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Physique-Chimie 2de

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Exercices




Schéma de Lewis et molécule


Supplément numérique
C
Les dihalogènes

MOD : Comprendre l'écritude d'une formule de Lewis

Le chlore, comme le fluor, sont des halogènes. La formule de Lewis du difluor est la suivante :
Formule de Lewis du difluor


Parmi les propositions suivantes, quelle structure de Lewis peut-on prévoir pour le dichlore ? Justifier.

a.
Formule de Lewis du dichlore
b.
Formule de Lewis du difluor
c.
Formule de Lewis du dichlore





Culture scientifique

En appliquant une solution d’urée à un blanc d’œuf dur et en le centrifugeant, des scientifiques ont pu rétablir la protéine appelée lysozyme [lors de la cuisson du blanc d’œuf, la géométrie de la protéine se modifie et elle perd ses propriétés]. [...] Ce procédé pourrait révolutionner la production industrielle de protéines, et baisser les coûts de nombreux traitements, comme des anticancéreux.

Marie-Céline Ray, « Science décalée : des chimistes ont réussi à "décuire" un œuf », futura-sciences.com, 1er février 2015.
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15
Retrouver la représentation de Lewis d’une molécule

MOD : Connaître la structure du nuage électronique

L’acide méthanoïque est un liquide incolore à l’odeur pénétrante. Dans la nature, on trouve l'acide méthanoïque dans les glandes de plusieurs insectes comme les abeilles et les fourmis mais aussi sur les poils qui composent les feuilles des orties. Il a pour formule : HCOOH\mathrm{HCOOH}.

1. Choisir la représentation de Lewis correcte pour l’acide méthanoïque :
Proposition 1 Proposition 2 Proposition 3
Représentation de Lewis d’une molécule
Représentation de Lewis d’une molécule
Représentation de Lewis d’une molécule



L’acide éthanoïque se trouve dans le vinaigre. Il a pour formule : CH3COOH\mathrm{CH}_{3} \mathrm{COOH}.

2. Déduire de la question précédente la représentation de Lewis de l'acide éthanoïque.
Couleurs
Formes
Dessinez ici
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14
L’urée, pas seulement un déchet

MOD : Utiliser de façon rigoureuse le modèle de l’énergie

L’urée est une molécule de formule CH4ON2\mathrm{CH}_{4} \mathrm{ON}_{2}. Cette molécule est naturellement éliminée par nos urines. C'est la première molécule naturelle à avoir été synthétisée en laboratoire (par Friedrich Wöhler en 1828).

1. Reproduire et compléter le schéma ci-dessous pour obtenir la formule de Lewis de l’urée.
Représentation de Lewis à trous d’une molécule
Couleurs
Formes
Dessinez ici



2. Si l’on chauffe cette molécule, elle se décompose et forme de l’ammoniac NH3\mathrm{NH}_{3}. Expliquer pourquoi l’apport de chaleur permet cette décomposition.



Doc. 2
Plante d'ortie

Plante d'ortie


Doc. 1
Fourmi

Fourmi

Stabilité chimique des gaz nobles

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11
Stabilité du néon et ions monoatomiques

MOD : Connaître la structure du nuage électronique

Proposer la formule chimique de deux cations et de deux anions de même structure électronique que le néon.


Ampoules et Néon

Petites lampes à d'écharge au gaz néon.
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10
Le krypton

MOD : Connaître la structure du nuage électronique

1. Donner la structure électronique du néon Ne\text {Ne} et celle de l’argon  Ar \text { Ar }.


On écrit parfois la structure électronique de l’argon sous la forme : [Ne][\text {Ne}] 3s23s6.

2. Combien d’électrons l’atome de krypton a-t-il sur sa couche de valence ? Justifier.


Données

  • Numéro atomique des éléments :
    Ne\text {Ne} (Z=10)(Z = 10) ;
    Ar\text {Ar} (Z=18)(Z = 18) ;
    Kr\text {Kr} (Z=36) (Z = 36).

Charge électrique des ions monoatomiques


Doc. 1
Le sel de mer

Sel

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13
Stabilité du néon et ions monoatomiques

MOD : Connaître la structure du nuage électronique

Le sel de mer (doc. 1) est majoritairement composé de chlorure de sodium
(NaCl\mathrm{NaCl}). Il contient aussi du chlorure de magnésium de formule MgCl2\mathrm{MgCl}_{2}.

