Lycée · 1ʳᵉ · Spécialité Physique-Chimie
Liaisons chimiques et géométrie des molécules
Règle de l'octet, liaisons covalentes et représentation de Lewis — programme de Spécialité Physique-Chimie 1re
À propos de cette page
Calculatrice interdite · Tous les calculs doivent figurer sur la copie. Les résultats seront donnés sous la forme la plus simple possible.
Devoir surveillé de fin de chapitre, tout en niveau difficile. Travaille seul et sans aide, puis vérifie tes réponses avec le corrigé détaillé dépliable en bas de page.
Exercice 1 — Électrons de valence et règle de l'octet
/ 4 pts- Donnez la configuration électronique de l'azote (Z = 7) et déduisez son nombre d'électrons de valence. (1 pt)
- En appliquant la règle de l'octet, combien de liaisons covalentes l'azote peut-il former ? (1 pt)
- Même démarche pour le soufre (Z = 16) : configuratin électronique, nombre d'électrons de valence, nombre de liaisons attendu. (2 pts)
Exercice 2 — Schéma de Lewis de l'acide chlorhydrique HCl
/ 4 pts- Calculez le nombre total d'électrons de valence dans HCl. (1 pt)
- Tracez le schéma de Lewis de HCl (décrivez ou dessinez le schéma : position des liaisons et doublets). (2 pts)
- Vérifiez que les règles de l'octet (Cl) et du duet (H) sont respectées. (1 pt)
Exercice 3 — Géométrie de la molécule d'eau
/ 5 pts- Donnez le schéma de Lewis de H₂O (doublets liants et non-liants). (2 pts)
- Identifiez la formule VSEPR de H₂O et précisez la géométrie de la molécule. (1 pt)
- L'angle H–O–H vaut environ 104,5°, inférieur à 109,5°. Expliquez pourquoi. (1 pt)
- H₂O est-elle une molécule polaire ? Justifiez en faisant intervenir les moments dipolaires et la géométrie. (1 pt)
Exercice 4 — Comparaison CO₂ et SO₂
/ 4 pts- Donnez la géométrie de CO₂ (justification VSEPR). (1 pt)
- Donnez la géométrie de SO₂ (justification VSEPR, en précisant la formule AXₙEₘ). (2 pts)
- Laquelle de ces deux molécules est polaire ? Justifiez votre réponse. (1 pt)
Exercice 5 — Problème de synthèse — Molécule d'ammoniac NH₃ et son ion NH₄⁺
/ 3 pts- Tracez le schéma de Lewis de NH₃ et précisez sa géométrie. (1,5 pt)
- L'ion ammonium NH₄⁺ résulte de la capture d'un ion H⁺ par NH₃. Quel doublet de NH₃ est mis en jeu ? Tracez le schéma de Lewis de NH₄⁺ et précisez sa géométrie. (1,5 pt)
Corrigé détaillé — à n'ouvrir qu'après avoir rendu la copie
Exercice 1 — Électrons de valence et règle de l'octet
Corrigé :
• N (Z=7) : 1s² 2s² 2p³ → 5 e⁻ de valence. Pour atteindre 8, il lui en manque 3 → 3 liaisons covalentes (1 doublet non-liant restera sur N). (1+1 = 2 pts)
• S (Z=16) : [Ne] 3s² 3p⁴ → 6 e⁻ de valence. Pour atteindre 8, il lui en manque 2 → 2 liaisons covalentes (2 doublets non-liants sur S en général). (1+1 = 2 pts)
Exercice 2 — Schéma de Lewis de l'acide chlorhydrique HCl
Corrigé :
• Nombre d'e⁻ de valence : H(1) + Cl(7) = 8 e⁻. (1 pt)
• Schéma de Lewis : H–Cl avec 3 doublets non-liants sur Cl (représentés par 3 paires de points). (2 pts)
• Vérification : H a 2 e⁻ (duet ✓) ; Cl a 2 e⁻ partagés + 6 non-liants = 8 e⁻ (octet ✓). (1 pt)
Exercice 3 — Géométrie de la molécule d'eau
Corrigé :
• Lewis de H₂O : O central lié à 2 H par deux liaisons simples, 2 doublets non-liants sur O. Total : 2+2+2+2 = 8 e⁻ ✓. (2 pts)
• Formule VSEPR : AX₂E₂ → géométrie angulaire (coudée). (1 pt)
