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Physique-Chimie 1re

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Exercices




Cohésion dans un solide

Supplément numérique

Retrouvez une animation sur les trois états de la matière !
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10
La glace

APP : Maîtriser le vocabulaire du cours

L’eau existe sous trois formes : solide, liquide, gaz. À l’état solide, les molécules d’eau sont ordonnées en cristal. Elles sont toutes en interaction les unes avec les autres et sont entourées de quatre molécules d’eau. La figure de molécule d’eau ci-dessous représente une des configurations possibles à l’état solide.

La glace


1. La molécule d’eau est-elle une molécule polaire ou une molécule apolaire ? Justifier.


2. Quels sont les types d’interactions qui peuvent exister entre les molécules d’eau au sein de la glace ?

Pour commencer

Dissolution du solide ionique

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15
Solvatation des ions

APP : Maîtriser le vocabulaire du cours

Le chlorure de cuivre (II) est très soluble dans l’eau.

Représenter schématiquement au niveau microscopique la solution aqueuse de chlorure de cuivre (II).
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13
Dissolution ou formation d’un solide

RAI/MOD : Modéliser une transformation chimique : écrire l’équation

Pour chacune des équations proposées, indiquer s’il s’agit d’une équation de dissolution ou de formation du précipité, et ajuster l’équation si nécessaire.

a. Ag+(aq)+Cl(aq)AgCl(s).\text{Ag}^{+}\text{(aq)}+ \text{Cl}^{-}\text{(aq)} \rightarrow \text{AgCl(s)}.




b. NaHCO3(s)Na+(aq)+HCO3(aq).\text{NaHCO}_{3}\text{(s)} \rightarrow \text{Na}^{+}\text{(aq)} + \text{HCO}^{-}_{3}\text{(aq)}.




c. Al3+(aq)+ SO42 Al2(SO4)3(s).\text{Al}^{3+}\text{(aq)} +\text{ SO}^{2-}_{4} \rightarrow  \text{Al}_{2}(\text{SO}_{4})_{3}\text{(s)}.


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14
Concentration des ions en solution

RAI/ANA : Faire le lien entre le modèle microscopique et les grandeurs macroscopiques

On dispose au laboratoire de plusieurs solutions aqueuses de concentration en soluté apporté c=0,50c =0\text{,}50 mol·L-1, réalisées par dissolution de divers solutés.

Données

Nom et formule des solutés :

  • hydroxyde de sodium NaOH ;\text{NaOH} ;
  • sulfate de baryum BaSO4 ;\text{BaSO}_{4}  ;
  • chlorure de cuivre (II) CuCl2\text{CuCl}_{2} ;
  • nitrate d’argent AgNO3.\text{AgNO}_{3}.

  • Pour chacune des solutions :

    1. Écrire l’équation de dissolution du solide ionique.


    2. Calculer la concentration des ions dans les solutions.
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    11
    Carbonate

    RAI/MOD : Modéliser une transformation chimique : écrire l’équation

    Les ions carbonate CO32\mathrm{CO}_{3}^{2-} forment différents solides ioniques en se combinant avec des cations.

    Écrire l’équation de dissolution du carbonate de magnésium, du carbonate de calcium, du carbonate de sodium et du carbonate d’aluminium.


    Données

    Formules de quelques ions :
    • ion magnésium : Mg2+;\text{Mg}^{2+} ;
    • ion calcium : Ca2+;\text{Ca}^{2+} ;
    • ion sodium : Na+;\text{Na}^{+} ;
    • ion sodium : Al3+.\text{Al}^{3+}.
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    12
    Équations à compléter

    RAI/MOD : Modéliser une transformation chimique : écrire l’équation

    Compléter les équations de dissolution (dans l'eau) et donner le nom du solide ionique correspondant.

    a. CuSO4\text{CuSO}_{4}()  \rightarrow  Cu2+ \text{Cu}^{2+} ( )+ + ( )..

    b.   (( )) \rightarrowAl3+(\text{Al}^{3+} ( )+) + Cl(\text{Cl}^{-}( ).).

    c. (( ) ) \rightarrow  Mg2+(\text{Mg}^{2+}( )+) + HO(\text{HO}^{-}( ).).

    d. Al(OH)3( \text{Al(OH)}_{3} ( ) ) \rightarrow  (( )+) + (( ).).

    Extraction par un solvant


    Doc. 1
    Acide salicylique

    Acide salicylique

    Doc. 3
    Éther

    Éther

    Doc. 2
    Acétone

    Acétone
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    16
    Choix d’un solvant

    RAI/ANA : Construire un raisonnement

    L’acide salicylique est un solide, que l’on peut extraire par macération des feuilles de saule dans l’eau. Léo et Carla ont terminé la phase de macération et souhaitent extraire l’acide salicylique dissous.

    1.
    Étudier la polarité des molécules d’acide salicylique, d’acétone, d’éther et d’eau.


    2. Étudier les interactions entre les molécules du soluté et des différents solvants. Ces résultats sont-ils en accord avec les données ?


