Exercices




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27
In English !

APP : Extraire des informations de documents

Lire les documents 1. et 2. ci-dessous puis répondre aux questions.

Sodium

1.
De quelle famille s’agit-il ?


2. Quelle indication dans les documents nous indique la colonne concernée ?


3. Quels sont les éléments qui appartiennent à cette famille ?


4. Pourrait-on supposer qu’ils appartiennent à la même famille uniquement à partir des données expérimentales ? Justifier.


5. Quelle précaution doit-on prendre pour les stocker ? Justifier.


VOCABULAIRE :
  • Seek : chercher.
  • Outer : extérieur.
  • Tarnish : ternir, noircir.

Lampes à décharges remplies du gaz noble

Lampe vapeur Helium
Lampe vapeur Neon
Lampe vapeur Argon


Lampe vapeur Krypton
Lampe vapeur Xenon

Doc. 2
Alcali metals properties

Alkali metals share many similar properties including :
  • they are very reactive ;
  • they all have one valence electron in the outermost shell which they seek to lose in order to have a full outer shell. This is what makes them so reactive ;
  • they are soft enough to be cut with a knife ;
  • when exposed to air, they tarnish due to oxidation ;
  • they are not found in nature as a free element, but generally as salts ;
  • they react when coming into contact with water. Some of them will even explode when they come into contact with water ;
  • they are malleable, ductile, and good conductors of electricity and heat.

D’après « Alkali metals », www.ducksters.com.
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Comprendre les attendus

26
Composition chimique de la Terre

APP : Maîtriser le vocabulaire du cours

La Terre est principalement composée de fer (32,1 %), d’oxygène (30,1 %), de silicium (15,1 %) et de magnésium (13,9 %). Si on regarde la composition de la croûte terrestre, le deuxième composant après la silice est l’alumine : Al2O3\text{Al}_{2}\text{O}_{3}. L’alumine est un solide ionique composé d’ions aluminium 13Al3+_{13}\text{Al}^{3+} et d’ions oxyde 8O2._{8}\text{O}^{2-}.

1. Parmi ces deux ions lequel est un cation ? Justifier.


2. Écrire la configuration électronique des atomes d'aluminium et oxygène.


3. L’aluminium et l’oxygène appartiennent-ils à la même famille chimique ? Justifier.


4. À quelles périodes appartiennent-ils ?


Détails du barème
TOTAL /4 pts

0,5 pt
1. Connaître la définition du mot cation.
 1 pt 
2. Écrire une configuration électronique.
0,5 pt
2. Expliquer la réponse.
0,5 pt
3. Connaître les critères de classification.
0,5 pt
3. Connaître la définition d’une famille chimique.
 1 pt 
4. Connaître le lien entre configuration électronique et position dans la classification.

Doc. 1
Règle de Klechkowski

Règle de Klechkowski

Doc. 4
Exemple de pépite de cuivre et d’argent

Pépite de cuivre
PC.2.05.ENT.Pépite d'argent
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25
Oh la belle rouge !

MOD : Déterminer la structure du nuage électronique

La couleur des feux d’artifice dépend des éléments chimiques présents dans la bombe.

Feux d'artifices Tour Eiffel

1. Quels sont les atomes qui ont été utilisés pour le feu d’artifice de l’image ci-dessus ?


2. Écrire leur configuration électronique.



Doc. 1
Alcali metals

The alkali metals are a group of elements in the periodic table. They are all in the first column of the periodic table. The only element in the column that is not usually considered an alkali metal is hydrogen. […]

D’après « Alkali metals », www.ducksters.com.

Doc. 2
Configurations électroniques de quelques exceptions

  • 24Cr_{24}\text{Cr} : ... 3d54s1 ;
  • 29Cu_{29}\text{Cu} : ... 3d104s1 ;
  • 41Nb_{41}\text{Nb} : ... 4d45s1 ;
  • 42Mo_{42}\text{Mo} : ... 4d55s1.

Doc. 3
Des cas exceptionnels ?

Il existe des exceptions à la règle de Klechkowski, certains éléments ne respectent pas cet ordre. On observe alors un transfert entre leur sous-couche s au profit de leur sous-couche d ce qui permet à cette dernière d’être remplie (dix électrons) ou demi-remplie (cinq électrons). L’énergie globale du cortège électronique est ainsi plus faible.

D’après « Exception à la règle de Klechkowski », elementschimiques.fr.
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23
Gaz nobles

ANA : Faire le lien entre le modèle microscopique et des observations macroscopiques

Les gaz nobles réagissent peu avec les autres éléments chimiques. Ces éléments ont de nombreuses utilisations.

1. Écrire les configurations électroniques des atomes d’hélium, de néon et d’argon.


2. Combien d’électrons ont-ils sur leur couche externe ?


3. Identifier la propriété commune à ces trois gaz.


Données


Gaz nobles

Couleur et composition des feux d’artifice

Couleur
Élément
Isotopes stables (non radioactifs)
Blanc Magnésium 1224Mg\bf{_{12}^{24}\text{Mg}} 1226Mg\bf{_{12}^{26}\text{Mg}} 1225Mg\bf{_{12}^{25}\text{Mg}}
Violet  Potassium  1939K\bf{_{19}^{39}\text{K}} 1941K\bf{_{19}^{41}\text{K}}
Jaune  Sodium 1123Na\bf{_{11}^{23}\text{Na}} 
Rouge  Lithium  36Li\bf{_{3}^{6}\text{Li}} 37Li\bf{_{3}^{7}\text{Li}}
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24
Tester des points clés en QCM

MOD : Déterminer la structure du nuage électronique

L’acide phosphorique de formule H3PO4\text{H}_{3}\text{PO}_{4} est un régulateur de pH présent dans les sodas.

1. Quelle est la structure électronique du phosphore 1531P_{15}^{31}\text{P} ?




2. Quelle est la position de l’élément phosphore dans la classification ?





3. L’atome de phosphore gagne trois électrons pour former un anion. Quelle est la formule de cet ion ?



4. Quelle est la structure électronique du gaz noble le plus proche ?


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28
Des exceptions qui confirment la règle

APP : Extraire des informations utiles de supports variés

La règle de Klechkowski donne l’ordre de remplissage des sous-couches électroniques.

1. Doc. 1 Écrire la configuration électronique théorique des atomes de chrome 24Cr_{24}\text{Cr} et de cuivre 29Cu_{29}\text{Cu}.


2. Doc. 2 Quelle est leur configuration électronique réelle ?


3. Doc. 3 Pourquoi ce changement ?


4. L’argent et l’or appartiennent à la famille du cuivre. Ils sont respectivement dans la période 5 et 6. Quelle sera la composition de leur sous-couche externe ?


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29
Copie d'élève à commenter

Proposer une justification pour chaque erreur relevée par le correcteur.

1. La configuration électronique de l’atome sodium est 1113Na^{13}_{11}\text{Na} : 1s22s62p23s1.


2. Le sodium appartient à la 3e colonne et à la 1e période car il a 1 électron sur sa couche externe.

3. Dans une même famille chimique, les éléments ont la même couche externe.

4. Le lithium a pour configuration électronique 1s22s1 ; c’est donc un gaz noble puisque sa couche interne contient 2 électrons .


5. Si la configuration électronique de l’atome de bore est 1s22s22p1 et celle du lithium est 1s22s1 alors ils sont de la même famille puisqu’ils ont le même nombre d’électrons sur leur couche externe.
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