CHEM 121

CHEM 35

Chimie générale

EXAMEN #1

Septembre 20, 2000

Nom : Anne Serkey

SSN :

Lab T.A. :

INSTRUCTIONS : Lisez l’intégralité de l’examen avant de commencer. Répondez à toutes les questions. Pour les questions impliquant des calculs, présentez tout votre travail — COMMENT vous êtes arrivé à une réponse particulière est PLUS important que la réponse elle-même ! Encerclez votre réponse finale aux questions numériques.

L’examen entier vaut un total de 150 points.Vous trouverez ci-joint un tableau périodique et une feuille de formule bourrée de trucs utiles !

Bonne chance !

1. (3 ptseach) Effectuez les opérations suivantes, et exprimez la réponse avec le nombre approprié de chiffres significatifs:

a. 1,24056 +75,8 =

1,24056

+75,8

> Arrondir au dixième : 77,0

b. 320,55 -(6104,5/2,3) =

320,55

-2654,1304

> arrondir à la CENTAINE de place : -2300 ou -2,3 x 103

c. (0,0045 x20 000,0) + (2813 x 12) =

90,000

+33756.000

> arrondir à DIX MILLE place:34000 ou3.4 x 104

2. (3 ptseach) La température la plus basse jamais enregistrée sur cette planète est de -57.63 oC (enregistrée le 21 juillet 1983 à Vostok, la station antarctique russe).

a. Exprimez cette température en oF.

oF= (9/5)oC + 32

= (9/5)(-57.63) + 32 = -71,734 oF à-71,73 oF

b. Exprimez cette température en Kelvins (K).

K= oC + 273,15

= -57,63 + 273,15 = 215,52 K à215.52 K

3. (10 pts) Un échantillon de 26,27 g d’un solide est placé dans un ballon. Du toluène, dans lequel le solide est insoluble, est ajouté au flacon de sorte que le volume du solide et du liquide ensemble soit de 50,00 mL. Le solide et le toluène liquide pèsent ensemble 52,65 g. La densité du toluène à la température de l’expérience est de 0,864 g/mL. Quelle est la densité du solide ?

solide+ toluène = 52,65 g

solide = 26.27 g

Masse de toluène = 26,38 g de toluène

26.38 g de toluène x 1 ml de toluène = 30,53241 ml de toluène

0.864 g de toluène

solide+ toluène = 50.00 mL

toluène = 30,53241 mL

solide = 19.46759 mL

densitédu solide = 26,27 g

19.46759 mL

= 1,34942 g/mL à 1,35 g/mL

4. (16 pts) Complétez les lacunes du tableau suivant :

5. (2 pts chacun) Parmi cette liste d’éléments : Ar, H, Ga, Al, Ca, Br, Ge, K, O ; choisissez celui qui correspond le mieux à chacune des descriptions suivantes. Vous pouvez utiliser chaque élément UNE SEULE FOIS.

a. un métal alcalin : K

b. un métal alcalino-terreux : Ca

c. un noblegas : Ar

d. un ahalogène : Br

e. amétalloïde : Ge

f. anonmétal figurant dans le groupe IA : H

g. un metalthat qui forme un ion 3+ : Al

h. un anonmétal qui forme un ion 2- : O

i. un élément qui ressemble à l’aluminium : Ga

6. (1 pt chacun) Donnez le symbole atomique des éléments suivants :

a. calcium : Ca

b. sodium : Na

c. mercure : Hg

d. plomb : Pb

7. (1 pteach) Donnez le nom de l’élément pour les symboles atomiques suivants:

a. Cu : Cuivre

b. K : Potassium

c. H : Hydrogène

d. Ag : Argent

8. (3 ptsech) Rédigez une équation chimique complète et équilibrée pour chacune des réactions suivantes:

a. Le carbure de calcium solide (CaC2) réagit avec l’eau pour former une solution aqueuse d’hydroxyde de calcium et de gaz acétylène (C2H2).

CaC2(s) + 2H2O(l) àCa(OH)2(aq) + C2H2(g)

b. HBr + F2® HF + Br2

2HBr + F2 ® 2HF + Br2

c. CH4+ O2 ® CO2+ H2O

CH4 + 2O2 ® CO2+ 2H2O

9. (8 pts) Le magnésium est constitué de trois isotopes naturels de masses 23,98504, 24,98584 et 25,98259 amu. Les abondances relatives de ces trois isotopes sont respectivement de 78,70, 10,13 et 11,17 %. A partir de ces données,calculer la masse atomique moyenne du magnésium.

23.98504(0,7870)+ 24,98584(0,1013) + 25,98259(0,1117) =

18.87622648 + 2,531065592 + 2,9022553 = 24,3095474

= 24.31 amu

10. (6 pts) Montrez la structure de Lewis pour CH3Cl.

4+ 3 + 7 = 14 électrons de valence

H

| _

H – C – Cl|

|

H

a. (3 pts) Quelle forme la théorie VSEPR prédit-elle pour cette molécule ?

