Exercices résolus de Chimie Physique - 3ème édition

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Ce recueil d'exercices corrigés couvre les bases de la chimie physique (structure de la matière, et cinétique chimique) et donne des éléments de chimie nucléaire. Il est complémentaire du cours des mêmes auteurs tout en étant indépendant. Les exercices (plus de 300), sont de difficulté progressive et leur résolution est très détaillée avec les rappels de cours nécessaires. Nouvelle édition entièrement refondue pour être en corrélation parfaite avec la 6e édition du cours.

Publié le : mercredi 25 juin 2008
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EAN13 : 9782100539536
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1 CHAPITRE
At o
Atome et élément
La description des atomes selon le modèle de Rutherford : nucléons et constitution du A noyau, électrons, nombre de masse A et numéro atomique Z, notationX: cas des ions Z [Cours 1.2.3 ; 1.2.4]. Le sens des termes « nucléide », « élément », « isotope », « corps simple » et « corps composé » ; « formule moléculaire ».
Le système des masses atomiques : masse réelle, masse relative, masse apparente des élé PRÉALABLES ments naturels : masse moléculaire relative, lexistence dun défaut de masse pour les noyaux [Cours 1.3].
Déterminer le nombre de protons, neutrons et électrons dun atome ou dun ion, connais sant A et Z et inversement. Calculer la masse atomique apparente dun élément naturel à partir de sa composition isoto pique et inversement, dans des cas simples, déduire la composition isotopique de la masse atomique apparente. SAVOIRFAIRE
Remarque :Vous pouvez avoir à utiliser la table des masses et des numéros atomi ques (Annexe E) ainsi que la classification périodique des éléments qui se trouvent à la fin de celivre.
Structure de latome Exercice 1.1Quels sont les mots remplacés par les lettres (a), (b)  (m) dans le texte suivant ? (Écrivez la liste complète de vos réponses avant de prendre connais sance des réponses cidessous). Le nombre de masse A est le nombre de  (a) cestàdire la somme des nombres de  (b) et de  (c). Le numéro atomique Z est le nombre de .. (d), égal au nombre d (e) dans un atome, mais différent de ce dernier dans un  (f). N (égal à AZ) est le nombre de.. (g). © Dunod  La photocopie non autorisée est un délit.
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1Atome et élément
Un  (h) est défini par la valeur de A et de Z. Un  (i) est défini par la valeur de Z. Deux . (j) sont deux  (k) qui ont même valeur de Z, et appar tiennent donc au même (l), mais ont des valeurs différentes de N et de .. (m) Solution(a) : nucléons  (b) : protons  (c) : neutrons  (d) : protons  (e) : électrons  (f) : ion  (g) : neutrons  (h) : nucléide  (i) : élément  (j) : isotopes  (k) : nucléides  (l) élément  (m) : A.
Exercice 1.216 Le symbole O représente un nucléide bien déterminé. Les symboles 8 16 simplifiés O et O contiennentils les mêmes informations ? Sinon, quelle 8 est linformation perdue dans chaque cas ? Que représentent les nombres 16 et 8 ?
16 est le nombre de masse A (égal à ZN). Il peut varier sans que la nature de lélément soit modifiée, si cest N et non Z qui varie. 8 est le numéro atomique Z, caractéristique de lélément oxygène. Quen concluezvous ?
Solution 16 Dans O, le symbole O indique quil sagit de lélément oxygène et 16 précise quil sagit de 18 son isotope de masse 16 (il en existe dautres, par exemple O). Le nucléide est parfaitement identifié. Dans O, linformation sur la nature de lélément est redoublée, mais lisotope dont il sagit nest 8 pas précisé ; le nucléide nest pas identifié.
Exercice 1.3Quel est le nombre de neutrons, de protons et délectrons présents dans chacun des atomes ou des ions suivants ? 55 40 96 48 207 2+ 80  122 3+ 31 3 Mn Ar Mo Ti Pb Br Sb P 25 18 42 22 82 35 51 15
