Chimie Premier exercice : Les familles des éléments chimiques (7

Collège des Saints Cœurs
Sioufi
Examen 1, décembre 2009
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 familles des éléments chimiques (7 points)
1. Le magnésium est un métal alcalino-terreux placé sur la troisième ligne du tableau périodique.
a. Préciser le groupe et la période du magnésium.
b. Trouver son numéro atomique.
35
2. Le nuclide de l’atome de chlore est 17
Cl.
a. Donner le nombre de protons, de neutrons et d’électrons constituant l’atome de chlore.
b. Écrire la configuration électronique de cet atome. En déduire la période et le groupe du
chlore.
c. Nommer la famille chimique à laquelle appartient le chlore.
d. Donner la représentation de Lewis de l’atome de chlore. Préciser le nombre d’électrons
célibataires de cet atome.
3. Le néon est le deuxième gaz rare.
a. Déterminer son numéro atomique.
b. Par quoi sont caractérisés les gaz rares ?
4. Le sodium est l’élément chimique qui suit le néon dans le tableau de classification périodique.
a. Quel est son numéro atomique ?
b. À quelle famille chimique appartient-il ?
Deuxième exercice : La carte d’identité de l’atome de phosphore (7 points)
Le phosphore, de symbole P, est placé dans la même période que l’aluminium Al (Z = 13) mais
dans un groupe différent.
1. Déduire la période du phosphore.
2. L’atome de phosphore a le même nombre d’électrons célibataires que l’atome d’aluminium.
a. Préciser le nombre d’électrons célibataires de l’atome de phosphore.
b. À quel groupe le phosphore peut-il appartenir ? Écrire la configuration électronique de
l’atome de phosphore et déduire le numéro atomique de cet élément.
3. Proposer la représentation de Lewis de l’atome de phosphore.
4. Le nombre total de particules contenues dans l’atome de phosphore est 46.
a. Déterminer le nombre de neutrons de cet atome. En déduire son nombre de masse.
b. Écrire le nuclide de l’atome de phosphore.
5. L’atome de phosphore tend à saturer son niveau périphérique et acquérir la stabilité d’un gaz
rare. Comment doit-il se comporter ? À quelle règle répond-il ?
1/2
Troisième exercice : La pollution (6 points)
Répondre brièvement à chacune des questions suivantes.
1. Quels sont les causes et les effets du trou d’ozone ?
2. Quelles sont les solutions au problème des pluies acides ?
3. Quelles substances chimiques, contenues dans les engrais, sont nuisibles ? Pourquoi le sontelles ?
4. Dans quel cas conseille-t-on d’adopter une lutte biologique ?
BON TRAVAIL !
2/2
Classe de 3e
Examen de Noël 2009
Chimie
Corrigé
Premier exercice : Les familles des éléments chimiques (7 pts)
1. Le magnésium
a. Étant un métal alcalino-terreux, le magnésium appartient au groupe II du tableau
périodique. Il est placé sur la troisième ligne donc il est dans la troisième période.
b. Le magnésium est un élément de la troisième période et du groupe II. L’atome de
magnésium a donc 3 niveaux d’énergie (3e période) et 2 électrons périphériques (groupe
II). Sa configuration électronique est : K2 L8 M2. On en déduit que cet atome a 12
électrons ; il a donc 12 protons puisqu’il est électriquement neutre. Le numéro atomique
du magnésium, représentant le nombre de protons, est alors : Z = 12 .
2. Le chlore
a. D’après le nuclide de l’atome de chlore : Z = 17 et A = 35.
- Le nombre de protons est représenté par le numéro atomique Z. L’atome de chlore a
donc 17 protons.
- Le nombre de neutrons est déduit à partir du nombre de masse A représentant le
nombre de nucléons (protons et neutrons). Ainsi : N = A – Z = 35 – 17 = 18.
L’atome de chlore a donc 18 neutrons.
- Le nombre d’électrons est égal au nombre de protons dans un atome électriquement
neutre. L’atome de chlore a donc 17 électrons.
b. La configuration électronique de l’atome de chlore, qui a 17 électrons, est : K2 L8 M7.
- L’atome de chlore a 3 niveaux d’énergie, donc le chlore est dans la troisième période.
- L’atome de chlore a 7 électrons périphériques, donc le chlore est dans le groupe VII.
c. Le chlore est un élément du groupe VII. Il appartient donc à la famille des halogènes.
d. L’atome de chlore a 7 électrons périphériques ; sa représentation de Lewis est : Cl .
Cette représentation montre que l’atome de chlore a 1 électron célibataire.