Paires d’électrons quadriplement liées = tétraédrique

b. (3 pts) Les valeurs d’électronégativité de C, H et Cl sont respectivement de 2,55, 2,2 et 3,16. Quelle(s) liaison(s) est (sont) la (les) plus polaire(s) ?

Pour les liaisons C-H : ΔEN = 2,55 – 2,2 = 0.35

Pour la liaison C-Cl : ΔEN = 3,16 – 2,55 = 0.61

La liaison C-Cl a le plus grand ΔEN, elle est donc la plus polaire.

c. (3 pts) Cette molécule possède-t-elle un dipôle net ? Si oui, indiquez les régions positive et négative, sur la structure de Lewis, par les symboles d+ et d-,respectivement.

Oui, il y a un dipôle net car la liaisonC-Cl est plus polaire que les liaisons C-H. Puisque Cl est le plus EN, le d- sera sur le Cl. Comme H est le moins EN, le d+ sera sur les trois hydrogènes.

11. (9 pts) Dessinez les structuresLewis et VSEPR pour le SF6.

S= 6 électrons de valence

F= 7 x6 = 42 électrons de valence

42+ 6 = 48 électrons de valence

F F

| / 3 paires d’électrons non liées autour

F – S – F chaque F = 36électrons

/ | +

F F 6 liaisons S-F = 12 électrons= 48 e-.

La structure VSEPR pour SIX paires d’électrons est la suivante Octaédrique

12. L’ibuprofène,un puissant remède contre les maux de tête, a une masse molaire d’environ 206 grammes et a étéendéterminé comme étant 75,69 % C, 8,80 % H et 15,51 % O en masse.

a. (12 pts)Déterminez la formule empirique de l’ibuprofène.

75,69g C x 1 mole C = 6.30188 molC

12,0107 g C

8,80g H x 1 mole H = 8.730678 mol H

1,00794 g H

15,51g O x 1 mole O = 0.969411 molO

15,9994 g O

C : 6.30188 mol = 6,50 x 2 =13

0,969411 mol

H : 8.730678 mol = 9,00 x 2 =18

0,969411 mol

O : 0.969411 mol = 1,00 x 2 = 2

0.969411 mol

Donc, C13H18O2

b. (6 pts) Déterminez la formule moléculaire de l’ibuprofène.

13C = 13 x 12 = 156

18H = 18 x 1 = 18

2 O = 2 x 16 = 32

Masse empirique = 206 g/mol = masse molaire

. Formule empirique = Formule moléculaire = C13H18O2

c. (6 pts) Calculez la masse molaire de l’ibuprofène au mg/mol près.

13C = 13 x 12.0107 = 156,1391

18H = 18 x 1,00794 = 18,1429

2 O = 2 x 15.9994 = 32.9988

206.2808 g/mol à 206.281 g/mol

(206,281 mg/mol)

13. (9 ptseach) Un comprimé d’Advil™ contient 200. mg d’ibuprofène.

a. Combien de molécules d’ibuprofène y a-t-il dans un seul comprimé Advil™ ?

200. mg Ibu x 1gramme x 1 mol Ibu x 6,02214 x 1023 molécules =

1000 mg 206.281 g Ibu 1 mol Ibuprofène

= 5,8387733 x 1020molécules

= 5.84 x 1020molécules Ibuprofène

b. Combien de moles d’oxygène (provenant de l’ibuprofène) y a-t-il dans un seul comprimé Advil™ ?

200. mg Ibu x 1gramme x 1 mol Ibu x 2 moles O =

1000 mg 206.281 g Ibu mol Ibuprofène

= 1,93919249 x 10-3mol O

= 1.94 x 10-3mol O

EXTRACREDIT ! – 10 points

Nous avons affirmé tout le semestre que, pour les systèmes de taille atomique et moléculaire, les forces électromagnétiques entre et avec les atomes sont beaucoup plus importantes que les forces gravitationnelles entre les atomes et les particules subatomiques. Ok, démontrons cela avec quelques calculs !

Calculer :

1) Lamagnitude de la force d’attraction coulombienne entre le proton dans thenucleus d’un atome d’hydrogène et l’électron qui tourbillonne autour de lui. Pour les besoins de ce calcul, supposez que la distance séparant le proton et l’électron est de 5 Å.

2) La magnitude de la force d’attraction gravitationnelle entre les mêmes deuxoparticules dans un atome d’hydrogène.

Sur la base de vos calculs, notre hypothèse est-elle justifiée ?

1) Attraction coulombienne:

F = 1 x q1q2 e = 8,85 x 10-12C2-N-1-m-2

4peo r2

= (1.60 x 10-19C)(-1,60 x 10-19C) =

4(3,14159)( 8,85 x 10-12 C2-N-1-m-2)(5x 10-10 m)2

= -9,20761 x 10-10 N =-9.21 x 10-10 N

2) Attraction gravitationnelle:

F = – Gm1m2 G = 6.67 x 10-11 N-m2-kg-2

r2

masse électron:

5.4858 x 10-4 amu x 1,66054x 10-24g x 1 kg = 9,10939 x 10-31 kg

.