Il sagit dune arithmétique simple, fondée sur la signification des deux nombres A (nombre de masse) et Z (nombre de protons) associés au symbole de lélément A ( X ), et sur la relation ANZ. Quant au nombre délectrons, dans un atome il Z est égal à celui des protons, mais dans un ion il est différent de celuici (un électron de moins par charge, un électron de plus par charge ).
Solution (n : neutron ; p : proton ; él : électron) Mn : 30 n, 25 p, 25 él  Ar : 22 n, 18 p,18 él  Mo : 54 n, 42 p, 42 él  Ti : 26 n, 22 p, 22 él  2 33 Pb : 125 n, 82 p, 80 él  Br : 45 n, 35 p, 36 él  Sb : 71 n, 51 p, 48 él  P : 16 n, 15 p, 18 él.
1.4Structure de latome
Exercice 1.4
Trouvez les données manquantes dans le tableau suivant.
Élément
Atomes a) Sodium b) 
c) Silicium d) Rubidium e) Arsenic f)  g)  h)  i) 
Ions j) Cadmium k) 
l)  m) Chlore
Symbole
40 K Au
2 Se
Protons
37 53 79
26
Neutrons
12 14 42 74 138
64
Electrons
33
46 23 18
Z
47 88
34
A
28 85 108 197
79 35
3
SolutionLes données manquantes sont données dans lordre où elles se présentent sur chaque ligne : a) Na  11 11  11  23 h) Or  118  79  79 b) Potassium  19  21  19  19  40 i) Radium  Ra  88  88  226 2c) Si  14  14  14 j) Cd  48  48  112 3d) Rb  48  37  37 k) Fer  Fe  30  26  56 e) As  33  33  75 l) Selenium  34  45  36 f) Argent  Ag  47  61  47 m) Cl  17  18  17 g) Iode  I  53  53  127.
Exercice 1.5
3Si lon dit, à propos de lion Bi , quil possède 127 neutrons, 83 protons, 81 électrons et 210 nucléons, quelles sont les données certainement exactes, éventuellement exactes et certainement fausses ?
Questce qui caractérise de façon absolue lélément bismuth ? Quelle est la consé quence obligatoire du fait quil sagisse dun ion ? Questce qui peut varier, au sein de cet ion, sans que soit modifiée sa nature ?
© Dunod  La photocopie non autorisée est un délit.
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1Atome et élément
Solution Lélément bismuth a pour numéro atomique 83, donc le nombre de protons est nécessairement 383 (sinon il sagirait dun autre élément). Lion Bi comporte trois électrons de moins que latome neutre, de sorte que le nombre délectrons indiqué est nécessairement faux (cest 80 et non 81). Le nombre de neutrons indiqué, ainsi que le nombre total de nucléons, peuvent être exacts, sil sagit dun isotope du bismuth qui aurait pour nombre de masse 210 (12783). En effet, la masse atomique de lélément naturel (209,0) est la moyenne pondérée de celles de tous les isotopes du bismuth, parmi lesquels il peut en exister un de masse 210.
Masse atomique des éléments naturels
Exercice 1.6
Lélément naturel fer est constitué de quatre isotopes : 54 57 Fe (6,04 %), A53,953 Fe (2,11 %), A56,960 r r 56 58 Fe (91,57 %), A0,28 %), A55,948 Fe, 57,959 r r Quelle masse atomique peuton prévoir pour le fer naturel ?
Solution Il sagit simplement de calculer la moyenne pondérée des quatre masses atomiques : A moy53,953 (6,04/100)55,948 (91,57/100)56,960 (2,11/100)r 57,959 (0,28/100)55,854 Cette valeur est conforme à la masse atomique expérimentale : 55,85 (cf.Annexe E).
Exercice 1.76 7 Le lithium naturel est un mélange des deux isotopes Li et Li dont les masses atomiques sont respectivement 6,017 et 7,018. Sa masse atomique est 6,943. Quelle est sa composition isotopique (% de chaque isotope) ? 6 7 SolutionLi, tels que x + yLi et de Si x et y sont les pourcentages isotopiques de  1 6 7 (100 %) et 6,017 x + 7,018 yLi: 92,6 %.Li: 7,4%; 6,943 , on trouve:
Exercice 1.8
111 112 113 114 115 Lindium (Zet ln,: ln, ln, ln, ln,  49) possède cinq isotopes mais il est formé en presque totalité de deux de ces isotopes seulement et sa 113 masse atomique apparente est 114,82. Lun des deux isotopes étant ln, quel est lautre ?
Il ny a aucun calcul à faire : il sagit dune simple question de « bon sens ». Il faut que la masse atomique de lautre isotope soit telle que la moyenne pondérée puisse être comprise entre 114 et 115.
115 Solutionln (largement majoritaire).
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krimo4

C EXTRA

samedi 12 mars 2016 - 18:28