\thumb
\begin{qcm}{Testez vos connaissances}{5}
\begin{questions}
\item Pour acquérir la configuration électronique du gaz noble le plus 
  proche, un atome doit se débarrasser de deux électrons. Ce faisant, 
  il va acquérir: 

\resetchoix 
\begin{tabularx}{\linewidth}{@{}XX@{}}
\choix Une charge positive & \choix une charge négative 
\end{tabularx}

\item L'ion obtenu à la question précédente est

  \resetchoix

  \choix un anion

  \choix un cation

\item   Le sodium~Na, de numéro atomique $Z=11$, a pour structure 
	électronique $\rm 1s^2 2s^2 2p^6 3s^1$. Il va donc former l'ion : 

\resetchoix 
\begin{tabularx}{\linewidth}{@{}XXXX@{}}
\choix Na$^{2+}$ &
\choix Na$^+$ &
\choix Na$^{2-}$ &
\choix Na$^-$ 
\end{tabularx}
\end{questions}
\end{qcm}
%%%%
%%%%
\begin{corrige}
\begin{questions}
\item Réponse \choix[a].
\item Réponse \choix[b].
\item Réponse \choix[b].
\end{questions}
\end{corrige}
%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%
\begin{exo}{Chercher les intrus}{Lycée Hélène Boucher, Toulouse}{1}{5}
  Identifier parmi les \index{formule!de Lewis}formules de Lewis ci-dessous celles qui sont
  incorrectes.

