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Chimie 3ᵉ

Ressources · 3ᵉ · Chimie

Introduction à la chimie organique

Molécules carbonées, hydrocarbures, groupes caractéristiques

Approfondissement Ce chapitre va au-delà du programme officiel de 3ᵉ : utile pour aller plus loin ou anticiper.

À propos de cette page
Ce devoir surveillé sur « Introduction à la chimie organique » en troisième permet de faire le point sur ses connaissances en chimie, comme lors d'un véritable contrôle. Elle suit le programme officiel de troisième et propose plusieurs exercices notés sur 20, avec un corrigé détaillé. Au programme : Qu'est-ce que la chimie organique ?, Le carbone, un atome à quatre liaisons, Les hydrocarbures : alcanes et alcènes, Écrire une molécule organique. Travaille seul, chronomètre-toi, puis compare tes réponses au corrigé pour identifier les points à revoir. Parfait pour mesurer ses progrès et réviser efficacement. Évaluation gratuite conçue par un professeur particulier à Marseille pour aider les élèves de troisième en chimie.
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Devoir surveillé · Niveau difficile · Durée 55 min · Noté sur 20
55:00
benprofparticulier.frChimie · 3ᵉ

Devoir surveillé – Introduction à la chimie organique

Durée : 55 min – Calculatrice interdite – Sur 20 points · Chimie 3ᵉ

Nom : Date : Note : / 20

Tous les calculs doivent figurer sur la copie. Les résultats seront donnés sous la forme la plus simple possible.

Exercice 1 – Trois modèles moléculaires

(4 pts)
  1. a)Inventaire des boules utilisées pour construire trois molécules.
    MoléculeNoires (C)Blanches (H)Rouges (O)Remarque
    A380une seule chaîne
    B261la rouge est en bout de chaîne, liée à une blanche
    C242les deux rouges sont sur le même carbone, l'une d'elles liée à une blanche
    Écris la formule brute de chaque molécule.
  2. b)Donne la famille et le nom de chacune des trois molécules.
  3. c)Écris la formule semi-développée de B et vérifie la règle des valences pour chacun de ses atomes.
  4. d)Un élève affirme que C est « un alcool, puisqu'elle contient un groupe –OH ». Explique son erreur et indique ce que donne le papier pH plongé dans une solution de C.

Exercice 2 – État physique des alcanes

(4 pts)
  1. a)
    AlcaneCarbonesT° de fusion (°C)T° d'ébullition (°C)
    méthane1−182−162
    propane3−188−42
    butane4−138−0,5
    pentane5−13036
    octane8−57126
    octadécane1828316
    Écris la formule brute de l'octadécane et donne l'état physique de chaque alcane du tableau à 20 °C.
  2. b)Comment évolue la température d'ébullition avec la longueur de la chaîne ? Propose une explication en termes de liens entre molécules.
  3. c)Une bouteille de butane est utilisée pour un réchaud, un soir de bivouac à −5 °C : le réchaud s'éteint alors que la bouteille n'est pas vide. Explique, et propose une solution en t'appuyant sur le tableau.
  4. d)Le propane est stocké liquide dans les citernes à température ambiante alors qu'il bout à −42 °C. Quel paramètre physique permet cela ? Que se passe-t-il à l'ouverture de la vanne ?

Exercice 3 – Le réchaud à alcool

(4 pts)
  1. a)Un réchaud de randonnée brûle de l'éthanol C2H6O. Écris et équilibre l'équation de sa combustion complète, puis vérifie la conservation des atomes.
  2. b)Données : 46 g d'éthanol + 96 g de dioxygène → 88 g de dioxyde de carbone + 54 g d'eau. Le réservoir contient 0,50 L d'éthanol (masse volumique 0,79 kg/L). Calcule la masse d'éthanol, puis la masse de CO2 produite par la combustion de tout le réservoir.
  3. c)Le pouvoir calorifique de l'éthanol est de 27 MJ/kg. Quelle énergie libère le réservoir ? Quelle masse d'eau peut-on porter de 10 °C à 100 °C si 40 % de cette énergie est transmise à l'eau ? (E=m×c× ΔT, c=4180 J/(kg·°C)).
  4. d)Dans une tente fermée, la flamme du réchaud devient jaune et fuligineuse. Écris l'équation de la combustion incomplète qui donne du monoxyde de carbone (C2H6O + … O2 → … CO + … H2O) et explique le danger.

