62 exercices pour t'entraîner sur Des atomes aux molécules en 4ᵉ, du QCM à la démonstration. 20 corrigés en détail ci-dessous. Revoir le cours.
Quel est le symbole de l'atome d'oxygène ?
A
Le symbole de l'oxygène est une seule lettre majuscule : O. Beaucoup d'atomes courants ont un symbole d'une seule lettre (H, C, N, O). Si tu as répondu D, tu as donné le symbole de l'hydrogène, pas de l'oxygène. Astuce : retiens le quatuor des « briques de la vie » — H, C, N, O — et tu reconnaîtras la plupart des molécules du chapitre.
L'atome de fer a pour symbole :
A
Le fer s'écrit Fe : une majuscule suivie d'une minuscule. La règle d'or des symboles est là : une seule majuscule, suivie au plus d'une minuscule. Si tu as répondu B (FE), tu as écrit deux majuscules, ce qui n'existe jamais dans un symbole. Si tu as répondu C, sache que F tout seul désigne le fluor, pas le fer. Cette règle de casse va te servir tout au long de la chimie.
À quel atome correspond le symbole ?
A
Le symbole désigne le sodium (du latin natrium). Si tu as répondu B, attention : l'azote a pour symbole N (une seule lettre), pas Na. Plusieurs symboles viennent d'un nom latin et ne ressemblent pas au nom français : c'est le cas de Na (sodium) et de Fe (fer). Mieux vaut les mémoriser un par un.
Le symbole du chlore peut s'écrire indifféremment , ou . Vrai ou faux ?
B
C'est faux : un symbole chimique s'écrit toujours avec une majuscule, suivie au plus d'une minuscule. Le chlore s'écrit donc uniquement Cl. La forme CL (deux majuscules) et la forme cl (sans majuscule) sont fausses. Cette rigueur n'est pas un caprice : écrire correctement la casse évite de confondre, par exemple, (l'atome de cobalt) avec (un atome de carbone lié à un atome d'oxygène).
L'écriture (un C majuscule, un O majuscule) représente :
A
Deux majuscules côte à côte, , ce sont deux symboles distincts : le carbone C et l'oxygène O. Cela décrit donc un atome de carbone lié à un atome d'oxygène. Si tu as répondu B, tu as confondu avec Co (C majuscule, o minuscule), qui est le symbole de l'unique atome de cobalt. Toute la différence tient à une minuscule. Lis toujours la casse avec attention.
Combien de types d'atomes différents existe-t-il pour construire toute la matière de l'Univers ?
A
Toute la matière, du grain de sable à l'étoile, est faite à partir d'environ une centaine de types d'atomes seulement. Ils sont classés dans le tableau périodique, que tu étudieras en détail au lycée. Si tu as répondu D, tu as sans doute confondu le nombre de types d'atomes (une centaine) avec le nombre total d'atomes dans un objet (là, oui, c'est vertigineux). Une centaine de briques différentes suffisent à composer une diversité infinie de molécules.
La molécule d'eau a pour formule . Combien d'atomes au total contient-elle ?
3
Dans , l'indice 2 placé après le H indique 2 atomes d'hydrogène. Le O n'a pas d'indice écrit, donc il y a 1 atome d'oxygène (un indice 1 ne s'écrit jamais). Total : atomes. Si tu as répondu 2, tu as oublié de compter l'atome d'oxygène, ou tu as cru que l'absence d'indice voulait dire « zéro ». Retiens : pas d'indice = un seul atome.
Le dioxyde de carbone a pour formule . Combien d'atomes au total contient une molécule de ce gaz ?
3
Dans , le C n'a pas d'indice : c'est donc 1 atome de carbone. L'indice 2 après le O donne 2 atomes d'oxygène. Total : atomes. Si tu as répondu 2, tu as compté seulement les oxygènes et oublié le carbone. C'est amusant : l'eau et le dioxyde de carbone ont tous deux 3 atomes, mais pas les mêmes — c'est ce qui en fait des molécules totalement différentes.
Le méthane, principal constituant du gaz de cuisine, a pour formule . Combien d'atomes au total contient une molécule de méthane ?