\parbox{\linewidth}{%
\begin{center}
~~~~~~\chemname{\chemfig{[,.7]H-\lewis{2,N}(-[6]H)-H}}{molécule
  1}\hfill\chemname{\chemfig{[,.7]\lewis{4,O}~C~\lewis{0,O}}}{molécule
  2}\hfill\chemname{\chemfig{[,.7]H-C(-[2]H)(-[6]H)-H}}{molécule 3}\hfill\chemname{\chemfig{[,.7]H-C(-[2]H)(-[6]H)=\lewis{026,Cl}}}{molécule 4}~~~~~~
\end{center}
}
\end{exo}
%%%%
%%%%
\begin{corrige}
\begin{questions}
        \item  La formule de Lewis de la molécule~1 est correcte. Il
          s'agit de la molécule d'ammoniac. Chaque atome d'hydrogène a
          deux électrons sur sa couche de valence (comme l'hélium) et
          l'atome d'azote en a huit (comme le néon).

        \item  La formule de Lewis de la molécule 2 est incorrecte:
          l'atome de carbone possède douze électrons sur sa couche de
          valence, ce qui ne correspond à aucun gaz noble.

        \item  La formule de Lewis de la molécule 3 est correcte (il
          s'agit de la molécule de méthane).

        \item  Cette formule de Lewis  est incorrecte :
        les atomes de chlore et de carbone possèdent chacun dix électrons sur leur couche de
        valence, ce qui ne correspond à aucun gaz noble.
\end{questions}
\end{corrige}
%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%
%\begin{exo}{Étiquette de boisson minérale}{Lycée Jacques Decour, Paris}{1}{5}
%L'étiquette d'une eau minérale comporte les indications suivantes: 
%
%\begin{minipage}{6.5cm}
%\begin{itemize}
%\item Calcium (Ca$^{2+}$)\dotfill $533$~mg/L 
%\item Magnésium (Mg$^{2+}$)\dotfill $66$~mg/L 
%\item Potassium (K$^+$)\dotfill $2$~mg/L 
%\item Sodium (Na$^+$)\dotfill $1$~mg/L 
%\item Sulfates (SO$_4^{2-}$)\dotfill $1420$~mg/L 
%\item Bicarbonates (HCO$_3^-$) \dotfill $176$~mg/L 
%\item Nitrates (NO$_3^-$) \dotfill $<2$~mg/L 
%\item Fluorures (F$^-$) \dotfill $<1$~mg/L 
%\item Chlorures (Cl$^-$) \dotfill $<1$~mg/L 
%\end{itemize}
%\end{minipage}
%\begin{questions}
%\item Classer les ions suivant leur nature (anion ou  cation). Justifier brièvement votre réponse. 
%\item Préciser ce qu'est un ion monoatomique et établir la liste des  ions monoatomiques contenus dans cette eau minérale. 
%\item Relever tous les ions contenant des éléments chimiques de la   famille des métaux alcalins. Justifier brièvement votre réponse. 
%\item Préciser à quelle famille d'éléments appartient l'ion fluorure. 
%\end{questions}
%\end{exo}
%%%%
%%%%
%\begin{corrige}
%  \begin{questions}
%  \item Les cations sont les ions portant une charge positive. Ceux    présents dans l'eau minérale étudiée sont: Ca$^{2+}$, Mg$^{2+}$,  K$^+$, Na$^+$. 
%
%    Les anions sont les ions portant une charge négative. Ceux     présents dans l'eau minérale étudiée sont: SO$_4^{2-}$, HCO$_3^-$,     NO$_3^-$, F$^-$  et Cl$^-$. 
%  \item Un ion monoatomique est un ion correspondant à un seul atome     ayant gagné ou perdu des électrons. Les ions monoatomiques     présents dans l'eau minérale étudiée sont: Ca$^{2+}$, Mg$^{2+}$,     K$^+$, Na$^+$ (ce sont tous les cations), F$^-$ et Cl$^-$. 
%  \item Les métaux alcalins sont ceux de la première colonne de la    classification périodique. Ils possèdent donc un seul électron sur     leur couche externe, et ont tendance à s'en débarrasser pour     vérifier la règle de l'octet, donnant des cations portant une     seule charge élémentaire. Les ions potassium K$^+$ et sodium     Na$^+$ appartiennent donc à la famille des alcalins. 
%  \item L'ion fluorure porte une seule charge élémentaire négative: il a  gagné un électron, de manière à satisfaire la règle de     l'octet. L'élément fluor doit donc se trouver dans     l'avant-dernière colonne de la classification périodique,     correspondant à la famille des halogènes. 
%  \end{questions}
%\end{corrige}
%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%
\begin{exo}{Formules de molécules}{Lycée  Saint-John Perse, Pau}{1}{5}
On donne la formule de Lewis suivante:
\begin{center}

\chemfig{\textcolor{red}{H}-\textcolor{red}{C}(-[2]H)(-[6]H)-\textcolor{red}{C}(-[2]H)(-[6]H)-\textcolor{red}{C}(=[6]\lewis{57,\textcolor{red}{O}})-C(-[2]H)(-[6]H)-C(-[2]H)(-[6]H)-H}


\end{center}
\begin{questions}