1. Donner les structures électroniques des atomes Mg\mathrm{Mg} et Cl\mathrm{Cl}.


2. En déduire les charges des ions magnésium et chlorure.


3. Combien d’électrons ces ions possèdent-ils sur leurs couches externes ?


Données

  • Numéro atomique des éléments :
    Mg\mathrm{Mg} (Z=12)(Z = 12) ;
    Na\text {Na} (Z=11) (Z = 11) ;
    Cl\mathrm{Cl} (Z=17)(Z = 17).
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12
L'ion mystère

APP : Maîtriser le vocabulaire du cours

Proposer la formule du seul anion monoatomique qui respecte la règle du duet.


Pour commencer

Une notion, trois exercices


DIFFÉRENCIATION
Savoir-faire : Décrire et exploiter le schéma de Lewis d'une molécule

Données

  • Numéro atomique des éléments :
    H \mathrm{H} (Z=1) (Z = 1) ;
    O \mathrm{O} (Z=8)(Z = 8) ;
    C\mathrm{C} (Z=6)(Z = 6).
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18
Un isomère de l’aspirine : l’acide caféique

APP : Extraire l’information utile de supports variés

Modèle moléculaire de l'acide caféïque

Modèle moléculaire de l'acide caféïque


Montrer que l'acide caféïque représenté ci-dessus est un isomère de l'aspirine (même formule brute) et proposer sa structure de Lewis.


Couleurs
Formes
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16
Stabilité des atomes dans l’aspirine

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MOD : Connaître la structure du nuage électronique

La molécule d’aspirine contient des atomes de carbone, d’hydrogène et d’oxygène.

1. Donner la structure électronique de ces trois atomes.


2. En déduire le nombre d’électrons nécessaire à chaque atome pour respecter la règle du duet ou de l’octet.


3. Sachant que l’atome d’oxygène possède deux doublets non liants, proposer la structure de Lewis de la molécule d’aspirine en s'aidant de son modèle moléculaire ci-dessous.
Modèle moléculaire de l'aspirine

Modèle moléculaire de l'aspirine

Couleurs
Formes
Dessinez ici




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17
Modèle moléculaire et formule de Lewis de l’aspirine

APP : Extraire l’information utile de supports variés

1. À l’aide du modèle moléculaire donné ci-après, proposer la structure de Lewis de l’aspirine.
Modèle moléculaire de l'aspirine

Modèle moléculaire de l'aspirine


Couleurs
Formes
Dessinez ici


2. Les atomes respectent-ils les règles du duet ou de l’octet au sein de cette molécule ?


Savoir-faire - Parcours d'apprentissage

Établir le lien entre stabilité chimique et configuration électronique de valence d’un gaz noble :
10

Déterminer la charge électrique d’ions monoatomiques à partir du tableau périodique :
11
13

Décrire et exploiter le schéma de Lewis d’une molécule pour justifier sa stabilité :
14
15
DIFF

Associer l’énergie d’une liaison entre deux atomes à l’énergie nécessaire pour rompre cette liaison :
14
24

Pour s'échauffer

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8
L’ion chlorure

L’atome de chlore a pour numéro atomique Z=Z = 17.

1. Prévoir la formule chimique de l’ion monoatomique issu de cet atome.


2. De quel atome cet ion est-il isoélectronique ?


Supplément numérique
B
La molécule HCl

La structure de Lewis de la molécule de chlorure d’hydrogène est la suivante :

1. Combien y a-t-il de doublets non liants dans cette molécule ?


2. Justifier la stabilité des deux atomes présents dans cette molécule.

9
La molécule d’ammoniac

La structure de Lewis de la molécule d’ammoniac est la suivante :

La structure de molécule d’ammoniac


1. Dénombrer les liaisons covalentes.


2. Justifier la stabilité des atomes de cette molécule.

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Supplément numérique
A
L’atome de Néon

L’atome de Néon a pour numéro atomique Z=Z = 10.

1. Préciser sa configuration électronique.


2. Combien d’électrons de valence possède-t-il ?


5
L’atome d’argon

L’atome d’argon a pour numéro atomique Z=Z = 18.

1. Préciser sa configuration électronique.


2. Celle-ci respecte-t-elle la règle de l’octet ?

6
Les gaz nobles

Justifier la grande stabilité des gaz nobles à partir de considérations électroniques.


7
L’ion sodium

L’atome de sodium a pour numéro atomique Z=Z = 11.

Prévoir la formule chimique de l’ion monoatomique issu de l’atome de sodium.


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