CHAPITRE 8 CORRIGÉ CHAPITRE 2 Les molécules et les solutions

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1Verdicts et diagnostics

CHAPITRE 2Les molécules et les solutions

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CORRIGÉObservatoire / Guide

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Les molécules et les solutions

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1 QU’EST-CE QU’UNE MOLÉCULE!? (p. 40-50)

1. Indiquez si les substances suivantes sont des molécules ou non. Expliquez vos réponses.

C’est une molécule parce qu’il y a deux atomes différents, le sodium et le chlore.a) NaCl

C’est une molécule parce qu’il y a deux atomes d’oxygène.b) O2

Ce n’est pas une molécule parce qu’il n’y a qu’un atome : l’or.c) Au

Ce n’est pas une molécule parce qu’il y a seulement un atome : le cobalt.d) Co

C’est une molécule parce qu’il y a deux atomes différents, le carbone et l’oxygène.e) CO

C’est une molécule parce qu’il y a plusieurs atomes différents, soit deux atomes

d’hydrogène, un atome de soufre et quatre atomes d’oxygène.

f) H2SO4

2. Quelle est la tendance naturelle de chacun des éléments suivants, du point de vue des gainsou des pertes d’électrons ?

Le potassium a tendance à perdre un électron.a) Le potassium.

L’oxygène a tendance à gagner deux électrons.b) L’oxygène.

L’aluminium a tendance à perdre trois électrons.c) L’aluminium.

CHAPITRE 8 CORRIGÉ

Verdicts et diagnostics STE

Questions 1 à 33, A à C.CHAPITRE 2




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Le krypton est un gaz noble. Il n’a donc pas tendance à gagner ou à perdre desd) Le krypton.

électrons.

3. Les métaux sont des donneurs d’électrons. Par conséquent, ont-ils tendance à former des ionspositifs ou des ions négatifs ?

4. Effectuez le bilan des charges de chacun des transferts d’électrons suivants. Indiquezégalement la charge des ions qui en résultent.

a) Un atome de calcium perd deux électrons.

(+20) protons

+ (–18) électrons

+2

On obtient un ion Ca2+.

c) Un atome d’iode gagne un électron.

(+53) protons


–1

On obtient un ion I –.

b) Un atome d’azote gagne trois électrons.

(+7) protons


–3

On obtient un ion N3−.

d) Un atome d’aluminium perd trois électrons.

(+13) protons


+3

On obtient un ion Al3+.

5. Indiquez si chacune des représentations suivantes montre un atome ou un ion. Expliquezvotre réponse.

a) b)

6. Le fer a la possibilité de former soit un ion Fe2+, soit un ion Fe3+. Indiquez le nombre deprotons et le nombre d’électrons que possède chacun de ces ions.

Ils ont tendance à former des ions positifs.

C’est un atome, puisqu’il y a

autant de protons que d’électrons.

C’est un ion, puisqu’il comporte

plus de protons que d’électrons.

Fe2+ : 26 protons et 24 électrons.

Fe3+ : 26 protons et 23 électrons.




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7. Plusieurs savons et détergents contiennent des phosphates qui contaminent l’eau des lacs etdes rivières. D’ailleurs, plusieurs organismes environnementaux tentent d’encourager lesconsommateurs à utiliser des savons et des détergents sans phosphates.

a) Un phosphate est-il un atome, une molécule ou un ion ?

b) Précisez sa formule chimique.

8. Les molécules suivantes contiennent-elles un ion polyatomique ? Si oui, indiquez sa formulechimique et nommez-le en suivant les règles de nomenclature.

a) NaOH Oui. Formule chimique : OH −. Nom : ion hydroxyde.

b) C6H22O11 Non, elle ne contient pas d’ion polyatomique.

c) MgSO4 Oui. Formule chimique: SO42−. Nom : ion sulfate.

d) H3PO4 Oui. Formule chimique : PO43−. Nom : ion phosphate.

9. Parmi les substances suivantes, lesquelles comportent au moins une liaison ionique ?HCl, NaOH, CO2, KBr, CaO, AlCl3, NH3.

NaOH, KBr, CaO, AlCl3.

10. À l’aide de la notation de Lewis, montrez comment les liaisons ioniques des moléculessuivantes se forment.

a) LiF

b) CaBr2

c) Li3N

Un phosphate est un ion polyatomique.