\item Pour chacun des atomes représentés en rouge, indiquer le nombre
  total d'électrons sur la couche de valence. Spécifier combien
  appartiennent à des doublets liants et combien appartiennent à des
  doublets non-liants.
\item Cette molécule peut-elle exister?
\end{questions}
\end{exo}
%%%%
%%%%
\begin{corrige}
  \begin{questions}
  \item L'atome d'hydrogène possède deux électrons sur sa couche de
    valence (comme l'hélium). Ils appartiennent tous deux à un doublet liant.
    Les trois atomes de carbone possèdent chacun huit électrons sur
    leur couche de valence (comme le néon). Ils appartiennent tous à
    des doublets liants.
    Enfin, l'atome d'oxygène possèdent huit électrons sur sa couche de
    valence, à l'instar du néon. Quatre d'entre eux appartiennent à
    des doublets liants, et les quatre autres à des doublets non liants.
  \item Tous les atomes étudiés à la questions précédentes ont une
    configuration électronique du gaz noble qui les suit dans le
    tableau périodique. Pour d'évidentes raisons de symétries, c'est
    le cas de tous les atomes d'hydrogène et des atomes de la partie
    droite de la formule de Lewis. Cette molécule peut donc exister. 
  \end{questions}
  \newpage
\end{corrige}
%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%
%\begin{exo}{Structure de l'ion~NO$_3^-$}{Lycée Paul Valéry, Montpellier}{2}{10}
%Quel est le nombre total de protons, de neutrons et d'électrons contenus dans l'entité~NO$_3^-$ ?
%
%{\em Données :} 
%
%Les numéros atomiques et nombres de masse de l'azote et de l'oxygène peuvent être obtenus à partir des symboles suivants : $^{14}_7$N et $^{16}_8$O.
%\end{exo}
%%%%%
%%%%%
%\begin{corrige}
%Le nombre de protons dans le noyau d'un atome est donné par son numéro atomique, donc il y en a~7 dans un noyau d'azote et~8 dans un noyau d'oxygène. Au total, le nombre de protons qu'il y a dans l'ion nitrate est donc : \[N_p=7+3\times 8=31.\] Comme cet ion porte {\em une} charge négative, on en déduit qu'il y a {\em un} électron de plus que de protons. Donc il y a~32~électrons dans l'ion nitrate.\\ Enfin, le nombre $N$ de neutrons qu'il y a dans un noyau est donné par :\\$N=A-Z$. Dans le cas de l'azote, on a~$N=7$, et dans le cas de l'oxygène, $N=8$.  Au total, le nombre de neutrons qu'il y a dans l'ion nitrate est donc : \[N_n=7+3\times 8=31.\]
%\end{corrige}
%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%
\begin{exo}{Formules développées}{Lycée Jean Bosco, Guines}{3}{20}
Donner les formules de Lewis des molécules suivantes :
\begin{questions}
\begin{tabularx}{\linewidth}{@{}XXXX@{}}
\item  H$_2$O & 
\item  NH$_3$ & 
\item  CO$_2$ &
\item  N$_2$
\end{tabularx}
\end{questions}

\Par

On établira au préalable les configurations électroniques de tous les
atomes présents dans ces molécules.
\end{exo}
%%%%
%%%%
\begin{corrige}
  Les configurations électroniques des différents atomes sont:
  \[\rm H:\;\;\;\;1s^1\]
  \[\rm O:\;\;\;\;1s^2 2s^2 2p^4\]
  \[\rm N:\;\;\;\;1s^2 2s^2 2p^3\]
  \[\rm C:\;\;\;\;1s^2 2s^2 2p^2\]
  De ces configurations électroniques nous déduisons que l'atome de
  carbone a besoin de quatre électrons additionnels (donc quatre
  liaisons)
  pour acquérir la configuration électronique du gaz noble qui le
  suit, l'azote de trois électrons additionnels et l'oxygène de deux
  électrons additionnels. Par ailleurs l'azote possède un doublet
  non-liant et l'oxygène deux.

  Nous pouvons donc établir les formules de Lewis suivantes:

\Par

\parbox{\linewidth}{%
\begin{center}
~~~~~\chemname{\chemfig{\lewis{13,O}(-[5]H)-[7]H}}{molécule 1}\hfill
\chemname{\chemfig{H-\lewis{2,N}(-[6]H)-H}}{molécule 2}\hfill
\chemname{\chemfig{\lewis{35,O}=C=\lewis{17,O}}}{molécule 3}\hfill
\chemname{\chemfig{\lewis{4,N}~\lewis{0,N}}}{molécule 4}~~~~~
%\includegraphics{lewmol1}
\figcaption{Formules développées des molécules de l'énoncé.}
\end{center}
}
\end{corrige}
%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%
\begin{exo}{Formules développées}{Lycée  Pasteur, Neuilly}{3}{20}
\begin{questions}
\item
Donner la configuration électronique de l'atome de silicium et de
l'atome de fluor.