5
Dans , le C est seul (pas d'indice) : 1 atome de carbone. L'indice 4 après le H donne 4 atomes d'hydrogène. Total : atomes. Si tu as répondu 4, tu as compté uniquement les hydrogènes et oublié le carbone qui ouvre la formule. Méthode sûre : additionne l'indice de chaque symbole, en comptant 1 quand aucun indice n'est écrit.
L'ammoniac, qu'on retrouve dans certains produits ménagers, a pour formule . Combien d'atomes au total compte une molécule d'ammoniac ?
4
Dans , le N est seul : 1 atome d'azote. L'indice 3 après le H donne 3 atomes d'hydrogène. Total : atomes. Si tu as répondu 3, tu n'as compté que les hydrogènes. L'azote, écrit sans indice en tête de formule, vaut bien 1 atome. Garde le réflexe : un symbole sans indice, c'est un atome unique.
Dans la formule , combien y a-t-il d'atomes d'oxygène ?
2
L'indice qui suit un symbole compte uniquement les atomes de ce symbole dans la molécule. Après le O, l'indice 2 dit donc qu'il y a 2 atomes d'oxygène. Si tu as répondu 3, tu as donné le nombre total d'atomes de la molécule, alors qu'on te demandait seulement les oxygènes. Lis bien la question : « combien d'atomes d'oxygène » n'est pas « combien d'atomes en tout ».
Dans la formule du méthane , combien y a-t-il d'atomes d'hydrogène ?
4
L'indice 4 est placé juste après le H : il compte donc les atomes d'hydrogène, et il y en a 4. Si tu as répondu 5, tu as donné le nombre total d'atomes de la molécule (1 carbone + 4 hydrogènes), pas seulement les hydrogènes. L'indice ne concerne que le symbole qui le précède immédiatement. Karim lirait « 4 » sans hésiter : suis son réflexe.
Quand Yasmine remplit un verre d'eau à Marrakech, on peut dire que l'eau est faite d'« atomes d'eau ». Vrai ou faux ?
B
C'est faux. L'eau n'est pas un atome, c'est une molécule : , faite de 2 atomes d'hydrogène liés à 1 atome d'oxygène. Il n'existe pas d'« atome d'eau », car les atomes existants sont une centaine de types (H, C, N, O, Fe…) et « eau » n'en fait pas partie. Si tu as répondu Vrai, tu as confondu atome (la brique élémentaire) et molécule (l'assemblage de briques). L'eau est un assemblage, pas une brique.
Une molécule est un assemblage de plusieurs atomes liés entre eux. Vrai ou faux ?
A
C'est vrai. Une molécule est par définition un assemblage de plusieurs atomes liés entre eux : l'eau assemble 3 atomes, le dioxygène en assemble 2. L'atome, lui, est la brique élémentaire qu'on ne peut plus couper. Retiens l'image : les atomes sont les briques, les molécules sont les constructions. Cette distinction est la base de tout le chapitre.
Lors d'une transformation, les atomes peuvent se réarranger, mais ils ne se créent ni ne se détruisent. Vrai ou faux ?
A
C'est vrai. Au cours d'une transformation, les atomes se séparent et se recombinent autrement, formant de nouvelles molécules : c'est le réarrangement. Mais aucun atome n'apparaît ni ne disparaît : c'est la conservation des atomes. Si tu pensais qu'on peut « fabriquer » ou « détruire » des atomes en mélangeant des produits, c'est une intuition fausse à corriger. Cette idée reviendra avec la conservation de la masse, et plus tard avec l'équilibrage des équations chimiques.
Quel est le symbole de l'atome de cuivre ?
A
Le cuivre s'écrit Cu : une majuscule C suivie d'une minuscule u (du latin cuprum). Si tu as répondu C (CU), tu as écrit deux majuscules, ce qui est interdit : un symbole porte au plus une minuscule après sa majuscule. Si tu as répondu D, attention, Co est le symbole du cobalt, pas du cuivre. Comme pour Na (sodium) et Fe (fer), le symbole du cuivre vient du latin : mieux vaut le mémoriser tel quel.
À quel atome correspond le symbole ?
A
Le symbole (un C majuscule, un l minuscule) désigne le chlore. Si tu as répondu B, sache que le carbone, lui, s'écrit avec une seule lettre : C. La présence du l minuscule change tout. Retiens le réflexe de lecture : une majuscule seule, c'est un atome ; une majuscule suivie d'une minuscule, c'est un autre atome. Ne confonds jamais (chlore) avec l'écriture , qui n'existe pas.