Sa formule chimique est PO43–.




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d) MgO

11. Indiquez la charge de chacun des ions formant les molécules ci-dessous.

a) NaBr Na+ et Br−. c) Li2S Li+ et S2−.

b) CaO Ca2+ et O2−. d) AlF3 Al3+ et F−.

12. Parmi les substances suivantes, lesquelles comportent au moins une liaison covalente ?CH3COOH, CS2, CoCl2, Fe2O3, H2O, CH4, AgCl.

CH3COOH, CS2, H2O, CH4.

13. À l’aide de la notation de Lewis, montrez comment se forment les liaisons covalentes dechacune des molécules suivantes.

a) Cl2 c) CO2

b) CBr4 d) HF

14. Que représente l’indice « 2 » dans la molécule MgCl2 ?

Il indique que cette molécule contient deux atomes de chlore.




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15. Écrivez la formule chimique de la molécule qui résulterait de l’union de chacune des pairesde susbtances suivantes.

a) Le potassium et le soufre. K2S

b) Le chlore et le cuivre. CuCl2

c) Le chrome et le fluor. CrF3

d) L’ion Mg2+ et l’ion SO42−. MgSO4

16. Utilisez les règles de nomenclature pour nommer les substances suivantes.

a) NaBr Bromure de sodium.

b) PCl5 Pentachlorure de phosphore.

c) SiCl4 Tétrachlorure de silicium.

d) KN3 Trinitrate de potassium.

e) Al2O3 Trioxyde de dialuminium.

2 LES PROPRIÉTÉS DES SOLUTIONS (p. 50-61)

17. Nommez la substance qui joue le rôle de solvant et celle qui joue le rôle de soluté danschacune des solutions suivantes.

Solution Solvant Soluté

a) L’air est composé d’environ 80 % de diazote et d’ envi ron 20 % de di oxy gène. diazote dioxygène

b) L’acier est un alliage à base de fercontenant un peu de carbone. fer carbone

c) L’eau de mer contient beaucoup de sels minéraux. eau sels minéraux

18. Les solutions d’entretien pour les lentilles cornéennes, les jus de fruits, ainsi que les liquidesqui composent notre corps sont tous des exemples de solutions aqueuses. Quel est lesolvant de ces solutions ?

19. La saumure est une solution de chlorure de sodium (NaCl) à 18 % m/V dans laquelle on faittremper certains aliments afin de les conserver. Si l’on désire préparer 250 ml de saumure,quelle quantité de sel devra-t-on dissoudre ?

Étapes de la démarche Démarche de résolution de problème1. Déterminer ce qu’on cherche. La masse de sel nécessaire pour préparer 250 ml de saumure à

18 % m/V.

Dans les solutions aqueuses, le solvant est l’eau.

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2. Déterminer les différentesvariables et leur valeur.

C = 18 % m/VV = 250 mlm = ? g

3. Choisir la formule à utiliser. mV

4. Remplacer les variables parleur valeur et isoler l’inconnue.

18 g ? g100 ml 250 mlDonc m = 45 g.

5. Vérifier le résultat et répondre àla question du problème.

La quantité de sel nécessaire pour préparer 250 ml de saumureà 18 % m/V est 45 g.

20. Un technicien prépare une solution selon les étapes illustrées ci-dessous. Quelle est laconcentration de cette solution en g/L ?

Étapes de la démarche Démarche de résolution de problème

1. Déterminer ce qu’on cherche. La concentration de la solution en g/L.


C = ? g/LV = 80 ml = 0,08 Lm = 10 g

3. Choisir la formule à utiliser. mV

C =

=

C =




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10 g 0,08 L

5. Vérifier le résultat et répondreà la question du problème.

La concentration de la solution est de 125 g/L.

21. L’étiquette d’une bouteille d’eau indique que cette eau contient 45 ppm de sodium.

a) Que signifie cette indication ?

b) Quelle est la concentration du sodium en g/L ?

45 mg 0,045 g

1 L 1 L

22. Un contaminant est présent dans l’eau d’un lac. Afin d’en déterminer la concentration, untechnicien prélève 50 ml de cette eau. Après avoir effectué quelques mesures, il conclutque l’échantillon contient 3,75 mg de contaminant. Calculez la concentration de cecontaminant en ppm.

