hydrogène (H), azote (N), calcium (Ca) et phosphore (P). 1- L hydrogène Le noyau de l atome d hydrogène a un seul proton et n a pas de neutrons. Écrire le nuclide de l atome d hydrogène. 2- L azote et le phosphore 2-1 Le numéro atomique de l azote l est Z = 7. Écrire la configuration électronique de l atome d azote. Préciser la période et le groupe de l azote. 2-2 Le phosphore est juste au-dessous dee l azote dans le tableau périodique. Indiquerr sa période et son groupe. Préciser si le phosphore est un métal ou un non-métal. n 3- Le calcium et l oxygène 3-1Le calcium est un métal alcalino-terr reux de la quatrième période. Déterminer son s numéro atomique. 3-2 Le calcium et l oxygène établissent entre eux une liaison ionique. - Expliquer la formation des ions calcium et oxyde. - Écrire la formule ionique et la formule statistique du composé ionique formé. - Donner le nom de ce composé. 4- Le carbone et l oxygène 4-1 Le carbone et l oxygène établissent entre eux une liaison chimique et forment la l molécule de dioxyde de carbone. Sachant quee l atome d oxygène a 6 électrons périphériques et que l atome de carbone en a 4, expliquer la liaison chimique établiee entre le carbone et l oxygène. Donner la représentationn de Lewis et la formule moléculaire du dioxyde de carbone. 4-2 Il existe dans la nature plusieurs variétés d atomes d oxygène et de carbone.. Comment appelle-t-on les variétés d atomes d un élément chimique? En quoi diffèrent-ils? 1/2
Deuxième exercice : Les hydrocarbures aliphatiques (7 points) 1- Les hydrocarbures aliphatiques saturés On donne les noms de trois hydrocarbures saturés à chaîne linéaire : butane, propane et pentane. 1-1 Préciser la classe d hydrocarbures aliphatiques à laquelle ces trois composés appartiennent. Écrire la formule moléculaire de chacun d eux. 1-2 On donne, dans un ordre quelconque, les températures de fusion de ces trois hydrocarbures : - 190 C ; - 130 C ; - 138 C. Attribuer à chaque hydrocarburesa température de fusion. Justifier la réponse. 1-3 Écrire l équation équilibrée de la combustion complète du propane. 1-4 Écrire la formule semi-développée de l isomère du butane et donner son nom systématique. 1-5 L un des isomères du pentane est un dérivé du propane. Écrire sa formule semi-développée et donner son nom systématique. 2- Les hydrocarbures aliphatiques insaturés 2-1 L hydrocarbure (A) est un alcène ayant 2 atomes de carbone dans sa molécule. - Déterminer la formule moléculaire de (A). - Écrire l équation de chloration de (A) en utilisant les formules semi-développées. Indiquer le type de cette réaction. 2-2 L hydrocarbure (B) est un alcyne. La molécule de (B) a une atomicité 7. - Trouver la formule moléculaire de (B). - Écrire sa formule développée et donner son nom. Troisième exercice : Un clou argenté (5,5 points) On plonge un clou en fer solide (Fe) dans une solution incolore riche en ions argent (Ag + ). Quelques minutes plus tard, le clou se recouvre d un dépôt d argent solide (Ag) et la solution se colore en vert par les ions fer II (Fe 2+ ). Ces changements indiquent le déroulement d une réaction chimique. 1- Donner les noms des réactifs et des produits dans cette réaction. Écrire la formule de chacun d eux. 2- Indiquer le nombre d oxydation de chacun des deux éléments (fer et argent) dans les réactifs et dans les produits. 3- L une des espèces chimiques a subi une oxydation. Préciser laquelle et écrire la demi-équation correspondante. 4- Une autre espèce chimique a subi une réduction. Préciser laquelle et écrire la demi-équation correspondante. 5- Déduire l équation-bilan équilibrée de la réaction chimique qui s est déroulée. Donner le nom de ce type de réaction. Justifier la réponse. BON TRAVAIL! 2/2
Classe de 3 e Examen 1, le 22/02/2017 Corrigé Barème Premier exercice : Composition chimique du corps humain (7,5 points) 1- L hydrogène Le nuclide d un atome est la représentation symbolique de son noyau : A Z X - X est le symbole de l élément ; le symbole de l hydrogène est H. - Z est le numéro atomique représentant le nombre de protons ; Z = 1 (un seul proton). - A est le nombre de masse représentant le nombre de nucléons ; A = Z + N = 1 + 0 = 1. Le nuclide de l atome d hydrogène est donc : 1 1 H. 2- L azote et le phosphore 2-1 L atome d azote est électriquement neutre : il a autant de protons que d électrons. Il a donc 7 protons (Z = 7) et 7 électrons. Sa configuration électronique est : K 2 L 5. La période correspond au nombre de niveaux d énergie de l atome et le groupe correspond au nombre d électrons périphériques. Or, l atome d azote a 2 niveaux d énergie et 5 électrons périphériques. Donc l azote appartient à la 2 e période et au groupe V. 2-2Puisque le phosphore est juste au-dessous de l azote dans le tableau périodique, il est donc casé dans la période suivante (3 e période) et dans le même groupe (groupe V). Le groupe V étant situé à droite dans le tableau, le phosphore est donc un non-métal. 