• Les doublets non-liants repoussent davantage que les doublets liants → angles entre liaisons réduits de 109,5° à ~104,5°. (1 pt)
• Les liaisons O–H sont polaires (O plus électronégatif). La géométrie angulaire ne permet pas la compensation des moments dipolaires → molécule polaire. (1 pt)
Exercice 4 — Comparaison CO₂ et SO₂
Corrigé :
• CO₂ : C central, 2 doubles liaisons C=O, aucun doublet non-liant sur C → AX₂ → linéaire, 180°. (1 pt)
• SO₂ : S central, 1 double liaison S=O + 1 simple liaison S–O (ou structure mésomère) + 1 doublet non-liant sur S → AX₂E → angulaire, ~119°. (2 pts)
• CO₂ est apolaire (linéaire, compensation des moments) ; SO₂ est polaire (angulaire, pas de compensation). (1 pt)
Exercice 5 — Problème de synthèse — Molécule d'ammoniac NH₃ et son ion NH₄⁺
Corrigé :
• NH₃ : N central, 3 liaisons N–H, 1 doublet non-liant sur N → AX₃E → pyramidale, angle ~107°. (1,5 pt)
• Le doublet non-liant de N est partagé avec H⁺ (liaison de coordination) pour former NH₄⁺. Schéma de Lewis de NH₄⁺ : N avec 4 liaisons N–H, aucun doublet non-liant → AX₄ → tétraédrique, angle 109,5°. (1,5 pt)
Ce contrôle de spécialité physique-chimie 1ʳᵉ en bref
Un devoir surveillé type contrôle en classe sur « Liaisons chimiques et géométrie des molécules » : 5 exercices, 60 minutes, noté sur 20. Le corrigé détaillé est dépliable sous le sujet.
- Exercice 1 — Électrons de valence et règle de l'octet/ 4 pts
- Exercice 2 — Schéma de Lewis de l'acide chlorhydrique HCl/ 4 pts
- Exercice 3 — Géométrie de la molécule d'eau/ 5 pts
- Exercice 4 — Comparaison CO₂ et SO₂/ 4 pts
- Exercice 5 — Problème de synthèse — Molécule d'ammoniac NH₃ et son ion NH₄⁺/ 3 pts
Notions évaluées
Rappels : structure électronique des atomes, La règle de l'octet (et du duet), La liaison covalente, Représentation de Lewis des molécules, Géométrie des molécules : modèle VSEPR, Polarité des liaisons et des molécules.
Pour préparer ce contrôle
- Relire le cours.
- Refaire les exercices corrigés et les problèmes.
- Se tester avec le QCM (36 questions).
- Faire ce sujet en conditions réelles — 60 min, sans le cours — puis se corriger et noter les points à revoir.
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Questions fréquentes sur ce sujet
- Combien de temps dure ce contrôle sur « Liaisons chimiques et géométrie des molécules » ?
- 60 minutes pour 5 exercices notés sur 20. Prévois le double si tu enchaînes avec la correction.
- Le corrigé est-il fourni ?
- Oui : le corrigé détaillé se déplie sous le sujet, à n'ouvrir qu'après avoir rendu la copie.
- Ce sujet peut-il servir de DS, de contrôle ou d'interrogation ?
- Oui : c'est un devoir surveillé complet de 60 minutes. Pour une interrogation courte, garde un ou deux exercices ; pour un DS ou un contrôle de fin de chapitre, fais le sujet entier en temps limité.
- Ce sujet suit-il le programme de spécialité physique-chimie de première ?
- Oui : il évalue uniquement les notions du chapitre « Liaisons chimiques et géométrie des molécules » du programme officiel de spécialité physique-chimie en première, soit Rappels : structure électronique des atomes, La règle de l'octet (et du duet), La liaison covalente, Représentation de Lewis des molécules.
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