Fiche d’exercices
Commence par les Premiers pas si tu as besoin d’être guidé(e), puis avance du ★ vers le ★★★★★. Les exercices marqués Type brevet sont rédigés comme au DNB. Tes réponses sont enregistrées sur cet appareil. Chaque exercice a sa correction détaillée, mais elle reste bloquée 15 minutes après ta première ouverture de cette page : cherche d’abord par toi-même !
Complète en t'aidant du cours (partie 1). Aide : le noyau est au centre ; les électrons tournent autour.
a) Le noyau contient des …………… (charge +) et des …………… (charge nulle).
b) Autour du noyau se déplacent des …………… (charge −).
c) Dans un atome, le nombre de protons est …………… au nombre d'électrons : l'atome est donc ……………
La molécule de dioxyde de carbone a pour formule CO2. Aide : le petit chiffre en bas à droite d'un symbole donne le nombre d'atomes de ce symbole ; s'il n'y a pas de chiffre, il y a 1 atome.
a) Quels symboles d'atomes vois-tu ? Donne le nom de chaque atome.
b) Combien y a-t-il d'atomes de carbone ? d'atomes d'oxygène ?
c) Combien d'atomes en tout dans une molécule de CO2 ?
Un ion magnésium possède 12 protons et 10 électrons. Aide : charge = (nombre de protons − nombre d'électrons) × e.
a) Calcule : 12 − 10 = ……
b) La charge est-elle positive ou négative ? L'ion est-il un cation ou un anion ?
c) Combien d'électrons l'atome a-t-il perdus ? Écris la formule de l'ion (symbole Mg).
Indique si chaque affirmation est vraie ou fausse, puis corrige les affirmations fausses.
a) Les neutrons sont chargés négativement.
b) Le noyau contient presque toute la masse de l'atome.
c) Un anion a perdu des électrons.
d) Tous les atomes de carbone ont 6 protons.
Recopie et complète le tableau.
| Atome | Z | Protons | Électrons |
|---|---|---|---|
| Hydrogène H | 1 | ||
| Carbone C | 6 | ||
| Oxygène O | 8 | ||
| Sodium Na | 11 |
a) Complète le tableau.
b) Explique pourquoi les colonnes « protons » et « électrons » sont identiques.
| Entité | Protons | Électrons |
|---|---|---|
| A (chlore) | 17 | 18 |
| B (calcium) | 20 | 18 |
| C (aluminium) | 13 | 10 |
| D (oxygène) | 8 | 10 |
| E (néon) | 10 | 10 |
Symboles : Cl, Ca, Al, O, Ne.
a) Pour chaque entité, calcule la charge (en $e$).
b) Précise s'il s'agit d'un atome, d'un cation ou d'un anion.
c) Écris la formule de chaque entité.
Glucose : C6H12O6 · Butane (briquet) : C4H10 · Caféine : C8H10N4O2.
a) Donne la composition (nombre d'atomes de chaque sorte) de chaque molécule.
b) Calcule le nombre total d'atomes de chaque molécule.
c) Que représente l'écriture « 3 C4H10 » ? Combien d'atomes de carbone contient-elle ?
Une solution est électriquement neutre. Le chlorure de sodium s'écrit NaCl car un ion Na+ compense un ion Cl−.
a) Écris la formule du chlorure de calcium (ions Ca2+ et Cl−). Justifie.
b) Écris la formule du chlorure de fer III (ions Fe3+ et Cl−).
c) Le sulfate de cuivre contient des ions Cu2+ et SO42−. Écris sa formule.
d) Combien d'atomes compte l'ion sulfate SO42− ?
Dans l'expérience de Rutherford, la feuille d'or a une épaisseur de 0,1 µm. Le diamètre d'un atome d'or vaut environ $d = 2{,}88\times10^{-10}$ m.
Rappel : 1 µm = $10^{-6}$ m.
a) Convertis l'épaisseur de la feuille en mètres.
b) Calcule le nombre d'atomes d'or empilés dans l'épaisseur de la feuille.
c) Les particules α traversent pourtant presque toutes la feuille. Explique pourquoi.
Un atome de carbone 12 contient 6 protons, 6 neutrons et 6 électrons. On prend pour la masse d'un nucléon $m_n \approx 1{,}67\times10^{-27}$ kg et pour celle d'un électron $m_e = 9{,}11\times10^{-31}$ kg.
a) Calcule la masse du noyau (12 nucléons).
b) Calcule la masse des 6 électrons. Compare-la à celle du noyau (rapport).
c) Une mine de crayon contient 0,5 g de carbone. Estime le nombre d'atomes de carbone qu'elle contient.
On réalise des tests sur trois solutions.
| Solution | + soude | + nitrate d'argent |
|---|---|---|
| S1 | précipité bleu | rien |
| S2 | précipité rouille | précipité blanc noircissant |
| S3 | rien | précipité blanc noircissant |
Étiquettes décollées : « chlorure de sodium », « sulfate de cuivre », « chlorure de fer III ».
a) Quels ions chaque test met-il en évidence ?
b) Attribue à chaque solution son étiquette. Justifie.
c) Pourquoi le test au nitrate d'argent ne réagit-il pas avec S1 ?
Données pédagogiques (étiquette fictive construite pour l'exercice, valeurs vraisemblables).
| Ions | mg/L | Ions | mg/L |
|---|---|---|---|
| Calcium Ca2+ | 80 | Hydrogénocarbonate HCO3− | 360 |
| Magnésium Mg2+ | 26 | Sulfate SO42− | 14 |
| Sodium Na+ | 6,5 | Chlorure Cl− | 10 |
| Potassium K+ | 1,3 | Nitrate NO3− | 3,8 |
Bouteille de 1,5 L.
Une eau minérale peut porter la mention « calcique » si sa teneur en calcium dépasse 150 mg/L.
Pour un adolescent de 11 à 17 ans, la référence nutritionnelle en calcium est de 1 150 mg par jour (ANSES).
a) Classe les ions de l'étiquette en cations et anions.
b) Le publicitaire veut écrire « eau calcique ». A-t-il le droit ? Justifie.
c) Calcule la masse de calcium apportée par une bouteille entière, puis le pourcentage des besoins quotidiens d'un adolescent.
d) Propose un test pour vérifier que cette eau contient des ions chlorure. Décris le résultat attendu.
e) Rédige une réponse argumentée (5 lignes) : « Boire cette eau suffit-il à couvrir mes besoins en calcium ? »
Sur 100 000 particules α envoyées sur la feuille d'or, environ 99 990 la traversent sans déviation, et quelques-unes sont fortement déviées ou renvoyées.
Les particules α sont positives. Deux charges de même signe se repoussent.
a) Calcule le pourcentage de particules qui traversent sans déviation.
b) Que peut-on en déduire sur la structure de l'atome ?
c) Pourquoi certaines particules sont-elles repoussées ? Quel est le signe de la charge du noyau ?
d) Pourquoi le modèle de Thomson (charge positive répartie partout) ne permet-il pas d'expliquer les rebonds ?