L'espèce notée (le dioxygène que tu respires) est :
A
est une molécule : l'indice 2 indique qu'elle assemble 2 atomes d'oxygène liés entre eux. Si tu as répondu B, tu as confondu l'atome (la brique O, une seule) avec la molécule (l'assemblage , deux briques liées). Si tu as répondu C, attention : les deux atomes sont tous les deux de l'oxygène, donc identiques. Comme ne contient qu'un seul type d'atome, c'est d'ailleurs un corps simple, notion que tu retrouveras juste après.
Le dioxyde de carbone est fait de molécules contenant du carbone et de l'oxygène. C'est donc :
A
est un corps composé : ses molécules réunissent plusieurs types d'atomes différents (du carbone C et de l'oxygène O). Si tu as répondu B, rappelle-toi qu'un corps simple n'a qu'un seul type d'atome dans ses molécules, comme (que de l'oxygène) ou (que de l'azote). Le repère est simple : un seul type d'atome, corps simple ; plusieurs types d'atomes, corps composé. Ne confonds pas avec « mélange », qui concerne plusieurs types de molécules différentes côte à côte, comme dans l'air.
L'écriture désigne 3 molécules d'eau. Vrai ou faux ?
A
C'est vrai. Le grand nombre écrit devant la formule compte les molécules entières : , ce sont donc 3 molécules d'eau. À ne pas confondre avec l'indice, ce petit chiffre placé après un symbole, qui compte les atomes de ce symbole à l'intérieur d'une seule molécule (le 2 de donne 2 atomes d'hydrogène). Si tu pensais que le 3 multipliait un atome, tu as mélangé le rôle du grand nombre (devant) et celui de l'indice (en bas, après). Tu réutiliseras cette distinction pour équilibrer les équations chimiques.
Yasmine écrit au tableau l'expression . Elle veut connaître le nombre total d'atomes que cela représente.
Combien d'atomes y a-t-il au total dans ?
Amine étudie l'expression , le dioxyde de carbone rejeté par un moteur à Casablanca.
Combien d'atomes d'oxygène y a-t-il dans ?
Le méthane a pour formule . Karim considère l'expression .
Combien d'atomes d'hydrogène y a-t-il dans ?
L'ammoniac a pour formule . Salma observe l'expression .
Combien d'atomes au total y a-t-il dans ?
Yasmine prépare une affiche de chimie à Rabat et y note l'expression .
Combien d'atomes au total représente ?
Amine analyse l'expression .
Combien d'atomes de carbone y a-t-il dans ?
Le gaz de cuisine est riche en méthane . Karim étudie l'expression .
Combien d'atomes au total y a-t-il dans ?
Yasmine lit l'expression dans son cahier. Quelle est la bonne interprétation de cette écriture ?
Salma hésite entre deux écritures : et . Elle pense qu'elles désignent la même chose. Quelle affirmation est correcte ?
Karim trouve l'écriture dans un exercice. Il se demande ce qu'elle désigne. Quelle interprétation est correcte ?
Yasmine doit classer quatre corps purs. Lequel de ces corps purs est un corps composé ?
L'air que respire Amine à Marrakech est principalement composé de molécules de diazote et de molécules de dioxygène . Comment classer l'air ?
Salma regarde la formule du méthane . Que signifie exactement l'indice ?
Karim affirme : « Dans , il y a atomes de carbone et atomes d'oxygène. » Où se situe son erreur ?
Lors de la combustion du méthane dans la cuisine de Yasmine, les molécules de départ se transforment en d'autres molécules. Que deviennent les atomes au cours de cette transformation ?
Amine affirme : « Dans , il y a atomes d'hydrogène. » Cette affirmation est-elle vraie ?
Salma affirme : « Le dioxyde de carbone est un corps simple. » Cette affirmation est-elle vraie ?
Karim affirme : « Dans , il y a atomes d'oxygène. » Cette affirmation est-elle vraie ?
Yasmine affirme : « Les écritures et désignent la même chose. » Cette affirmation est-elle vraie ?
Amine affirme : « Dans , le coefficient ne multiplie que l'azote, pas les atomes d'hydrogène. » Cette affirmation est-elle vraie ?
