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haddadlarbi28@outlook.fr Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université Echahid Hamma Lakhdar – El Oued Chimie Générale Notions et exercices résolus 1ère année S.N.V. S.M. Rassemblés par : Mr. HADDAD L. Maitre Assistant (B) Faculté des Sciences de la Nature et de la Vie haddadlarbi28@outlook.fr AVANT-PROPOS Cette sélection d’exercices s’adresse principalement aux étudiants de la première année S.N.V. et S.M. Il donne aux étudiants le nécessaire qui leur aide à réviser le contenu du premier semestre de la première année. Il est nécessaire de mentionner que les exercices sont sélectionnés et puis ils sont rassemblés. L’étudiant trouvera trois bouquets. Dans chaque bouquet, nous rappelons les définitions et les notions qui doivent être assimilées. Les corrections détaillées des exercices sont intégrées à la fin de chaque chapitre. Le sommaire ci-dessous représente les différents chapitres entamés. Nous espérons que cet ouvrage, sera d’une grande utilité pour les étudiants et leur permettra d’acquérir des bases solides en chimie. HADDAD L. haddadlarbi28@outlook.fr TABLE DES MATIERES Avant-propos BOUQUET I : Structure de l’atome Connaissances générales ……………………… 01 Corrigés ……………………… 02 BOUQUET II : Classification périodique - Structure électronique - Propriétés des éléments ……………………… 04 Corrigés ……………………… 07 BOUQUET III : Liaison Chimique ……………………… 12 Corrigés ……………………… 13 BOUQUET I haddadlarbi28@outlook.fr STRUCTURE DE L’ATOME CONNAISSANCES GENERALES Définitions et notions devant être acquises : – Atome – Electron – Proton – Neutron – Nucléon – Elément chimique – Nombre d’Avogadro (N) – Masse molaire (M) – Mole – Molécule – Unité de masse atomique (u.m.a.). ENONCES Exercice I. 01. Pourquoi a-t-on défini le numéro atomique d’un élément chimique par le nombre de protons et non par le nombre d’électrons? Exercice I. 02. Combien y a-t-il d’atomes de moles et de molécules dans 2g de dihydrogène (H2) à la température ambiante ? Exercice I. 03. Un échantillon d’oxyde de cuivre CuO a une masse m = 1,59g. Combien y a-t-il de moles et de molécules de CuO et d’atomes de Cu et de O dans cet échantillon ? MCu= 63,54 g.mol-1 ; MO = 16 g.mol-1 Exercice I. 04. q On peut porter des indications chiffrées dans les trois positions A, Z et q au symbole X d’un élément. Que signifie précisément chacune d’elle ? haddadlarbi28@outlook.fr Exercice I. 05. Le noyau de l'atome d’azote N (Z=7) est formé de 7 neutrons et 7 protons. Calculer en u.m.a la masse théorique de ce noyau. La comparer à sa valeur réelle de 14,007515u.m.a. Calculer l'énergie de cohésion de ce noyau en J et en MeV. mp = 1,007277 u.m.a. mN = 1,008665 u.m.a. me = 9,109534 10-31 kg N = 6,023.1023 Exercice I. 06. L’élément gallium Ga (Z =31) possède deux isotopes stables 69Ga et 71Ga. 1. Déterminer les valeurs approximatives de leurs abondances naturelles sachant que la masse molaire atomique du gallium est de 69,72 g.mol-1. 2. Pourquoi le résultat n'est-il qu'approximatif ? CORRIGES Exercice I. 01. Le numéro atomique d’un élément chimique est défini par le nombre de protons car celui-ci ne change jamais contrairement au nombre de neutrons et d’électrons. Exercice I. 02. MH = 1 g.mol-1 nombre de moles : n =m /M 2g de H2 correspond à n = 2/2 =1 mole de molécules, à 1.6,023.1023 molécules et à 2.6,023.1023 atomes de H. Exercice I. 03. Nombre de mole de CuO : n = m/MCuO = 1,59/(63,54+16) = 0,01999 moles Nombre de molécules de CuO = (m/MCuO). N = 0,12.1023 molécules Nombre d’atomes de Cu = nombre d’atomes de O = (m/MCuO). N = 0,12.1023atomes haddadlarbi28@outlook.fr Exercice I. 04. A = Z + N A : nombre de masse = nombre de protons + nombre de neutrons Z : numéro atomique ou nombre de protons q : nombre de charge = nombre de protons – nombre d’électrons Exercice I. 05. Masse théorique du noyau : mthéo = 7.1,008665 + 7.1,007277 = 14,111594u.m.a 1 u.m.a = 1/N (g) mthéo = 14,111594/N = 2,342951021.10-23g = 2,34295.10-26kg La masse réelle du noyau est inférieure à sa masse théorique, la différence Δm ou défaut de masse correspond à l'énergie de cohésion du noyau. Défaut de masse : Δm = 14,111594 - 14,007515 = 0,104079 u.m.a/noyau = 1,72802589.10-28 kg/noyau Δm= 0,104079 g/ mole de noyaux. Energie de cohésion : E = Δm.c2 (d’après la relation d’Einstein) 1eV= 1,6.10-19J E = 1,7280.10-28 (3.108)2 = 15,552.10-12 J/noyau = 9,72.107 eV/noyau Exercice I. 06. 1. Les deux isotopes de gallium Ga (Z=31) sont notés (1) pour 69Ga et (2) pour 71Ga. M = x1.M1 + x2.M2 avec M1 ~ A1 = 69 et M2 ~ A2 = 71 69,72 = 69.x1 + 71x2 avec x1 + x2 = 1 69,72 = 69.x1 + 71.