Exercice 4 – Étiquette d'un vinaigre

(4 pts)
  1. a)
    Vinaigre blanc — étiquette
    Acidité8 %
    Volume75 cL
    Masse volumique1,0 g/mL
    pH mesuré2,4
    L'acidité 8 % signifie 8 g d'acide éthanoïque pour 100 g de vinaigre. Écris la formule semi-développée de l'acide éthanoïque, entoure (nomme) son groupe caractéristique et donne sa formule brute.
  2. b)Calcule la masse de vinaigre dans la bouteille puis la masse d'acide éthanoïque qu'elle contient.
  3. c)Pour détartrer une bouilloire, on mélange 200 mL de vinaigre et 600 mL d'eau. Quelle est l'acidité (en %) du mélange ? Le pH du mélange est-il inférieur, égal ou supérieur à 2,4 ? Justifie.
  4. d)Le tartre est du calcaire CaCO3. Le vinaigre le dissout selon : CaCO3 + 2 CH3COOH → (CH3COO)2Ca + H2O + CO2. Quelle observation montre que la réaction a lieu ? Vérifie la conservation des atomes de carbone et d'oxygène.

Exercice 5 – Trier et recycler les plastiques

(4 pts)
  1. a)
    CodePlastiqueMonomèreExemple d'objetTaux de recyclage en France
    1PETdérivé du pétrolebouteille d'eau55 %
    2PEHDéthène C2H4flacon de lessive50 %
    3PVCchloroéthène C2H3Cltuyau< 5 %
    6PSstyrène C8H8barquette< 5 %
    Explique ce qu'est un polymère et écris, sous forme de chaîne, ce que devient l'éthène dans le polyéthylène.
  2. b)Vérifie la règle des valences dans le chloroéthène CH2=CHCl (le chlore forme une liaison). Pourquoi la combustion du PVC est-elle plus dangereuse que celle du polyéthylène ?
  3. c)Une commune collecte 120 t de bouteilles en PET par an. Calcule la masse recyclée et la masse qui ne l'est pas. Une bouteille pèse 30 g : à combien de bouteilles non recyclées cela correspond-il ?
  4. d)Le polyéthylène est un hydrocarbure ; sa combustion complète rejette 3,1 kg de CO2 par kg. Le polystyrène en rejette 3,4 kg par kg. Propose une explication à cette différence en comparant les monomères, puis cite deux solutions pour réduire l'impact des plastiques.

Bon courage !

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Corrigé et barème – Introduction à la chimie organique

Durée : 55 min – Calculatrice interdite – Sur 20 points · Chimie 3ᵉ

Exercice 1 – Trois modèles moléculaires

(4 pts)
  1. a)A : C3H8 ; B : C2H6O ; C : C2H4O2. (1)
  2. b)A : alcane, propane ; B : alcool, éthanol ; C : acide carboxylique, acide éthanoïque. (1)
  3. c)CH3–CH2–OH ; C1 : 3 H + 1 C = 4 ; C2 : 2 H + 1 C + 1 O = 4 ; O : 1 C + 1 H = 2 ; chaque H : 1. (1)
  4. d)Le –OH de C fait partie d'un groupe –COOH (carbone lié aussi à un O par double liaison) : c'est un acide carboxylique, pas un alcool. Le papier pH indique un pH inférieur à 7 (environ 2,5 à 3). (1)

Le point clé — un groupe –OH seul fait un alcool ; un –OH porté par un carbone lié à =O fait un acide –COOH.

Exercice 2 – État physique des alcanes

(4 pts)
  1. a)C18H38 ; gaz : méthane, propane, butane ; liquides : pentane, octane ; solide : octadécane (fusion 28 °C > 20 °C). (1)
  2. b)Elle augmente avec le nombre de carbones : les molécules plus longues s'attirent davantage entre elles et demandent plus d'énergie pour se séparer et passer à l'état gazeux. (1)
  3. c)À −5 °C, le butane (ébullition −0,5 °C) ne se vaporise plus : il reste liquide dans la bouteille et aucun gaz n'alimente le réchaud. Utiliser du propane (ébullition −42 °C) ou réchauffer la bouteille (jamais avec une flamme). (1)
  4. d)La pression : comprimé dans la citerne, le propane reste liquide. À l'ouverture, la pression chute, le liquide se vaporise et du gaz sort ; la citerne se refroidit. (1)

Repère — à 20 °C, un corps est gazeux si sa température d'ébullition est inférieure à 20 °C, solide si sa température de fusion est supérieure.

Exercice 3 – Le réchaud à alcool

(4 pts)
  1. a)C2H6O + 3 O2 → 2 CO2 + 3 H2O ; C : 2 = 2 ; H : 6 = 6 ; O : 1 + 6 = 7 = 4 + 3. (1)
  2. b)m=0,50×0,79=0,395 kg =395 g ; CO2 : 395×88÷46≈756 g. (1)
  3. c)E=0,395×27≈10,7 MJ ; utile : 10,7×0,40≈4,27 MJ ; m=4270000÷(4180×90)≈11,3 kg d'eau. (1)
  4. d)C2H6O + 2 O2 → 2 CO + 3 H2O (O : 1 + 4 = 5 = 2 + 3) ; le CO, incolore et inodore, se fixe sur l'hémoglobine : intoxication mortelle dans un espace clos, il faut aérer et ne jamais cuisiner sous une tente fermée. (1)

Attention — la molécule d'éthanol apporte déjà un atome d'oxygène : il faut le compter avant de placer le coefficient de O2.