3,75 mg ? mg

50 ml 1000 ml

Donc, la concentration de ce contaminant est de 75 ppm.

23. Certains minéraux sont nécessaires au maintien d’une bonne santé. Par exemple, on devraitabsorber environ 350 mg de magnésium par jour. Les sources de magnésium sontnombreuses. Par exemple, le pain de blé entier en contient en moyenne 850 ppm. Combiende tranches de pain de blé entier faudrait-il manger pour obtenir la dose quotidienner ec ommandée de magnési um ? Cons i dérez que l a mas s e d’ une t ranche de pain es t d’ env ir on30 g. Laissez des traces de vos calculs.

850 mg 350 mg

1000 g ? g

411,8 g30 g

Donc, il faudrait manger environ 14 tranches de pain pour obtenir la dose quotidienne de

magnésium recommandée.

Elle indique que cette eau contient 45 parties de sodium par million de parties de solution.

Donc, la concentration en sodium est de 0,045 g/L.

C = = 125 g/L

45 ppm = =

= = 75 mg/L = 75 ppm

=850 ppm =

= 13,73




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24. Une technicienne prépare une solution en dissolvant 50 g de nitrate de potassium (KNO3)dans un peu d’eau, puis en ajoutant de l’eau de façon à obtenir 500 ml de solution. Quellesera la concentration molaire de la solution qu’elle obtiendra ?

Étapes de la démarche Démarche de résolution de problème

1. Déterminer ce qu’on cherche. La concentration molaire de la solution.


C = ? mol/LV = 500 ml = 0,5 Lm = 50 gn = ? molM = 39,10 + 14,01 + (3 × 16,00)

= 101,11 g/mol

3. Choisir la formule à utiliser. mnnV


50 g ? mol

50 g 101,11 g/mol

0,5 mol0,5 L

5. Vérifier le résultat et répondreà la question du problème.

La concentration molaire de la solution sera de 1 mol/L.

25. Afin de réaliser une expérience, une élève doit prélever exactement 0,2 mol de sulfate decuivre (CuSO4) d’une solution à 0,5 mol/L. Quel volume de solution devra-t-elle mesurer ?

0,5 mol 0,2 mol

1 L ? L

Donc, elle devra prélever 0,4 L, c’est-à-dire 400 ml.

M =

C =

101,11 g/mol =

n = = 0,5 mol

C = = 1 mol/L

=




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26. Une chimiste doit préparer 300 ml d’une solution de diphosphate de trimagnésium (Mg3(PO4)2) à une concentration de 1,5 mol/L. Quelle masse de diphosphate detrimagnésium devra-t-elle mesurer ?

1,5 mol ? mol

1 L 0,3 L

0,45 mol de diphosphate de trimagnésium

? g 262,87 g

0,45 mol 1 mol

Donc, elle devrait mesurer 118,3 g de diphosphate de trimagnésium.

27. Lequel des béchers suivants contient probablement un électrolyte ? Expliquez votre réponse.

28. Qu’est-ce qui permet au courant électrique decirculer dans une solution ? Expliquezvotre réponse.

29. Indiquez si les équations de dissociation électrolytique suivantes sont écrites correctement ounon. Expliquez vos réponses.

a) MgO(s) Mg2+(aq) + O2−

(aq)

b) CaBr2(s) Ca2+(aq) + Br− (aq)

c) LiH(s) Li+(aq) + H+(aq)

C’est le bécher contenant du sulfate de

calcium, parce que la lumière est allumée, ce

qui signifie que le courant électrique circule.

C’est la présence d’ions dissous. Les ions

portent des charges électriques et, en présence

d’un courant électrique, ils se mettent en

mouvement, ce qui permet au courant de circuler.

L’équation est écrite correctement. Il y a deux ions de charge opposée et le total des charges est

neutre.

L’équation n’est pas écrite correctement puisque le total des charges n’est pas neutre.

L’équation n’est pas écrite correctement puisque les ions portent tous les deux une charge positive.

==

=




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d) Al2O3(s) 2 Al3+(aq) + 3 O2−

(aq)

30. Qu’est-ce qui distingue un électrolyte fort d’un électrolyte faible ?

31. Indiquez si chacune des substances suivantes est un acide, une base ou un sel.

a) HBr C’est un acide. d) ZnSO4 C’est un sel.

b) KOH C’est une base. e) H3PO4 C’est un acide.

c) BaF2 C’est un sel. f) Cu(OH)2 C’est une base.