3- Le calcium et l oxygène 3-1 Le calcium est un métal alcalino-terreux, donc il appartient au groupe II. L atome de calcium a donc 4 niveaux d énergie (4 e période) et 2 électrons de valence (groupe II). Sa configuration électronique est : K 2 L 8 M 8 N 2. Cela montre que l atome de calcium a 20 électrons, donc il a 20 protons puisqu il est électriquement neutre. On déduit que le numéro atomique du calcium, correspondant au nombre de protons, est : Z = 20. 3-2 - Pour réaliser l octet, l atome de calcium cède ses 2 électrons de valence ;il devient alors un cation de formule Ca 2+ (ion calcium). L atome d oxygène, ayant 6 électrons de valence, capte les 2 électrons perdus par l atome de calcium pour accomplir son octet périphérique ; il devient alors un anion de formule O 2- (ion oxyde). - Les ions calcium et oxyde s attirent et forment un composé ionique de formule ionique (Ca 2+ ; O 2- ) et de formule statistique CaO. - Ce composé est l oxyde de calcium. 4- Le carbone et l oxygène 4-1 Pour réaliser l octet, l atome de carbone a besoin de 4 électrons et l atome d oxygène en a besoin de 2. Un atome de carbone met alors en commun 2 de ses 4 électrons célibataires avec les 2 électrons célibataires d un atome d oxygène. Il s établit ainsi deux liaisons covalentes doubles entre un atome C et deux atomes O. La représentation de Lewis de la molécule de dioxyde de carbone est O = C = O et sa formule moléculaire est CO 2. 4-2Les variétés d atomes d un même élément chimique sont appelés isotopes. Ils ont même numéro atomique Z mais différents nombres de masse A (ou différents nombres de neutrons). Deuxième exercice : Les hydrocarbures aliphatiques (7 points) 1- Les hydrocarbures aliphatiques saturés 1-1 Étant des hydrocarbures aliphatiques saturés, les trois composés cités appartiennent à la classe des alcanes de formule générale C n H 2n+2. Leurs formules moléculaires sont respectivement : C 4 H 10 (butane), C 3 H 8 (propane) et C 5 H 12 (pentane). ¼ pt
Corrigé 1-2 La température de fusion d un alcane augmente lorsque le nombre d atomes de carbone (n) augmente.on déduit que la température de fusion du propane (n =3) est - 190 C (la plus basse), celle du butane (n = 4) est - 138 C et celle du pentane (n = 5) est - 130 C (la plus élevée). 1-3 Équation de la combustion complète du propane : C 3 H 8 + 5 O 2 3 CO 2 + 4 H 2 O 1-4 Formule semi-développée de l isomère du butane de formule C 4 H 10 : CH 3 CH CH 3 Nom : 2-méthylpropane. CH 3 1-5 Étant un dérivé du propane, cet hydrocarbure, de formule C 5 H 12, a une chaîne principale formée de 3 atomes de carbone. Sa formule semi-développée est la suivante : CH 3 Son nom est : 2,2-diméthylpropane.CH 3 C CH 3 CH 3 2- Les hydrocarbures aliphatiques insaturés 2-1 -(A) est un alcène, donc il répond à la formule générale des alcènes C n H 2n. Puisque n = 2, donc 2n = 2 x 2 = 4. La formule moléculaire de (A) est C 2 H 4. -Équation de chloration de (A) : CH 2 = CH 2 + Cl 2 CH 2 Cl CH 2 Cl Cette réaction est une addition (produit unique). 2-2 - (B) est un alcyne, donc il répond à la formule générale des alcynes C n H 2n-2. Puisque l atomicité de sa molécule est 7, donc : n + 2n 2 = 7 ou 3n 2 = 7 ; d où : n = 3. La formule moléculaire de (B) est C 3 H 4. H - Formule développée de (B) : H C C C H Son nom est le propyne. Troisième exercice : Un clou argenté (5,5 points) 1- Noms et formules des réactifs et des produits Dans cette réaction : - les réactifs sont les atomes de fer (Fe) et les ions argent (Ag + ) ; - les produits sont les ions fer II (Fe 2+ ) et les atomes d argent (Ag). 2- Nombres d oxydation du fer et de l argent dans la réaction - Dans les réactifs : n.o.(fe) = 0 dans Fe et n.o.(ag) = +I dans Ag +. - Dans les produits : n.o.(fe) = +II dans Fe 2+ et n.o.(ag) = 0 dans Ag. H 3- Phénomène d oxydation et demi-équation correspondante n.o.(fe) a augmenté de 0 à +II dans cette réaction. Donc les atomes de fer ont subi une oxydation. Demi-équation correspondante : Fe Fe 2+ + 2 e - 4- Phénomène de réduction et demi-équation correspondante n.o.(ag) a diminué de +I à 0 dans cette réaction. Donc les ions argent ont subi une réduction. Demi-équation correspondante : 2 Ag + + 2 e - 2 Ag 5- Équation-bilan et type de réaction Équation-bilan de la réaction : Fe + 2 Ag + Fe 2+ + 2 Ag Dans cette réaction, il y a eu simultanément oxydation d une espèce chimique (Fe) et réduction d une autre (Ag + ). Cette réaction est donc une réaction d oxydoréduction. 1/2 Barème ¼ pt
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