\item En déduire la formule de Lewis de la molécule de tétrafluorure de silicium, sachant que la molécule possède 4 liaisons covalentes simples.

\end{questions}

\emph{Données:}

Le numéro atomique du fluor est $Z=9$ et celui du silicium est $Z=14$.
\end{exo}
%%%%
%%%%
\begin{corrige}
\begin{questions}
\item La configuration électronique du fluor est:

  \[\rm 1s^2 2s^2 2p^5\]

  tandis que celle du silicium est:

  \[\rm 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^2 \]

  Il manque donc un électron au fluor pour adopter la configuration
  électronique du gaz noble qui le suit dans le tableau périodique,
  tandis qu'il en manque quatre au silicium. Le fluor doit contracter
  une liaison covalente et le silicium doit en contracter quatre.


  
\item Nous pouvons donc en déduire la formule de Lewis du
  tétrafluorure de silicium:

  
\parbox{\linewidth}{%
\begin{center}
%\includegraphics{SC1_1}
\chemfig{[,.7]\lewis{246,F}-Si(-[2]\lewis{024,F})(-[6]\lewis{046,F})-\lewis{026,F}}

\figcaption{Formule de Lewis du tétrafluorure de silicium.}
\end{center}
}
\end{questions}
\end{corrige}


%%%%
\begin{exo}{Les bienfaits du potassium}{Lycée condorcet, Paris}{3}{25}
Pour cet exercice, il sera possible de se référer au tableau périodique \mbox{page \pageref{335_tableperiodique}.}

\subsubsectionnn{Le potassium dans le corps humain}

Le potassium est un minéral très répandu. Le corps humain contient en moyenne 170 grammes de potassium dont la plus grande partie est située dans les cellules des muscles. Le potassium intervient donc quasiment partout dans le corps humain en même temps que le chlorure de sodium (sel). L'alimentation en est très riche et elle apporte très largement ce qui nous est nécessaire.

\subsubsectionnn{Rôle du potassium dans l'organisme}

Le potassium dirige l'hydratation des cellules de l'organisme. Le potassium se trouve essentiellement dans l'eau intracellulaire, celle qui est à l'intérieur des cellules tandis que le sodium se trouve surtout dans l'eau extracellulaire, celle où baignent toutes les cellules du corps. Dans cette eau, tous les éléments nutritifs sont dissous: c'est là où se font toutes les réactions chimiques. Les échanges d'eau entre les deux milieux, intracellulaire et extracellulaire, sont régis par le potassium et le chlorure de sodium.

\subsubsectionnn{Du potassium dans les bananes}

\begin{figure}
\fontsize{8}{8}\selectfont
\hspace*{-5mm}
\begin{tabular}{|*8{Zl|}}
\hline\tabulartitle
Calcium & Cuivre & Fer & Magnésium & Phosphore & Potassium & Sodium & Zinc\\
\hline
Ca & Cu & Fe & Mg & P & K & Na & Zn\\
\hline
5 mg & 0,078 mg & 0,26 mg & 27 mg & 22 mg & 358 mg & 1 mg & 0,015 mg\\
\hline
\end{tabular}
\tabcaption{Minéraux présents dans 100 g de banane}
\end{figure}

\subsubsectionnn{Dose journalière admissible (DJA)}

Pour l'homme, la dose maximale recommandée de potassium est de 60 mg/kg/24h.

\begin{questions}
\item Le document fait référence à trois éléments: le potassium, le sodium et le chlore. 

Qu'est-ce qui caractérise un élément en chimie ?

