Examen type / pratique - Formatif final PDF

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Formatif pour l’examen récapitulatif

Chimie générale Automne 2016

1) Quel est l’énoncé qui correspond le mieux aux composés dont les liaisons chimiques sont covalentes ? a) Ils sont formés d’ions. b) Ils sont formés uniquement d’atomes d’éléments métalliques. c) Ils sont formés uniquement d’atomes d’éléments non-métalliques. d) Ils sont formés d’un métal de l’extrême gauche du tableau périodique et d’un non-métal de l’extrême droite du tableau périodique. 2) Quelle expression décrit le mieux les liaisons intramoléculaires dans le composé HCN ? a) Des attractions électrostatiques entre des ions H+ et des ions CNb) Uniquement des liaisons entre des particules ayant des dipôles instantanés et permanents. c) Des liaisons entre des particules ayant des dipôles instantanés et permanents ainsi que des ponts H. d) Des attractions électrostatiques entre des paires d’électrons et des noyaux chargés positivement. 3) Choisissez, parmi les options «a» à «d», celle qui présente le groupe d’énoncés vrais à propos du tableau périodique parmi les trois suivants : i) Les éléments de la troisième période ont des propriétés chimiques similaires entre eux. ii) Les propriétés physiques des éléments du groupe 7 évoluent de manière graduelle en fonction de la position dans le groupe. iii) La position d’un élément dans la troisième période du tableau périodique est déterminée par le nombre d’électrons occupant la couche principale de plus haute énergie. a) b) c) d)

i et ii seulement i et iii seulement ii et iii seulement i, ii et iii

4) Écrivez la configuration électronique des éléments suivants, selon le type de notation précisé. a) En notation spdf : le béryllium b) En cases quantiques : le germanium c) En notation spdf abrégée : le potassium 5) Écrivez les séries complètes de nombres quantiques qui représentent chacun des électrons de valence des trois éléments du numéro précédent.

1

6) Le vanadium, lorsqu’il fait partie de composés, peut prendre plusieurs états d’oxydation. a) Quel est l’état d’oxydation du vanadium dans chacun des composés suivants : i) VCℓ3 ii) V2O5 iii) VO iv) V(SO3)2 b) Expliquez pourquoi les composés hypothétiques suivants sont toutefois impossibles. i) V(PO4)2 ii) VO3 7) Pour les trois prochaines questions, vos réponses doivent être sélectionnées parmi les éléments suivants : i) Le sélénium ii) Le calcium iii) Le phosphore iv) Le chlore v) Le magnésium vi) L’arsenic vii) Le gallium viii) L’argon a) Parmi les éléments énumérés ci-dessus, dites celui qui a le plus petit rayon atomique. Justifiez ensuite votre réponse. b) Parmi les éléments énumérés ci-dessus, dites celui qui a la plus petite énergie de première ionisation (I1). Justifiez ensuite votre réponse. c) Parmi les éléments énumérés ci-dessus, dites celui qui a la plus grande énergie de troisième ionisation (I3). Justifiez ensuite votre réponse. 8) Tracez une structure de Lewis possible pour chacun des composés ou ions suivants. a) SO2F2 b) CH3COCH2SH c) NO2+ d) Br3¯ e) HCCCH2OCH3 f) HAsO429) Dessinez la géométrie moléculaire de chacune des structures de Lewis du numéro précédent, nommez la géométrie moléculaire autour de chacun des atomes centraux, indiquez les angles de liaison autour de chacun de ces atomes centraux et, finalement, énoncez l’état d’hybridation autour de chacun des atomes centraux. 10) Parmi les substances suivantes, une seule est gazeuse à TAPN. De laquelle s’agit-il ? a) Trichlorure de phosphore. b) Fluorure de sodium. c) Chlorure d’hydrogène. d) Trichlorure d’iode. 2

11) Choisissez, parmi les options «a» à «d», celle qui présente l’état d’hybridation des orbitales liées dans le composé suivant :

O1 H C O2 H i) La liaison pi entre le carbone et l’oxygène O1 se fait entre deux orbitales sp3. ii) La liaison pi entre le carbone et l’oxygène O1 se fait entre deux orbitales 2p. iii) La liaison entre le carbone et l’oxygène O2 se fait entre une orbitale sp2 et une orbitale sp3. a) b) c) d)