Exercice 4 – Étiquette d'un vinaigre

(4 pts)
  1. a)CH3–COOH ; groupe carboxyle –COOH ; formule brute C2H4O2. (1)
  2. b)750×1,0=750 g de vinaigre ; acide : 750×8÷100=60 g. (1)
  3. c)Le vinaigre est dilué 4 fois : 8÷4=2 % ; le pH est supérieur à 2,4 (moins d'acide par litre, donc moins d'ions H+), sans dépasser 7. (1)
  4. d)Effervescence : bulles de CO2. C : 1 + 4 = 5 = 4 + 1 ; O : 3 + 4 = 7 = 4 + 1 + 2. (1)

Astuce — un pourcentage d'acidité se manipule comme une proportion : diluer par 4 divise l'acidité par 4 et fait monter le pH.

Exercice 5 – Trier et recycler les plastiques

(4 pts)
  1. a)Longue chaîne de milliers de monomères identiques ; la double liaison de CH2=CH2 s'ouvre : –CH2–CH2–CH2–CH2–… (1)
  2. b)C1 : 2 H + double (2) = 4 ; C2 : 1 H + 1 Cl + double (2) = 4 ; Cl : 1. En brûlant, le chlore donne du chlorure d'hydrogène HCl, gaz acide et toxique, en plus du CO2. (1)
  3. c)Recyclé : 120×0,55=66 t ; non recyclé : 54 t =54000000 g, soit 54000000÷30=1800000 bouteilles. (1)
  4. d)Le styrène C8H8 contient proportionnellement plus de carbone (1 H par C) que l'éthène (2 H par C) : plus de carbone par kg, donc plus de CO2. Solutions : réduire à la source (vrac, consigne, gourde), recycler et trier, remplacer par des bioplastiques compostables. (1)

À retenir — le taux de recyclage se lit comme une proportion : masse recyclée = masse collectée × taux ; le reste est incinéré ou enfoui.

Ce document est la propriété intellectuelle de Ben, professeur particulier (benprofparticulier.fr), protégée par le Code de la propriété intellectuelle (art. L. 111-1 et L. 122-4). Il est mis à disposition pour un usage personnel de révision. Toute reproduction, diffusion, mise en ligne ou revente, totale ou partielle, sans autorisation écrite est interdite et constitue une contrefaçon (art. L. 335-2).

Ce contrôle de chimie 3ᵉ en bref

Un devoir surveillé type contrôle en classe sur « Introduction à la chimie organique » : 5 exercices, 55 minutes, noté sur 20. Le sujet et le corrigé sont téléchargeables en PDF, prêts à imprimer, pour travailler comme en classe.

  • Exercice 1 — Trois modèles moléculaires/ 4 pts
  • Exercice 2 — État physique des alcanes/ 4 pts
  • Exercice 3 — Le réchaud à alcool/ 4 pts
  • Exercice 4 — Étiquette d'un vinaigre/ 4 pts
  • Exercice 5 — Trier et recycler les plastiques/ 4 pts

Notions évaluées

Qu'est-ce que la chimie organique ?, Le carbone, un atome à quatre liaisons, Les hydrocarbures : alcanes et alcènes, Écrire une molécule organique, Alcools et acides carboxyliques, Brûler une molécule organique.

Pour préparer ce contrôle

  1. Relire le cours et la fiche de révision.
  2. Refaire les exercices corrigés et les problèmes.
  3. Se tester avec le QCM (36 questions).
  4. Faire ce sujet en conditions réelles — 55 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 « Introduction à la chimie organique » ?
55 minutes pour 5 exercices notés sur 20. Prévois le double si tu enchaînes avec la correction.
Le corrigé est-il fourni ?
Oui : le corrigé complet est fourni en PDF (bouton « Télécharger le corrigé »), avec le barème exercice par exercice.
Ce sujet peut-il servir de DS, de contrôle ou d'interrogation ?
Oui : c'est un devoir surveillé complet de 55 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 chimie de troisième ?
Oui : il évalue uniquement les notions du chapitre « Introduction à la chimie organique » du programme officiel de chimie en troisième, soit Qu'est-ce que la chimie organique ?, Le carbone, un atome à quatre liaisons, Les hydrocarbures : alcanes et alcènes, Écrire une molécule organique.
Bloqué sur ce chapitre ?

Moi c'est Ben, j'ai créé ce site pour aider le plus d'élèves possible, partout en France. Je peux aussi reprendre avec toi ce qui coince en cours particulier : en visio, ou à domicile si tu es à Marseille.

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