32. Observez la photo ci-contre.

a) Quel est le pH de cette solution ?

b) Cette solution est-elle acide, basique ouneutre ? Expliquez votre réponse.

33. Le pH de la pluie se situe autour de cinq tandis que le pH de l’eau de mer est d’environ huit.Combien de fois l’eau de pluie est-elle plus acide que l’eau de mer ?

QUESTIONS SYNTHÈSES

A. Récemment, une coalition contre le monoxyde de dihydrogène a vu le jour. Cette coalitionestime que l’utilisation massive de cette substance a des conséquences néfastes sur la santéet sur l’environnement.

Le monoxyde de dihydrogène est un composé incolore et inodore. Même si on peut le trouversous forme solide, liquide ou gazeuse, on le commercialise généralement sous forme liquide.Son utilisation nécessite certaines mises en garde : les vapeurs de cette substance peuventcauser des brûlures, tandis qu’une exposition prolongée à sa forme solide peut entraîner desengelures. De plus, son inhalation sous forme liquide est la cause de nombreux décès.

a) Quelle est la formule chimique du monoxyde de dihydrogène ?

b) Le monoxyde de dihydrogène est le principal constituant des pluies acides. Y joue-t-il lerôle de solvant ou de soluté ? Expliquez votre réponse.

Un électrolyte fort se dissocie complètement en ions lorsqu’il se trouve en solution, tandis qu’un

électrolyte faible ne se dissocie en ions que partiellement.

H2O.

L’équation est écrite correctement. Il y a deux ions de charge opposée et le total des charges est

neutre.

Cette solution a un pH de 2.

Cette solution est acide car son pH est < 7.

L’eau de pluie est 1000 fois plus acide que l’eau de mer.

Il joue le rôle de solvant puisqu’il est présent en plus grande quantité.




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c) À l’état pur, cette substance ne permet pas le passage du courant électrique. Pourtant,elle entre dans la fabrication des piles. Expliquez comment cela est possible.

d) L’érosion des sols par cette substance permet de dissoudre les minéraux qui y sontprésents et de les transporter jusqu’aux lacs et aux rivières. Qu’arrive-t-il alors à laconcentration des minéraux dans les lacs et les rivières ?

e) Si la concentration totale des matières dissoutes dans un lac est de 500 mg/L, quelle estleur concentration en ppm ?

Comme 1 mg/L = 1 ppm

500 mg/L = 500 ppm

f) Faut-il interdire l’utilisation du monoxyde de dihydrogène ? Expliquez votre réponse.

B. Les atomes du monoxyde de dihydrogène sont-ils liés par des liaisons ioniques ou par desliaisons covalentes ? Expliquez votre réponse.

C. Préparez votre propre résumé du chapitre 2 en construisant un réseau de concepts.

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1. Pour réduire les émissions de polluant atmosphériques, il faut réduire la combustion descombustibles fossiles. Quelles mesures chaque individu peut-il prendre afin de contribuer àcette réduction ?

2. Décrivez quelques conséquences des pluies acides dans votre région.

Ils sont liés par des liaisons covalentes parce que l’hydrogène et l’oxygène sont deux non-métaux.

Réponses variables. Exemple. On peut privilégier l’usage d’un moyen de transport qui consomme peu

ou pas de combustibles fossiles, comme la marche, le vélo, les transports en commun, etc. Autant que

possible, on peut acheter des produits locaux plutôt que des denrées qui ont été acheminées par camion

ou par bateau.

Ce sont les électrolytes dissous dans cette substance qui permettent le passage du courant électrique.

Dans ces conditions, la concentration en minéraux augmente.

Réponses variables. Exemple. Les pluies acides nuisent à la production de sirop d’érable en causant

des dommages aux érables. Elles endommagent les bâtiments de pierre. Elles compromettent la santé

des poissons.

Voir la section « Réseaux de concepts » dans le guide B.

Non, puisque le monoxyde de dihydrogène est en fait de l’eau.

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CHAPITRE 8 CORRIGÉ CHAPITRE 2 Les molécules et les solutions