    3. En utilisant les données, choisir le solvant à utiliser pour extraire l’acide salicylique de la solution aqueuse.


    Données
    Espèce chimique Solubilité de l’acide salicylique à 20 °C Miscibilité avec l’eau
    Eau 330 mg·L-1 /
    Acétone Bonne Bonne
    Éther Bonne Très faible

    Une notion, trois exercices


    DIFFÉRENCIATION
    Savoir-faire : Calculer la concentration des ions en solution

    Données

  • M(I)=126,9M(\text{I}) = 126\text{,}9 g·mol-1 ;
  • M(Al)=27,0M(\text{Al}) = 27\text{,}0 g·mol-1 ;
  • M(K)=39,1M(\text{K}) = 39\text{,}1 g·mol-1 ;
  • M(Cl)=35,5M(\text{Cl}) = 35\text{,}5 g·mol-1 ;
  • M(Ag)=107,9M(\text{Ag}) = 107\text{,}9 g·mol-1 ;
  • M(S)=32,1M(\text{S}) = 32\text{,}1 g·mol-1 ;
  • M(O)=16,0M(\text{O}) = 16\text{,}0 g·mol-1.
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    19
    Sulfate d’argent

    RAI/MOD : Modéliser une transformation chimique

    La solution de sulfate d’argent est utilisée au laboratoire pour tester la présence des ions chlorure.
    Elle est constituée d’ions argent Ag+\text{Ag}^{+} et d’ions sulfate SO42\text{SO}^{2-}_{4} Le technicien de laboratoire a besoin de 500,0500\text{,}0 mL d’une solution pour laquelle : [Ag+\text{Ag}^{+}] =1,0×102= 1\text{,}0 \times 10^{-2} mol·L-1.

    Exprimer puis calculer la masse de soluté nécessaire pour réaliser cette solution.
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    18
    Dissolution de l’iodure d’aluminium

    RAI/MOD : La quantité de matière, décrire l’état initial et l’état final

    On dissout une masse m=5,0m = 5\text{,}0 g d’iodure d’aluminium AlI3\text{AlI}_{3} pour réaliser 250,0250\text{,}0 mL d’une solution aqueuse.

    1. Écrire l’équation de cette dissolution.


    2. Décrire le protocole expérimental.


    3. Calculer la concentration des ions dans la solution.

    17
    Dissolution du chlorure de potassium

    Voir les réponses
    RAI/MOD : Modéliser une transformation chimique

    On réalise un volume V=50,0V = 50\text{,}0 mL d’une solution en dissolvant une masse m=3,0m = 3\text{,}0 g de chlorure de potassium.

    1. Écrire l’équation de cette dissolution dans l’eau.


    2. Calculer la concentration des ions dans la solution.

    Savoir-faire - Parcours d'apprentissage

    Savoir modéliser la dissolution d’un composé ionique :
    11
    13

    Savoir calculer la concentration des ions dans une solution :
    14
    DIFF

    Savoir expliquer ou prévoir la solubilité d’une espèce dans un solvant :
    15
    20

    Interpréter un protocole d’extraction liquide-liquide :
    16
    25

    Pour s'échauffer

    Voir les réponses

    5
    Solides ioniques

    Quelle est la formule statistique du nitrate d’argent, du chlorure de fer (II) et du sulfate d’aluminium ?



    Données

    Formule des ions :

  • ion nitrate NO3;\text{NO}^{-}_{3} ;
  • ion argent Ag+;\text{Ag}^{+} ;
  • ion chlorure Cl;\text{Cl}^{-} ;
  • ion fer (II) Fe2+;\text{Fe}^{2+} ;
  • ion sulfate SO42;\text{SO}^{2-}_{4} ;
  • ion aluminium Al3+.\text{Al}^{3+}.

  • Supplément numérique
    A
    Équation de dissolution

    Écrire l’équation de dissolution du chlorure d’argent dans l’eau.


    Données

    Formule des ions :
    • ion argent Ag+\text{Ag}^+ ;
    • ion chlorure Cl\text{Cl}^-.


    6
    Diiode

    Comment la cohésion du diiode solide est-elle assurée ?


    7
    Solubilité du sel

    Le sel est un solide ionique de formule NaCl.\text{NaCl}.

    Justifier la solubilité s=357s = 357 g·L-1 du sel dans l’eau et sa solubilité s=0,51s = 0\text{,}51 g·L-1 dans l’éthanol.
    Voir les réponses

    8
    Concentration des ions

    On dissout m=3,0m = 3\text{,}0 g de chlorure de sodium (NaCl)(\text{NaCl}) dans V=50V = 50 mL d’eau.

    Quelle est la concentration des ions dans la solution de chlorure de sodium ?


    Donnée

    • M(NaCl)M(\text{NaCl}) = 58,5 g·mol-1.

    Supplément numérique
    B
    Cohésion du solide ionique

    Quelles sont les interactions à l’origine de la cohésion de l’iodure d’argent, solide ionique constitué d’ions argent Ag+\text{Ag}^+et d’ions iodure I\text{I}^-?


    Supplément numérique
    C
    Cohésion d’un solide moléculaire

    Quelles sont les interactions à l’origine de la cohésion de l’eau à l’état solide ?

    9
    Savon

    Bulles savon

    Justifier les propriétés amphiphiles d’une molécule de savon.
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