i et ii seulement i et iii seulement ii et iii seulement i, ii et iii

12) Soit les substances solides suivantes : CH3[CH2]3CH3, NaNO3, BCℓ3, CH3[CH2]5CH2OH a) Identifier le type de solide pour chaque substance b) Identifier le(s) type(s) de liaison(s) qui permet(tent) dans chaque cas l’état solide c) Classer les solides en ordre croissant de point de fusion 13) Le sulfate d’aluminium est un composé utilisé dans le traitement des eaux usées, car il permet aux déchets en suspension de floculer puis de précipiter et d’être ensuite éliminés par filtration. Le sulfate d’aluminium est synthétisé par réaction entre l’aluminium et l’acide sulfurique. Cette synthèse produit aussi de l’hydrogène. Quelle masse de sulfate d’aluminium peut être produite si on fait réagir 4,263 kg d’aluminium avec 10,89 L d’acide sulfurique pur à 96 % ? La masse volumique de l’acide sulfurique est 1,84 g/mL. 14) Un gaz inconnu est conservé dans une bouteille rigide de 2,4 L à une température de 24,4 °C. La masse de la bouteille est alors de 5,580 kg. La pression à l’intérieur de la bouteille est inconnue, mais lorsqu’on vide entièrement la bouteille de son gaz, il occupe un volume de 36,42 L à la même température et à pression normale. On pèse à nouveau la bouteille après l’avoir vidée et elle pèse désormais 5,496 kg. On détermine enfin que le gaz inconnu est composé de carbone et d’hydrogène seulement, et que le pourcentage massique d’hydrogène dans ce composé est 14,37 %. Quelle est la formule moléculaire de ce composé ? 15) Quelle substance parmi les suivantes pouvez-vous extraire d’une solution aqueuse par extraction liquide-liquide ? Suggérez un solvant qui pourrait être utilisé pour ce faire. Expliquez ensuite pourquoi vous pouvez extraire celle-là et pas les autres. a) Le méthanol, CH3OH. b) L’acide oxalique, HOOCCOOH. c) L’acide laurique, CH3[CH2]10COOH. d) Le glucose, CH2OH[CHOH]4CHO. 16) Vous placez un millilitre de quatre liquides sur un morceau de papier : le pentane (C5H12), le butan-1ol (CH3CH2CH2CH2OH), l’acétate d’éthyle (CH3COOCH2CH3) et la pentan-3-one (CH3CH2COCH2CH3). Dans quel ordre vous attendez-vous à ce qu’ils s’évaporent? Expliquez votre réponse. 17) En mesurant le nombre d’Avogadro au laboratoire, une équipe a obtenu une valeur de 5,73 x 1023. Discutez de l’exactitude de ce résultat. 3

Réponses 1) 2) 3) 4)

c) d) c) Configurations électroniques a) En notation spdf Be : 1s22s2 b) En cases quantiques Ge : ] ] ]]] ] ]]] ] ]]]]] [[p 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p

c) En notation spdf abrégée K : [Ar] 4s1 5) Séries de nombres quantiques a) Le béryllium a 2 électrons de valence : i) n = 2, ℓ = 0, mℓ = 0, ms = + ½ ii) n = 2, ℓ = 0, mℓ = 0, ms = - ½ b) Le germanium a 4 électrons de valence : i) n = 4, ℓ = 0, mℓ = 0, ms = + ½ ii) n = 4, ℓ = 0, mℓ = 0, ms = - ½ iii) n = 4, ℓ = 1, mℓ = -1, ms = + ½ iv) n = 4, ℓ = 1, mℓ = 0, ms = + ½ c) Le potassium a 1 électron de valence : i) n = 4, ℓ = 0, mℓ = 0, ms = + ½ 6) . a) Le vanadium a les états d’oxydation suivants : i) VCℓ3 : 3+ ii) V2O5 : 5+ iii) VO : 2+ iv) V(SO3)2 : 4+ b) Ces composés sont impossibles car dans les deux cas, le vanadium aurait un état d’oxydation de 6+, ce qui impliquerait qu’il aurait perdu 6 électrons. C’est impossible, car le vanadium n’a que 5 électrons de valence (le 6e électron arraché serait un électron de cœur). 7) . a) C’est l’argon. La justification doit comporter deux volets : d’abord, c’est un élément de la 3e période contrairement au Ca, Ga, Se et As (4e période), donc ses derniers électrons sont au niveau n = 3, un niveau plus près du noyau que le niveau n = 4. Ensuite, parmi les éléments de la 3e période que sont Mg, P, Cl et Ar, l’argon est celui qui compte le plus de protons dans son noyau, donc c’est celui pour lequel l’attraction du noyau envers la couche n = 3 est la plus grande, ce qui garde les électrons plus près du noyau. b) C’est le calcium. La justification doit comporter deux volets : d’abord, c’est un élément de la 4e période, donc ses derniers électrons sont au niveau n = 4, un niveau plus loin que le niveau n = 3. L’attraction électrostatique est plus faible sur les électrons les plus loin du noyau. De plus, parmi les éléments de la 4e période, le calcium est celui qui compte le moins de protons dans son

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noyau, donc c’est celui pour lequel l’attraction du noyau envers la couche n = 4 est la plus faible, rendant l’électron le plus facile à arracher. c) C’est le magnésium. La plus grande I3 se trouve à être pour les éléments qui ont seulement deux électrons de valence, car le 3e électron arraché serait un électron de cœur. Parmi la liste, deux éléments ont seulement 2 électrons de valence : le magnésium et le calcium. Celui de ces deux éléments qui aura la plus grande I3 est celui qui exerce une plus grande attraction sur le 3e électron. C’est le magnésium parce que le 3e électron est à la couche n = 2, qui est donc plus près du noyau que le 3e électron du calcium (à n = 3). 8) a)

b) F

F

S

H

O

c) H O

H

C

C

C

H

O

+

O N O S

H

H

e)

f)

d) Br

H Br

-

Br

H

C

C

C

H O

C

O H

H O H

As

H

O

5

-

O

-

9) a)

b)

c) +

O

O N O

H

O

H

N : Géométrie linéaire, angle 180, hybridation sp

C2 C3

S F

O

F

H

C1

S H

H H

S : Géométrie tétraédrique, angles 109,5°, hybridation sp3

C1 et C3 : Géométrie tétraédrique, angles 109,5, hybridation sp3 C2 : Géométrie triangulaire plane, angles 120, hybridation sp2 S : Géométrie angulaire, angle...