(1- x1) x1 = 0,64 et x2 = 0,36 64 % de 69Ga et 36 % de 71Ga haddadlarbi28@outlook.fr 2. L’élément naturel est composé de plusieurs isotopes en proportion différente. Sa masse molaire étant la somme de ces proportions molaires, elle ne peut être un nombre entier. Elle n'est donc pas strictement égale au nombre de masse car ce dernier est un nombre entier pour chaque isotope. haddadlarbi28@outlook.fr BOUQUET II CLASSIFICATION PERIODIQUE STRUSTURE ELECTRONIQUE ET PROPRIETES DES ELEMENTS Définitions et notions devant être acquises : – Période – Colonne – Famille – Bloc (s,p,d et f) – Nombre ou degré d’oxydation – Métaux de transition – Rayon atomique – Energie d’ionisation – Electronégativité. Règle de stabilité : les électrons occupent les niveaux d’énergie les plus bas. Règle de Pauli : principe d'exclusion : Deux électrons d'un même atome ne peuvent pas avoir leurs quatre nombres quantiques tous identiques. Autrement dit, dans une case quantique, les électrons doivent avoir des spins anti parallèles. Règle de Hund : l'état électronique fondamental correspond à un maximum de spins parallèles. La multiplicité des spins est maximale. Règle de Klechkowski : le remplissage des sous couches se fait dans l’ordre de (n + l) croissant. Si, pour deux sous couches, cette somme est la même, celle qui a la plus petite valeur de n se remplit la première. Exemple : Pour l’orbitale 2p ; (n + l) = 2+1= 3 Pour l’orbitale 3s ; (n + l)=3+0 =3 Dans ce cas, l’orbitale 2p se remplit avant l’orbitale 3s. Le tableau suivant aide l’étudiant à trouver la configuration électronique de n’importe quel élément chimique dans le tableau périodique selon la règle de Klechkowski : haddadlarbi28@outlook.fr Exercice II. 01. Soient les atomes suivants : N (Z=7), K (Z=19), Sc (Z=21), Cr (Z=24), Mn (Z=25), Fe (Z=26), Cu (Z=29), Zn (Z=30), Ag (Z=47), Au (Z=79) 1. Donner les configurations électroniques des atomes. Présenter les électrons de valence pour chaque atome. En déduire le nombre d’électrons de valence. 2. Situer ces atomes dans la classification périodique et les grouper si possible par famille ou par période. 3. Le césium (Cs) appartient à la même famille que le potassium (K) et à la même période que l’or (Au). Donner sa configuration électronique et son numéro atomique. Exercice II. 02. Le molybdène (Mo) appartient à la famille du chrome Cr (Z=24) et à la cinquième période. Donner sa configuration électronique et son numéro atomique. haddadlarbi28@outlook.fr Exercice II. 03. On considère deux éléments de la quatrième période dont la structure électronique externe comporte trois électrons célibataires. 1. Ecrire les structures électroniques complètes de chacun de ces éléments et déterminer leur numéro atomique. 2. En justifiant votre réponse, déterminer le numéro atomique et donner la configuration électronique de l’élément situé dans la même période que le fer (Z = 26) et appartenant à la même famille que le carbone (Z = 6). Exercice II. 04. Combien d'électrons au maximum que la troisième couche peut contenir? Combien d'éléments comporte troisième période du tableau périodique ? Pour quelle valeur de Z (nombre de protons), la troisième couche sera-t-elle entièrement remplie ? Exercice II. 05. L’atome d’étain (Sn) possède dans son état fondamental deux électrons sur la sous-couche 5p. 1. Donner sa structure électronique, son numéro atomique ainsi que le nombre d’électrons de valence. 2. Fait-il partie des métaux de transition ? Pourquoi ? Exercice II. 06. Définir l’énergie d’ionisation, l’affinité électronique et l’électronégativité d’un atome. Exercice II. 07. Classer dans chaque série, les éléments suivants selon leur rayon croissant : 11Na ; 19K ; 37Rb 6C ; 7N ; 8O 26Fe ; 26Fe2+; 26Fe3+ 17Cl- ; 18Ar ; 20Ca2+ haddadlarbi28@outlook.fr CORRIGES Exercice II. 01. 1. Nous allons écrire pour chaque élément, sa structure électronique selon la règle de Klechkowski et selon la disposition spatiale, et donner le nombre d’électrons de valence. La règle de Klechkowski Disposition spatiale Nombre d’électrons 7N : 1s2 2s2 2p3 [He] 2s2 2p3 5 19K : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p64s1 [Ar] 4s1 1 21Sc : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1 [Ar] 3d1 4s2 3 24Cr : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5 [Ar] 3d5 4s1 6 25Mn : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5 [Ar] 3d5 4s2 7 26Fe : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 [Ar] 3d6 4s2 8 29Cu : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10 [Ar] 3d10 4s1 11 uploads/Science et Technologie/ exercice-s-corrige-s-1-ere-annee.pdf