\item L'atome de chlore possède 17 électrons.
\begin{questions}
\item Justifier cette affirmation.
\item Donner la configuration électronique de l'atome de chlore.
\item Justifier que l'ion stable du chlore est l'ion chlorure Cl$^-$ en énonçant une règle.
\end{questions}

\item Le numéro atomique du sodium est $Z=11$.
\begin{questions}
\item Donner la représentation électronique du sodium.
\item À quelle famille chimique appartient-il ?
\item Quel ion peut-il former ? Justifier.
\item En déduire, en le justifiant, l'ion formé par l'élément potassium.
\end{questions}

\item À l'aide du tableau périodique, retrouver les ions formés par les éléments phosphores et calcium. 
\item Déterminer le nombre moyen d'atomes de potassium présents dans le corps humain (A = 39 pour le potassium).

\item Une banane a une masse moyenne de 150 g.

À l'aide des documents, retrouver combien de bananes un homme de 70 kg peut manger par jour sans dépasser la dose maximale recommandée de potassium.
\end{questions}

\end{exo}

\begin{corrige}

\begin{questions}
\item Un élément est caractérisé par le nombre de protons dans son noyau.

\item
\begin{questions}
\item D’après la classification périodique, le Chlore est le 17ème élément. Un atome de chlore
possède donc 17 protons. Comme un atome est électriquement neutre et que la charge d’un proton
est l’opposé de la charge d’un électron, un atome de chlore possède également 17 électrons.

\item D’après les règles de remplissage, la configuration électronique du chlore est $\rm 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^5$.

\item Un atome à former l’ions qui lui permet d’obtenir la même configuration électronique du gaz noble le plus proche. La configuration du gaz noble le plus poche est ici $\rm 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6$ (l’Argon). Le chlore gagne donc un électron pour donner l'ion Cl$^{–}$.
\end{questions}

\item
\begin{questions}
\item La configuration électrique du sodium est:
\[
\rm 1s^2~2s^2~2p^6~3s^1.
\]
%Le sodium possède Z = 11 protons (d’après la classification périodique) et 12 neutrons. Il possède donc A = 11+12 = 23 nucléons.

Sa représentation symbolique est donc $^{23}_{11}$Na.

\item Le sodium est situé sur la première colonne de la classification. Il appartient à la famille des
alcalins.

\item Il peut facilement perdre un électron pour obtenir la configuration du gaz noble le plus proche (le Néon) et forme alors un ion Na$^+$.

\item Le potassium est sur la même colonne. Il a donc des propriétés chimiques semblables et peut former l’ion K$^+$.
\end{questions}

\item Pour acquérir la configuration électronique du gaz noble le plus proche, le phosphore forme l’ion P$^{3-}$ et le calcium forme l’ion Ca$^{2+}$.


\item Le corps humain contient $m = 170$~g de potassium. La masse d’un atome de potassium est environ égal à la masse de son noyau, c’est-à-dire:
\begin{align*}
m_{\text{atome}} & = 39 \times 1,67 \times 10^{-27}\\
& = 6,513 \times 10^{-26}\text{ kg}\\
& = 6,513 \times 10^{-23}\text{ g}.
\end{align*}

On en déduit le nombre $N$ d’atomes car $m = N \times m_{\text{atome}}$ donc:
\[
N = \dfrac{m}{m_{\text{atome}}} = 2,6 \times 10^{24}\text{ atomes}
\]

(en gardant un nombre de chiffres significatifs cohérent avec les données de l’énoncé).

\newpage

\item D’après la DJA indiquée dans l’énoncé, un homme de 70 kg peut manger $60 \times 70 = \numprint{4200}$~~ mg de potassium toutes les 24 heures. 100 grammes de banane contiennent 358 mg de potassium. La banane pèse en moyenne 150 g donc elle contient:
\[
\dfrac{150\times358}{100}=537\text{ mg}
\]
de potassium.
\[
N\text{banane}=\dfrac{ m_\text{journalière}\text{ pour 70 kg}}{m(k)} = \dfrac{4200}{537}=7,8.\]

Donc l'homme doit consommer 7 bananes pour être sur de ne pas dépasser la dose journalière maximale recommandée en potassium
\end{questions}
\end{corrige}



\thumb
\AfficheCorrige