Karim regarde la formule et affirme : « Comme il n'y a pas de chiffre après le , c'est qu'il n'y a aucun atome d'oxygène dans l'eau. » A-t-il raison ?
Salma déclare à Yasmine : « Comme on ne voit aucun atome dans ce verre d'eau, même au microscope de la classe, c'est qu'ils n'existent pas vraiment : ce n'est qu'une idée pratique. » A-t-elle raison ?
Karim observe que l'air est invisible, transparent et qu'il « semble partout pareil ». Il en conclut : « L'air est donc un corps pur. » A-t-il raison ?
Salma affirme : « et , c'est la même chose : dans les deux cas il y a deux H et deux O. » Quelle est l'analyse correcte de cette affirmation ?
Dans un flacon, Amine a rassemblé et . Combien d'atomes y a-t-il en tout dans ce mélange ?
Pour écrire le symbole du sodium, Salma note (deux majuscules). Pourquoi cette écriture est-elle fautive, et que représenterait-elle si on la lisait à la lettre ?
L'ozone a pour formule (trois atomes d'oxygène). Karim dit : « Comme contient trois atomes, c'est un corps composé. » A-t-il raison ?
Yasmine court dans un parc de Rabat. Elle inspire du dioxygène et rejette du dioxyde de carbone . Son petit frère s'inquiète : « Si tu fabriques du , tu crées des atomes de carbone à partir de rien ? » Explique à Yasmine et à son frère ce qui se passe vraiment au niveau des atomes, et énonce le principe en jeu.
Karim compare deux écritures : et . Il veut savoir combien d'atomes d'oxygène contient de plus que . Donne cette différence (un nombre d'atomes d'oxygène).
L'eau d'une flaque s'évapore au soleil à Marrakech. Salma affirme : « En s'évaporant, les molécules d'eau se cassent en atomes d'hydrogène et d'oxygène. » A-t-elle raison ?
Amine veut classer ces quatre échantillons en corps simples et corps composés : du dioxygène , de l'ammoniac , du diazote et du méthane . Quel classement est correct ?
Karim écrit et veut connaître le nombre total d'atomes que cette écriture représente. Donne ce nombre.
Karim lit dans un énoncé l'écriture et déclare : « C'est du cobalt, je le reconnais. » Salma proteste : « Non, , c'est deux atomes : du carbone et de l'oxygène. » Qui a raison, et pourquoi ?
Pour modéliser un petit volume d'air, Yasmine dessine et . Combien d'atomes au total figurent sur son dessin ?
Amine raisonne : « Le dans et le dans jouent le même rôle, puisque c'est le même chiffre. » A-t-il raison ?
Salma compare une molécule d'eau et une molécule d'eau oxygénée . Combien d'atomes la molécule d'eau oxygénée possède-t-elle de plus que la molécule d'eau ?
Karim affirme : « L'eau pure contient deux types d'atomes ; elle ne peut donc pas être un corps pur. » A-t-il raison ?
Dans la cuisine d'un appartement de Fès, le méthane de la gazinière brûle dans le dioxygène de l'air et produit du dioxyde de carbone et de l'eau . Amine s'étonne : « Le méthane et le dioxygène ont disparu, et de l'eau est apparue : on a donc fabriqué des atomes nouveaux. » Explique-lui ce qui se conserve réellement, en précisant ce qui change et ce qui ne change pas.
Salma tient un verre d'eau et déclare : « Vu sa taille, ce verre ne doit contenir qu'une poignée d'atomes, quelques dizaines tout au plus. » Quelle analyse de son raisonnement est la bonne ?
Au souk de Marrakech, Yasmine hésite devant trois récipients : l'un contient du dihydrogène , un autre du dioxyde de carbone , le dernier un mélange de diazote et de dioxygène (de l'air). Pour chacun, dis s'il s'agit d'un corps pur ou d'un mélange, puis pour les corps purs, précise s'ils sont simples ou composés. Justifie chaque réponse.
En cours, Amine assemble avec un modèle moléculaire et . Salma lui demande : « Combien d'atomes d'hydrogène as-tu utilisés en tout ? » Amine répond sans réfléchir : « . » Corrige son raisonnement, donne le bon résultat et explique son erreur.
Karim raisonne : « Il existe une infinité de molécules différentes connues. Il doit donc exister une infinité de types d'atomes. » Quelle est l'analyse correcte de son raisonnement ?