3. Le néon
a. Étant un gaz rare, le néon est placé dans le groupe VIII du tableau périodique. Il se
trouve dans la 2e période puisqu’il est le 2e gaz rare. Donc l’atome de néon a 2 niveaux
d’énergie (2e période) et 8 électrons sur son dernier niveau (groupe VIII). Sa
configuration électronique est : K2 L8. L’atome de néon a 10 électrons donc 10 protons
puisqu’il est électriquement neutre. Le numéro atomique du néon est alors : Z = 10 .
b. Les atomes des gaz rares ont tous leur dernier niveau saturé sans aucun électron
célibataire. Ces gaz sont inertes chimiquement.
4. Le sodium
a. Les éléments chimiques sont classés par ordre croissant de leurs numéros atomiques.
Puisque le sodium fait suite au néon dans le tableau périodique, son numéro atomique
est donc : Z = 11 .
b. L’atome de sodium, électriquement neutre, a 11 protons et 11 électrons. Sa
configuration électronique est : K2 L8 M1. Cet atome a un seul électron périphérique ; le
sodium est donc dans le groupe I et appartient à la famille des métaux alcalins.
Barème
½ pt
¾ pt
1 pt
1 pt ¼
½ pt
½ pt
¾ pt
½ pt
½ pt
¾ pt
Deuxième exercice : La carte d’identité de l’atome de phosphore (7 pts)
1. Période du phosphore
L’atome d’aluminium est électriquement neutre ; donc il a 13 protons et 13 électrons. Sa
1/2
Corrigé
Barème
configuration électronique est : K2 L8 M3. Cet atome a 3 niveaux d’énergie, donc
l’aluminium se trouve dans la 3e période. Le phosphore est alors dans la 3e période.
1 pt
2. a. Nombre d’électrons célibataires de l’atome de phosphore
L’atome d’aluminium a 3 électrons périphériques célibataires. Donc l’atome de
phosphore a également 3 électrons célibataires.
b. Groupe et numéro atomique du phosphore
Puisque l’atome de phosphore a 3 électrons célibataires, il peut avoir 3 ou 5 électrons
périphériques (un doublet et 3 e- célibataires). Le phosphore peut donc appartenir au
groupe III ou au groupe V. Or le phosphore n’est pas dans le même groupe que
l’aluminium (groupe III), donc cet élément ne peut appartenir qu’au groupe V.
On déduit de ce qui précède que l’atome de phosphore a 3 niveaux d’énergie et 5
électrons périphériques. Sa configuration électronique est donc : K2 L8 M5.
Étant électriquement neutre, l’atome de phosphore a 15 électrons et 15 protons. Le
numéro atomique du phosphore est donc : Z = 15 .
3. Représentation de Lewis de l’atome de phosphore
L’atome de phosphore a 5 e- périphériques. Sa représentation de Lewis est alors : P .
4. a. Nombre de neutrons et nombre de masse de l’atome de phosphore
Dans l’atome de phosphore il y a 15 protons, 15 électrons et N neutrons.
15 + 15 + N = 46 ; d’où : N = 16. Cet atome contient donc 16 neutrons.
Le nombre de masse de l’atome est : A = Z + N = 15 + 16 = 31. Ainsi : A = 31 .
b. Nuclide de l’atome de phosphore
Sachant que Z = 15 et A = 31, le nuclide de l’atome de phosphore est le suivant :
½ pt
1 pt
½ pt
½ pt
¾ pt
½ pt
½ pt
31
15
P.
¾ pt
5. Comportement chimique de l’atome de phosphore
L’atome de phosphore, ayant 5 e- sur son niveau périphérique, tend à saturer ce niveau à
8 e- en gagnant 3 e-. Il répond ainsi à la règle de l’octet.
1 pt
Troisième exercice : La pollution (6 pts)
1. Causes et effets du trou d’ozone
Les CFC, gaz propulseurs des bombes aérosols et contenus dans les réfrigérants, sont à
l’origine du trou d’ozone. Ce trou laisse passer une quantité considérable de rayons
ultraviolets ce qui provoque des cancers de peau.
1 pt ¾
2. Solutions au problème des pluies acides
Pour remédier au problème des pluies acides, on doit : désulfurer les combustibles,
équiper les voitures de pots catalytiques, utiliser des fuels pauvres en soufre et en azote.
Ainsi, on pourra réduire les rejets de gaz acides à l’origine des pluies acides.
1 pt ½
3. Danger des engrais
Les nitrates et les phosphates, contenus dans les engrais, sont nuisibles. L’utilisation
massive de ces substances chimiques provoque l’eutrophisation des lacs et la mort de la
faune aquatique. En outre, les ions nitrates se transforment dans l’organisme en ions
nitrites cancérigènes.
1 pt ¾
4. Adoption de la lutte biologique
On conseille d’adopter une lutte biologique pour éviter les effets néfastes de l’utilisation
des pesticides.
1 pt
2/2