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Classe de 3

e

Examen 1, le 24/02/2016

Chimie

Corrigé Barème

Premier exercice : Atomes et liaisons chimiques (7,5 points)

1. Configurations électroniques et représentations de Lewis des atomes

Le nombre d'électrons de chacun des 6 atomes est donné par l'histogramme ce qui permet d'écrire sa configuration électronique et donc de savoir son nombre d'électrons de valence. Ce nombre permet de donner la représentation de Lewis de l'atome.

Élément chimique H He N O Ne Al

Nombre d'électrons

de l'atome 1 2 7 8 10 13 a. Configuration

électronique K

1 K 2 K 2 L 5 K 2 L 6 K2 L 8 K 2 L 8 M 3 b. Représentation de

Lewis H He N O Ne Al

2. a. Éléments de la même période

Sur une même ligne ou période du tableau périodique, se trouvent les éléments dont les atomes ont le même nombre de niveaux d'énergie. D'après les configurations électroniques des 6 atomes, on déduit ce qui suit : - les atomes H et He ont un seul niveau d'énergie ; donc l'hydrogène et l'hélium appartiennent tous les deux à la 1re période. Ils se trouvent sur la même ligne. - Les atomes N, O et Ne ont 2 niveaux d'énergie ; donc l'azote, l'oxygène et le néon appartiennent tous les trois à la 2 e période. Ils se trouvent sur la même ligne. b. Éléments de la même famille Une famille chimique renferme les éléments du même groupe, donc dont les atomes ont le même nombre d'électrons de valence. Les représentations de Lewis des atomes montrent que les atomes He et Ne ont leurs niveaux de valence saturés sans aucun électron célibataire. On déduit que l'hélium et le néon appartiennent tous les deux au groupe VIII, donc à la même famille chimique : la famille des gaz rares.

3. Liaison ionique entre l'aluminium et l'oxygène

a. L'atome Al a 3 électrons de valence. Pour réaliser l'octet, il perd ces 3 électrons et donne un cation : l'ion aluminium de formule Al 3+ L'atome O a 6 électrons de valence. Pour accomplir son octet périphérique, il gagne

2 électrons et donne un anion : l'ion oxyde de formule O2-

b. Dans un composé ionique, les charges doivent être équilibrées. Ainsi, la formule ionique du composé formé est (2 Al 3+ ; 3 O 2- ) et sa formule statistique est Al 2 O 3 . Le nom de ce composé est : oxyde d'aluminium.

4. Représentations de Lewis de deux molécules

En respectant les valences des atomes : H (valence 1), N (valence 3) et O (valence 2), on peut écrire les représentations de Lewis des molécules suivantes : a. L'ammoniac NH3 : H - N - H H b. L'eau oxygénée H 2 O 2 : H - O - O - H

1 ½ pt

1 ½ pt

1 pt

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½ pt

½ pt

1/2

Corrigé Barème

Deuxième exercice : Alcanes à chaîne ramifiée (5 points)

1. Formules semi-développées de l'octane et du 2,2,4-triméthylpentane

Octane (alcane à 8 atomes de carbone) : CH

3 - (CH 2 6 - CH 3 CH 3 CH 3

2,2,4-triméthylpentane : CH

3 - C - CH 2 - CH - CH 3 CH 3

2. Nom systématique d'un isomère de l'octane

a. L'alcane représenté est le 3,4-diméthylhexane. b. La formule moléculaire de cet alcane est C 8 H 18 . Cette formule est également celle de l'octane. Donc le 3,4-diméthylhexane est un isomère de l'octane.

3. Formule semi-développée d'un isomère de l'heptane

Cet alcane est un dérivé du butane, donc c'est un alcane à chaîne ramifiée dont la chaîne principale est formée de 4 atomes de carbone. Puisqu'il est un isomère de l'heptane (n = 7), donc il possède 3 radicaux méthyles (4 + 3 = 7 atomes de carbone). La formule semi-développée de cet alcane est la suivante : CH 3 CH 3 CH 3 - C - CH - CH 3 CH 3 Son nom systématique est le 2,2,3-triméthylbutane.

¾ pt

1 pt 1 pt

½ pt

1 pt

¾ pt

Troisième exercice : Hydrocarbures aliphatiques et réactions chimiques (7,5 pts)

1. L'hydrocarbure (A)

a. (A) est un hydrocarbure aliphatique saturé, donc il ne peut être qu'un alcane de formule générale C n H 2n+2 b. Équation-bilan de la combustion complète d'un alcane : C n H 2n+2 213n
O 2

ĺ n CO

2 + (n + 1) H 2 O c. Puisque 2 molécules de O 2 sont nécessaires pour brûler complètement une molécule de (A), on peut écrire : 213n
= 2 ; 3n + 1 = 4 ; d'où : n = 1.

La formule moléculaire de (A) est donc CH

4 (2 x 1 + 2 = 4). C'est le méthane. d. Équation-bilan de la chloration du méthane : CH 4 + Cl 2

ĺ CH

3

Cl + HCl

Le dérivé chloré obtenu est le chlorométhane (ou monochlorométhane).

2. L'hydrocarbure (B)

a. Étant un alcène, (B) répond à la formule générale des alcènes C n H 2n . Puisque la molécule de (B) contient 4 atomes H, donc : 2 n = 4 ; d'où : n = 2. On déduit que la formule moléculaire de (B) est C 2 H 4 . C'est l'éthène ou éthylène. Sa formule développée est la suivante : H - C = C - H

H H

b. Équation d'hydrogénochloration de l'éthène : CH 2 = CH 2 + HCl ĺ CH 3 - CH 2 Cl Le produit de cette réaction est le chloroéthane.

Équation d'hydratation de l'éthène : CH

2 = CH 2 + H 2

O ĺ CH

3 - CH 2 OH

Le produit de cette réaction est l'éthanol.

Ces deux réactions sont à produit unique : ce sont donc des réactions d'addition.

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